最新发电机电磁计算
凸极同步发电机电磁计算程序
凸极同步发电机电磁计算程序额定数据和主要尺寸1．额定电压 U N V600=2．额定转速 n N 1500/m in r = 3．额定频率 ƒHZ 50= 4．额定功率因数 cos ϕ=0.8 5．额定电流80NIA=6．相数 m=3 7．确定功率:600800.8 1.173.16P k w=⨯⨯⨯=8．根据功率取对应T2X-250L 电机，额定功率75NP k w=9．效率 91.4%η=10．极数 2p 1201205041500Nf n ⨯===11．计算功率：'1.0875101.25c o s 0.8E N K P P k wϕ⨯===式中 1.08EK=（对于同步发电机取值）12．极弧系数：极弧长度(0.630.72)pbτ=～取'pα=0.67pb τ= 13．气隙磁密 (0.71.07B T δ=～ 取0.8BTδ=14．取线负荷280/280/A K A m Ac m==15．电机的计算体积3'2'16.110il p B d p NPD le f K K A B n δα⋅⋅⨯⋅=⋅⋅⋅33336.110101.25100.67 1.110.92280000.8150027.110m-⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯16．主要尺寸比：0.6 2.5λ=～17．定子铁心内径取值范围il D =0.23990.3860m==～18．定子铁心铁外径：()111.42 1.420.23990.3407i D D m===～0.3860～0.5481按标准选取1430Dm m=则定子内径：11430302.823001.421.42i D D c m m m==≈≈19．定子铁心有效长度：23122127.1100.30113000.3i i D lef l lef m m mD -⋅⨯≈==≈≈20．定子铁心净长度：()3000.92276F et F et k kF et l K l n b K l m m=-=⋅=⨯=式中F e tK=0.92(对0.5mm 厚硅钢片)在对发电机的计算中,kknb 不计入F e tl 中本次设计选用的硅钢片型号为：DR530-50对应的老牌号为D2221．磁极铁心总长度：300me f l l m m==22．磁极铁心净长度：0.953028.5F e m F e m m l Kl c m=⋅=⨯=式中F e mK=0.95（对于1 1.5m m ～厚钢片）23．极距： 1300235.524i D m mpππτ⨯===24．圆周速度：223.55/1000f m sτν=⋅=25．气隙长度：最小气隙：cKB A ⋅⋅⋅=δτδ）～（30.025.028023.550.250.300.5 1.03030.8m m⨯=⨯=（～）～1.2364取1.1m mδ=最大气隙： 1.5 1.65Mm mδδ==26．铁心的计算长度：23002 1.130.22ill c mδ=+=+⨯=5.2 定子绕组27．每极每相槽数：4=q28．定子槽数：槽4843421=⨯⨯==pmq Z29．取绕组节距比：65=β30．绕组节距：1043651=⨯⨯=⋅=mq y β31．绕组短距系数(基波)：sin 0.9662pKπβ=⋅=（）32．绕组分布系数(基波)：s in20.958s in2dmK q m qππ==⋅33．绕组系数（基波）： 0.925d p pdK KK=⋅= 34．预计每极磁通''20.80.670.23550.30 3.7910pef B l w bδατ-Φ=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯=⨯35．每相串联匝数初值''2144.5444.44 4.44500.925 3.7910d p N fK -===Φ⨯⨯⨯⨯取匝36．取并联支路数2a = 37．每槽导线数：'12223441148S a m N N Z ⨯⨯⨯=== 取11sN=38．每相串联导体数：1148118832s Z N Nm a φ⋅⨯===⨯88442N ==匝39．线负荷：A=1138880224.2/3.1430Ni m N I A cmD φπ⨯⨯==⨯5.3 定子槽型尺寸(选取梨型槽)40．选定槽口尺寸：120.30.130s o s o s s b c m h c m h m h α===、、=0.15c 、=1.1c m 、齿靴角41．定子齿距：11301.962548i sD t c mZ ππ⨯===()()11111123020.10.15 1.995248i o s s D h h t c mZ ππ++++⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦===()()1111122123020.10.15 1.1 2.13948i o s s s D h h h t c mZ ππ++++++⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦===()()1111121()1322300.10.15 1.133 2.02148i o s s s D h h h tc mZ ππ⎡⎤⎡⎤++++++⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦===42．