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本文以汽轮发电机气隙静偏心、气隙动偏心、气隙动静混合偏心与定转子绕组短路的组合故障为研究对象,分析了发电机在正常运行状态、气隙偏心故障、转子匝间短路故障、定子匝间短路故障、气隙偏心与转子匝间短路复合故障、气隙偏心与定子匝间短路复合故障下的定转子径向振动特性与定子并联支路环流特性,并进行了相关的实验验证。本文的主要研究成果如下：(1)推导得到了六种运行状态下引发定子产生径向振动的单位面积磁拉力公式、引发转子产生径向振动的水平方向与垂直方向的不平衡磁拉力公式、引发定子并联支路内部产生环流的电势差公式。这些公式包含了发电机正常运行与对应故障所涉及的主要参数,表达了各参数与对应状态下定转子磁拉力、并联支路感应电势差的函数关系,为对应故障的定转子外在振动特征和并联支路环流特征提供了定性分析基础,同时为定转子磁拉力与并联支路电势差的定量计算提供了参考依据；(2)分析得到了发电机在六种状态下的定转子径向振动特征与定子并联支路环流特征,并在实验室模拟发电机上进行了验证。结果表明,气隙偏心与绕组短路复合故障下的机电特征与发电机正常运行、气隙偏心与绕组短路中某单一故障的机电特征有所不同,并不是这些单一故障所对应特征的简单叠加。所得到的这些故障特征可在现有基础上丰富汽轮发电机的故障诊断判据,为气隙偏心与绕组短路复合故障的诊断与识别提供了理论依据；(3)得到了气隙偏心与绕组短路复合故障下气隙偏心种类与定转子振动及定子并联支路环流某些特定成分的映射关系,这为发电机此类复合故障的诊断提供了参考和依据,同时有助于对其所含的偏心种类进行快速识别；(4)得到了气隙偏心与转子短路复合故障、气隙偏心与定子短路复合故障下定转子磁拉力和定子并联支路电势差各频率成分的幅值上界表达式及其影响因素,并定性分析了气隙静偏心成分加剧、气隙动偏心成分加剧、转子短路程度加剧、定子短路程度加剧、发电机励磁电流增大对定转子振动特性和定子并联支路环流特性的影响,为组成复合故障的各故障成分变化趋势的监测提供了基础和依据。