定子绕组匝间短路时发电机转子电磁转矩特性的有限元分析.pdf

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1、4定子绕组匝间短路时发电机转子电磁转矩特性的有限元分析2013.№5定子绕组匝间短路时发电机转子电磁转矩特性的有限元分析周国伟（华北电力大学，河北保定071003）[摘要]以电磁场有限元分析软件Ansoft为仿真、计算工具，对定子绕组匝间短路故障下发电机电磁转矩的特性进行了分析研究。首先分析了有限元计算电磁转矩的边界求解条件和具体计算方法，然后利用Ansoft软件建立了发电机正常情况及定子绕组匝间短路故障情况下的仿真模型，通过对其运行情况的仿真及数据的后续处理，得到定子绕组匝间短路故障下发电机磁力

2、线分布的变化特征以及匝间短路故障程度对电磁转矩变化的影响。最后分析SDF-9型故障模拟发电机在正常及不同程度匝间短路故障下电磁转矩的变化特征，实验分析结果与理论分析结果基本一致。[关键词]发电机；定子绕组匝间短路；电磁转矩；有限元；Ansoft[中图分类号]TM31[文献标识码]A[文章编号]1000-3983(2013)05-0004-05TheFEMAnalysisofImpactonElectro-magneticTorqueCausedbyStatorWindingInter-turnSh

3、ortCircuitFaultsZHOUGuowei(NorthChinaElectricPowerUniversity,Baoding071003,China)Abstract:Theelectro-magnetictorquecharacteristicofgeneratorcausedbystatorwindinginter-turnshortcircuitfaultisanalyzedbyusingfiniteelementanalysissoftwareAnsoft.Firstly,th

4、ehypothesisandcalculationmethodaboutgeneratorelectromagnetictorqueareintroduced,thenthemodelforgeneratorinnormalconditionandstatorwindinginter-turnshortcircuitfaultisdeveloped,andthesimulationiscreated.Throughthesubsequentprocessing,thecharacteristico

5、fmagneticforcelinedistributionunderthefaultissummarizedandchangecharacteristicofelectro-magnetictorqueaccordingtodegreeofthefaultisalsosummarized.Atlasttheelectro-magnetictorqueofatypeSDF-9generatorundernormalconditionandthefaultismeasuredbyusingthedy

6、namicsimulativeexperimentandtheresultcoincideswiththeoreticalanalysis.KeyWords:generators;statorwindinginter-turnshortcircuitfault;electro-magnetictorque;FEM;Ansoft近年来国内外学者围绕发电机定子绕组匝间短路前言故障进行了大量的研究工作，先后分析研究了发电机发电机定子绕组匝间短路是发电机的一种常见故的功率、电压、电流、频率、绕组温度及振动

7、等参数[1,2]障，匝间短路会引发很大的短路电流造成绕组过热特性，文献[3-6]便是这方面很好的代表；文献[7]通过而烧坏绕组和铁心，同时匝间短路还会带来破坏性极简化发电机模型，依靠监测发电机电压、电流的相位强的不平衡电磁转矩，冲击绕组，造成端部线棒的变变化来检测绕组的内部故障，该方法拓宽了绕组匝间形、断裂，进一步降低绕组的绝缘系数。随着发电机短路故障研究视野，对进一步研究绕组内部故障有很单机容量的增大，人们对发电机的安全可靠运行提出好的借鉴意义；文献[8-11]研究绕组匝间短路故障，得更高的要求

8、，研究发电机定子绕组匝间短路故障有很到作用于转子的不平衡电磁力特性和作用于定子的脉好的实用价值。振电磁力特性，最终得到定转子径向振动特征，其中文献[11]将发电机视为一个整体，绕组故障将引起气隙基金项目：国家自然科学基金（51177046）；河北省自然科学磁场畸变，产生不同于正常运行时的气隙电磁力波的基金（E2011502024）；中央高校基本科研业务费专项资金资助观点对本文电磁转矩的研究提供了很好的思路；文献（12MS101）2013.№5大电机技术5[12、13]是研究定子绕组