水轮发电机端部电磁场分析及电抗参数计算

作     者：王小娇 

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：2014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：水轮发电机 端部电磁场 电抗参数 有限元法 

摘      要：水轮发电机以其高效率，无污染，运行稳定、维护方便的优势，在电力系统中得到越来越广泛的应用。本文以一台100kW水轮发电模型机为例，利用有限元法，对其端部磁场及损耗分布进行了研究，进而研究电机不同工况下的电磁参数，不仅为水轮发电机的电磁设计提供理论依据，同时也为水轮发电机的安全可靠运行提供保障。 首先，本文介绍了水轮发电机的端部结构和瞬态电磁场的数学模型，并建立100kW水轮发电模型机的端部三维模型，其中包括压指、压板、定子铁心阶梯段、定子绕组端部，以及定子铁心通风沟等。采用瞬态场分析计算了在空载和额定负载工况下模型机的端部磁场分布，进而计算了模型机定子端部结构件中的涡流损耗。 其次，对定子端部漏抗计算公式借助磁场能量法进行了推导，建立100kW水轮发电模型机定子端部三维数学模型，采用涡流场分析端部磁场储能情况，计算出漏抗参数的数值解，并分析了不计及端部结构件时端部漏抗的变化情况，将本文计算值和传统解析公式得到的设计值进行了比较分析，提高计算精度。 最后，建立100kW水轮发电模型机的二维模型，采用负载阻抗法，确定了发电机空载及额定负载工况下的励磁电流。采用有限元法对100kW水轮发电模型机的同步、瞬态和超瞬态不饱和电抗进行了计算，在额定负载工况计算准确的前提下，对额定负载工况时的饱和电抗参数进行了计算。然后，计算了电机在电动工况运行时的空载及额定负载工况下的励磁电流，在此基础上，研究了电机电动工况时的定子端部漏抗及饱和同步电抗参数变化情况。