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大型半速汽轮发电机具有容量大、效率高、带负荷能力强等优点。已经成为中国动力系统的重要装置。由于电力系统或发电机本身的各种原因,导致电枢绕组三相电流以及三相电压不对称,从而对电网的稳定安全运行产生影响。主要有以下特点:电流的不对称导致产生负序分量;系统出现了大量的高次谐波。因此负序运行毫无疑问成为了科研工作者备受关注的课题之一。负序运行对电机电磁转矩产生变化,而且电磁转矩在研究机电能量转化过程中起着举足轻重的角色,因此研究电机负序运行电磁转矩具有重要的意义。 本文分析了负序分量对电力系统的危害,负序分量的提取。对三相定子合成磁动势的相关理论进行了分析,其中包括有:额定运行时三相磁动势的数学模型和空间矢量图、不同负序分量幅值对磁动势的影响、A相负序分量和A相正序分量初始相位角不同且其他两相也相应改变对磁动势的影响。 以一台1250MW半速核电汽轮发电机为例,基于有限元软件搭建发电机模型,给出电机边界条件,定义求解区域;仿真计算在额定运行工况下,电机的稳态过程,并将计算所得的磁密、电流、电磁转矩和实验数据进行对比分析,验证模型的准确性。 核电发电机在负序运行的稳态计算和分析。在不同负序分量,仿真计算电磁转矩稳态波形图,并用Matlab进行频谱分析,揭示了频率与幅值的变化特征规律,用虚位移法推导不同负序电磁转矩的表达式以验证仿真的正确性分析了负序分量和正序分量初始相位角不同对电磁转矩的影响,进一步分析了初始相位角与切向电磁力密度和径向电磁力密度的关系特点,找到其变化特征规律。 在负序运行的基础上,分别分析静偏心和动偏心下发电机气隙磁密,并通过傅里叶分解,得到气隙磁密的变化规律,并进一步分析了电机电磁转矩的变化规律。