本文關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)多場耦合電磁振動分析研究

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【摘要】：水輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中振過大輕則會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)磨損增大、降低發(fā)電機(jī)安全生產(chǎn)壽命或轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動偏心影響發(fā)電效率,重則可能導(dǎo)致發(fā)電事故造成極大的財產(chǎn)損失甚至人身傷害。所以研究水輪發(fā)電機(jī)異常振動對防災(zāi)減損有著重要意義。近年來隨著水輪發(fā)電機(jī)的大型化,其定子系統(tǒng)因受到大電流強(qiáng)磁場的影響產(chǎn)生的電磁振動愈加明顯逐漸成為制約水輪機(jī)大型化的關(guān)鍵,因此水輪發(fā)電機(jī)組在正常運(yùn)轉(zhuǎn)工況下產(chǎn)生的電磁特性以及電磁振動特性逐漸成為研究熱點(diǎn)。水輪發(fā)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)電磁振動主要是由發(fā)電機(jī)組定子結(jié)構(gòu)在變化的電磁場中受到電磁力波的激勵引起。因此水輪發(fā)電機(jī)定子結(jié)構(gòu)所受電磁力波和固有模態(tài)是影響電磁振動的關(guān)鍵。其次水輪發(fā)電機(jī)定子溫度也會影響到磁密度分布進(jìn)而影響電磁振動。本文針對水輪發(fā)電機(jī)電磁振動問題采用有限元分析方法,分別進(jìn)行了電磁力分析,結(jié)構(gòu)諧響應(yīng)分析和溫度、電磁、結(jié)構(gòu)多物理場耦合分析。論文主要工作分為以下幾個方面:(1)根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)利用UG軟件繪制水輪發(fā)電機(jī)定子三維模型,并對模型進(jìn)行簡化和轉(zhuǎn)化使其適合有限元分析。將模型載入workbench模態(tài)分析模塊中,仿真水輪發(fā)電機(jī)定子系統(tǒng)自振頻率和振動形態(tài)。(2)在Maxwell中建立水輪發(fā)電機(jī)有限元二維模型和外接電路,對模型加載激勵和約束后進(jìn)行電磁有限元仿真,求解出水輪發(fā)電機(jī)輸出的線電流、線電壓并與文獻(xiàn)對比確定水輪發(fā)電機(jī)電磁模型的有效性。計算出定轉(zhuǎn)子氣隙間的電磁場和電磁力密度在時間和空間上分布特性。(3)將水輪發(fā)電機(jī)電磁分析與諧響應(yīng)分析耦合,將定子齒端所受的電磁力載入三維模型中仿真分析在不同頻率電磁力諧波激勵下的定子機(jī)座表面振動頻域分布以及振動峰值時的水輪發(fā)電機(jī)定子系統(tǒng)變形。(4)本文通過采用通過求解電磁場中定子繞組產(chǎn)生的銅損與溫度場雙向耦合求出溫度影響下水輪發(fā)電機(jī)的電磁力密度,再將電磁分析與諧響應(yīng)分析耦合,定性分析了在溫度影響下水輪機(jī)電磁振動特性變化。本文利用Maxwell張量法對水輪發(fā)電機(jī)電磁力進(jìn)行了研究,同時利用多場耦合和雙向耦合的方法研究了水輪發(fā)電機(jī)定子機(jī)座的振動。提出了一套完整的分析仿真方法,為進(jìn)一步研究水輪發(fā)電機(jī)振動奠定了基礎(chǔ),有一定的工程應(yīng)用參考價值。
【關(guān)鍵詞】：水輪發(fā)電機(jī) 電磁振動 電磁力 諧響應(yīng) 雙向耦合
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV734
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)14-16
• 2 水輪發(fā)電機(jī)模態(tài)分析16-25
• 2.1 水輪發(fā)電機(jī)模態(tài)分析理論16-18
• 2.2 水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)建模18-21
• 2.3 水輪發(fā)電機(jī)模態(tài)分析21-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 3 水輪發(fā)電機(jī)電磁分析25-33
• 3.1 水輪發(fā)電機(jī)電磁場仿真理論基礎(chǔ)25-26
• 3.2 水輪發(fā)電機(jī)模型建立26-28
• 3.3 模型網(wǎng)格和激勵設(shè)置28-30
• 3.4 電磁分析結(jié)果30-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 4 電磁振動仿真分析33-45
• 4.1 電磁力求解原理33-34
• 4.2 求取電磁力34-38
• 4.3 電磁振動求解38-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 5 電磁熱結(jié)構(gòu)耦合電磁振動分析45-53
• 5.1 熱分析理論45-47
• 5.2 電磁場溫度場單向耦合47-49
• 5.3 電磁場溫度場雙向耦合49-52
• 5.4 本章小結(jié)52-53
• 6 總結(jié)與展望53-55
• 6.1 總結(jié)53
• 6.2 展望53-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 致謝58

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本文編號：1055732