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发电机组单机容量的增大可能会遇到许多新的问题尤其是运行时的振 动问题深入研究和掌握大型发电机的振动规律是提高大型发电机安全性和 可靠性的前提这就有必要利用力学发展中的新理论和新方法并结合电磁学 提出更切合实际结构的物理模型和寻求更精确的计算方法就大型发电机的 主要振动问题做进一步深入的研究 本文以某大型汽轮发电机为工程背景首次提出了定子铁芯的层合板模 型和定子系统的双壳模型以Hamilton正则方程理论及其半解析法为基础 建立了层合板模型及双壳模型的特征方程和双壳模型动力学问题的耦合方 程 不论是Hamilton正则方程理论还是分析方法在发电机定子系统动态 特性研究中都是新的探索主要成果可概括为以下四部分 1 首次提出了大型汽轮发电机定子铁芯的层合板模型该模型不需对 结构进行过多的简化避免了定子铁芯是材料均匀和各向同性连续体的假 设 成功地解决了定子铁芯弹性常数难以确定的问题选用了近十年发展起 来的Hamilton正则方程理论体系及其半解析法作为推导层合板模型特征方 程的理论基础实例分析证明了铁芯层合板模型的可靠性 2 建立了定子系统的双壳模型和求解固有振动特性的耦合方程为分 析定子系统的固有频率和电磁刚度对定子系统固有频率的影响奠定了基础 该方程有两个主要的特点传递矩阵法的引入使方程不局限于薄壳理论或 厚壳理论半解析法使方程适应复杂的边界条件因此本文的双壳模型自振 特性的分析方法在工程上具有普遍的适应性 3 根据铁芯电流层和转子电流层表达式导出了电磁力表达式考虑铁 芯径向振动位移与电磁场的相互关系得到电磁刚度表达式通过实测的输出 电流得到求解转子电流 I以及铁芯电流层和转子电流层主谐波波峰夹角l R 的方法实例分析结论励磁电流增大使定子系统的固有频率有明显的增加 4 结合Wilson-璺? 进一步建立了定子系统双壳模型动力响应问题的 耦合方程并用它分析了某汽轮发电机定子系统随负荷变化的振动规律得 到结论当滞后功率因数 85.0cos=j时发电机定子系统的最大振幅随其输 出功率增加而减小这一结论可作为判断发电机是否正常运行或进行事故诊 断的理论依据