水轮发电机计算单电机设计2009-09-29 12:29:13 阅读171 评论0 字号：大中小订阅SFW2500-8/1730 电磁计算结果=============================================================================== =序号名称变量结果单位备注=============================================================================== =一、基本数据1.1 额定数据1.01 额定功率PN 2500.000 (kW)1.02 额定功率因数COSθN .8001.03 额定容量SN 3125.000 (kVA)1.04 额定电压UN 10500.000 (V)1.05 相电压Uθ 6062.178 (V)1.06 额定电流IN 171.830 (A)1.07 相电流Iθ 171.830 (A)1.08 额定转速nN 750.000 (r/min)1.09 飞逸转速nr .000 (r/min)1.10 额定频率fN 50.000 (Hz)1.11 极数2p 8.0001.12 相数 M 3.0001.12 飞轮力矩 GD2 99.379 (kN.m )1.2 定子铁心和转子磁极铁心尺寸1.13 定子铁心外径D1 173.000 (cm)1.14 定子铁心内径Di 132.000 (cm)1.15 定子槽宽度bs 1.680 (cm)1.16 定子槽高度hs 7.500 (cm)1.17 定子槽楔高度hk .500 (cm)1.18 定子线圈绝缘单边厚度δi .330 (cm)1.19 定子铁心径向通风槽宽度及通风槽数 bvnv 15.000 (cm)1.20 无通风槽的定子铁心长度 l 63.000 (cm)1.21 各段铁心长度不相等时相邻通风槽的平均距离tv 4.875 (cm)1.3 定子绕组数据1.22 定子槽数 Z 108.0001.23 每极每相槽数 q 4.500= 4.+ 1./2.1.24 每相并联支路数 a 1.0001.25 每槽有效导体数Ns 8.0001.26 每支路电流Ia 171.830 (A)1.27 定子槽电流Is 1374.644 (A)1.28 电负荷 A 358.006 (A/cm)1.29 绕组节距 Y 11.0001.30 短矩系数β .8151.31 每相串联匝数Wθ 144.0001.32 定子线圈的股线尺寸 4.(2.500x3.700)/( 2.900x4.100)1.33 每支路有效导体截面积Ac 35.520 (mm ) 1.34 定子绕组的电流密度 J 4.838 (A/mm )1.35 热负荷AJ 1731.879 (A /cm.mm )1.36 定子铁心总长度lt 78.000 (cm)1.37 定子绕组端部每半匝平均长度lE 87.504 (cm)1.38 定子绕组每匝平均长度lc 331.008 (cm)1.39 定子绕组每相电阻R(15) .235 (Ω)R(75) .292 (Ω)1.4 励磁绕组及阻尼绕组数据1.40 阻尼条节距t2 3.070 (cm)1.41 阻尼绕组槽开口宽度 bsh 3.000 (mm)1.42 阻尼绕组槽开口高度 hsh 3.000 (mm)1.43 励磁绕组铜线规格af2.000 (mm)bf 28.000 (mm)Af 56.000 (mm )1.44 励磁绕组每极匝数Wf 82.5001.45 励磁绕组每匝平均长度(单排线圈) lcf 230.363 (cm)1.46 励磁绕组电阻 Rf(15) .476 (Ω)Rf(75) .591 (Ω)Rf(120) .676 (Ω)Rf(130) .695 (Ω)1.47 每极阻尼条数nB 7.0001.48 阻尼条直径dB 14.000 (mm)1.49 圆阻尼条截面积AB 1.539 (cm )1.50 阻尼条长度lB 93.600 (cm)1.51 阻尼环厚度和宽度aR 50.000 (mm)bR 10.000 (mm)1.52 阻尼环截面积AR 500.000 (mm )1.53 阻尼环平均直径DR 125.500 (mm) 1.54 