发电机转子绕组匝间短路故障下定子绕组的力学特性分析
发布时间：2020-12-18 15:05
大容量发电机是电力生产的主力军,定子绕组是大容量发电机进行能量转换的关键部位。本文以QFSN-600-2YHG型汽轮发电机和MJF-30-6故障模拟发电机为研究对象,运用理论分析、数值仿真与实验验证相结合的研究手段来揭示正常情况、转子绕组匝间短路故障时不同短路程度与不同短路位置下定子绕组的力学激励特性及其响应特性的变化规律。首先,在前人理论推导的基础之上,根据转子绕组匝间短路故障前后气隙磁场、气隙磁势和气隙磁密的变化情况;基于安培力定律和电磁感应定律,分别推导得到了转子绕组匝间短路故障前后定子绕组电磁力的解析表达式;结合转子绕组短路故障前后的转子磁势阶梯波变化情况,获取了转子绕组不同短路程度与位置下定子绕组电磁力的变化规律。然后,以QFSN-600-2YHG型汽轮发电机为仿真对象,利用有限元仿真软件Ansoft进行了数值仿真计算,分别得到了转子绕组匝间短路故障前后和转子绕组匝间不同短路程度和位置下定子绕组所受电磁力各倍频成分和各倍频幅值的变化规律,并将所得电磁力密度数据导入到仿真软件Ansys-Workbench中求取了定子绕组的力学响应特性（总体变形、等效应变与等效应力）。最后,以M...
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
正常情况时定子绕组直线段A相电磁力幅值的变化趋势
g) 6th 谐波成分的幅值 h) 7th 谐波成分的幅值g) Amplitude of 6th frequency component h) Amplitude of 7th frequency component图 3-3（续图）正常情况时定子绕组直线段 A 相电磁力幅值的变化趋势Sub-Fig.3-3 Electromagnetic force amplitude varying tendency of stator winding line part ofphase A under normal condition在正常情况时，由附录 3.1 并结合图 3-3 可以看出，定子绕组线棒上的电磁力仅包含直流分量和偶数次谐波成分（2、4、6、8、……）。相似地，利用有限元软件 Ansoft 对建立的三维仿真模型进行仿真计算，可以得到正常情况下每一根定子端部绕组随时间变化的电磁力波形曲线，如附录3.2，a、c、e、g、i、k 和 m)所示；以及对应的定子端部绕组电磁力各次谐波成分及幅值，如附录 3.2，b、d、f、h、j、l 和 n)所示。为了更加直观的展示正常情况时定子端部 A 相绕组电磁力幅值的变化趋势，利用 Matlab 数值分析软件进行了数据统计分析，如图 3-4a、b、c、d、e、f、g 和 h)所示。
g) 6th 谐波成分的幅值 h) 7th 谐波成分的幅值g) Amplitude of 6th frequency component h) Amplitude of 7th frequency component图 3-3（续图）正常情况时定子绕组直线段 A 相电磁力幅值的变化趋势Sub-Fig.3-3 Electromagnetic force amplitude varying tendency of stator winding line part ofphase A under normal condition在正常情况时，由附录 3.1 并结合图 3-3 可以看出，定子绕组线棒上的电磁力仅包含直流分量和偶数次谐波成分（2、4、6、8、……）。相似地，利用有限元软件 Ansoft 对建立的三维仿真模型进行仿真计算，可以得到正常情况下每一根定子端部绕组随时间变化的电磁力波形曲线，如附录3.2，a、c、e、g、i、k 和 m)所示；以及对应的定子端部绕组电磁力各次谐波成分及幅值，如附录 3.2，b、d、f、h、j、l 和 n)所示。为了更加直观的展示正常情况时定子端部 A 相绕组电磁力幅值的变化趋势，利用 Matlab 数值分析软件进行了数据统计分析，如图 3-4a、b、c、d、e、f、g 和 h)所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]转子匝间短路时汽轮发电机不平衡特性的分析[J]. 李永刚,韩冰. 大电机技术. 2017(01)
[2]隐极发电机转子匝间短路时转子不平衡磁拉力的解析计算模型[J]. 张广韬,吴俊勇,李扬,郝亮亮. 电力自动化设备. 2016(08)
[3]大型汽轮发电机定子端部电磁力作用动态响应分析[J]. 赵洋,严波,曾冲,黄嵩,陈昌林,邓建安. 电工技术学报. 2016(05)
[4]隐极同步发电机转子匝间短路时转子不平衡磁拉力特征分析[J]. 李扬,郝亮亮,孙宇光,王祥珩,吴俊勇,张广韬. 电力系统自动化. 2016(03)
[5]转子绕组短路故障下不平衡电磁力计算方法[J]. 万书亭,豆龙江,张玉,张成杰,周国伟. 振动.测试与诊断. 2015(04)
[6]汽轮发电机转子绕组短路产生的不平衡磁拉力研究[J]. 武玉才,李永刚,冯文宗,张文静. 电机与控制学报. 2015(03)
[7]发电机定子绕组端部电磁力特性与鼻端扭矩计算[J]. 万书亭,姚肖方,豆龙江. 振动.测试与诊断. 2014(05)
[8]转子匝间短路故障对大型汽轮发电机振动的影响机理[J]. 郝亮亮,吴俊勇,陈占锋,宋洪磊. 电力系统自动化. 2014(04)
[9]汽轮发电机励磁绕组短路及伴随故障不平衡电磁力分析[J]. 李和明,张文静,李永刚,武玉才,吴瑞春. 华北电力大学学报(自然科学版). 2013(06)
[10]同步发电机转子匝间短路故障在线监测的研究评述与展望[J]. 郝亮亮,吴俊勇. 电力自动化设备. 2013(09)
博士论文
[1]发电机气隙偏心与绕组短路复合故障的机电特性分析[D]. 何玉灵.华北电力大学 2012
