核電無刷勵磁機轉子不平衡磁拉力與整流橋二極管開路故障的關聯特性研究

龐永林

（國網內蒙古東部電力有限公司電力科學研究院，呼和浩特 010010）

0 引言

無刷勵磁系統具有輸出勵磁電流大、故障率低、污染小、維護簡單等優點，近年來成為大型同步發電機組優選的勵磁方式[1-2]。旋轉整流器二極管是無刷勵磁系統中較高的故障風險點，由于旋轉整流器長時間隨發電機高轉速、高負荷工作，巨大的離心力、過高的電負荷和熱負荷將催生二極管的開路故障[3-4]。無刷勵磁機的旋轉二極管與電樞繞組直接相連，二極管的運行狀態對勵磁機的電磁狀態及機組的受力與振動等機械特征有顯著影響[5]。旋轉二極管發生開路故障后，故障二極管應導通時卻無法導通，將造成電樞電路不對稱，進一步誘發氣隙磁場不對稱，導致轉子承受不平衡的電磁力作用，并引起轉子鐵心振動規律的改變。因此，由二極管開路故障引起的勵磁機轉子不平衡磁拉力及振動特征也應受到重視，然而目前國內外尚未有相關文獻對此進行研究。

關于不平衡磁拉力及振動特征，目前在異步電動機、水輪發電機和汽輪發電機領域研究較多。文獻[6]總結了異步電動機轉子偏心時計算不平衡磁拉力的算法及削弱不平衡磁拉力的方法；文獻[7]研究了異步電動機轉子在不同靜偏心、動偏心及混合偏心時不平衡磁拉力的特征；文獻[8]研究了水輪發電機轉子繞組匝間短路對氣隙磁通密度和不平衡磁拉力的影響；文獻[9]在二維有限元計算和麥克斯……