直轴阻尼绕组电阻(标么值) RDd* .0211.55 交轴阻尼绕组电阻(标么值) RDq* .017二、空载磁势计算2.1 磁路计算2.01 定子齿顶处齿距t13.840 (cm)2.02 极距η51.836 (cm)2.03 气隙δ .750 (cm)2.04 比值δ/η .0142.05 比值δmax/δ 1.5002.06 极靴宽度bp 36.000 (cm)2.07 极弧系数αp .6942.08 定子1/3齿高处齿距 t1/33.985 (cm) 2.09 定子1/2齿高处齿距 t1/24.058 (cm) 2.10 定子齿顶处齿宽bt 2.160 (cm)2.11 定子1/3齿高处齿宽bt1/3 2.305 (cm) 2.12 定子1/2齿高处齿宽bt1/2 2.378 (cm) 2.13 定子轭高hj 13.000 (cm)2.14 定子轭磁路长Lj 62.832 (cm)2.15 定子铁心叠压系数 KFe .9402.16 定子铁心有效长度 Lef 59.220 (cm) 2.17 比值lt/η 1.5052.18 定子铁心边缘段阶梯形高度a1 .000 (cm) 2.19 定子铁心边缘段阶梯形宽度c1 .000 (cm) 2.20 定子铁心计算长度 L`t 78.000 (cm) 2.21 主极极靴长度lp 78.000 (cm)2.22 主极极身长度lm 78.000 (cm)2.23 主极极靴计算长度 l`p 79.500 (cm) 2.24 轴向气隙计算长度l0 78.750 (cm) 2.25 计算气隙δ` .875 (cm)2.26 极靴高度hp 5.500 (cm)2.27 极身宽度bm 23.500 (cm)2.28 极身高度hm 21.000 (cm)2.29 磁极压板厚度δp 4.500 (cm)2.30 磁极铁心计算长度 lm` 82.500 (cm)2.31 磁极结构尺寸ap 6.250 (cm)dt 3.795 (cm)cp 12.855 (cm)ηm 15.181 (cm)2.32 定子齿重 GFet 861.177 (kg)2.33 定子轭重 GFej 2921.653 (kg)2.34 磁极压板截面积Ap 74.025 (cm ) 2.35 磁极铁心截面积Am 1926.060 (cm )2.2 空载特性计算2.36 绕组基波短距系数 Kp1 .9582.37 绕组基波分布系数 Kd1 .9552.38 基波绕组系数 Kdp1 .9152.39 基波磁通Φ1 .207 (Wb)2.40 磁场波形系数kθ .9772.41 极弧磁通系数kλ .9222.42 空载额定电压时的每极磁通Φ .202 (Wb) 2.43 空载额定电压时极靴部分的磁通Φλ .187 (Wb)2.44 极靴上气隙的平均磁通密度Bδ .658 (T)2.45 定子1/3齿高处的磁通密度Bt1/3 1.458 (T) 2.46 定子1/2齿高处的磁通密度Bt1/2 1.413 (T) 2.47 定子轭的磁通密度Bj 1.314 (T)2.48 定子齿的气隙系数Kδ1 1.1542.49 定子铁心径向通风槽的气隙系数Kδ2 1.0792.50 转子阻尼绕组槽的气隙系数Kδ3 1.0262.51 总气隙系数Kδ 1.2782.52 定子齿磁位降Ft 431.203 (A)2.53 定子轭的磁位降Fj 323.031 (A)2.54 磁极漏磁系数ζm 1.1342.55 极身根部磁通Φm .229 (Wb)2.56 极身根部的磁通密度Bm 1.191 (T)2.57 极靴的漏磁系数ζp 1.0452.58 极身上部的磁通Φp .211 (Wb)2.59 极身上部的磁通密度Bp 1.098 (T)2.60 磁极的平均磁通密度Bm1/2 1.168 (T) 2.61 磁极的磁位降Fm 758.701 (A)2.62 转子轭与磁极接缝处之磁位降 Fj2 595.488 (A) 2.63 气隙磁位降Fδ11775.010 (A)2.64 额定电压下的空载磁位降 Ff0 13883.430 (A)三、电抗和时间常数的计算3.01 定子绕组矩形波磁动势Fa 12003.710 (At) 3.02 定子绕组直轴电枢反应系数 Kad 1.0553.03 