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학위논문 상세정보

대용량 증기 터빈 발전기에서 고정자 권선 단부의 전자계 해석 원문보기
Analysis of Electromagnetic Field on the Stator Winding of Large Steam Turbine Generator

  • 저자

    최병윤

  • 학위수여기관

    昌原大學校 大學院

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    전기공학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    2003

  • 총페이지

    39p.

  • 키워드

    대용량 증기 터빈 발전기 고정자 권선 단부 전자계;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T9471523&outLink=K  

  • 초록

    본 논문에서는 대용량 증기 터빈 발전기 고정자 권선 단부의 전자계 해석을 수행하였다. 발전기의 고정자 단부는 고정자 권선에 의한 자속포화로 인해 온도가 상승하여, 코일의 절연파괴, 열에 의한 기기의 변형 등을 유발시키므로, 발전기 설계에 중요한 부분으로 고려되며, 기기가 대형으로 감에 따라 더욱 큰 부분을 차지한다. 따라서 고정자 단부의 전자계 해석은 발전기 설계 시 반드시 이루어져야하며, 설계는 단부의 자속 포화를 줄이는 방향으로 진행된다. 터빈 발전기의 고정자 권선 단부는 3차원의 복잡한 자기 분포를 가진다. 따라서 3차원 유한 요소 해석이 필요하나 모델링이 어렵고 해석시간이 많이 걸리므로 초기 설계 단계에서 사용되기에는 적절치 않다. 본 논문에서는 3차원 단부 권선의 형상을 2차원 축대칭 모델로 바꾸어 해석하여 신뢰할 만한 해석의 정밀도로 단부의 모델링 및 해석시간을 단축 시켰다. 해석은 유한요소법(Finite Element Method : FEM)을 이용하였으며, 모델링은 급격한 치수의 변화에 따른 요소수와 해석시간의 증가를 고려하여 해석의 정확도에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 단순화시켰다. 권선 단부의 전자계 분포를 알아보기 위해서 정자계의 자기 벡터 포텐셜을 계변수로 사용하였다. 본 연구에서는 기존 상업운전 중인 800MW급 발전기의 고정자 철심 단부의 입력 전류와 역률 변화, Flux Shield와 Retaining Ring 유무에 따른 자속 밀도 분포를 파악 하였으며, 단부 구조물의 최적 설계에 대한 축대칭 2차원 FEM의 적용 예를 나타내었다.


    The magnetostatic field analysis in end region of large turbine generator is peformed in this paper. Time varying magnetic flux of stator end windings cause eddy current in stator end region, which induce temperature rise and destruction of insulation, and so on. Therefore, the magnetic field analysis of stator end region is significant portion in designing large turbine generator, and this become more significant as the power of generator become larger. The design is performed to lessen the saturation of magnetic flux. Since the distribution of magnetic field is three dimensional in end region of turbine generator, three dimensional finite analysis method is required. However, it is hard to model end windings and it takes large time to compute. Therefore, it is avoidable to perform three dimensional analysis in the early stage of generator design. The three dimensional shape of end winding is transformed to two dimensional axiperiodic model in this paper. 2-dimensional FEM ( Finite Element Method) is used. The actual model is simplified with reasonable range to lessen the number of elements and computation time. The magnetic vector potential is used as field variable. The model analyzed in this paper is 800MW class turbine generator, which is under operation commercially. The flux distribution of stator end region is analyzed according to the variation of power factor, input current, flux shield, and retaining ring. And the analysis method, which is used in this paper, can be useful in the early stage of generator design of turbine generator.


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