關(guān)于發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子間氣隙的計(jì)算方法簡(jiǎn)介

1、關(guān)于發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子間氣隙的計(jì)算方法簡(jiǎn)介1. 關(guān)于定、轉(zhuǎn)子間氣隙結(jié)構(gòu)的介紹水輪發(fā)電機(jī)的定轉(zhuǎn)子間的空氣間隙，顧名思義就是發(fā)電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子間的間隙。具體一點(diǎn)就是定子鐵芯壁與轉(zhuǎn)子磁極表面之間的間隙。其示意圖如下：圖1 發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子間的氣隙結(jié)構(gòu)2. 氣隙的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法首先要明白，測(cè)量轉(zhuǎn)子的不圓度以及偏心距和偏心角是對(duì)某一個(gè)氣隙傳感器而言的；定子的不圓度是對(duì)某一個(gè)磁極而言的。2.1鍵相同步目前在發(fā)電機(jī)的定子內(nèi)壁上裝有四個(gè)平板電容式位移傳感器（后面簡(jiǎn)稱為：氣隙傳感器），和一個(gè)電渦流傳感器。其安裝方位如下圖所示：圖2 氣隙測(cè)量示意圖就上圖所示的安裝方位而言，電渦流傳感器W的作用是使鍵相同步，即當(dāng)電渦流傳感器

2、轉(zhuǎn)一圈后接到電信號(hào)時(shí)，此時(shí)的1號(hào)磁極正好經(jīng)過B號(hào)氣隙傳感器，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一圈后，電渦流傳感器再次接收到電信號(hào)時(shí)，此時(shí)1號(hào)磁極再次經(jīng)過B號(hào)氣隙傳感器。這就是鍵相同步。有了鍵相同步的測(cè)量基點(diǎn)后，我們就可以推算出每一個(gè)氣隙傳感器在不同時(shí)刻測(cè)得的氣隙值所對(duì)應(yīng)的是哪一號(hào)磁極。2.2氣隙測(cè)量在確定鍵相后，就可以通過氣隙傳感器測(cè)出每一號(hào)磁極與該傳感器的氣隙大小，最后可以作出轉(zhuǎn)子輪廓的大致結(jié)構(gòu)。當(dāng)我們?cè)诙ā⑥D(zhuǎn)子之間裝有足夠多的氣隙傳感器時(shí)，就可以測(cè)出同一個(gè)磁極在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈的過程中與每一個(gè)氣隙傳感器的氣隙大小，這樣就可以大致描繪出定子的內(nèi)壁輪廓。在氣隙傳感器測(cè)得一段信號(hào)后，下面將簡(jiǎn)單介紹怎樣在這組信號(hào)中提取出氣隙

3、的值。如下圖所示，為B號(hào)氣隙傳感器在渦流傳感器W接收到信號(hào)時(shí)刻開始測(cè)得的信號(hào)波形圖。圖3 B號(hào)氣隙傳感器檢測(cè)到的信號(hào)波形上圖是根據(jù)圖2所對(duì)應(yīng)的磁極關(guān)系來確定的B號(hào)氣隙傳感器的信號(hào)波形，即當(dāng)渦流傳感器接收到信號(hào)時(shí)，正好是1號(hào)磁極經(jīng)過B號(hào)氣隙傳感器。此后依次是2、3、4號(hào)磁極經(jīng)過該傳感器。我們所要測(cè)量的氣隙值就是上圖所示的波形的每一個(gè)“波谷”，即每一個(gè)最小值對(duì)應(yīng)的就是該磁極與定子間的氣隙值。如下面所示，為某一水電站的發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子間氣隙圖，該圖是就同一傳感器（如圖2 中的B號(hào)傳感器）所測(cè)的各磁極氣隙大小。圖4 B號(hào)傳感器下測(cè)得各個(gè)磁極的氣隙大小從上圖可以看出，該傳感器對(duì)應(yīng)的氣隙最大值，發(fā)生在6號(hào)磁

4、極上，氣隙最大值為26.27mm；最小氣隙值為23.79mm，發(fā)生在29號(hào)磁極上。平均氣隙為25.03mm。根據(jù)鍵相同步，還可以測(cè)得此時(shí)轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速為136.3r/min。同理我們可以就某一磁極得到該磁極與定子之間一周的氣隙大小。這里就不重復(fù)舉例說明。3. 關(guān)于定、轉(zhuǎn)子的輪廓不圓度分析這里分析不圓度采用的是最小二乘圓法（下一節(jié)具體介紹）。首先關(guān)于評(píng)定圓的不圓度的定義，即圓度誤差：圓的形狀偏離幾何圓的程度。其具體的表示方法是將實(shí)際輪廓夾在兩同心圓之間，當(dāng)這兩幾何圓的間隙為最小時(shí)，用這兩個(gè)幾何圓的半徑只差來表示該輪廓的圓度誤差。根據(jù)上一節(jié)得到的定、轉(zhuǎn)子輪廓后，就要用最小二乘圓法得到該輪廓的最小二

5、乘圓。確定圓心坐標(biāo)，與實(shí)際的測(cè)量中心（在轉(zhuǎn)子上就是轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)軸線）的相對(duì)位置，可以確定轉(zhuǎn)子的偏心距和偏心角，最后可以求出輪廓上的點(diǎn)與最小二乘圓的圓心之間的最大距離Rmax和最小距離Rmin，這兩個(gè)值就可以認(rèn)為是前面提到的兩個(gè)同心圓的半徑，那么這個(gè)差值e就是該輪廓的不圓度。結(jié)合上一節(jié)關(guān)于氣隙的測(cè)量方法，到現(xiàn)在我們就可以知道定、轉(zhuǎn)子間的氣隙大小，最大氣隙、最小氣隙，以及對(duì)應(yīng)的磁極號(hào)；還可以知道平均氣隙，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；以及定子不圓度；轉(zhuǎn)子不圓度、偏心距、偏心角。4. 最小二乘圓法最小二乘圓是一個(gè)理想圓，得到最小二乘圓的原理是使從輪廓上的個(gè)點(diǎn)到圓的距離的平方和最小。即： （i=1，2，n）式中：Ri實(shí)際

6、被測(cè)的輪廓上各點(diǎn)到最小二乘圓心的距離 R最小二乘圓的半徑按最小二乘圓法評(píng)定圓度誤差的原理如下圖所示：圖5 最小二乘圓法評(píng)定圓度誤差根據(jù)英國國家標(biāo)準(zhǔn)，以及美國國家標(biāo)準(zhǔn)，確定最小二乘圓的公式如下：上面公式不多作說明，但需要指出的是，坐標(biāo)原點(diǎn)的選取就是轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)的軸線（并不一定是轉(zhuǎn)軸的幾何軸心），而輪廓上每一點(diǎn)（xi，yi）就是根據(jù)所測(cè)氣隙值以及相應(yīng)磁極的方位角求得。5. 總結(jié)上面分別介紹了氣隙的測(cè)量，定、轉(zhuǎn)子輪廓的得出（這里就是求出輪廓上個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)），然后求得定、轉(zhuǎn)子的最小二乘圓，最后分析定、轉(zhuǎn)子的不圓度以及偏心距和偏心角。下面就圖4所示的實(shí)例，依據(jù)上面的步驟進(jìn)行完整的分析。根據(jù)圖3得到對(duì)應(yīng)于B號(hào)氣隙傳感器的所有磁極氣隙大小，可以繪制出轉(zhuǎn)子的輪廓，如下圖所示：圖6 定、轉(zhuǎn)子輪廓以及所得最小二乘圓這里定子輪廓的得到，是根據(jù)