[发明专利]分析接缝对发电机轴电压影响的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及发电机，尤其是一种分析接缝对发电机轴电压影响的方法及系统。

背景技术

伴随自励晶闸管励磁系统的广泛应用，汽轮发电机增加了一种相当大的高频轴电压源，轴电压问题的分析、防护的问题变得更加复杂。现有分析方法包括：采用磁路的基尔霍夫定律进行分析；或者，结合叠片接缝数量与电机极对数比值对轴电压的影响，采用公式2k／p进行分析：当2k／p（k表示定子铁心碟片接缝数，P表示磁极数）经过约分化简后，分子为奇数，则产生轴电压，分子为偶数不产生轴电压，该法则在后续研究中得到广泛引用。

然而，由于安装、运行过程中会出现相关问题，电机叠片接缝间隙不可能完全相同，很容易出现叠片接缝的不均匀问题，导致磁路磁阻的不对称，引起磁场分布变化，随着转子转动，这种磁场分布又呈现出周期性交替，转子每转过一周重复一次，磁场分布的周期性交变进一步在转轴上感应轴电压，因此叠片接缝一磁场一轴电压三者之间存在着不可分割的联系。

而现有技术无法动态、精确地分析不均匀接缝对轴电压造成的影响。

发明内容

发明目的：提供一种分析接缝对发电机轴电压影响的方法及系统，以解决现有技术的上述问题。

技术方案：一种分析接缝对发电机轴电压影响的方法，包括如下步骤：

S1、建立定子铁心叠片不分缝的发电机模型，该发电机模型包括转子模型和定子模型，所述定子模型由定子铁心和定子绕组构成，所述转子模型由转子铁心和转子磁极构成；

S2、设置上述各部分的材料属性；

S3、对每个转子磁极建立面坐标系；

S4、将所述发电机模型的定子铁心平均分成两半并相对移动预定距离，对一侧的接缝做布尔运算，使缝隙扩大至第二预定距离，以在相差180°的位置形成不均匀的接缝；

S5、对上述有接缝的发电机模型进行自适应网格剖分；

S6、利用上述模型进行仿真，分析不均匀接缝与发电机轴电压的关系。

所述S3进一步为：选择转子磁极平面上的任一对焦点作为面坐标系的原点，捕捉一顶点后确定X轴的方向。

步骤S6中的所述仿真包括：静电场仿真、静磁场仿真、时变电场仿真、时变磁场仿真、涡流场仿真、瞬态场仿真以及温度场仿真。

一种分析接缝对发电机轴电压影响的系统，包括，用于建立定子铁心叠片不分缝的发电机模型的模块，该发电机模型包括转子模型和定子模型，所述定子模型由定子铁心和定子绕组构成，所述转子模型由转子铁心和转子磁极构成；

用于设置上述各部分的材料属性的模块；用于对每个转子磁极建立面坐标系的模块；用于生成接缝的模块，该模块用于将所述发电机模型的定子铁心平均分成两半并相对移动预定距离，对一侧的接缝做布尔运算，使缝隙扩大至第二预定距离，以在相差180°的位置形成不均匀的接缝；用于对上述有接缝的发电机模型进行自适应网格剖分的模块；用于利用上述模型进行仿真，以分析不均匀接缝与发电机轴电压的关系的模块。

有益效果：本发明可以分析定子铁心叠片接缝对电机磁通的分布影响，有助于动态地分析电机叠片接缝不均匀导致磁场分布变化，进而在转轴上感应轴电压的现象，提高了分析研究轴电压的精确程度。

附图说明

图1是本发明的示意图。

具体实施方式

本发明分析接缝对发电机轴电压影响的方法主要包括如下步骤：

S1、建立定子铁心叠片不分缝的发电机模型，该发电机模型包括转子模型和定子模型，所述定子模型由定子铁心和定子绕组构成，所述转子模型由转子铁心和转子磁极构成。

S2、设置上述各部分的材料属性。

S3、对每个转子磁极建立面坐标系；选择转子磁极平面上的任一对焦点作为面坐标系的原点，捕捉一顶点后确定X轴的方向。

S4、将所述发电机模型的定子铁心平均分成两半并相对移动预定距离，对一侧的接缝做布尔运算，使缝隙扩大至第二预定距离，以在相差180°的位置形成不均匀的接缝。

S5、对上述有接缝的发电机模型进行自适应网格剖分。

S6、利用上述模型进行仿真，分析接缝与发电机轴电压的关系；包括：静电场仿真、静磁场仿真、时变电场仿真、时变磁场仿真、涡流场仿真、瞬态场仿真以及温度场仿真；通过上述仿真可以用来分析电机、传感器、变压器、永磁设备、激励器等电磁装置的静态、稳态、瞬态、正常工况和故障工况的特性。