ANSYS前处理器在大型水轮发电机电磁场计算中的应用.pdf

【ANSYS前处理器在大型水轮发电机电磁场计算中的应用】 在现代科技发展中，大型水轮发电机的电场计算是一项至关重要的任务。ANSYS作为一款强大的工程仿真软件，其前处理器在这一领域的应用日益广泛。文章《ANSYS前处理器在大型水轮发电机电磁场计算中的应用》探讨了如何利用ANSYS的前处理器进行大型水轮发电机的电磁场计算，特别是针对电机转子偏心磁场的问题。 物理模型的构建是计算的基础。对于大型水轮发电机，通常采用二维电磁场求解，因为多数水轮发电机的磁极结构是均匀的，拥有不均匀的气隙。在计算横截面积时，需对电机进行适当剖分，至少包括一个磁极，甚至更多，同时考虑到大型水轮发电机的齿槽结构，可以利用编程软件辅助处理。在处理拓扑结构时，需要遵循特定规则，确保节点的一致性和连续性。 接着，文章详细阐述了水轮发电机电机转子偏心磁场的计算过程。转子偏心定义为转子中心偏离原始位置，导致磁场分布发生变化。建立模型时，需要考虑忽略位移电流和端部漏感的影响，以及简化定子叠片铁心和涡流区域的二维磁场分析。转子偏心磁场的计算分为前处理、求解和后处理三个步骤。在前处理中，创建分析模型，定义材料属性和求解区域，选择合适的单元类型（如PLANE53号单元）。求解阶段涉及设置电枢、边界条件、激励和运行条件。后处理阶段通过计算节点自由度获取磁链、磁感应强度等物理量，以理解不同旋转位置下的电磁场分布。 文章使用ANSYS的APDL参数化编程语言，自动计算转子偏心磁场，模拟转子的旋转，输出线圈磁链数据，全面考虑转子转动的影响。为了模拟转子转动带来的结构变化，文章引入了气隙运动线的概念，将气隙模型分为定子侧和转子侧两部分，通过耦合节点来处理转子运动引起的变化。 通过实际案例，文章分析了一台42极550 MW的水轮发电机，对其转子偏心磁场进行了有限元计算，得到了磁场分布和支路电感的结果。这为今后类似问题的解决提供了有价值的参考依据。 总结来说，ANSYS前处理器在大型水轮发电机电磁场计算中的应用展示了其在复杂电磁问题中的强大功能，不仅能够精确建模，还能有效地处理动态问题，为电力设备的设计与优化提供了有力的工具。通过深入理解和应用这些技术，可以提高大型水轮发电机的性能和效率，进一步推动清洁能源技术的发展。