[發明專利]基于多節點阻容網式模型的高壓電機防暈結構優化方法

有效

• 申請號: 202011177937.8
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112287546B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 劉學忠;劉枰;張躍;胡波;梁智明;何明鵬;謝志輝;唐麗
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;東方電氣集團東方電機有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H02K3/40
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

1.基于多節點阻容網式模型的高壓電機防暈結構優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、確定防暈結構的防暈材料非線性伏安特性；

步驟2、預設定子線圈的空氣域范圍，將空氣域以及定子線圈端部的防暈結構和主絕緣依據各自阻容特性劃分為多個電阻單元和多個電容單元，根據劃分的電阻單元和電容單元建立高壓電機定子線圈端部的多節點阻容網式模型；

所述電阻單元和多個電容單元的劃分方法如下：

將防暈結構(4)沿定子線圈軸向(17)劃分為多個電阻單元，將主絕緣(6)和空氣域(7)沿定子線圈軸向(17)劃分為多個電容單元，沿線圈截面徑向(8)將主絕緣(6)與空氣域(7)劃分為多個電容單元；

將多個電阻單元按照阻值分為線性電阻單元與非線性電阻單元；所述線性電阻單元為防暈結構上低阻防暈層對應的電阻單元，所述非線性電阻單元為防暈結構上多段高阻防暈層對應的電阻單元；

步驟3、確定電阻單元的阻值參數、電容單元的電容參數，以及高壓電機定子線圈端部多節點阻容網式模型的邊界條件；

所述線性電阻單元的電阻特性按照材料實際阻值確定；所述非線性電阻單元的電阻特性根據步驟1的非線性伏安特性換算確定；

所述非線性伏安特性換算方法如下：

U_def＝U/d×d_e

I_def＝I/l×L

式中，U_def為用于定義每個高阻防暈層單元的電壓，U為步驟1測試時施加在電極間的電壓，d為電極間的間距，d_e為每個高阻防暈層單元沿軸向長度，I_def為對應每個U_def的電流，I為步驟1所測表面電流，l為電極長度，L為防暈層截面周長；

步驟4、根據步驟3得到的高壓電機定子線圈端部多節點阻容網式模型，在定子線圈端部銅導體不同的運行條件下，進行防暈結構沿面電位、電場以及電流暫態計算分析，確定防暈結構的缺陷并進行優化。

2.根據權利要求1所述的基于多節點阻容網式模型的高壓電機防暈結構優化方法，其特征在于，步驟1中所述防暈結構包括低阻防暈層以及多段隨電場強度變化呈不同非線性特性的高阻防暈層，對每段高阻防暈層進行非線性伏安特性測試。

3.根據權利要求2所述的基于多節點阻容網式模型的高壓電機防暈結構優化方法，其特征在于，非線性伏安特性測試采用試樣進行測試，試樣的制備方法如下，在絕緣管(2)表面半疊包繞高阻帶，再沿絕緣管軸向依次纏繞多段低阻帶(1)后經絕緣浸漬成型。

4.根據權利要求1所述的基于多節點阻容網式模型的高壓電機防暈結構優化方法，其特征在于，步驟3中電容單元的電容參數依據平板電容原理計算確定電容值；邊界條件包括，設定銅導體高電位，以及設定子鐵芯電位為零，所述銅導體的高電位為線圈額定運行電壓或耐壓試驗電壓。

5.根據權利要求1所述的基于多節點阻容網式模型的高壓電機防暈結構優化方法，其特征在于，步驟4中防暈結構沿面電位、電場以及電流暫態計算分析，包括防暈結構沿面不同位置電位、電場、電流的時域變化分析，以及防暈結構沿面電位、電場以及體積損耗密度幅值分布分析。

6.根據權利要求1所述的基于多節點阻容網式模型的高壓電機防暈結構優化方法，其特征在于，步驟4中所述優化方法如下，調整防暈結構尺寸參數或/和防暈材料的非線性電阻參數，重復步驟1-4，直至防暈結構達到預定目標。