基于ansoft的大型汽轮发电机励磁电流计算方法研究

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1、分类号TM311密级UDC编号上海电机学院硕士学位论文基于Ansoft的大型汽轮发电机励磁电流计算方法研究THEFIELDCURRENTCALCULATIONRESEARCHOFTHELARGETURBINEGENERATORBASEDONANSOFT硕士研究生孙建龙学号126001010114校内导师赵朝会教授企业导师梁旭彪教授级高工工程领域电气工程申请学位工程硕士所在单位电气学院答辩日期2015年01月19日授予学位单位上海电机学院上海电机学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文《基于Ansoft的大型汽轮发电机励

2、磁电流计算方法研究》，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海电机学院硕士学位论文基于Ansoft的大型汽轮发电机励磁电流计算方法研究摘要随着计算机技术的迅猛发展，电磁场数值计算在汽轮发电机设计领域得到了广泛应用。电磁场数值计算方法弥补了经典磁路计算方法中存在的不足，尤其是在分析一些特殊问题的时候

3、，具有不可替代的作用。本文在经典磁路法计算发电机励磁电流的基础上，对如何通过有限元软件利用运用数值计算方法计算励磁电流做了深入研究，并对励磁电流的影响因素做了详细分析。首先对励磁电流计算方法的研究现状进行了分析，并介绍了公式法、试验推算法和数值计算方法计算励磁电流的原理。其次深入分析了国内在计算励磁电流时普遍使用的“汽轮发电机电磁计算公式”法（简称公式法），在对此公式法详细分析的基础上，利用数学分析软件Matlab把该方法编辑成了通用程序，并利用Matlab中的GUI模块编辑了人机界面，通过该人机界面只需进行简单的参数输入，就可完

4、成励磁电流的计算。针对公式法存在的弊端，分析了如何通过有限元法计算汽轮发电机的空载和满载励磁电流，并最终对利用有限元软件Ansoft计算汽轮发电机励磁电流的计算方法进行了研究。在计算汽轮发电机额定励磁电流时，建立了汽轮电机额定运行状态的时域模型，该模型可以考虑不同时刻场的变化，同时可以考虑汽轮发电机的一些特殊结构，并利用参数法，通过对变量进行参数化分析，得到不同转子初始位置和励磁电流对应的发电机端电压和功率因数角，然后利用二维差值法，在避免对发电机端电压和功率因数角双重迭代的情况下，计算出励磁电流，提高了计算速度。通过利用两种计算

5、方法对不同机型汽轮发电机进行励磁电流计I上海电机学院硕士学位论文算，并与设计值进行比较，发现公式法在计算大型汽轮发电机励磁电流时误差较大，而本文提出的有限元法在计算大型汽轮发电机励磁电流时，误差基本控制在5%以内，满足工程实践要求，从而验证了本文提出方法的准确性。最后通过对励磁电流影响因素的研究，发现在采用闭口槽时汽轮发电机的励磁电流最小，且气隙磁密谐波含量最低，然而由于嵌线的原因，汽轮发电机一般采用开口槽；通过对磁性槽楔的研究发现磁性槽楔的作用相当于把开口槽变成了闭口槽，避免了由于定子开槽使气隙变得不均匀，在使用磁性槽楔后励磁电

6、流也得到降低。通过对发电机转子硅钢片材料的研究发现虽然汽轮发电机在采用磁化特性比较好的硅钢片时，励磁电流得到降低，但降低的并不是很多，因此在满足客户要求的情况下，可以采用更经济的材料，从而降低发电机成本。关键词：汽轮发电机、励磁电流、公式法、有限元法、槽楔、定子槽形、硅钢片材料II上海电机学院硕士学位论文THEFIELDCURRENTCALCULATIONRESEARCHOFTHELARGETURBINEGENERATORBASEDONANSOFTAABSTRACTWiththerapiddevelopmentofcomputer

7、technology,thenumericalcalculationmethodofelectromagneticfieldhasbeenappliedintheturbinegeneratordesignbroadlyanddeeply.Andasausefulsupplementofclassicalmagneticcircuitmethod,ithasplayedanirreplaceablerole.Theresearchonhowtousenumericalcalculationmethodtocalculategene

8、ratorfieldcurrenthasbeendonein-depth.Theinfluencefactorsoffieldcurrenthavebeenanalyzedindetails.Firstofall,theresearchstatus