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大型核电半速汽轮发电机外部不对称运行时,电磁转矩和转子励磁绕组所受到的切向电磁力会产生大量的谐波分量,电磁转矩谐波的脉动大大地威胁了核电半速汽轮发电机安全和稳定运行。此外计算发电机的定子电气量如定子基波正序电流、定子基波负序电流和电流不对称度等为计算发电机的电磁转矩、功率因数、功角和电压调整率提供了必要的计算数据。因此大型核电汽轮发电机在外部不对称运行时定子电气量、电磁转矩和转子励磁绕组所受到的切向电磁力的研究具有极其重要的理论意义和工程价值。以一台1400MVA核电半速汽轮发电机为例,建立了其二维有限元仿真模型,研究了核电汽轮发电机其稳态时伴随着电流不对称度变化的定子基波正序电流和电压幅值特性、定子基波负序电流和电压幅值特性以及定子三相电流和电压基波幅值特性。并且对一台试验电机进行了实验,有效地验证了伴随着电流不对称度变化核电半速汽轮发电机定子三相电压基波幅值特性和定子正序电压基波幅值特性分析的正确性。对传统的复数域对称分量法进行了改进,本文提出了一种新型基于网络参数法准确地计算电磁转矩二次谐波分量幅值的方法,同时利用核电半速汽轮发电机的仿真数据验证了本文提出的网络参数解析法的正确性。这种新型的网络参数解析法应用定子基波正序电流、定子基波正序电压以及电流不对称度等参数能够准确地计算稳态外部不对称时三相同步隐极发电机电磁转矩二次谐波分量幅值。在此基础上,分别用网络参数解析法和有限元的方法研究了阻尼绕组和阻尼槽楔存在性、阻尼绕组材料和阻尼槽楔材料对核电半速汽轮发电机电磁转矩二次谐波分量幅值的影响。提出了一种新型矢量分析电磁转矩的数学模型,在此基础上,用这种新型矢量分析电磁转矩的数学模型研究了定子负序电流矢量对于三相同步隐极发电机电磁转矩的影响。与网络参数法相比,其具有巨大的改进意义,能够有效地分析定子负序电流相角对电磁转矩的影响。然后应用核电半速汽轮发电机的仿真模型,采用有限元法分析了定子负序电流对于核电半速汽轮发电机电磁转矩恒定分量、电磁转矩二次谐波分量、电磁转矩高次谐波分量和电磁转矩谐波含量的影响,与此同时用有限元仿真的结果验证了新型矢量分析数学模型解析分析的正确性。在对称分量法、发电机正序等效电路和发电机负序等效电路分析的基础上,提出了一种新的解析方法研究了稳态外部负载不对称不存在阻尼绕组和阻尼槽楔、存在阻尼绕组不存在阻尼槽楔和同时存在阻尼绕组和阻尼槽楔的情况下伴随着电流不对称改变三相同步隐极发电机全部励磁绕组在复合磁场中受到总切向电磁力恒定分量的影响。并且应用有限元的方法计算了大型核电半速汽轮发电机在稳态外部负载不对称工况下,不存在阻尼绕组和阻尼槽楔、存在阻尼绕组不存在阻尼槽楔以及同时存在阻尼绕组和阻尼槽楔时,伴随着电流不对称度改变,全部转子励磁绕组在复合磁场中受到的总切向电磁力恒定分量和二次谐波分量幅值的变化规律,有限元仿真的结果验证了提出的解析方法的正确性。与此同时,对各槽内转子励磁绕组在复合磁场中受到的切向电磁力恒定分量和二次谐波分量幅值的分布规律进行了研究。最后,分析了阻尼绕组和阻尼槽楔对核电半速汽轮发电机各槽内励磁绕组在复合磁场中受到的切向电磁力的恒定分量以及阻尼绕组对核电半速汽轮发电机各槽内励磁绕组在复合磁场中受到的切向电磁力二次谐波分量幅值的影响。