水輪發電機定子銅環受力計算

欒慶偉，李明哲，韓 毅

(哈爾濱大電機研究所，黑龍江 哈爾濱 150040)

0 引言

水輪發電機在實際運行過程中，定子銅環和支架變形時有發生，因此計算定子銅環中的受力變的十分必要。水輪發電機定子銅環的排列布置非常復雜，銅環在不同排布情況下所受電磁力的大小及方向均不同，筆者以某臺水輪發電機為例，對空載兩相短路、空載三相短路工況下定子銅環的受力進行了計算。電機銅環引線布置如圖1所示。電機的主要數據及部分結構尺寸如表1所示。

圖1 水輪發電機定子銅環布置圖

由于銅環布置復雜，因此需要先確定銅環受力最大的位置，以及受力最大的銅環;然后用數值法計算此銅環所受的最大電磁力。

表1 某水輪發電機主要數據

根據基本數據以及相關的變壓器參數計算得到的三相突然短路電流的最大幅值為362000 A，兩相突然短路電流206000 A。兩相短路電流與三相短路電流如圖2所示。

圖2 短路電流隨時間的變化曲線

1 計算方法

從圖1可以看出，銅環的排列布置非常復雜。銅環在不同排布情況下所受電磁力的大小及方向均不同。該電機銅環的布置在一周內共有35種不同的排列情況。若準確計算銅環的受力，需采用有限元數值方法進行計算分析。由于銅環布置復雜，若對每一種布置、每一根銅環都分別進行有限元計算，工作量十分龐大，很難實現。因此需要先利用解析的方法對每種布置情況的每根銅環的受力進行計算，找出受力最大的銅環及其所處位置，再通過有限元的方法準確的計算出該銅環所受的最大電磁力。……