一种基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法

摘要

一种基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法，包括如下步骤：第一步：简化物理模型，第二步：确定数学模型，第三步：区域分解方法与径向基无单元方法耦合，根据不同区域的电磁特性进行区域划分，并将径向基无单元方法应用求解得出要求的径向基函数的系数；第四步：结果分析，将求解得出的径向基函数的系数代入径向基函数，最终求出要求的点的结果：磁场三维分布以及磁力线分布。本发明的优点在于省去了复杂繁琐的网络划分，程序实现更加简便，计算结果更加准确快捷；采用区域分解的方法，大大降低最终联立大方程的维数，更适合并行计算，磁场的计算结果可用于后续的电磁力计算，以及分析电磁力的不平衡性，为判断电机运行故障做准备。

主权项

1.一种基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步：简化物理模型采用以下简化：①忽略定子齿槽效应，认为磁场线垂直进入定子磁路；②认为沿圆周展开后的转子和定子长度相等，即将原扇形求解域简化为矩形；③忽略铁磁材料磁导率的非线性及随温度的变化，认为其为常数；④忽略转子除大齿外的齿槽效应；⑤忽略电机端部效应，将其简化为二维磁场问题，采用实际模型的一半作为求解域；第二步：确定数学模型根据物理模型的数学表示布置模型的节点，其中等效转子的半周长度为：πD₂/2，其中D₂为转子外径，转子的外径半周长对应的就是最后简化模型的长度；根据麦克斯韦方程组，确定物理模型内部、交界面、外边界的数学方程：式中，n：交界面处的法向方向μ₁、μ₂：隶属于两边不同媒质的磁导率A1、A2：两边区域的磁势J_s、电流的实数、复数形式w：电流的角频率σ：电导率j：虚数矢量磁场的复数形式第三步：区域分解方法与径向基无单元方法耦合根据物理模型的不同区域的电磁特性进行区域划分，并将径向基无单元方法应用求解得出要求的径向基函数的系数；第四步：结果分析将求解得出的径向基函数的系数代入径向基函数，最终求出要求的点的结果：磁场三维分布以及磁力线分布。