核电多相环形无刷励磁机转子绕组短路故障特征分析
发布时间：2021-11-16 17:00
多相环形无刷励磁机是大容量核电机组广泛采用的一种励磁机型,实现对其内部故障的可靠保护,对保障核电发电机组的安全运行具有重要意义。因多相环形无刷励磁机为转枢式结构,转子电枢绕组故障无法得到直接监测,但依据故障在定子励磁绕组中反映的特征来实现监测是一种有效的途径。通过理论分析正常运行及转子绕组短路时核电多相环形无刷励磁机的转子绕组与定子绕组产生的磁动势性质及其在气隙磁场中的相互作用,得到了两种运行情况下转子电枢电流和定子励磁电流的谐波特性。对某11相动模样机进行了正常运行和转子电枢绕组短路实验,通过快速傅里叶分析得到了实验电流的谐波特征,实验结果与理论分析相符。该方法适用于任意核电多相环形无刷励磁机的任意形式的转子绕组短路故障特征分析,可应用到核电多相环形无刷励磁机转子绕组短路故障诊断的进一步研究中。
【文章来源】：电工技术学报. 2020,35(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
一相电枢绕组连接
第35卷第6期郝亮亮等核电多相环形无刷励磁机转子绕组短路故障特征分析1253同步电机。其励磁绕组位于定子侧，而电枢绕组位于转子侧，且采用首尾相连的环形结构，和旋转整流器一起高速旋转，整流电压用于给主发电机励磁绕组供电。图1m相环形无刷励磁系统示意图Fig.1mphaseannularbrushlessexcitationsystem该m相无刷励磁机极对数为P，转子槽数为Z，电枢绕组一般为分数槽波绕组。m相电枢绕组在转子上均匀分布，相邻两相间依次相差2nπ/m（n为整数）机械角度，即2Pnπ/m电角度。m相电枢绕组的相位关系如图2所示。图2m相电枢绕组相位关系Fig.2Phasediagramofarmaturewindingformphase2励磁机定子励磁电流谐波特性理论分析2.1多相环形无刷励磁机的转子电枢反应磁场励磁机定子励磁绕组产生的空间磁动势在每极下分布情况相同，只是在相邻极下由于绕向相反而相反，在空间上每一对极重复一次，所以只包含基波和3、5等奇数次空间谐波磁动势，定子励磁电流产生的空间谐波磁动势可以表示为fd,cos()jjfFj（1）式中，j为谐波磁动势次数（j1,3,5,）；为沿电机定子圆周方向的电角度；Fj为谐波磁动势幅值。凸极同步电机的磁极对称，气隙不均匀，其气隙磁导系数可以表示[34]为000201,2,cos(2)2lll（2）式中，0/2为磁导系数的常数项；2l0为磁导系数的谐波次数；02l为谐波磁导的幅值。由式（1）和式（2）可得，定子励磁电流产生的j次空间谐波磁动势在气隙中建立的磁场为2fd0,1,2,cos(2)2ljlBFjl（
第35卷第6期郝亮亮等核电多相环形无刷励磁机转子绕组短路故障特征分析1253同步电机。其励磁绕组位于定子侧，而电枢绕组位于转子侧，且采用首尾相连的环形结构，和旋转整流器一起高速旋转，整流电压用于给主发电机励磁绕组供电。图1m相环形无刷励磁系统示意图Fig.1mphaseannularbrushlessexcitationsystem该m相无刷励磁机极对数为P，转子槽数为Z，电枢绕组一般为分数槽波绕组。m相电枢绕组在转子上均匀分布，相邻两相间依次相差2nπ/m（n为整数）机械角度，即2Pnπ/m电角度。m相电枢绕组的相位关系如图2所示。图2m相电枢绕组相位关系Fig.2Phasediagramofarmaturewindingformphase2励磁机定子励磁电流谐波特性理论分析2.1多相环形无刷励磁机的转子电枢反应磁场励磁机定子励磁绕组产生的空间磁动势在每极下分布情况相同，只是在相邻极下由于绕向相反而相反，在空间上每一对极重复一次，所以只包含基波和3、5等奇数次空间谐波磁动势，定子励磁电流产生的空间谐波磁动势可以表示为fd,cos()jjfFj（1）式中，j为谐波磁动势次数（j1,3,5,）；为沿电机定子圆周方向的电角度；Fj为谐波磁动势幅值。