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汽轮发电机相关因素对端部瞬态磁场及涡流损耗的影响研究

作　者: 王立坤
导　师: 李伟力
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 汽轮发电机端部三维瞬态磁场温度场涡流损耗
分类号: TM311
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

大型发电机端部区域结构复杂且定子端部线棒较长，特别是汽轮发电机多数为全速电机，两侧端部的轴向总距离约占发电机总长度的1/3，其端部影响不容忽视。大型汽轮发电机定子端部绕组沿渐开线空间伸展，端部区域电密分布及空间漏磁分布复杂。发电机合成磁势随时间和空间变化，汽轮发电机端部寄生无用漏磁场，在发电机端部各金属结构件中感生涡流。当发电机单机容量增大，电机电磁负荷的增加会使电机端部漏磁增大，导致端部区域结构件的涡流损耗增加，致使电机产生局部过热、局部应力增大等一系列问题，严重时危及电机的安全运行。为削弱端部漏磁，通常采取“抵磁”或“聚磁”两种抑磁措施，前者利用高电导率的金属所感生的涡流来抵抗漏磁；后者采用导磁体将漏磁聚集到磁阻较低的路径闭合。由于金属屏蔽中的涡流对端部漏磁场起到抵制作用，迫使一部分漏磁通改变路径，且这种抵制作用随发电机端部金属构件的形状尺寸、空间位置及材料物理固有属性的不同而异，均会对涡流损耗分布产生影响。因此，准确的计算发电机端部区域的磁场分布、金属构件的涡流损耗及温度分布对发电机端部的设计起到至关重要的作用。本文建立了大型水-氢-氢汽轮发电机端部区域三维实体模型，利用有限元法对三维非线性瞬态涡流场数学模型进行求解，得到了空载及额定工况时汽轮发电机端部区域的磁场分布和金属构件的涡流损耗，对比研究了端部有铜屏蔽时、无铜屏蔽时端部构件损耗的变化情况。提出一种空心金属屏蔽结构以降低端部金属屏蔽的温度。根据传热学理论，利用电磁场计算得到的损耗结果对端部区域温度场数学模型求解、并与实测数据对比以验证损耗计算的准确性，为汽轮发电机端部进一步研究及设计提供理论参考。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题背景和研究意义  10-13
  1.2 国内外发电机端部研究动态及现状  13-17
    1.2.1 国外研究动态与现状  13-15
    1.2.2 国内研究动态与现状  15-17
  1.3 本课题的主要研究内容  17-18
第2章水-氢-氢冷汽轮发电机端部三维瞬态电磁场分析  18-29
  2.1 汽轮发电机端部结构及三维瞬态电磁场数学模型  18-25
    2.1.1 330MW 水-氢-氢冷汽轮发电机端部结构  18-20
    2.1.2 汽轮发电机端部模型的建立  20-23
    2.1.3 汽轮发电机励磁电流的确定  23-25
  2.2 汽轮发电机端部温度实测与损耗验证  25-28
    2.2.1 发电机端部三维温度场数学模型  25-26
    2.2.2 金属屏蔽温度计算结果与实测数据对比  26-28
  2.3 本章小结  28-29
第3章金属屏蔽结构对端部三维瞬态磁场及构件涡流损耗的影响研究  29-41
  3.1 汽轮发电机满载与空载时端部漏磁分析  29-34
  3.2 铜屏蔽对端部漏磁及结构件涡流损耗的影响  34-39
    3.2.1 金属屏蔽对端部漏磁分布的影响分析  34-39
    3.2.2 金属屏蔽对端部结构件涡流损耗的影响分析  39
  3.3 本章小结  39-41
第4章汽轮发电机采用空心金属屏蔽时端部磁场与温度分析  41-49
  4.1 发电机端部区域轴向漏磁分析  41-43
  4.2 采用空心金属屏蔽时端部磁场及结构件涡流损耗分析  43-47
    4.2.1 采用空心金属屏蔽时端部漏磁分析  43-45
    4.2.2 采用空心金属屏蔽时端部结构件涡流损耗分析  45-47
  4.3 发电机端部空心金属屏蔽温度分析  47-48
  4.4 本章小结  48-49
结论  49-50
参考文献  50-55
攻读硕士学位期间发表的学术论文  55-56
致谢  56

汽轮发电机相关因素对端部瞬态磁场及涡流损耗的影响研究

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