定子绕组电枢反应直轴磁动势 Fad 12659.730 (At) 3.04 直轴电枢反应电抗 Xad 1.0753.05 定子交轴与直轴电枢反应基波磁通之比Kq .4583.06 交轴电枢反应电抗 Xaq .5613.07 定子绕组漏抗Xζ .0633.08 直轴同步电抗Xd 1.1383.09 交轴同步电抗Xq .6243.10 极靴之间漏磁导λpl .4413.11 极身之间漏磁导λml .7613.12 磁极端面之间漏磁导λmb .1053.13 磁极总漏磁导λm+p 1.3073.14 瞬变过程磁极总漏磁导Λ .9783.15 励磁绕组总电抗Xζ2 1.2083.16 励磁绕组漏抗Xζf .1333.17 直轴瞬变电抗 Xd` .1813.18 交轴瞬变电抗 Xq` .6243.19 阻尼绕组直轴漏抗(开口槽) Xζd .0863.20 阻尼绕组交轴漏抗Xζq .0653.21 直轴超瞬变电抗 Xd" .1133.22 交轴超瞬变电抗 Xq" .1213.23 负序电抗(当短路时) X2 .1173.23 负序电抗(外接大电抗时) X2 .1173.24 零序电抗X0 .0363.25 定子绕组电阻(标么值) R* .0083.26 励磁绕组电阻(标么值) Rf* .0013.27 定子绕组开路时励磁绕组的时间常数 T`do 3.593 (s)3.28 定子绕组和励磁绕组开路时直轴阻尼绕组的时间常数T`Ddo .180 (s)3.29 定子绕组开路时交轴阻尼绕组的时间常数T`Dqo .114 (s)3.30 定子绕组短路时励磁绕组的时间常数(无阻尼绕组时) T`d .572 (s)3.31 定子绕组开路、励磁绕组短路时直轴阻尼绕组的时间常数 T"do .032 (s)3.32 定子绕组及励磁绕组短路时直轴阻尼绕组的时间常数 T"d .020 (s)3.33 定子绕组短路时交轴阻尼绕组的时间常数 T"q .022 (s)3.34 励磁绕组短路时定子绕组的时间常数Ta .045 (s)3.35 机端三相短路时瞬变电流衰减时间常数 Td3 .572 (s)3.36 机端三相短路时超瞬变电流衰减时间常数 T"d3 .020 (s)3.37 机端三相短路时定子电流非周期分量衰减时间常数 Ta3 .045 (s)3.38 机端两相短路时瞬变电流衰减时间常数 T`d2 .854 (s)3.39 机端两相短路时超瞬变电流衰减时间常数 T"d2 .024 (s)3.40 机端两相短路时非周期分量衰减时间常数 Ta2 .045 (s)3.41 机端单相短路时瞬变电流衰减时间常数 T`d1 .929 (s)3.42 机端单相短路时超瞬变电流衰减时间常数 T"d1 .025 (s)四、负载磁势计算4.1 短路和额定千伏安COSθ=0时的磁势计算4.01 短路电流为额定电流时的磁位Fk 13403.580 (A) 4.02 短路比Kc 1.0364.03 定子绕组总漏抗Xζt .1194.04 C OSθ=0时对应额定电压Uθ的每极磁通Φ` .215 (Wb)4.05 气隙平均磁通密度Bδ` .700 (T)4.06 空气隙的磁位降Fδ`12518.860 (A)4.07 定子轭的磁通密度 Bj` 1.397 (T)4.08 定子轭的磁位降 Fj` 470.297 (A)4.09 定子齿的磁通密度 Bt1/3` 1.550 (T)4.10 定子齿的磁位降 Ft1/3` 750.166 (A)4.11 磁极漏磁系数ζm` 1.2654.12 极靴的漏磁系数ζp` 1.0894.13 极身根部的磁通密度 Bm` 1.471 (T)4.14 极身上部的磁通密度 Bp` 1.275 (T)4.15 磁极的平均磁通密度 Bm1/2` 1.422 (T)4.16 磁极的磁位降 Fm` 857.915 (A)4.17 转子轭与磁极接缝处之磁位降 Fj2` 735.585 (A) 4.18 额定千伏安、COSθ=0过励时的总磁位降∑F27992.550 (A)4.2 用图解法确定额定负载时的磁势4.19 额定励磁磁动势 Ffn 24893.060 (A)五、励磁数据5.01 空载额定电压时的励磁电流 If0 84.142 (A)5.02 额定负载时的励磁电流 Ifn 150.867 (A)5.03 额定负载时励磁绕组的电流密度Jf 2.694 (A/cm )5.04 空载时励磁绕组的滑环电压 Uf0 40.078 (V) 5.05 额定负载时励磁绕组的滑环电压 UfN 104.916 (V)5.06 集电环上的励磁电压增长速度ΔUf 136.391 (V/s) 5.07 直流励磁机的额定电压Uf 115.407 (V)5.08 直流励磁机的额定电流If 165.954 (A)5.09 直流励磁机的额定功率Pf 19.152 (kW) 5.10 励磁系统的顶值电压Ufmax 188.848 (V) 5.11 直流励磁机的最大励磁电流Ifmax 385.981 (A) 5.12 直流励磁机的瞬时最大功率Pfmax 72.892 (kW)六、损耗和效率6.1 空载损耗6.01 空载额定电压时定子齿中铁耗 PFet 4.792 (kW) 6.02 空载额定电压时定子轭中铁耗 PFej 10.853 (kW) 6.03 空载额定电压时极靴表面的附加损耗(叠片或实心磁极) pFepo 5.354 (kW) 6.04 空载时总铁耗 PFe 20.999 (kW)6.2 短路损耗6.05 并联股线间的环流系数Kr .003ε .4266.06 涡流损耗系数Ks .0096.07 定子绕组的费立德系数KF 1.0126.08 短路电流为额定电流时磁场三次谐波在定子齿中的磁通密度B3 2804.306 (T) 6.9 短路电流为额定电流时磁场中三次谐波在定子齿中引起的附加损耗 Pt3 3.009 (kW)6.10 额定电流时定子绕组的铜耗 Pcu 25.858 (kW) 6.11 额定电流时双层定子绕组的附加铜耗 Pcus .298 (kW)6.12 短路电流为额定电流时定子磁场中齿谐波在极靴表面及阻尼绕组中产生的附加损耗 Ppt .286 (kW) 6.13 短路电流为额定电流时定子绕组磁势中高次谐波在极靴表面产生的附加损耗 Pkv .112 (kW)6.14 短路电流为额定电流时在定子齿压板及端盖上的附加损耗 Pad .383 (kW) 6.15 短路电流为额定电流时的总损耗Pk 29.945 (kW)6.3 励磁损耗6.16 额定负载、额定电压、额定功率因素时的励磁损耗 Pcuf 13.745 (kW)6.4 机械损耗(摩擦损耗及通风损耗)6.17 风摩损耗 pfv 12.977 (kW)6.17 总机械损耗(包括风摩损耗) Pmec 28.221 (kW)6.5 效率6.18 总损耗ΣP92.910 (kW)6.19 发电机额定负载时的效率η .964七、温度计算7.1 定子温度计算7.01 铁耗在定子内圆产生的单位热负载W1 .714 (W/cm ) 7.02 铜耗在定子内圆产生的单位热负载W2 .438 (W/cm ) 7.03 铜耗在线圈表面产生的单位热负载W3 .097 (W/cm ) 7.04 铁心对空气的温升θFe34.939 (K)7.05 线圈绝缘温度降θi19.979 (K)7.06 线圈端部表面对空气的温升θE35.596 (K)7.07 定子有效部分的最高温升θmax54.918 (K) 7.08 定子线圈对空气的平均温升θcu55.325 (K)7.2 转子温度计算7.09 励磁损耗在磁极线圈侧表面产生的单位热负载 W`2 .521 (W/cm )7.10 转子线圈的电负荷A2 745.301 (A/cm)7.11 转子线圈的表面热系数W" .017 (W/(cm .℃)) 7.12 转子线圈对空气的温升θf31.534 (K)7.13 磁极冲片厚δpp .150 (cm)7.14 极靴表面的计算面积Aδ` 2903.984 (cm )八、经济指标8.01 发电机定子有效铁重 GFe 3782.830 (kg)8.02 定子绕组铜重 Gcu 452.049 (kg)8.03 励磁绕组铜重 Gcuf 757.765 (kg)8.04 阻尼条重量GB 71.812 (kg)8.05 阻尼环重量GR 35.090 (kg)8.06 发电机有效铜重量 Gcut 1316.716 (kg)8.07 发电机单位容量有效铁重量 gfe 1.211 (kg)8.08 发电机单位容量有效铜重量 gcu .145 (kg)。