大型交流电机定子换位线棒附加损耗的解析计算方法

作     者：乔雪 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁艳萍

授予年度：2018年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：大型交流电机 换位线棒 附加损耗 换位方式优化 

摘      要：大型交流电机是用于实现机械能和交流电能相互转换的重要装置,其定子绕组的结构通常为硬线圈的形式。定子绕组作为大型交流电机的核心部件,其相关的设计与制造技术是大型交流电机设计中的关键问题。在大型交流电机的定子线棒设计中,为了减小集肤效应的影响,定子线棒一般由多根股线并绕而成,并在端部由鼻端连接。当线棒中通过交变的电流时,槽部和端部股线处于复杂的交变磁场中,在定子绕组上产生附加损耗。由于附加损耗的存在,使定子换位线棒的发热问题愈加严重,从而严重威胁大型交流电机的安全稳定运行。定子线棒的附加损耗主要包括环流损耗和涡流损耗,本文以140MW水轮发电机为例,对大型交流电机定子换位线棒附加损耗的解析计算方法进行了研究。针对定子线棒环流损耗的解析计算问题,提出了改进漏感电动势法,改进了传统算法中的不合理假设,分析了定子槽内漏磁场和端部漏磁场的分布,推导了槽部股线漏感电动势和端部漏感电动势的解析计算公式,给出了股线电流及环流损耗的计算方法,计算了定子线棒在发生360°全换位、不足360°换位情况下漏感电动势、股线电流的分布情况及上下层线棒中的环流损耗。对于换位股线涡流损耗的解析计算,提出了计及实际换位结构的导体细分法,建立适用于不同换位方式下涡流损耗计算的等效电路模型。按照定子绕组在槽部和端部漏磁场的分布情况,分别给出了定子绕组槽内换位导体和端部导体涡流损耗计算的细分模型和计算方法。利用单槽定子换位线棒的实验测试平台,对定子换位线棒附加损耗的解析计算进行实验验证。将换位线棒附加损耗计算的解析计算方法与优化算法相结合,以降低大型交流电机定子换位线棒的附加损耗为目标,选择不足换位角度等参数作为优化变量,对大型交流电机定子线棒的换位方式进行优化设计,提出了一种有效降低定子换位线棒附加损耗的换位方式。