励磁电流是发电机运行主要电气参数,同时也是评估转子电气负荷和发热的主要信息。大容量汽轮发电机普遍采用无刷励磁技术,励磁电流不能通过测量而获得。发电机的运行分析以及故障诊断都需要励磁电流值,因此励磁电流计算的精度和速度尤为重要。转子偏心是发电机较为常见的故障之一,影响着发电机安全稳定运行。转子偏心状态导致发电机内部磁场发生不同程度的畸变,并产生不平衡电磁力。本文针对励磁电流计算和转子偏心状态下的不平衡电磁力进行研究,所做工作如下:(1)提出了基于虚拟工况的励磁电流有限元计算方法。以一台TA-1100-78型核电四极汽轮发电机为研究对象,建立其二维有限元仿真模型。基于发电机定子侧运行数据保持不变的虚拟工况,利用ANSYS软件计算不同励磁电流值下的发电机磁场数据,进一步得到电磁转矩,生成电磁转矩和励磁电流的拟合关系式,带入发电机实际电磁转矩,得到该工况下发电机励磁电流值。(2)分析了转子偏心状态对气隙磁通密度的影响。设置转子偏心故障,计算了TA-1100-78型核电四极汽轮发电机在正常运行和偏心故障下的气隙磁密分布,研究转子处于不同偏心程度和偏心方向下的气隙磁通密度变化特征。(3)分析了不平衡电磁力在偏心故障下的变化特征。利用有限元得到转子不同偏心状态下的磁场数据,根据不平衡电磁力的离散化公式,进一步得到不平衡电磁力的幅值以及方向,讨论了不平衡电磁力随偏心程度、偏心方向、运行工况的变化;同时研究了理想并网的情况下,发电机转子存在偏心故障时,不平衡电磁力受功率调节的变化规律。