王立芳， 馬云鵬， 魏珊珊

（哈爾濱大電機研究所，哈爾濱150040）

1 引言

當發(fā)電機正常運行時，端部銅環(huán)中的三相交流電流會在固定螺桿中感應(yīng)電流，進而產(chǎn)生損耗。損耗作用于固定螺桿上，有可能引起固定螺桿溫升過高等問題，為此需要對固定螺桿上產(chǎn)生的損耗進行計算。

2 發(fā)電機基本數(shù)據(jù)

某水輪發(fā)電機基本數(shù)據(jù)如表1所示。

3 計算方法

水輪發(fā)電機銅環(huán)固定螺桿損耗采用三維電磁場有限元計算，電機周向銅環(huán)引線布置有很多種情況，由于三維電磁場有限元計算量和求解時間非常巨大，因此針對各個不同位置分別求解固定螺桿上的損耗并不現(xiàn)實。為此，首先需要判斷固定螺桿損耗可能最大的位置，然后對此種情況的損耗進行計算。

圖1 銅環(huán)引線及截面示意圖

圖2 不同截面銅環(huán)引線電流相屬情況

圖3 Q-Q截面三維模型圖

通過對電機不同位置處的銅環(huán)引線布置進行分析可知，截面上銅環(huán)個數(shù)為10～16之間。其中N-N截面銅環(huán)最少為10個，S-S截面銅環(huán)最多為16個，其他截面銅環(huán)個數(shù)介于這兩個截面之間，如圖1所示。由于銅環(huán)電流在固定螺桿上都會感應(yīng)電流，加之電流是三相的，考慮到相互之間的影響，本文選取了幾個有代表性的截面進行計算，如圖2所示。為便于計算并盡可能符合實際情況，等效銅環(huán)長度選為20倍的銅環(huán)外徑。

4 計算結(jié)果

按照上述方法，本報告采用三維電磁場有限元法對以上4種截面銅環(huán)的固定螺桿損耗進行了計算，計算結(jié)果如表2所示。圖3為QQ截面三維模型圖；圖4為QQ截面的銅環(huán)固定螺桿場圖；圖5為QQ截面的銅環(huán)固定螺桿損耗。

表2 不同截面固定螺桿損耗

圖4 Q-Q截面的銅環(huán)固定螺桿場圖

圖5 Q-Q截面的銅環(huán)固定螺桿損耗

由表2分析可知，所選的截面中，T-T截面情況的固定螺桿損耗最小，Q-Q截面情況的固定螺桿損耗最大，以上截面的銅環(huán)固定螺桿損耗均遠小于1W/m，不會引起過高的溫升。