[发明专利]一种仿真模拟用发电机的转子绕组端部结构及其构建方法

说明书

本发明公开了一种仿真模拟用发电机的转子绕组端部结构及其构建方法，解决了现有仿真模拟实验中为了改变模拟发电机的某些阻抗参数和时间常数需要额外增加模拟试验控制箱的问题。在试验用模拟发电机非驱动端转轴端部（1）与试验用模拟发电机转子励磁绕组端部（2）之间，设置有导磁性支撑环（3），在试验用模拟发电机转子励磁绕组端部（2）和导磁性支撑环（3）的外侧，设置有转子励磁绕组端部的导磁性护环（5），环绕着试验用模拟发电机转子励磁绕组端部（2）的导磁性支撑环（3）、导磁性护环（5）和导磁性凸起块（4）组成一个封闭的导磁环形回路。本发明只起到延缓相关时间常数的作用，同时该结构仍保留了绕组端部支撑、紧固的功能。

技术领域

本发明涉及一种发电机，特别涉及一种在验证所设计的大型发电机的运行稳定性能和动态性能时所使用的模拟发电机的绕组端部。

背景技术

当设计新型大型同步发电机的电磁系统时，为了预判所设计的大型发电机在未来运行时的稳定性能和动态性能，降低大型发电机的电磁设计失误的风险，通常采用模拟大型发电机的仿真验证方法，对所设计的大型发电机的电磁参数进行模拟验证，具体方法为：在实验室搭建被设计的大型电机的模拟仿真平台，用容量远小于大型同步发电机的模拟试验发电机来模拟大容量的同步发电机；用一些模拟负载设备和电网设备，来模拟电网和负载；用专用的控制系统和控制软件来控制各有关模拟实验设备和系统，这样由实物模拟硬件和模拟软件共同组成了一个试验模拟发电机系统，模拟所设计的大型同步发电机的各种稳态和动态运行工况，以及故障工况,以验证所设计的大型同步发电机的电磁性能的可靠性和稳定性，指导设计人员的设计过程；上述模拟实验发电机组是该模拟系统的重要设备,模拟实验发电机组的电磁性能参数，需要基本接近被模拟发电机组的电磁性能参数，特别是一些阻抗参数和时间常数，其中的主要时间常数包括电枢绕组开路时励磁绕组时间常数、直轴瞬变时间常数、直轴超瞬变时间常数、电枢时间常数；在模拟试验过程中，需要使模拟阻抗参数和模拟时间常数同时做到模拟接近所设计的大型发电机的参数，现有技术是在试验系统中增加一些辅加器件来调整这些动态参数，以实现使其阻抗参数和时间常数的达到接近的目的；最常见的方法是：将模拟发电机转子励磁绕组引出后，另行在电机外设置控制箱，在控制箱中串入附加电感或负电阻，来改变模拟发电机的某些阻抗参数和时间常数，使模拟发电机的阻抗参数和时间常数与设计的大型发电机的阻抗参数和时间常数接近，这种技术方案既额外增加了模拟试验系统的成本，又占用实验室的空间。

发明内容

本发明提供了一种仿真模拟用发电机的转子绕组端部结构及其构建方法，解决了现有仿真模拟实验中为了改变模拟发电机的某些阻抗参数和时间常数需要额外增加模拟试验控制箱的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思是：在仿真模拟试验中，由于使用的模型发电机的容量远小于设计中的大型发电机的容量，所以模拟发电机的励磁电感和时间常数均很小，难以做到与大型发电机标幺值相同，需要增大励磁绕组电感；本发明通过利用仿真模拟发电机的励磁绕组端部的现有空间，在不占用实验室中的额外空间的基础上，增大模拟发电机的励磁绕组电感，实现可调整模拟发电机阻抗参数和时间常数的目的，同时对平抑励磁电流的波动还起到积极作用；由于模拟发电机的原有的转子绕组内圈设置有支撑环，支撑环与绕组之间设置有绝缘层，在转子绕组外圈外端部，设置有防止绕组因旋转而被甩出绝缘护环，由于绝缘护环为非导磁材料，支撑环与绕组之间还设置有绝缘层，使得在模拟发电机的绕组端部的漏磁通很少，端部漏感也很小；本发明充分利用以上结构件，将绝缘护环更换为导磁材料，将支撑环与绕组之间的绝缘层去除，并在支撑环与导磁护环之间等间隔弧度的构建导磁凸起块，在模拟电机绕组端部，支撑环、导磁凸起块和导磁护环，组成了一个封闭的导磁回路，从而加大了仿真实验时，模拟发电机转子绕组的励磁，代替了传统在模拟发电机转子励磁绕组引出后，另行在电机外设置控制箱，在控制箱中串入附加电感或负电阻的做法，实现了在不增加设备的前提下，实现调整模拟发电机的转子阻抗参数和时间常数的目的。