栾庆伟，李明哲，韩 毅

(哈尔滨大电机研究所，黑龙江 哈尔滨 150040)

0 引言

水轮发电机在实际运行过程中，定子铜环和支架变形时有发生，因此计算定子铜环中的受力变的十分必要。水轮发电机定子铜环的排列布置非常复杂，铜环在不同排布情况下所受电磁力的大小及方向均不同，笔者以某台水轮发电机为例，对空载两相短路、空载三相短路工况下定子铜环的受力进行了计算。电机铜环引线布置如图1所示。电机的主要数据及部分结构尺寸如表1所示。

图1 水轮发电机定子铜环布置图

由于铜环布置复杂，因此需要先确定铜环受力最大的位置，以及受力最大的铜环;然后用数值法计算此铜环所受的最大电磁力。

表1 某水轮发电机主要数据

根据基本数据以及相关的变压器参数计算得到的三相突然短路电流的最大幅值为362000 A，两相突然短路电流206000 A。两相短路电流与三相短路电流如图2所示。

图2 短路电流随时间的变化曲线

1 计算方法

从图1可以看出，铜环的排列布置非常复杂。铜环在不同排布情况下所受电磁力的大小及方向均不同。该电机铜环的布置在一周内共有35种不同的排列情况。若准确计算铜环的受力，需采用有限元数值方法进行计算分析。由于铜环布置复杂，若对每一种布置、每一根铜环都分别进行有限元计算，工作量十分庞大，很难实现。因此需要先利用解析的方法对每种布置情况的每根铜环的受力进行计算，找出受力最大的铜环及其所处位置，再通过有限元的方法准确的计算出该铜环所受的最大电磁力。……