【摘要】：發(fā)電電動(dòng)機(jī)是抽水蓄能機(jī)組的核心設(shè)備,經(jīng)常在靜止、發(fā)電、抽水和調(diào)相四種運(yùn)行狀態(tài)之間頻繁切換,給電機(jī)的設(shè)計(jì)分析帶來(lái)很多困難。特別是關(guān)乎發(fā)電電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能與可靠性的電磁參數(shù)和端部磁場(chǎng)問(wèn)題,一直是學(xué)術(shù)界和工程界的研究熱點(diǎn)。本文以抽水蓄能發(fā)電電動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象,對(duì)多工況運(yùn)行下電磁參數(shù)和端部電磁場(chǎng)的計(jì)算方法、變化規(guī)律、影響因素以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行研究。針對(duì)發(fā)電電動(dòng)機(jī)具有多工況運(yùn)行的特點(diǎn),提出了快速確定發(fā)電電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)負(fù)載運(yùn)行工況的新端點(diǎn)迭代法—內(nèi)切圓迭代法,并通過(guò)與實(shí)測(cè)值對(duì)比驗(yàn)證了方法的合理性;提出了發(fā)電電動(dòng)機(jī)電磁參數(shù)的三維磁場(chǎng)計(jì)算方法,給出了求解域的合理簡(jiǎn)化方法,得到了發(fā)電電動(dòng)機(jī)在發(fā)電與抽水兩種運(yùn)行工況下穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)電磁參數(shù)的飽和值與不飽和值;對(duì)比了發(fā)電電動(dòng)機(jī)電磁參數(shù)的三維磁場(chǎng)計(jì)算方法與二維磁場(chǎng)計(jì)算方法之間的差異并分析了引起差異的原因,為電磁參數(shù)數(shù)值計(jì)算方法的合理選擇提供了參考。研究了發(fā)電電動(dòng)機(jī)在發(fā)電和抽水兩種運(yùn)行工況下作無(wú)功調(diào)節(jié)時(shí),穩(wěn)態(tài)電磁參數(shù)的變化規(guī)律;分析了轉(zhuǎn)子極靴結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)電電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)電磁參數(shù)與瞬態(tài)電磁參數(shù)的影響,得到了在發(fā)電與抽水兩種工況下分別采用單圓弧結(jié)構(gòu)、均勻氣隙三段圓弧結(jié)構(gòu)與非均勻氣隙三段圓弧結(jié)構(gòu)時(shí)電磁參數(shù)的變化規(guī)律;分析了阻尼繞組結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)電電動(dòng)機(jī)瞬態(tài)電磁參數(shù)的影響,得到了在發(fā)電與抽水兩種工況下,瞬態(tài)電磁參數(shù)隨阻尼條根數(shù)、阻尼條節(jié)距以及阻尼環(huán)連接方式變化的規(guī)律,為發(fā)電電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。建立了多種穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下發(fā)電電動(dòng)機(jī)端部磁場(chǎng)的三維瞬態(tài)渦流場(chǎng)有限元計(jì)算模型,對(duì)比了在額定發(fā)電與額定抽水工況下端部磁場(chǎng)和端部結(jié)構(gòu)件損耗的分布特點(diǎn),并將端部結(jié)構(gòu)件損耗作為熱源計(jì)算了電機(jī)的端部溫度場(chǎng),通過(guò)與溫升實(shí)測(cè)值的對(duì)比間接地驗(yàn)證了端部磁場(chǎng)的計(jì)算模型與損耗計(jì)算方法的合理性;研究了發(fā)電電動(dòng)機(jī)在發(fā)電進(jìn)相運(yùn)行時(shí)的端部磁場(chǎng)與端部結(jié)構(gòu)件損耗隨進(jìn)相深度變化的規(guī)律;針對(duì)發(fā)電電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)定子端部結(jié)構(gòu)件渦流損耗的分布特點(diǎn)與產(chǎn)生機(jī)理,提出了可以有效降低定子壓板渦流損耗的拱形定子壓板結(jié)構(gòu)以及可以有效降低定子壓指渦流損耗的阻流陶瓷式定子齒壓板結(jié)構(gòu)。建立了發(fā)電電動(dòng)機(jī)在異步起動(dòng)、電氣制動(dòng)和并網(wǎng)三種典型的復(fù)雜動(dòng)態(tài)過(guò)程中的磁場(chǎng)—電路—機(jī)械運(yùn)動(dòng)耦合計(jì)算模型,得到了在空載全壓異步起動(dòng)、2倍空載勵(lì)磁電流時(shí)電氣制動(dòng)和95%工頻并網(wǎng)過(guò)程中,發(fā)電電動(dòng)機(jī)的各繞組電流、轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。研究了發(fā)電電動(dòng)機(jī)的端部磁場(chǎng)在三種工況下的暫態(tài)過(guò)程以及端部結(jié)構(gòu)件損耗的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,并與穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況進(jìn)行了對(duì)比。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV743;TV734

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2440130