[发明专利]一种定子铁心背部支持筋感应电压计算方法

摘要

本发明公开了本发明的目的是提供一种考虑了穿过定子铁心背部支持筋本身的磁通和漏出定子铁心背部支持筋之外的磁通及对应的感应电压的计算方法。为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种定子铁心背部支持筋感应电压计算方法。本发明提供了一种定子铁心背部支持筋感应电压计算方法。此计算方法可用于大型发电机定子铁心背部支持筋感应电压计算分析、判定铁心背部结构件是否发生跳火等，对于研究发电机的设计、运行具有重要价值。

主权项

一种定子铁心背部支持筋感应电压计算方法，包括以下步骤：步骤1、在二维恒定磁场计算有限元分析软件中建立发电机二维恒定磁场计算分析模型；步骤2、根据输入的参数采用有限元计算商业软件求解发电机二维恒定磁场，其特征在于：步骤3、计算穿过每个定子铁心背部支持筋的磁通，其中，穿过第i个定子铁心背部支持筋的磁通式中，i＝1，2，…，N，N为定子铁心背部支持筋的总数，S_1i为第i个定子铁心背部支持筋的中部截面的面积，B_1i为穿过第i个支持筋的磁密；步骤4、根据每个定子铁心背部支持筋的中心位置，求出每个定子铁心背部支持筋中心位置与发电机转子中心的连线和水平横轴正方向的夹角，从而求出转子以额定转速从水平横轴正方向转到每个定子铁心背部支持筋中心位置所需要的时间，其中，转子以额定转速从水平横轴正方向转到第i个定子铁心背部支持筋中心位置所需要的时间t_i的计算过程为：先求出第i个定子铁心背部支持筋中心位置与发电机转子中心的连线和水平横轴正方向的夹角α_i，再根据α_i＝2π·f_N·t_i计算得到t_i，式中，f_N为额定频率；步骤5、将步骤3得到的N个定子铁心背部支持筋的磁通及步骤4得到的转子以额定转速从水平横轴正方向转到每个定子铁心背部支持筋中心位置所需要的时间插值为函数Φ₁，Φ₁＝f₁(t)，f₁(t)为穿过定子铁心背部支持筋本身的磁通随时间t变化的函数；步骤6、计算得到穿过定子铁心背部支持筋本身的磁通对应的感应电压幅值随时间t变化的函数U₁，$U_1=\frac{{\mathrm{d\Φ}}_1}{\mathrm{dt}}=\frac{{\mathrm{df}}_1\left(t\right)}{\mathrm{dt}}=g_1\left(t\right);$步骤7、计算穿过定子铁心背部支持筋本身的磁通对应的感应电压在一个周期内的有效值U_1rms，$U_{1\mathrm{rms}}=\sqrt{\frac{\underset{0}{\overset{T}{\∫}}{g}_1{\left(t\right)}^2\mathrm{dt}}{T}},$式中，$T=\frac{1}{f_N};$步骤8、计算漏出每个定子铁心背部支持筋之外的磁通，其中，漏出第i个个定子铁心背部支持筋之外的磁通式中S_2i为第i个定子铁心背部支持筋外部的定子铁芯背部空气截面的面积，B_2i为第i个支持筋处铁芯背部空气中的磁密；步骤9、将步骤8得到的N个定子铁心背部支持筋之外的磁通及步骤4得到的转子以额定转速从水平横轴正方向转到每个定子铁心背部支持筋中心位置所需要的时间插值为函数Φ₂，Φ₂＝f₂(t)，f₂(t)为漏出定子铁心背部支持筋之外的磁通随时间t变化的函数；步骤10、计算得到漏出定子铁心背部支持筋之外的磁通对应的感应电压幅值随时间t变化的函数U₂，$U_2=\frac{{\mathrm{d\Φ}}_2}{\mathrm{dt}}=\frac{{\mathrm{df}}_2\left(t\right)}{\mathrm{dt}}=g_2\left(t\right);$步骤11、计算漏出定子铁心背部支持筋之外的磁通对应的感应电压在一个周期内的有效值U_2rms，$U_{2\mathrm{rms}}=\sqrt{\frac{\underset{0}{\overset{T}{\∫}}{g}_2{\left(t\right)}^2\mathrm{dt}}{T}};$步骤12、计算得到定子铁心背部支持筋感应电压有效值U_rms，U_rms＝U_1rms+U_2rms。