对于大型水轮发电机而言,由于其单机容量不断增大,定转子结构设计日趋复杂,电磁负荷与热负荷相对较高,使得发电机内部损耗发热与冷却问题显得尤为突出。阻尼绕组作为保障发电机安全稳定运行的重要组成部分,不仅能提高系统暂态稳定性,还能在发电机不对称运行时,降低负序磁场对转子造成的冲击。然而,当水轮发电机处于短路等极端运行工况下时,由于转子铁芯的叠片结构极大的限制了涡流的产生,阻尼绕组成为了磁极区域受负序磁场影响最为严重的部件,产生的附加损耗也主要集中在各阻尼条上,导致阻尼绕组局部发热严重,甚至对发电机转子结构造成不可逆的损伤。相较于其他水轮发电机,贯流式水轮发电机由于气隙狭小、转速缓慢,在发生短路故障时,阻尼绕组会面临更加严重的损耗发热,对其自身安全状态造成威胁。例如,近年来国内外多台灯泡贯流式水轮发电机组就相继出现了阻尼条电灼蚀、阻尼条过热熔断等故障。因此,为了保证发电机安全稳定运行,本文针对阻尼绕组在发电机发生不同短路故障时损耗和温度的瞬态变化规律进行了全面深入的分析研究。首先,从发电机真实结构与材料特性出发,运用电磁场基本理论与电路理论,建立了水轮发电机三维分层非线性时变运动电磁场-电路耦合模型,用于求解瞬态工况下的磁极系统损耗。在此基础上,考虑发电机通风散热特点及材料导热特性,确定散热系数与导热系数,结合传热学与牛顿力学基本原理,建立磁极三维瞬态电磁场-温度场耦合模型,为后续准确求解阻尼绕组损耗与温度分布提供了理论基础。其次,运用上述电磁场-温度场耦合模型,通过对水轮发电机额定工况时的电磁场和温度场分析,计算出该工况下的阻尼绕组损耗,得到稳态运行时转子磁极的电磁场与温度场分布。随后,在稳态运行的基础上,通过改变耦合电路分别实现发电机三相对称短路、单相对地不对称短路、相间不对称短路三种典型短路工况,并对三种短路工况下的电磁场、温度场进行瞬态时步有限元计算,总结出不同短路工况对水轮发电机电磁场与电流、阻尼绕组损耗发热的分布与瞬态变化规律的影响,确定了三种短路故障对发电机阻尼绕组的危害程度,揭示了该机组出现阻尼条电灼蚀故障的主要原因。最后,在上述研究工作及相关结论的基础上,进一步分析不同故障程度的阻尼条对阻尼绕组损耗发热的影响,分别讨论了阻尼条在45°、90°电灼蚀程度及断条情况下的阻尼绕组损耗与温度变化规律,为研究水轮发电机负序运行能力奠定了基础,同时也为阻尼绕组的改进和优化设计提供了理论依据。