[2]发电机故障的交叉特性分析及机电联合故障诊断研究[D]. 武玉才.华北电力大学（北京） 2010
硕士论文
[1]发电机气隙偏心与转子短路复合故障下磁拉力特性分析[D]. 柯孟强.华北电力大学 2016
[2]汽轮发电机转子匝间短路故障下的多态应力分析[D]. 张文静.华北电力大学 2014
[3]大型汽轮发电机定子端部绕组电磁力的解析计算[D]. 单继聪.浙江大学 2008
本文编号：2924202
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
正常情况时定子绕组直线段A相电磁力幅值的变化趋势
g) 6th 谐波成分的幅值 h) 7th 谐波成分的幅值g) Amplitude of 6th frequency component h) Amplitude of 7th frequency component图 3-3（续图）正常情况时定子绕组直线段 A 相电磁力幅值的变化趋势Sub-Fig.3-3 Electromagnetic force amplitude varying tendency of stator winding line part ofphase A under normal condition在正常情况时，由附录 3.1 并结合图 3-3 可以看出，定子绕组线棒上的电磁力仅包含直流分量和偶数次谐波成分（2、4、6、8、……）。相似地，利用有限元软件 Ansoft 对建立的三维仿真模型进行仿真计算，可以得到正常情况下每一根定子端部绕组随时间变化的电磁力波形曲线，如附录3.2，a、c、e、g、i、k 和 m)所示；以及对应的定子端部绕组电磁力各次谐波成分及幅值，如附录 3.2，b、d、f、h、j、l 和 n)所示。为了更加直观的展示正常情况时定子端部 A 相绕组电磁力幅值的变化趋势，利用 Matlab 数值分析软件进行了数据统计分析，如图 3-4a、b、c、d、e、f、g 和 h)所示。
g) 6th 谐波成分的幅值 h) 7th 谐波成分的幅值g) Amplitude of 6th frequency component h) Amplitude of 7th frequency component图 3-3（续图）正常情况时定子绕组直线段 A 相电磁力幅值的变化趋势Sub-Fig.3-3 Electromagnetic force amplitude varying tendency of stator winding line part ofphase A under normal condition在正常情况时，由附录 3.1 并结合图 3-3 可以看出，定子绕组线棒上的电磁力仅包含直流分量和偶数次谐波成分（2、4、6、8、……）。相似地，利用有限元软件 Ansoft 对建立的三维仿真模型进行仿真计算，可以得到正常情况下每一根定子端部绕组随时间变化的电磁力波形曲线，如附录3.2，a、c、e、g、i、k 和 m)所示；以及对应的定子端部绕组电磁力各次谐波成分及幅值，如附录 3.2，b、d、f、h、j、l 和 n)所示。为了更加直观的展示正常情况时定子端部 A 相绕组电磁力幅值的变化趋势，利用 Matlab 数值分析软件进行了数据统计分析，如图 3-4a、b、c、d、e、f、g 和 h)所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]转子匝间短路时汽轮发电机不平衡特性的分析[J]. 李永刚,韩冰. 大电机技术. 2017(01)
[2]隐极发电机转子匝间短路时转子不平衡磁拉力的解析计算模型[J]. 张广韬,吴俊勇,李扬,郝亮亮. 电力自动化设备. 2016(08)
[3]大型汽轮发电机定子端部电磁力作用动态响应分析[J]. 赵洋,严波,曾冲,黄嵩,陈昌林,邓建安. 电工技术学报. 2016(05)
[4]隐极同步发电机转子匝间短路时转子不平衡磁拉力特征分析[J]. 李扬,郝亮亮,孙宇光,王祥珩,吴俊勇,张广韬. 电力系统自动化. 2016(03)
[5]转子绕组短路故障下不平衡电磁力计算方法[J]. 万书亭,豆龙江,张玉,张成杰,周国伟. 振动.测试与诊断. 2015(04)
[6]汽轮发电机转子绕组短路产生的不平衡磁拉力研究[J]. 武玉才,李永刚,冯文宗,张文静. 电机与控制学报. 2015(03)
[7]发电机定子绕组端部电磁力特性与鼻端扭矩计算[J]. 万书亭,姚肖方,豆龙江. 振动.测试与诊断. 2014(05)
[8]转子匝间短路故障对大型汽轮发电机振动的影响机理[J]. 郝亮亮,吴俊勇,陈占锋,宋洪磊. 电力系统自动化. 2014(04)
[9]汽轮发电机励磁绕组短路及伴随故障不平衡电磁力分析[J]. 李和明,张文静,李永刚,武玉才,吴瑞春. 华北电力大学学报(自然科学版). 2013(06)
[10]同步发电机转子匝间短路故障在线监测的研究评述与展望[J]. 郝亮亮,吴俊勇. 电力自动化设备. 2013(09)
博士论文
[1]发电机气隙偏心与绕组短路复合故障的机电特性分析[D]. 何玉灵.华北电力大学 2012
[2]发电机故障的交叉特性分析及机电联合故障诊断研究[D]. 武玉才.华北电力大学（北京） 2010
硕士论文
[1]发电机气隙偏心与转子短路复合故障下磁拉力特性分析[D]. 柯孟强.华北电力大学 2016
[2]汽轮发电机转子匝间短路故障下的多态应力分析[D]. 张文静.华北电力大学 2014
[3]大型汽轮发电机定子端部绕组电磁力的解析计算[D]. 单继聪.浙江大学 2008
本文编号：2924202
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2924202.html
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