同步发电机对称和不对称工况多物理场的计算与分析

【摘要】： 汽轮发电机负载一般都是三相平衡负荷,但在电网运行中,会出现三相不平衡负荷。发电机不对称运行时,定子绕组中正序电流产生的旋转磁场与转子磁场同速、同向,而负序电流产生的旋转磁场则与转子反向、同速。这样,对转子的相对转速为2倍频的同步转速,在转子表面各个部件中感应出涡流电流,由此引起发热。针对汽轮发电机在负序运行时存在的一些问题, 本文进行了以下几项内容的研究 首先,全面地分析并计算了转子槽楔采用不同材料时,负序电流在转子各部分产生的损耗密度;为了研究极面槽楔的作用,分别计算了转子极面有槽楔和没有槽楔两种情况下,转子各部分的损耗密度。计算结果表明,槽楔材料不同以及极面有、无槽楔对转子各部分的损耗密度分布及损耗大小有很大影响。 其次,以电磁场计算得到的损耗密度作为热源,选取转子二维截面建立数值模型,计算转子的温度场。针对转子极面有槽楔且槽楔材料不同的情况,得到求解区域的温度分布;同时也计算了极面没有槽楔情况下的温度场。从计算结果可以看出,电机负序运行时,槽楔材料的不同特性和极面有、无槽楔对转子温度场有一定影响。 除此之外,通过迭代的方式确定发电机定子绕组两种结构下、负载运行时的电磁场,并分析了沿定子内圆进入定子齿、槽的径向磁通;并计算了定子绕组两种结构下的不饱和同步电抗、饱和同步电抗和直轴瞬态电抗;在转子绕组施加约束和不施加约束两种情况下,对该电机的直轴瞬态电抗进行了计算。用有限元方法计算了发电机在超发状态下、定子绕组两种结构时的参数和功角。从计算结果的分析可知,定子绕组不同结构对电机电磁参数的影响不大。 本文所采用的分析方法可直接用于其它同类型的汽轮发电机中。