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。本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发电机电磁场计算领域，具体是ー种基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法。
技术介绍
大型汽轮发电机的匝间短路是ー种较常见的发电机故障，而要彻底从本质上弄清匝间短路的原因，必须能准备计算出相应的磁场分布，从而为后续的故障诊断做准备。目前大多数的电机电磁场分析都是基于有限元思想，但是而有限元对单元的依赖性较大，在存在単元畸变时，有限元不能有限解决工程电磁场问题，例如薄片介质，微小气隙和运动线圈等存在时的电磁场问题，这样就导致无法获得确定的故障特征，得出更准确有效的故障判据，影响对汽轮发电机励磁绕组匝间短路的有效分析，进而不能从本质上分 析故障产生的原因。
技术实现思路
本专利技术提供ー种基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法，相对于有限元方法不需要网络划分，只需要布置节点即可，可以摆脱有限元法对单元的依赖，具有精度高、计算简单等优点。ー种基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法，包括如下步骤第一歩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，认为其为常数忽略转子除大齿外的齿槽效应忽略电机端部效应，将其简化为ニ维磁场问题，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JiD2/2，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(即数学模型)权利要求1.，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π 2/2，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、外边界的数学方程内部区域、 · · 稳态为W ^似稳态为- I W 'I SA1 _ I QA2I (I) 内部交界面A dn dn 外边界左、右、下边界为A=O,上边界喻=Q y 式中， η :交界面处的法向方向 U 1> U 2 :隶属于两边不同媒质的磁导率 Α1、Α2 :两边区域的磁势 IsJs .电流的实数、复数形式 w :电流的角频率 O :电导率 j:虚数 A: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。2.如权利要求I所述的基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法，其特征在于所述第二步中根据物理模型的数学表示布置模型的节点具体为根据模型的各个区域的电磁特性以及模型的形状进行划分，相同电磁特性的划分为一个子区域，再进行均匀布点。3.如权利要求I所述的基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法，其特征在于所述第三步中区域划分的规则为根据模型的特性和形状，将具有相同电磁特性的一块区域划分为一类。4.如权利要求3所述的基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法，其特征在于所述第三步中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具体为所述划分的不同区域之间通过交界面方程5.如权利要求4所述的基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法，其特征在于所述第四步中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具体为将求解得出的径向基函数的系数ak代入全文摘要，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。本专利技术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。文档编号G06F19/00GK102855374SQ201110345198公开日2013年1月2日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日专利技术者周淼, 邵可然, 黄海舟, 陈孝明 申请人:湖北省电力公司电力科学研究院, 华中科技大学, 国家电网公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
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Js、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。FDA0000105479690000011.tif,FDA0000105479690000021.tif,FDA0000105479690000022.tif...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周淼，邵可然，黄海舟，陈孝明，
申请(专利权)人：湖北省电力公司电力科学研究院，华中科技大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：
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