大型交流電機(jī)定子換位線棒環(huán)流損耗與電磁力的數(shù)值分析.pdf

1、大型交流電機(jī)是電力生產(chǎn)中主要的電力設(shè)備，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)需要，對(duì)能源的安全、清潔和高效的要求也越來(lái)越高。隨著交流電機(jī)容量的不斷增大，電機(jī)各部件損耗隨之增加，尤其是定子線棒環(huán)流附加損耗增大導(dǎo)致線棒局部溫升過(guò)高愈加嚴(yán)重，股線局部電磁應(yīng)力變大，極大地威脅著電機(jī)安全運(yùn)行和使用壽命。定子線棒換位方式多樣，運(yùn)行中的線棒所處電磁場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，線棒環(huán)流附加損耗和換位股線之間電磁力密度難以進(jìn)行測(cè)量，定子換位線棒環(huán)流損耗和電磁力密度的準(zhǔn)確計(jì)算成為大型交流電

2、機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題。
　　針對(duì)傳統(tǒng)解析算法計(jì)算定子線棒環(huán)流損耗不能具體反映局部電磁場(chǎng)分布的局限性，建立了一臺(tái)水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)三維定子全域下的帶空換位段的540°不足換位定子線棒物理模型;引入空心股線等效建模方式并進(jìn)行換位線棒定子全域磁場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算，計(jì)算出股線電流和環(huán)流損耗在左、右兩側(cè)換位股線組中的分布規(guī)律。根據(jù)定子線棒四排股線電流分布特點(diǎn)，提出一種雙周混合換位定子線棒及其換位方法，不僅減小了同等股線載流能力定子線棒的用銅量，而且有效

3、地均衡了股線電流在整根定子線棒中的分布，減小了股線最大電流和線棒的環(huán)流損耗。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)定子換位線棒股線電流進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算的準(zhǔn)確性。
　　根據(jù)定子線棒換位結(jié)構(gòu)和股線截面沿軸向的分布特點(diǎn)，提出了一種計(jì)算大型交流電機(jī)定子換位線棒環(huán)流損耗的多截面場(chǎng)路耦合法;通過(guò)空間線性逼近的方法對(duì)定子線棒的換位結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，簡(jiǎn)化了換位線棒復(fù)雜的數(shù)值建模;結(jié)合場(chǎng)路耦合法和設(shè)置相應(yīng)邊界條件實(shí)現(xiàn)了定子線棒電磁場(chǎng)和電路的多截面耦合計(jì)算，減小了數(shù)值計(jì)算的

4、規(guī)模，快速求解出換位線棒的漏磁場(chǎng)分布和股線電流分布。通過(guò)與三維有限元法計(jì)算出的磁密、電密、股線電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算結(jié)果作對(duì)比，驗(yàn)證了多截面場(chǎng)路耦合法計(jì)算定子換位線棒環(huán)流損耗的有效性和高效性。
　　通過(guò)分析股線換位結(jié)構(gòu)，提出一種滿足剖分單元相似性要求的三維比例邊界元定子線棒剖分策略及相應(yīng)的環(huán)流損耗計(jì)算方法，解決了三維比例邊界元法在換位彎周圍空氣域單元剖分中存在的困難。通過(guò)與有限元法計(jì)算結(jié)果作對(duì)比，比例邊界元法的單元剖分方法既有效地