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负载对船舶同步发电机的振动影响机理研究
| 论文题名： | 负载对船舶同步发电机的振动影响机理研究 |
| 关键词： | 船舶发电机;负载特性;电磁振动;理论仿真 |
| 摘要： | 发电机是船舶所有的电力来源。作为船舶的核心部件，发电机运行时，当外部作用力频率接近发电机结构固有频率时会引起结构共振。振动不仅对船舶整体结构产生影响，严重时还会使发电机内部结构受损，导致全船失电，外部作用力主要来源于发电机内电磁力。基于发电机内部磁场，本文在分析发电机负载的性质与大小对电磁力产生影响的基础上，以船用永磁同步发电机为研究对象，针对稳态时发电机在不同负载下由径向电磁力引起的电磁振动问题进行研究。主要内容如下: 首先，分析发电机在纯阻性负载以及感性负载下的电枢反应特性。基于发电机的基本磁势与磁导，采用解析法对发电机内的磁场分布进行理论计算。根据麦克斯韦张量法得到发电机内径向电磁力的解析表达式，并利用达郎贝尔原理对发电机振动响应的解析表达式进行推导，得到发电机内径向电磁力与振动响应的关系。结合发电机在纯阻性负载、感性负载下的电枢反应特性，分析出负载大小与性质变化时发电机内电磁力变化规律。 其次，根据发电机的基本尺寸，利用Ansoft软件搭建发电机有限元仿真计算模型，以改变外电路的方式来模拟发电机不同的负载变化。建立模型后分别对发电机内磁场的磁力线、磁密分布进行仿真，根据仿真得到的磁密来计算发电机在不同负载下定子齿所受的径向电磁力。改变发电机的外部负载电路，分别对纯阻性负载以及感性负载下的发电机内电磁力进行仿真分析，验证理论分析的正确性。 再者，搭建实验平台，对实验平台的硬件部分与软件部分进行设计并实现了实验平台的基本功能。结合LMS Test lab振动测试平台，用发电机机脚振动加速度作为振动响应表征，在实验平台上对发电机进行相关振动实验。分别就空载时不同转速对发电机振动响应，纯阻性负载时负载大小对发电机振动响应，感性负载时电流及内功角对发电机振动响应进行实验。 最后，对实验数据进行处理，并将实验结果与理论仿真进行对比，实验结果验证了理论分析的可靠性。 |
| 作者： | 郭隆军 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 俞万能 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 集美大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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