[发明专利]永磁同步风力发电机定子绕组匝间短路故障模拟装置和方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步风力发电机定子绕组匝间短路故障模拟装置和方法，装置包括：三相绕组、定子铁芯、绝缘槽纸和电机楔槽竹签，定子铁芯包括半闭口槽，三相绕组通过双层叠绕式方式设置在半闭口槽内，且三相绕组的线圈其中一有效边嵌入在半闭口槽的槽下层作为下层绕组，另一有效边嵌入在对应线圈节距的半闭口槽的槽上层作为上层绕组，下层绕组和上层绕组之间、上层绕组和半闭口槽的槽口之间均设置有绝缘槽纸，上层绕组和半闭口槽的槽口之间固定有电机楔槽竹签，基于模拟装置可以模拟永磁同步风力发电机不同位置定子匝间短路、不同程度匝间故障，可填补目前动模实验领域在永磁同步风力发电机匝间短路故障模拟上的欠缺和不足。

技术领域

本发明涉及实验模拟技术领域，更具体的说是涉及永磁同步风力发电机定子绕组匝间短路故障模拟装置和方法。

背景技术

永磁同步风力发电机在当今社会能源体系中有着重要的地位，但其定子绕组在长期运行过程中会产生振动，相互摩擦以至于磨损，从而引发匝间短路故障。匝间短路故障是一种常见的电气故障，是指定子外部主绝缘仍保持良好，但同相绕组相邻匝之间的绝缘层被破坏，造成部分线圈短路，且短路电流很大，造成局部温度飙升，继而加剧破坏邻近的绝缘系统。

当发电机绕组某一部位出现匝间短路故障时，故障程度较轻时会停机停产，若未立刻处理，故障情况将急剧恶化，甚至会导致电机烧毁，直接影响发电机乃至风电机组的稳定运行。当前，学者针对永磁同步风力发电机定子绕组匝间短路研究不够深入，定子绕组短路模型机组更是屈指可数。

本发明即针对永磁同步风力发电机匝间短路故障提出了一种永磁同步风力发电机定子绕组匝间短路故障模拟装置和方法，可以模拟永磁同步风力发电机匝间短路故障，为深入认识永磁同步风力发电机匝间短路故障奠定了基础，也填补了永磁同步风力发电机匝间短路故障动模实验领域的不足，有利于保障永磁同步风力发电机的正常运行，对国家能源体系的发展有着积极的作用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种永磁同步风力发电机定子绕组匝间短路故障模拟装置和方法，可以模拟永磁同步风力发电机匝间短路故障。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

永磁同步风力发电机定子绕组匝间短路故障模拟装置，包括：三相绕组、定子铁芯、绝缘槽纸和绝缘固定装置，所述定子铁芯包括半闭口槽，所述三相绕组通过双层叠绕式方式设置在所述半闭口槽内，且三相绕组的线圈其中一有效边嵌入在所述半闭口槽的槽下层作为下层绕组，另一有效边嵌入在对应线圈节距的所述半闭口槽的槽上层作为上层绕组，下层绕组和上层绕组之间、上层绕组和半闭口槽的槽口之间均设置有所述绝缘槽纸，上层绕组和半闭口槽的槽口之间固定有绝缘固定装置。

优选的，所述三相绕组各线圈导体间的间隙填充有绝缘漆，三相绕组端部各线圈固定有导体绑扎线。

优选的，所述绝缘固定装置为电机楔槽竹签。

优选的，所述三相绕组采用铜导线。

永磁同步风力发电机定子绕组匝间短路故障模拟方法，包括：

计算绕组线圈节距以及每槽导体数，从而确定每相对应的线圈匝数得到三相绕组；

计算定子槽面积以及定子铁芯外径，从而得到定子铁芯各参数；

将三相绕组按照双层叠绕式放置方式安装到定子铁芯的半闭口槽内，线圈的其中一有效边嵌入半闭口槽的槽下层作为下层绕组,依次将下层绕组放置完毕后，将线圈的另一有效边嵌入对应线圈节距的半闭口槽的槽上层作为上层绕组，依次将上层绕组放置完毕；

对永磁同步风力发电机三相绕组进行绝缘处理，下层绕组和上层绕组之间、上层绕组和半闭口槽的槽口之间均放置绝缘槽纸，上层绕组和半闭口槽的槽口之间通过嵌入绝缘固定装置固定。

优选的，绕组线圈节距计算公式为：