阻尼绕组

阻尼绕组

减小发电机绕组的冲击
发电机阻尼绕组主要是防止发电机在负载突然变化时对发电机绕组的冲击。发电机在负载变化时,其绕组内的电压电流会形成一个震荡的过程。阻尼条就是对该震荡过程增加阻力,形成阻尼震荡,从而形成一定的缓冲作用。
    中文名:阻尼绕组 外文名:damper winding 适用领域: 所属学科:电力电子 重要附件:阻尼条

研究现状

阻尼绕组电流的间接测量法

受技术条件的限制,人们无法直接测量得到运动状态下的阻尼绕组电流,于是有人提出通过间接测量的方法来对阻尼绕组电流进行研究。在大量的假设前提下,利用电机能够实测得到的直接数据,通过计算而间接地获得了阻尼绕组电流的近似分布。

利用这种间接测量法能够定性的研究同步电机在各种工况下的阻尼绕组电流分布以及阻尼绕组电流对电机参数和性能所产生的影响。如在上世纪九十年代的文章中,作者就通过对一台凸极同步电机的测量,分析了定子开槽对阻尼绕组电流所带来的影响。在2011年发表的文章中,作者利用间接测量法研究了阻尼绕组电路对多相同步发电机产生的影响。

间接测量法由于建立在大量假设与简化的基础之上,所得结果与实际值必然有所偏差,因此无法准确模拟实际工况,计算结果准确程度不高。于是文章提出了利用无线测量的方法来获得水轮发电机阻尼绕组电流。这种方-法相较间接测量法而言,具有更直接,更准确的优点。但由于必须在发电机阻尼绕组内预先埋置无线电流传感器,因此只能针对特定电机进行分析。

测量

阻尼绕组是水轮发电机转子结构中的一个组成部分,位于转子磁极极靴槽内。水轮发电机在运行过程中如果出现负载不稳定,会导致水轮发电机产生震荡,水轮发电机转子上设置阻尼绕组可以有效地抑制这种震荡现象。

由于水轮发电机的阻尼绕组跟随转子一起旋转,因此若要获得阻尼绕组电流,只能通过数据无线传输的手段来进行测量。本文利用wifi技术搭建无线局域网络,以达到直接测量阻尼绕组电流的目的。

试验系统包括:试验被测凸极同步发电机、埋置在电机阻尼绕组上的霍尔电流传感器、安装在转子托盘上的信号采集器、用户操作系统、数据存储系统。在测量时,用户首先在操作系统界面下达指令,发出无线触发控制信号,信号采集器接受到触发控制信号后开始收集电流传感器传出的数据,同时将数据实时传送给用户操作系统界面并存储。为了给无线采集设备下达准确的控制指令,避开中低频的无线干扰,无线电频率设置在2.41G-2.46GHZ范围内。为了避开电机铁心内的强磁场干扰,将传感器埋置在阻尼绕组的端部区域。

该阻尼绕组电流测量系统的用户界面采用图形界面。通过该试验系统能够实现对该试验电机阻尼绕组电流的测量,并获得阻尼绕组电流随时间变化的瞬时曲线。与传统利用间接法测量得到的阻尼绕组电流结果相比,利用该系统测量所得的阻尼绕组电流不仅具有更加真实准确的优点,还能获得阻尼绕组电流更丰富详尽的谐波信息,为阻尼绕组电流的谐波研究工作提供更加真实可靠的依据。

试验验证

在计算阻尼绕组电流的过程中,本文还采用传统方法,即利用解析法近似等效阻尼绕组端部的方法计算了该电机在同样条件下的阻尼绕组电流。

采用改进方法计算所得的阻尼绕组电流波形与试验测量曲线非常接近,电流幅值略有不同,阻尼绕组电流幅值相差较大。采用传统解析法处理端部的计算结果与测量结果幅值相差很大,且同样是阻尼绕组电流的计算结果与实测结果相差最大。

这是因为在本文的计算过程中虽然考虑了该电机转子铁心磁极压板由于饱和所带来的端部磁场非线性问题,但由于阻尼绕组电流是交变的,端部磁场的局部饱和程度会随电流的变化而发生改变,引起阻尼绕组回路的端部漏感也随之发生变化,再加上励磁绕组与电枢绕组对阻尼绕组回路端部的影响,使得在电机的实际运行过程中转子端部磁场的非线性情况远比文中所顾及到的情况更为复杂。

由此使得阻尼绕组电流的计算幅值与实测结果存在一定的偏差。阻尼绕组由于处在磁极中间位置,其所在回路内磁极压板的饱和情况受其他绕组端部磁场的影响最为严重,所以阻尼绕组电流的计算结果与实测结果相差最大。采用传统解析法处理端部的计算结果,由于未充分考虑到实际运行中端部磁场的饱和程度及其复杂情况,因此计算准确度很低。

且同样是阻尼绕组计算准确度最低。尽管两种方法的阻尼绕组电流幅值计算结果相差较大,但阻尼绕组电流基波频率都为lOOHz,是电机主磁场旋转频率的2倍。这是由于发电机工作在不对称运行状态,不对称的电枢绕组电流形成了负序磁场所造成的。虽然本章考虑端部磁场非线性的方法计算阻尼绕组电流的幅值与实测结果相比略有出入,但电流波形与实测结果吻合良好,足以证明所建数学模型及所用计算方法具有准确度高的优点。

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