本文關(guān)鍵詞：高速抽水蓄能電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

  更多相關(guān)文章： 抽水蓄能電機(jī) 磁極結(jié)構(gòu)優(yōu)化 電磁力 離心力

【摘要】：近年來(lái),磁極線圈和阻尼繞組甩出引發(fā)掃膛的事故常有發(fā)生。由于轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問(wèn)題存在,導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行時(shí)磁極線圈從磁極中心偏向極靴外側(cè)甩出。抽水蓄能發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性直接影響著發(fā)電廠乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,而勵(lì)磁系統(tǒng)作為電機(jī)的關(guān)鍵部分,其可靠性更為重要。高速水輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組和阻尼繞組在飛逸轉(zhuǎn)速下會(huì)產(chǎn)生很大的離心效應(yīng),在電磁力和離心力共同作用下,如果受力超過(guò)強(qiáng)度要求,就會(huì)發(fā)生掃膛事故。掃膛事故造成的損失是巨大的,因此引起了人們的極大重視,應(yīng)客觀、細(xì)致的進(jìn)行剖析。本文以一臺(tái)額定轉(zhuǎn)速為250r/min凸極同步電機(jī)作為研究對(duì)象,根據(jù)場(chǎng)路耦合時(shí)步有限元法,對(duì)轉(zhuǎn)子磁極以及阻尼繞組進(jìn)行了計(jì)算與研究。首先利用有限元軟件搭建了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的二維瞬態(tài)磁場(chǎng)模型,給定邊界條件,網(wǎng)格剖分及求解設(shè)定,并對(duì)其額定運(yùn)行情況進(jìn)行仿真計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與其設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較,驗(yàn)證模型建立的正確性;在所建二維電磁模型的基礎(chǔ)上,通過(guò)搭建外電路,進(jìn)行電磁力仿真計(jì)算,分析研究發(fā)電機(jī)在額定工況和飛逸工況下發(fā)電機(jī)內(nèi)部的磁場(chǎng)情況并得出磁極線圈和阻尼繞組的受力情況;然后對(duì)磁極的極身以及極靴結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,并進(jìn)行仿真計(jì)算,對(duì)比幾種優(yōu)化結(jié)構(gòu)對(duì)磁場(chǎng)以勵(lì)磁線圈和阻尼繞組受力情況的影響,找到其中變化規(guī)律,為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)與幫助。其次利用Pro/E搭建的三維靜力學(xué)模型,設(shè)定邊界條件,網(wǎng)格剖分及求解設(shè)定。并對(duì)其額定轉(zhuǎn)速以及飛逸轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)子離心力進(jìn)行仿真計(jì)算,并且求解磁極線圈以及阻尼繞組的應(yīng)力分布和形變;將轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,將優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真計(jì)算,對(duì)比計(jì)算得出的應(yīng)力大小和形變的程度,分析其中的關(guān)系特點(diǎn),為結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供有力幫助。最后將電磁力與離心力結(jié)合起來(lái)聯(lián)合仿真計(jì)算,分析改變結(jié)構(gòu)對(duì)磁極線圈與阻尼繞組的影響。利用有限元模型,提取電磁力數(shù)據(jù),輸入到靜力學(xué)三維模型中,綜合起來(lái)分析問(wèn)題。以達(dá)到優(yōu)化結(jié)構(gòu),減少掃膛事故發(fā)生的目的。
【關(guān)鍵詞】：抽水蓄能電機(jī) 磁極結(jié)構(gòu)優(yōu)化 電磁力 離心力
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV743;TV734
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外抽水蓄能電站發(fā)展概況11-13
• 1.3 課題來(lái)源及主要研究?jī)?nèi)容13-14
• 第2章 場(chǎng)路耦合基本理論及數(shù)學(xué)模型建立14-23
• 2.1 電機(jī)內(nèi)電磁場(chǎng)的基本方程14-15
• 2.2 同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)場(chǎng)路耦合數(shù)學(xué)模型15-19
• 2.2.1 同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)電磁場(chǎng)方程15-17
• 2.2.2 同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)電路方程17-18
• 2.2.3 場(chǎng)路耦合數(shù)學(xué)模型18-19
• 2.3 抽水蓄能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極結(jié)構(gòu)電磁力及強(qiáng)度理論分析19-22
• 2.3.1 基于等效節(jié)點(diǎn)力計(jì)算電磁力密度及應(yīng)力方法19-20
• 2.3.2 結(jié)構(gòu)主應(yīng)力狀態(tài)變化的強(qiáng)度理論20-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第3章 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電磁力分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化23-45
• 3.1 建立抽水蓄能發(fā)電電動(dòng)機(jī)的相關(guān)仿真模型23-25
• 3.1.1 求解域模型的建立23-24
• 3.1.2 外電路的搭建24-25
• 3.2 額定運(yùn)行情況抽水蓄能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)分析25-30
• 3.2.1 矩形磁極結(jié)構(gòu)下發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)計(jì)算25
• 3.2.2 塔形向心磁極結(jié)構(gòu)下發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)計(jì)算25-28
• 3.2.3 三種極靴類型結(jié)構(gòu)下發(fā)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)計(jì)算28-30
• 3.3 不同磁極結(jié)構(gòu)下轉(zhuǎn)子磁極電磁力分析30-44
• 3.3.1 磁極線圈電磁力有限元計(jì)算與分析30-34
• 3.3.2 優(yōu)化后磁極線圈受力對(duì)比34-42
• 3.3.3 優(yōu)化后阻尼繞組電磁力對(duì)比42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 基于ANSYS的磁極強(qiáng)度分析45-55
• 4.1 引言45-48
• 4.1.1 有限元三維模型的建立45-47
• 4.1.2 瞬態(tài)動(dòng)力及模態(tài)學(xué)分析基礎(chǔ)47-48
• 4.2 有限元仿真計(jì)算結(jié)果分析48-52
• 4.3 結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析52-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及獲得成果59-60
• 致謝60-61

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：1076076