发电电动机动态转换过程阻尼绕组电流与电磁力研究

发布时间：2020-07-21 21:51

【摘要】：抽水蓄能电站对调节电网功率,保证电网安全稳定的运行有着举足轻重的作用,发电电动机是电站的核心设备之一,电机需要在静止、调相、发电、电动等工况进行频繁切换,具有起停频繁,双向旋转的特点。发电电动机在动态转换的过程中,电气参数会随之变化,为了明确动态转换过程中主要结构件的约束机理,有必要对动态转换过程阻尼绕组电流和电磁力进行系统研究,为发电电动机的优化设计和安全稳定的运行提供理论参考。本文在对国内外大量文献的分析基础上,论述了有关阻尼绕组电流与电磁力的研究现状,指出现有成果的研究方法,并确立了本文的研究内容。本文以某抽水蓄能电站发电电动机为研究对象,给出了二维时变运动电磁场的Maxwell方程,在此基础上推导了阻尼绕组电流和阻尼绕组洛伦兹力的表达式,并分别对电机多种运行工况下电机参数的变化进行分析。首先建立有限元模型分析了空载运行下的阻尼绕组电流及谐波,阻尼槽壁磁密。然后仿真计算了不同负载转矩时和不同励磁电流时的电机参数规律,如功率因数角,功率角,定子电枢电流,无功功率等,以及分析了不同负载转矩时的气隙磁密,阻尼条电流,阻尼槽壁磁密,阻尼条洛伦兹力。最后就不同负载状态的转换过程,对阻尼绕组的洛伦兹力进行仿真计算,得到额定负载分别过渡到0.2倍负载,0.4倍负载,0.6倍负载,0.8倍负载的过程,阻尼条洛伦兹力的变化情况与规律。本文研究的不同工况下的阻尼绕组电流与洛伦兹力可以为后续的阻尼绕组结构优化,阻尼绕组损耗等问题提供参考。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM312
【图文】：

中：( )zz sztσ = + + × × AJ J ν A v 没有 z 轴方向上的分量，A 没有 x,y 轴方向上的分量，所以zz sztσ = + AJ J (2-9)得到二维时变磁场基本方程：1 1z z zszx x y y tσμ μ + = + A A AJ 电电动机的阻尼绕组电流的计算有限元只能计算阻尼绕组轴向直线段部分，所以需加上阻尼和电感，如图 2-1 所示每个阻尼绕组有限元计算部分之间连部分为电机阻尼绕组铁心直线有限元部分，D-1、D-2、D-3、线部分的阻尼条，R1、R2、R3、…、Rn 是电机阻尼条端部L2、L3、…、Ln 为电机阻尼条端部的电感，它们形成闭合的阻路的耦合可以计算得到阻尼绕组电流。

尼条中的电流密度，B——表示穿过导条的磁场密动机不同负载下的参数分析在电动工况运行时，当改变转轴上负载的大小在同步转速上，也会产生相应的转矩。如图 2-3I 先是超前与电压 U 一定角度，首先逐渐增大负速使得功率角 δ 增大，电磁转矩这时也会变大逐渐达到之前的同步转速，此时功率角 δ 较增大图来分析负载的变化过程，图 2-3 所示是电机流 I 超前于电压 U 一定角度 φ。激磁电动势 E0激磁电动势由励磁电流和转速的大小决定。现恒定值，所以 E0也保持不变，转速为同步转速由于功率 P 与 E0sinδ 和 Iacosφ 成正比关系，E0大，上面的关系知道功率角 δ 也随之增大，激磁可知 jXsIa变大，同步电抗可认为是定值，于是电定子电流先是超前电压的，功率因数角逐渐变，功率因数角也逐渐增大[24]。

