【摘要】：抽水蓄能電站對(duì)調(diào)節(jié)電網(wǎng)功率,保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行有著舉足輕重的作用,發(fā)電電動(dòng)機(jī)是電站的核心設(shè)備之一,電機(jī)需要在靜止、調(diào)相、發(fā)電、電動(dòng)等工況進(jìn)行頻繁切換,具有起停頻繁,雙向旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。發(fā)電電動(dòng)機(jī)在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的過(guò)程中,電氣參數(shù)會(huì)隨之變化,為了明確動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中主要結(jié)構(gòu)件的約束機(jī)理,有必要對(duì)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程阻尼繞組電流和電磁力進(jìn)行系統(tǒng)研究,為發(fā)電電動(dòng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和安全穩(wěn)定的運(yùn)行提供理論參考。本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)的分析基礎(chǔ)上,論述了有關(guān)阻尼繞組電流與電磁力的研究現(xiàn)狀,指出現(xiàn)有成果的研究方法,并確立了本文的研究?jī)?nèi)容。本文以某抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象,給出了二維時(shí)變運(yùn)動(dòng)電磁場(chǎng)的Maxwell方程,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了阻尼繞組電流和阻尼繞組洛倫茲力的表達(dá)式,并分別對(duì)電機(jī)多種運(yùn)行工況下電機(jī)參數(shù)的變化進(jìn)行分析。首先建立有限元模型分析了空載運(yùn)行下的阻尼繞組電流及諧波,阻尼槽壁磁密。然后仿真計(jì)算了不同負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)和不同勵(lì)磁電流時(shí)的電機(jī)參數(shù)規(guī)律,如功率因數(shù)角,功率角,定子電樞電流,無(wú)功功率等,以及分析了不同負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)的氣隙磁密,阻尼條電流,阻尼槽壁磁密,阻尼條洛倫茲力。最后就不同負(fù)載狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過(guò)程,對(duì)阻尼繞組的洛倫茲力進(jìn)行仿真計(jì)算,得到額定負(fù)載分別過(guò)渡到0.2倍負(fù)載,0.4倍負(fù)載,0.6倍負(fù)載,0.8倍負(fù)載的過(guò)程,阻尼條洛倫茲力的變化情況與規(guī)律。本文研究的不同工況下的阻尼繞組電流與洛倫茲力可以為后續(xù)的阻尼繞組結(jié)構(gòu)優(yōu)化,阻尼繞組損耗等問(wèn)題提供參考。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM312
【圖文】：

中：( )zz sztσ = + + × × AJ J ν A v 沒(méi)有 z 軸方向上的分量，A 沒(méi)有 x,y 軸方向上的分量，所以zz sztσ = + AJ J (2-9)得到二維時(shí)變磁場(chǎng)基本方程：1 1z z zszx x y y tσμ μ + = + A A AJ 電電動(dòng)機(jī)的阻尼繞組電流的計(jì)算有限元只能計(jì)算阻尼繞組軸向直線段部分，所以需加上阻尼和電感，如圖 2-1 所示每個(gè)阻尼繞組有限元計(jì)算部分之間連部分為電機(jī)阻尼繞組鐵心直線有限元部分，D-1、D-2、D-3、線部分的阻尼條，R1、R2、R3、…、Rn 是電機(jī)阻尼條端部L2、L3、…、Ln 為電機(jī)阻尼條端部的電感，它們形成閉合的阻路的耦合可以計(jì)算得到阻尼繞組電流。

尼條中的電流密度，B——表示穿過(guò)導(dǎo)條的磁場(chǎng)密動(dòng)機(jī)不同負(fù)載下的參數(shù)分析在電動(dòng)工況運(yùn)行時(shí)，當(dāng)改變轉(zhuǎn)軸上負(fù)載的大小在同步轉(zhuǎn)速上，也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。如圖 2-3I 先是超前與電壓 U 一定角度，首先逐漸增大負(fù)速使得功率角 δ 增大，電磁轉(zhuǎn)矩這時(shí)也會(huì)變大逐漸達(dá)到之前的同步轉(zhuǎn)速，此時(shí)功率角 δ 較增大圖來(lái)分析負(fù)載的變化過(guò)程，圖 2-3 所示是電機(jī)流 I 超前于電壓 U 一定角度 φ。激磁電動(dòng)勢(shì) E0激磁電動(dòng)勢(shì)由勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)速的大小決定�，F(xiàn)恒定值，所以 E0也保持不變，轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速由于功率 P 與 E0sinδ 和 Iacosφ 成正比關(guān)系，E0大，上面的關(guān)系知道功率角 δ 也隨之增大，激磁可知 jXsIa變大，同步電抗可認(rèn)為是定值，于是電定子電流先是超前電壓的，功率因數(shù)角逐漸變，功率因數(shù)角也逐漸增大[24]。

圖 2-3 不同負(fù)載的向量圖Fig.2-3 Vector illustration of different loads2.1.5 發(fā)電電動(dòng)機(jī)不同勵(lì)磁條件時(shí)的參數(shù)分析調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流 If，即可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的無(wú)功功率，因?yàn)樨?fù)載轉(zhuǎn)矩不變，所以有功功率不會(huì)改變，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流從而達(dá)到改變功率因數(shù)大小的目的。圖 4 所示是同步電機(jī)定子電樞電流滯后于電壓�，F(xiàn)在改變勵(lì)磁電流的大小，相當(dāng)于改變了激磁電動(dòng)勢(shì)E0的值，負(fù)載不變的情況改變勵(lì)磁不會(huì)改變電機(jī)的有功功率有功功率會(huì)隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩的改變而改變?cè)诟淖�。這是因?yàn)閯?lì)磁電流的改變不影響轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速，而且加在軸上的負(fù)載沒(méi)有改變，所以輸出的有功功率不會(huì)改變。這時(shí)，U 也是固定的，U 是由電動(dòng)機(jī)的電源決定的。E0sinδ 和 Iacosφ 與有功功率成正比，在有功功率不改變的情況下，E0sinδ 和 Iacosφ 都是恒定值。如圖 2所示，當(dāng)勵(lì)磁電流增大時(shí)，相當(dāng)于增大激磁電動(dòng)勢(shì) E0，E0的增大會(huì)沿著常數(shù)的水平線上向外變大。隨著 E0值得增大，由圖可知電樞電流的值 I0的值先是逐漸減小之后又逐漸增大。E0值比較小時(shí)，電樞電流滯后電壓，這時(shí)電動(dòng)機(jī)是一個(gè)感性負(fù)載，其作用相當(dāng)于一個(gè)電抗-電阻的組合，消耗感性無(wú)功功率 Q。增大勵(lì)磁電流的值，電

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2764860