凸极同步电机的磁极对称，气隙不均匀，其气隙磁导系数可以表示[34]为000201,2,cos(2)2lll（2）式中，0/2为磁导系数的常数项；2l0为磁导系数的谐波次数；02l为谐波磁导的幅值。由式（1）和式（2）可得，定子励磁电流产生的j次空间谐波磁动势在气隙中建立的磁场为2fd0,1,2,cos(2)2ljlBFjl（
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元场路耦合的十二相整流发电机系统定子匝间短路分析[J]. 张艳辉,郑晓钦,吴新振,林楠,魏锟. 电工技术学报. 2019(09)
[2]同步发电机定子绕组匝间短路故障特征规律研究[J]. 辛鹏,戈宝军,陶大军,赵洪森,肖士勇. 电机与控制学报. 2019(01)
[3]基于SVPWM的五相永磁同步电机两相开路故障容错控制策略[J]. 刘国海,宋成炎,徐亮,杜康康. 电工技术学报. 2019(01)
[4]中国核能利用现状及未来展望[J]. 陈小砖,李硕,任晓利,朱崎峰,盛伟. 能源与节能. 2018(08)
[5]同步发电机励磁系统模型参数离线辨识自动寻优方法[J]. 沈小军,李梧桐,乔冠伦,李福兴,苏磊. 电工技术学报. 2018(18)
[6]永磁同步电机匝间短路故障在线检测方法[J]. 彭伟,赵峰,王永兴,关天一. 电工电能新技术. 2018(03)
[7]同步发电机定子绕组匝间短路时转子动态电磁力计算[J]. 肖士勇,戈宝军,陶大军,刘智慧. 电工技术学报. 2018(13)
[8]大型核电汽轮发电机定子内部短路故障时局部电磁力分布研究[J]. 赵洪森,戈宝军,陶大军,吕品,辛鹏. 电工技术学报. 2018(07)
[9]定子匝间短路时双馈异步发电机电磁转矩的研究[J]. 张艳,马宏忠,付明星,黄春梅,顾苏雯. 电机与控制应用. 2017(09)
[10]计及电流估计差的海上双馈电机定子绕组匝间短路故障诊断[J]. 魏书荣,李正茂,符杨,赵晶晶,刘璐洁. 中国电机工程学报. 2018(13)
本文编号：3499228
【文章来源】：电工技术学报. 2020,35(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
一相电枢绕组连接
第35卷第6期郝亮亮等核电多相环形无刷励磁机转子绕组短路故障特征分析1253同步电机。其励磁绕组位于定子侧，而电枢绕组位于转子侧，且采用首尾相连的环形结构，和旋转整流器一起高速旋转，整流电压用于给主发电机励磁绕组供电。图1m相环形无刷励磁系统示意图Fig.1mphaseannularbrushlessexcitationsystem该m相无刷励磁机极对数为P，转子槽数为Z，电枢绕组一般为分数槽波绕组。m相电枢绕组在转子上均匀分布，相邻两相间依次相差2nπ/m（n为整数）机械角度，即2Pnπ/m电角度。m相电枢绕组的相位关系如图2所示。图2m相电枢绕组相位关系Fig.2Phasediagramofarmaturewindingformphase2励磁机定子励磁电流谐波特性理论分析2.1多相环形无刷励磁机的转子电枢反应磁场励磁机定子励磁绕组产生的空间磁动势在每极下分布情况相同，只是在相邻极下由于绕向相反而相反，在空间上每一对极重复一次，所以只包含基波和3、5等奇数次空间谐波磁动势，定子励磁电流产生的空间谐波磁动势可以表示为fd,cos()jjfFj（1）式中，j为谐波磁动势次数（j1,3,5,）；为沿电机定子圆周方向的电角度；Fj为谐波磁动势幅值。凸极同步电机的磁极对称，气隙不均匀，其气隙磁导系数可以表示[34]为000201,2,cos(2)2lll（2）式中，0/2为磁导系数的常数项；2l0为磁导系数的谐波次数；02l为谐波磁导的幅值。由式（1）和式（2）可得，定子励磁电流产生的j次空间谐波磁动势在气隙中建立的磁场为2fd0,1,2,cos(2)2ljlBFjl（
