【摘要】：發(fā)電電動機是抽水蓄能機組的核心設備,經(jīng)常在靜止、發(fā)電、抽水和調(diào)相四種運行狀態(tài)之間頻繁切換,給電機的設計分析帶來很多困難。特別是關(guān)乎發(fā)電電動機運行性能與可靠性的電磁參數(shù)和端部磁場問題,一直是學術(shù)界和工程界的研究熱點。本文以抽水蓄能發(fā)電電動機為研究對象,對多工況運行下電磁參數(shù)和端部電磁場的計算方法、變化規(guī)律、影響因素以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題進行研究。針對發(fā)電電動機具有多工況運行的特點,提出了快速確定發(fā)電電動機穩(wěn)態(tài)負載運行工況的新端點迭代法—內(nèi)切圓迭代法,并通過與實測值對比驗證了方法的合理性;提出了發(fā)電電動機電磁參數(shù)的三維磁場計算方法,給出了求解域的合理簡化方法,得到了發(fā)電電動機在發(fā)電與抽水兩種運行工況下穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)電磁參數(shù)的飽和值與不飽和值;對比了發(fā)電電動機電磁參數(shù)的三維磁場計算方法與二維磁場計算方法之間的差異并分析了引起差異的原因,為電磁參數(shù)數(shù)值計算方法的合理選擇提供了參考。研究了發(fā)電電動機在發(fā)電和抽水兩種運行工況下作無功調(diào)節(jié)時,穩(wěn)態(tài)電磁參數(shù)的變化規(guī)律;分析了轉(zhuǎn)子極靴結(jié)構(gòu)對發(fā)電電動機穩(wěn)態(tài)電磁參數(shù)與瞬態(tài)電磁參數(shù)的影響,得到了在發(fā)電與抽水兩種工況下分別采用單圓弧結(jié)構(gòu)、均勻氣隙三段圓弧結(jié)構(gòu)與非均勻氣隙三段圓弧結(jié)構(gòu)時電磁參數(shù)的變化規(guī)律;分析了阻尼繞組結(jié)構(gòu)對發(fā)電電動機瞬態(tài)電磁參數(shù)的影響,得到了在發(fā)電與抽水兩種工況下,瞬態(tài)電磁參數(shù)隨阻尼條根數(shù)、阻尼條節(jié)距以及阻尼環(huán)連接方式變化的規(guī)律,為發(fā)電電動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計提供依據(jù)。建立了多種穩(wěn)態(tài)運行工況下發(fā)電電動機端部磁場的三維瞬態(tài)渦流場有限元計算模型,對比了在額定發(fā)電與額定抽水工況下端部磁場和端部結(jié)構(gòu)件損耗的分布特點,并將端部結(jié)構(gòu)件損耗作為熱源計算了電機的端部溫度場,通過與溫升實測值的對比間接地驗證了端部磁場的計算模型與損耗計算方法的合理性;研究了發(fā)電電動機在發(fā)電進相運行時的端部磁場與端部結(jié)構(gòu)件損耗隨進相深度變化的規(guī)律;針對發(fā)電電動機穩(wěn)態(tài)運行時定子端部結(jié)構(gòu)件渦流損耗的分布特點與產(chǎn)生機理,提出了可以有效降低定子壓板渦流損耗的拱形定子壓板結(jié)構(gòu)以及可以有效降低定子壓指渦流損耗的阻流陶瓷式定子齒壓板結(jié)構(gòu)。建立了發(fā)電電動機在異步起動、電氣制動和并網(wǎng)三種典型的復雜動態(tài)過程中的磁場—電路—機械運動耦合計算模型,得到了在空載全壓異步起動、2倍空載勵磁電流時電氣制動和95%工頻并網(wǎng)過程中,發(fā)電電動機的各繞組電流、轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩的動態(tài)變化規(guī)律。研究了發(fā)電電動機的端部磁場在三種工況下的暫態(tài)過程以及端部結(jié)構(gòu)件損耗的動態(tài)變化規(guī)律,并與穩(wěn)態(tài)運行工況進行了對比。
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【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV743;TV734

【參考文獻】

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本文編號：2440130