低压大功率同步发电机环流分析

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1、第2期(总第126期)机械管理开发2012年4月No．2(SUMNo．126)MECHANICALMANAGEMENTANDDEVEL0PMENTApr．2012低压大功率同步发电机的环流分析盂水奇(海军装备部，山西太原030027)摘要：分析了低压大功率同步发电机定子绕组中环流产生的主要原因，在产品设计中采取相应的措施，降低了环流，通过测试验证发电机的温升值满足技术要求。关键词：低压大功率发电机；环流；分析中图分类号：TM31文献标识码：A文章编号：1003—773X(2012)02—0033—030引言隙长度基本按照余弦规律变化。上半部分气隙将变为发电机额定容量为3400KV·A

2、，额定电压600V，+eoCOS0，下半部分气隙将变为—e0COS0，气隙磁额定电流3270A，在电机内部需要多路绕组并联引密分别由变为和‘1。出，并联的各绕组如果感应电势不相同，则会在各并联绕组之间产生环流。这种环流增加发电机损耗，降低效率，同时也会使发电机发热加剧，缩短绝缘寿命。减低环流到最小程度，是发电机设计时需要考虑的问题。本发电机每相有4个并联支路，每个支路由两个绕组串联而成，分别在Ⅳ极下和极下。为便于工艺实施，绕组一般就近进行串联。1环流产生的原因分析1．1支路环流分析各支路间产生环流的原因是由于各支路串联绕组的电势和不相同，根据：图1转子偏心示意图不考虑铁芯损耗和饱和的

3、影响，在励磁磁势一定=一=一一一．。㈩L的情况下，偏心前后存在以下关系：式中：=，为线圈所交链的磁链；为每条支路串B=B1(十e0COS0)=Be2(—eoCOS0)联线圈的匝数；为通过线圈的磁通，称其为主磁通。忽略线圈下气隙与最大气隙的差别，分析0=0时从公式(I)中得知，在线圈匝数不变的情况下，磁的极端情况，则有：通‰不同导致电势e不同。在隐极同步发电机中，造B=JB1(+e0)=B2(—eo)成线圈主磁通不同的原因有两个。由于，为每极气隙磁通，5为每极导磁面I)气隙磁场不均匀。由于制造误差，转子自重等积。所以上式也可以写为原因，使电机圆周气隙不均匀，造成气隙磁阻不相同，=l(+

4、e。)=2(一e。)同样励磁磁势的情况下通过各线圈组的磁通不相同。根据每相绕组相电势还有一种造成气隙磁场不均匀的原因是磁场线圈匝间．E：4．44K『K咖．(2)短路、励磁磁势发生改变，这是故障状况下产生的问式中：为气隙磁场的波形系数；，为电流频率；N为题，这里不做讨论。电枢绕组的每相串联匝数；为电枢的绕组系数。2)漏磁通不同。在励磁磁通不变的情况下，根可以得出据+可知，漏磁通不同也可以导致主磁通E1=胍E6．(3)不同。漏磁通有槽漏磁通和端部漏磁通，转子槽一般为均匀设计，所以漏磁通相同；这里主要指转子端部漏E2=4K．(4)磁通，由于机座、风扇、导风组件等距离绕组端部太近且间距不均匀

5、而引起的每个极下漏磁通不同。AE=E=一：一般情况下，引起发电机磁通不均匀的原因主要(÷一)．(5)是气隙不均匀，下面讨论气隙不均匀引起环流的情况。O十nO—e'0发电机气隙不均匀的原因主要是转子相对于定式中：为气隙增大侧绕组中的感生电势；为气隙减子偏心，由于不影响分析结果，假定转子垂向偏心。如d,N绕组中的感生电势；E为气隙均匀时绕组中的感图I，偏心距为eo时，上气隙为十eo，下气隙为6一eo，气生电势；E为同一并联回路中两支路间的电势差。收稿日期：2011-08—18；修回日期：2011-12-10作者简介：孟永奇(1971一)，男，山西永济人，工程师，本科，现从事舰船电机质量监

6、督工作。E—mail：myq979l@sina．corn．·33·第2期(总第126期)机械管理开发2012年4月场作用进行能量交换，还有很少一部分不经过气隙，而是经过槽口和槽高自身闭合，这部分磁场不参与能量交换，我们称其为漏磁，如图4。槽内不同位置的铜排产生的漏磁是不相同的，如1号铜排和5号铜排，不同的漏磁在铜排中产生不同的漏抗压降。由于导条两端已连为整体，所有铜排相当于并联，所以在相同感生电势的铜排间，由于阻抗不同，通过的电流也不同，相当于产生了一个等效环流。图2支路环流示意图求解等效环流值可以先求出1号铜排和5号铜排并联支路间的电势差，会在支路间产生环流，如之间通过的漏磁通，根

7、据公式(2)计算漏磁通电势，最图2，由于各支路电势相位相同，可以直接用E代后参考公式(6)得出1号铜排和5号铜排之间通过的环替，则支路间环流可以表示为电流。：——鱼—一．f61图4中，对于高度上的漏磁通，先取离开线圈底√(1+2)+(l+r2)部距离处的一根高度为的磁力管来看，其中的磁式中：xt、xt2为支路电抗；、为支路电阻。通为从公式可以看出，支路间环流的大小取决于两支d：fN丁371下keodxl~I．(7)路的阻抗，由于电抗远大于电阻，所以实际决定