图 2-3 不同负载的向量图Fig.2-3 Vector illustration of different loads2.1.5 发电电动机不同励磁条件时的参数分析调节励磁电流 If，即可调节电动机的无功功率，因为负载转矩不变，所以有功功率不会改变，通过调节励磁电流从而达到改变功率因数大小的目的。图 4 所示是同步电机定子电枢电流滞后于电压。现在改变励磁电流的大小，相当于改变了激磁电动势E0的值，负载不变的情况改变励磁不会改变电机的有功功率有功功率会随着负载转矩的改变而改变在改变。这是因为励磁电流的改变不影响转轴转速，而且加在轴上的负载没有改变，所以输出的有功功率不会改变。这时，U 也是固定的，U 是由电动机的电源决定的。E0sinδ 和 Iacosφ 与有功功率成正比，在有功功率不改变的情况下，E0sinδ 和 Iacosφ 都是恒定值。如图 2所示，当励磁电流增大时，相当于增大激磁电动势 E0，E0的增大会沿着常数的水平线上向外变大。随着 E0值得增大，由图可知电枢电流的值 I0的值先是逐渐减小之后又逐渐增大。E0值比较小时，电枢电流滞后电压，这时电动机是一个感性负载，其作用相当于一个电抗-电阻的组合，消耗感性无功功率 Q。增大励磁电流的值，电

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 李明哲;戈宝军;孙玉田;李金香;梁彬;;水轮发电机稳态运行时的阻尼绕组电流谐波研究[J];电机与控制学报;2014年11期

2 陶大军;戈宝军;董传友;林鹏;;发电电动机SFC起动强迫换流过程磁场特性[J];电机与控制学报;2014年01期

3 戈宝军;李明哲;孙玉田;李金香;胡丽杰;;同步发电机不对称运行工况阻尼绕组电流的计算[J];中国电机工程学报;2013年27期

4 万书亭;姚肖方;朱建斌;李明;绳晓玲;;发电机定子绕组端部径向和切向电磁力分析[J];振动.测试与诊断;2013年03期

5 王成立;高慧;卢建刚;;水轮发电机定子故障下的阻尼条损耗计算[J];浙江大学学报(工学版);2012年04期

6 胡泽春;丁华杰;孔涛;;风电—抽水蓄能联合日运行优化调度模型[J];电力系统自动化;2012年02期

7 陈黎明;;F6电机阻尼条断裂故障分析与处理[J];冶金动力;2010年06期

8 李金香;田昕;孙玉田;陈润年;;变频凸极同步电动机阻尼条断裂故障分析[J];大电机技术;2010年03期

9 陶启科;;同步电机转子阻尼条断裂的处理[J];设备管理与维修;2008年02期

10 谭洪涛;霍丽华;戈宝军;;抽水蓄能电机变频起动时阻尼暂态电流的计算[J];哈尔滨理工大学学报;2007年03期

相关会议论文 前1条

1 戈宝军;刘健嵩;;水轮发电机励磁绕组短路时阻尼绕组电流特性研究[A];中国电工技术学会大电机专业委员会2014年学术年会论文集[C];2014年

相关博士学位论文 前2条

1 于鸿浩;抽水蓄能机组发电电动机电磁参数与端部电磁场问题研究[D];哈尔滨理工大学;2016年

2 李明哲;水轮发电机不对称运行阻尼绕组电流与发热的研究[D];哈尔滨理工大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 牛子华;典型风电机组阻尼机理分析及强迫振荡抑制方法研究[D];华北电力大学(北京);2016年

2 陈政豪;发电电动机阻尼绕组电流及空载电压畸变率计算分析[D];哈尔滨理工大学;2016年

3 陆云;水轮发电机阻尼绕组附加损耗及其电流影响研究[D];华中科技大学;2015年

4 鹿嵩;抽水蓄能电机抽水调相及其转换过渡过程研究[D];哈尔滨理工大学;2015年

5 冯文宗;多工况背景下汽轮发电机不平衡电磁力的研究[D];华北电力大学;2015年

6 李志鹏;抽水蓄能电机阻尼绕组对电磁场和转子温度场的影响研究[D];北京交通大学;2014年

7 王云阳;笼型感应电机断条故障时的转子受力计算与分析[D];哈尔滨理工大学;2014年

8 邹伟华;风电—抽水蓄能联合优化运行技术研究[D];华北电力大学;2014年

9 王冬梅;水轮发电机阻尼条数对电抗和附加损耗及温度场的影响[D];哈尔滨理工大学;2010年

10 薛涛;大型轧钢同步电机阻尼条故障分析及对策研究[D];东北大学;2009年

本文编号：2764860