机电故障下发电机定子绕组电磁力及振动特性分析 蒋宏春 绳晓玲

定　　价：89 元

• 作者：蒋宏春 绳晓玲
• 出版时间：2024/11/1
• ISBN：9787111765042
• 出 版 社：机械工业出版社

• 中图法分类：TM31 
• 纸张：胶版纸
• 开本：16开

内容简介

发电机的稳定运行对电力的可靠供应尤为关键，保障大容量机组的安全运行意义重大。定子端部绕组或其结构件一旦损坏，就会引发事故。发电机定子绕组端部损坏造成的故障不易监测，一般情况下会突然出现，一旦出现端部故障，需要大量的人力和时间进行修复。因此，此类故障会造成巨大的维修成本及停机损失，需要采取有效措施进行预防。传统的方法是通过提高端部绕组绝缘支架的刚度和强度，或增加绑扎件数量的方法来减小端部绕组的疲劳破坏和振动磨损，从而保障发电机运行的稳定性和安全性。但是这种做法容易造成材料的浪费，增加生产安装的复杂程度，导致发电机加工成本的增高。为了获取端部绕组的疲劳破坏和振动磨损特性，《机电故障下发电机定子绕组电磁力及振动特性分析》主要对发电机定子绕组电磁力及机械响应进行研究。

编辑推荐

发 电机端部绕组在变化的电磁力激励下，会产生相应的交变应力和振动。经过较长时间的频繁反复作用，将造成端部绕组的疲劳破坏和绝缘磨损，并进一步引发事故。而气隙静偏心和转子绕组匝间短路是发电机常见的两种机电故障。

因此，<机电故障下发电机定子绕组电磁力及振动特性分析>一书对发电机在这两种故障前后端部绕组的电磁力及机械响应特性进行分析，获取绕组疲劳破坏和绝缘磨损的相应规律，从而为绕组的失效预防和磨损监测提供依据具有重要的学术和实际指导意义。

序 言

发电机的稳定运行对电力的可靠供应尤为关键，保障大容量机组的安全运行意义重大。定子端部绕组或其结构件一旦损坏，就会引发事故。发电机定子绕组端部损坏造成的故障不易监测，一般情况下会突然出现。而且一旦出现端部故障，需要大量的人力和时间进行修复。因此，此类故障会造成巨大的维修成本及停机损失，需要采取有效措施进行预防。
为了获取端部绕组的疲劳破坏和振动磨损特性，本书主要对发电机定子绕组电磁力及机械响应进行了理论推导、仿真计算和实验分析。通过精确计算发电机端部绕组在各种运行状态下产生的电磁力及由此激发的机械响应，获得了各部位的最大应力和振动特性。所得数据及结论用于端部绕组结构的优化设计、加工工艺改进、明确检修关键位置，可以在一定程度上降低发电机的制造及维修成本。
《机电故障下发电机定子绕组电磁力及振动特性分析》内容共分为三篇，其中第一篇由蒋宏春和绳晓玲共同撰写，第二篇由蒋宏春老师完成，第三篇由绳晓玲老师完成。其中高洪男同学和韩旭超同学分别协助完成了第3章和第9章的仿真计算。
《机电故障下发电机定子绕组电磁力及振动特性分析》响应新工科背景下多学科交叉人才培养，涉及机械力学场和电磁场的耦合。适用于机械或电力工程专业本科学生的知识拓展或研究生同学的学业辅助，对相关专业的工程技术人员也有一定的参考价值。
在撰写这本书的过程中，我们收集了近期新的研究数据和成果，并进行了深入的分析和探讨。希望通过这本书，为读者全面的理解和认识本书所涵盖的主题提供帮助和指导。本书仍有许多不足之处，期待读者在阅读过程中能够提出宝贵的意义和建议，以便我们进一步完善和提高。

作者介绍

第一作者：蒋宏春，女，博士学位，讲师，硕士生导师。主要从事电站设备状态监测、机械零件失效预防方面的研究。参研两项国家自然科学基金，发表学术论文多篇（其中SCI两篇，EI三篇），授权发明专利1项。主要承担本科生的教学工作，参编出版社规划教材3部，多次指导大学生参加创新创业大赛和数学建模大赛并获奖。
第二作者：绳晓玲，女，博士学位、讲师、硕士生导师。主要从事风力发电机运行特性、风机故障监测和诊断研究。参研两项国家自然科学基金。发表学术论文多篇，其中一级学报和SCI收录论文多篇（含SCI二区高水平论文），发明专利2项。主要承担本科生的教学工作，参编普通高等教育十二五规划教材2部。主编专著1部。指导大学生参加创新创业大赛和学科竞赛获国级和省部级的特等奖和一等奖多项。

