[发明专利]预防大型汽轮发电机定子端部绕组共振的方法

摘要

本发明公开了一种预防大型汽轮发电机定子端部绕组共振的方法，其特征在于，提供了一种“二重点”机理及依据该机理来事先预防端部绕组共振。所谓“二重点”机理指出了大型发电机端部绕组发生共振必须同时满足以下两个条件：(1)磁拉力频率等于或接近端部绕组固有频率；(2)主振型的周向行波数等于发电机的极数。当发电机定子端部绕组发生共振时，可以调整端部绕组的固有频率，也可以选择改变端部绕组结构的对称性，改变结构主振型的形状，来减小和消除端部绕组的振动。本发明可为大型汽轮发电机的端部绕组的振动设计、事故分析、改型设计、以及运行和维护提供指导。

主权项

1.一种预防大型汽轮发电机定子端部绕组共振的方法，其特征在于，包括下述步骤：（a）根据大型汽轮发电机定子端部绕组主振型的分布特征，采用余弦函数来近似地表示主振型，其数学表示为：Ui=-Ri(z)cos[(i+12+1)θ],]]>i为奇数，i＝1,3,5,7,…        (1)Ui=Ri(z)sin[(i2+1)θ],]]>i为偶数，i＝2,4,6,8,…        (2)式中：R_i(z)是关于坐标z的线性函数，表示端部绕组振幅沿轴向分布；式(1)中的和式(2)中的为振型的周向行波数，可记为n；θ表示端部绕组的周向角度；（b）对端部绕组进行响应计算，由于引起定子端部绕组振动的主因是磁拉力的径向分量，所以只考虑磁拉力的径向分量对端部绕组的作用，对于m极电机，其磁拉力的径向分量沿周向分布的近似表达式为：F_rθ=F_Asin(ωt+mθ)            (3)考虑磁拉力的轴向分布，端部绕组磁拉力径向分量完整表达式为：F_r=R_F0(z)F_Asin(ωt+mθ)                       (4)式中：z表示端部绕组的轴向坐标；R_F0(z)表示磁拉力径向分量沿轴向的分布函数；将式(4)展开为：F_r=R_F(z)cosmθsinωt+R_F(z)sinmθcosωt        (5)端部绕组在磁拉力R_F(z)cosmθsinωt、R_F(z)sinmθcosωt作用下的振动响应表达式分别为：端部绕组主振型周向行波数为m的两阶主振动，第(2m-3)和第(2m-2)阶，具有相同的固有频率，因此式(9)和式(11)中λ_2m-3=λ_2m-2、ζ_2m-3=ζ_2m-2、另外，R_2m-3(z)=R_2m-2(z)，所以端部绕组在磁拉力F_r作用下的响应表达式为：（c）由式(12)得到，大型汽轮发电机定子端部绕组共振的条件为：ω_e=ω_n且n=m式中：ω_e磁拉力的频率；ω_n为端部绕组的固有频率;n为主振型的周向行波数;m为发电机的极数；由以上共振条件可知，即使磁拉力频率等于端部绕组固有频率，但主振型的周向行波数不等于发电机极数时，发电机定子端部绕组也不会发生共振；（d）采用修改大型汽轮发电机定子端部绕组的结构使其主振型的周向行波数不等于发电机极数，或者调整端部绕组磁拉力频率避开端部绕组固有频率都可预防端部绕组产生共振。