阻尼繞組

阻尼繞組

減小發電機繞組的沖擊
發電機阻尼繞組主要是防止發電機在負載突然變化時對發電機繞組的沖擊。發電機在負載變化時,其繞組内的電壓電流會形成一個震蕩的過程。阻尼條就是對該震蕩過程增加阻力,形成阻尼震蕩,從而形成一定的緩沖作用。
    中文名:阻尼繞組 外文名:damper winding 适用領域: 所屬學科:電力電子 重要附件:阻尼條

研究現狀

阻尼繞組電流的間接測量法

受技術條件的限制,人們無法直接測量得到運動狀态下的阻尼繞組電流,于是有人提出通過間接測量的方法來對阻尼繞組電流進行研究。在大量的假設前提下,利用電機能夠實測得到的直接數據,通過計算而間接地獲得了阻尼繞組電流的近似分布。

利用這種間接測量法能夠定性的研究同步電機在各種工況下的阻尼繞組電流分布以及阻尼繞組電流對電機參數和性能所産生的影響。如在上世紀九十年代的文章中,作者就通過對一台凸極同步電機的測量,分析了定子開槽對阻尼繞組電流所帶來的影響。在2011年發表的文章中,作者利用間接測量法研究了阻尼繞組電路對多相同步發電機産生的影響。

間接測量法由于建立在大量假設與簡化的基礎之上,所得結果與實際值必然有所偏差,因此無法準确模拟實際工況,計算結果準确程度不高。于是文章提出了利用無線測量的方法來獲得水輪發電機阻尼繞組電流。這種方-法相較間接測量法而言,具有更直接,更準确的優點。但由于必須在發電機阻尼繞組内預先埋置無線電流傳感器,因此隻能針對特定電機進行分析。

測量

阻尼繞組是水輪發電機轉子結構中的一個組成部分,位于轉子磁極極靴槽内。水輪發電機在運行過程中如果出現負載不穩定,會導緻水輪發電機産生震蕩,水輪發電機轉子上設置阻尼繞組可以有效地抑制這種震蕩現象。

由于水輪發電機的阻尼繞組跟随轉子一起旋轉,因此若要獲得阻尼繞組電流,隻能通過數據無線傳輸的手段來進行測量。本文利用wifi技術搭建無線局域網絡,以達到直接測量阻尼繞組電流的目的。

試驗系統包括:試驗被測凸極同步發電機、埋置在電機阻尼繞組上的霍爾電流傳感器、安裝在轉子托盤上的信号采集器、用戶操作系統、數據存儲系統。在測量時,用戶首先在操作系統界面下達指令,發出無線觸發控制信号,信号采集器接受到觸發控制信号後開始收集電流傳感器傳出的數據,同時将數據實時傳送給用戶操作系統界面并存儲。為了給無線采集設備下達準确的控制指令,避開中低頻的無線幹擾,無線電頻率設置在2.41G-2.46GHZ範圍内。為了避開電機鐵心内的強磁場幹擾,将傳感器埋置在阻尼繞組的端部區域。

該阻尼繞組電流測量系統的用戶界面采用圖形界面。通過該試驗系統能夠實現對該試驗電機阻尼繞組電流的測量,并獲得阻尼繞組電流随時間變化的瞬時曲線。與傳統利用間接法測量得到的阻尼繞組電流結果相比,利用該系統測量所得的阻尼繞組電流不僅具有更加真實準确的優點,還能獲得阻尼繞組電流更豐富詳盡的諧波信息,為阻尼繞組電流的諧波研究工作提供更加真實可靠的依據。

試驗驗證

在計算阻尼繞組電流的過程中,本文還采用傳統方法,即利用解析法近似等效阻尼繞組端部的方法計算了該電機在同樣條件下的阻尼繞組電流。

采用改進方法計算所得的阻尼繞組電流波形與試驗測量曲線非常接近,電流幅值略有不同,阻尼繞組電流幅值相差較大。采用傳統解析法處理端部的計算結果與測量結果幅值相差很大,且同樣是阻尼繞組電流的計算結果與實測結果相差最大。

這是因為在本文的計算過程中雖然考慮了該電機轉子鐵心磁極壓闆由于飽和所帶來的端部磁場非線性問題,但由于阻尼繞組電流是交變的,端部磁場的局部飽和程度會随電流的變化而發生改變,引起阻尼繞組回路的端部漏感也随之發生變化,再加上勵磁繞組與電樞繞組對阻尼繞組回路端部的影響,使得在電機的實際運行過程中轉子端部磁場的非線性情況遠比文中所顧及到的情況更為複雜。

由此使得阻尼繞組電流的計算幅值與實測結果存在一定的偏差。阻尼繞組由于處在磁極中間位置,其所在回路内磁極壓闆的飽和情況受其他繞組端部磁場的影響最為嚴重,所以阻尼繞組電流的計算結果與實測結果相差最大。采用傳統解析法處理端部的計算結果,由于未充分考慮到實際運行中端部磁場的飽和程度及其複雜情況,因此計算準确度很低。

且同樣是阻尼繞組計算準确度最低。盡管兩種方法的阻尼繞組電流幅值計算結果相差較大,但阻尼繞組電流基波頻率都為lOOHz,是電機主磁場旋轉頻率的2倍。這是由于發電機工作在不對稱運行狀态,不對稱的電樞繞組電流形成了負序磁場所造成的。雖然本章考慮端部磁場非線性的方法計算阻尼繞組電流的幅值與實測結果相比略有出入,但電流波形與實測結果吻合良好,足以證明所建數學模型及所用計算方法具有準确度高的優點。

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