双馈电机转子绕组匝间短路电磁力计算

李俊卿，王喜梅

(华北电力大学 电气与电子工程学院，河北 保定 071003)

0 引言

双馈发电机作为风机系统中的关键设备之一，转子绕组匝间短路是发电机电气故障之一[1～3]，当发电机转子绕组发生短路故障时，将会缩短故障线圈及周围绝缘的寿命，而且电机本身受到很大的冲击电磁力及电磁力波，会使电机产生极大地电磁噪声级破坏性振动，进而引发一系列问题。因此，对电机故障运行电磁力分布进行准确地计算具有很大的价值。

常见的分析方法有不平衡电流法、负序分量法、坐标变换法[4]、瞬态功率法等。有限元法(FEM)是工程领域应用广泛的一种仿真技术[5～7]。文献[6]基于有限元法研究了感应电机匝间短路，并对电流和转矩进行了频谱分析。文献[8]通过改变模型的的线圈匝数来模拟永磁发电机定子绕组匝间短路，进行电磁场分析。

对电机电磁力的计算国内外做了大量的研究。文献[8]基于麦克斯韦应力法对汽轮发电机转子表面电磁力分布进行了计算。文献[9]对局部虚位移法进行改进，得到了电机电磁力密度的分布。电机中，磁通产生切向力和轴向力，引起切向振动和轴向振动，但主要是径向的。要分析和控制这些噪声，必须知道它们的来源，即产生振动和噪声的力波。本文以有限元法为基础建立双馈电机电磁力计算模型。计算双馈电机正常和转子匝间短路时的电磁力波分布。

1 建模

1.1 电机建模的假设条件

忽略电机端部效应和磁滞效应;不考虑涡流损耗和集肤效应。……