目 录

目 录
目 录
第一篇 总论
第1章 发电机结构及常见机电故障简介
1.1 汽轮发电机结构简介
1.2 双馈式风力发电机简介
1.3 发电机常见机电故障
第2章 发电机绕组力学特性研究概述
2.1 发电机定子绕组力学特性研究的目的和意义
2.2 国内外研究动态
2.2.1 绕组电磁力研究
2.2.2 绕组机械响应研究
2.2.3 气隙偏心和绕组匝间短路故障下的机电特性
2.3 本书主要研究内容
第3章 基于Ansys Workbench的机电系统建模
3.1 Maxwell电磁力仿真模块
3.2 Structual机械结构力学仿真模块
第二篇 汽轮发电机定子绕组力学特性分析
第4章 正常运行时端部绕组电磁力及振动特性
4.1 正常运行时端部绕组电磁力及振动响应理论解析
4.1.1 正常运行时气隙磁密
4.1.2 正常运行时端部绕组电磁力
4.1.3 正常运行时端部绕组振动响应
4.2 正常运行时电磁结构有限元数值仿真
4.2.1 仿真模型与参数设置
4.2.2 正常运行时气隙磁密分析
4.2.3 正常运行时端部绕组电磁力分析
4.2.4 正常运行时端部绕组振动特性分析
4.3 正常运行时振动特性实验验证
4.3.1 实验设备
4.3.2 实验结果
4.4 本章小结
第5章 转子匝间短路下的端部绕组电磁力及振动特性
5.1 转子绕组匝间短路下端部绕组电磁力及振动响应理论解析
5.1.1 转子绕组匝间短路下气隙磁密
5.1.2 转子绕组匝间短路下端部绕组电磁力
5.1.3 转子绕组匝间短路下端部绕组振动响应
5.2 转子绕组匝间短路下的电磁结构有限元数值仿真
5.2.1 仿真参数设置
5.2.2 转子绕组匝间短路下气隙磁密分析
5.2.3 转子绕组匝间短路下端部绕组电磁力分析
5.2.4 转子绕组匝间短路下端部绕组振动特性分析
5.3 转子绕组匝间短路下振动特性实验验证
5.3.1 实验方法
5.3.2 实验结果
5.4 本章小结
第6章 气隙静偏心下端部绕组电磁力及振动特性
6.1 气隙静偏心下端部绕组电磁力及振动响应理论解析
6.1.1 气隙静偏心下气隙磁密
6.1.2 气隙静偏心下端部绕组电磁力
6.1.3 气隙静偏心下端部绕组振动响应
6.2 气隙静偏心下电磁结构有限元数值仿真
6.2.1 仿真参数设置
6.2.2 气隙静偏心下气隙磁密分析 86
6.2.3 气隙静偏心下端部绕组电磁力分析
6.2.4 气隙静偏心下端部绕组振动特性分析
6.3 气隙静偏心下振动特性实验验证
6.4 本章小结
第7章 机电复合故障下端部绕组的电磁力及振动特性
7.1 机电复合故障下端部绕组电磁力及振动响应理论解析
7.1.1 复合故障下气隙磁密
7.1.2 复合故障下端部绕组电磁力
7.1.3 复合故障下端部绕组振动响应
7.2 机电复合故障下电磁结构有限元数值仿真
7.2.1 仿真参数设置
7.2.2 复合故障下气隙磁密分析
7.2.3 复合故障下端部绕组电磁力分析
7.2.4 复合故障下端部绕组振动特性分析
7.3 机电复合故障下振动特性实验验证
7.3.1 实验结果
7.3.2 差异性分析
7.4 单一故障与复合故障振动特性对比分析
7.5 本章小结
第三篇 双馈风力发电机绕组力学特性分析
第8章 电磁力及绕组力学响应的理论分析
8.1 气隙磁势分析
8.2 气隙磁导分析
8.3 气隙磁密分析
8.4 电磁力特性分析
8.5 力学响应特性分析
8.6 本章小结
第9章 不同工况下的电磁仿真与静力学响应分析
9.1 电磁仿真分析
9.1.1 仿真模型建立
9.1.2 正常工况下电机仿真结果分析
9.1.3 静偏心故障工况下仿真结果分析
9.1.4 动偏心故障工况下仿真结果分析
9.2 静力学响应仿真分析
9.2.1 仿真模型建立
9.2.2 正常工况下的静力学响应仿真结果
9.2.3 静偏心故障工况下的静力学响应仿真结果
9.2.4 动偏心故障工况的静力学响应仿真结果
9.3 本章小结
第10章 实验方案设计及验证
10.1 实验平台介绍
10.2 气隙偏心故障模拟实验方案设计
10.3 气隙偏心故障模拟方法
10.4 实验结果分析
10.4.1 正常工况
10.4.2 静偏心故障工况
10.4.3 动偏心故障工况
10.5 本章小结
参考文献