第35卷第6期郝亮亮等核电多相环形无刷励磁机转子绕组短路故障特征分析1253同步电机。其励磁绕组位于定子侧，而电枢绕组位于转子侧，且采用首尾相连的环形结构，和旋转整流器一起高速旋转，整流电压用于给主发电机励磁绕组供电。图1m相环形无刷励磁系统示意图Fig.1mphaseannularbrushlessexcitationsystem该m相无刷励磁机极对数为P，转子槽数为Z，电枢绕组一般为分数槽波绕组。m相电枢绕组在转子上均匀分布，相邻两相间依次相差2nπ/m（n为整数）机械角度，即2Pnπ/m电角度。m相电枢绕组的相位关系如图2所示。图2m相电枢绕组相位关系Fig.2Phasediagramofarmaturewindingformphase2励磁机定子励磁电流谐波特性理论分析2.1多相环形无刷励磁机的转子电枢反应磁场励磁机定子励磁绕组产生的空间磁动势在每极下分布情况相同，只是在相邻极下由于绕向相反而相反，在空间上每一对极重复一次，所以只包含基波和3、5等奇数次空间谐波磁动势，定子励磁电流产生的空间谐波磁动势可以表示为fd,cos()jjfFj（1）式中，j为谐波磁动势次数（j1,3,5,）；为沿电机定子圆周方向的电角度；Fj为谐波磁动势幅值。凸极同步电机的磁极对称，气隙不均匀，其气隙磁导系数可以表示[34]为000201,2,cos(2)2lll（2）式中，0/2为磁导系数的常数项；2l0为磁导系数的谐波次数；02l为谐波磁导的幅值。由式（1）和式（2）可得，定子励磁电流产生的j次空间谐波磁动势在气隙中建立的磁场为2fd0,1,2,cos(2)2ljlBFjl（
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元场路耦合的十二相整流发电机系统定子匝间短路分析[J]. 张艳辉,郑晓钦,吴新振,林楠,魏锟. 电工技术学报. 2019(09)
[2]同步发电机定子绕组匝间短路故障特征规律研究[J]. 辛鹏,戈宝军,陶大军,赵洪森,肖士勇. 电机与控制学报. 2019(01)
[3]基于SVPWM的五相永磁同步电机两相开路故障容错控制策略[J]. 刘国海,宋成炎,徐亮,杜康康. 电工技术学报. 2019(01)
[4]中国核能利用现状及未来展望[J]. 陈小砖,李硕,任晓利,朱崎峰,盛伟. 能源与节能. 2018(08)
[5]同步发电机励磁系统模型参数离线辨识自动寻优方法[J]. 沈小军,李梧桐,乔冠伦,李福兴,苏磊. 电工技术学报. 2018(18)
[6]永磁同步电机匝间短路故障在线检测方法[J]. 彭伟,赵峰,王永兴,关天一. 电工电能新技术. 2018(03)
[7]同步发电机定子绕组匝间短路时转子动态电磁力计算[J]. 肖士勇,戈宝军,陶大军,刘智慧. 电工技术学报. 2018(13)
[8]大型核电汽轮发电机定子内部短路故障时局部电磁力分布研究[J]. 赵洪森,戈宝军,陶大军,吕品,辛鹏. 电工技术学报. 2018(07)
[9]定子匝间短路时双馈异步发电机电磁转矩的研究[J]. 张艳,马宏忠,付明星,黄春梅,顾苏雯. 电机与控制应用. 2017(09)
[10]计及电流估计差的海上双馈电机定子绕组匝间短路故障诊断[J]. 魏书荣,李正茂,符杨,赵晶晶,刘璐洁. 中国电机工程学报. 2018(13)
本文编号：3499228
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3499228.html