定子齿宽度：111.96250.8 1.0666 1.21890.92(1.40 1.60)s t F et t B b c mKB δ⋅⨯===⋅～～式中：F eK ：铁心叠压系数，取0.921t B ：定子齿磁密，取1.40 1.60T ～取11.1t bc m=43．槽形尺寸如图5.1：图5.1 定子槽形尺寸111 1.9952 1.10.89520.9s s t b t b c m c m=-=-=≈1211800.901801.10.522248s s s b R h tgtgcmZ ︒︒=+⋅=+=222 2.139 1.04 1.099t s s b t R c m =-=-=111()()332.0210.90 1.121s ts s btb c m=-=-=则定子齿计算宽度：'212 1.0992 1.11.1033t t tsb b bc m+⨯+⨯==≈44．定子槽深：12 1.87ss o s s s hh h h R c m=+++=45．槽面积，取槽锲厚度0.25h cm =，如图5.2所示：图5.2 定子槽尺寸2112222s s ss s s R b R A h h h π+=+-+（）220.520.900.521.250.2522π⨯+=-+（）=21.39c m46．槽绝缘面积 取：0.03ic mδ=()1212()2i i s s s s A h h R b δπ=+++⎡⎤⎣⎦+[]0.030.90π=⨯⨯⨯+2 1.25+(2+)0.52=20.182c m21.390.182 1.21sef s i A A A cm=-=-= 取槽满率为75%，绕组并绕根数为3tN=则绝缘导线直径：0.1658d cm===查表取铜对应的标称线规QZ:标称导线直径d=1.60mm 漆膜厚度0.06——0.11 47．定子导线截面积（查表得）：22.0106a q m m=48．定子绕组电密：280 6.63/23 2.0106N at aI j A m ma N q ===⨯⨯49．发热参数：224.20 6.631486.45/ja AA j A c m=⋅=⨯=5.4 磁路计算50．定子齿计算高度：'120.521.25 1.4233s tss s R h h h c m=++=+=51．定子轭高度：112i js s D D h h -=-43301.87 4.632c m-=-=52．定子轭计算高度：'13jsjsshhR =+0.524.63 4.803c m=+=53．定子轭磁路长度：'143 4.814.9948jsl D h c mpππ-=-==j s （）（）54．极靴宽度：'011802sin2p pi m bD pαδ=-⋅（）0.6718020.165s in14.8354c m⨯=-⨯⨯=（30）55．磁极偏心距：]cos 22[21111θδδδδδδ）（）（））（（m i i mi mD D D H ------=其中11arcsin302p i mb D θδ︒==-0.55 2.753003002[ 1.1 1.65c o s 30]22︒⨯-=---（300）（）（）=4.00mm56．极靴圆弧半径1300 4.00 1.1144.922i p D R H m mδ=--=--=57．极靴边缘高度：' 2.5ph m m =（设计时取值）58．极靴中心高度：'111c o s 22i i ppm D D hhδδθ=+--⋅（）-（） =3003002.5 1.1 1.65c o s 3022︒+---（）（）=22.93mm59．初取漏磁系数：3'10 1.11011 1.0470.2355δστ-⨯=+=+=60．磁极宽度（磁极尺寸如图5.3所示）：''424101.047 3.8810109.2028.5 1.55m F em mb cml B σ-Φ⨯⨯⨯==⨯=⋅⨯61．转子轭内径：808()irD m m c m ==取值62．转子轭外径：16516.5jrD m m c m== 63．磁极中心高：δ---=p jr i mh D D h）（121116.5 2.2930.112=---（30） =4.357cm64．磁极侧高度：'21c o s 2jrmm D hh θ=+-（）式中29.2a rc s ina rc s in33.8916.5m jrb Dθ︒===16.54.3571c o s 33.892︒=+-（）=5.7595c m65．转子轭高度：16.584.2522jrir jr DD h c m--===66．转子轭计算高度：'*12jrir jrDD hi-=+irD 2.2,4;6;8*........6;8;10p i ⎧⎫⎨⎬⎩⎭=14.25 5.586+⨯8=图5.3 磁极尺寸67．转子轭磁路长度：'4jrjrjr l Dh pπ=-（）=16555.8 4.2861c 8mπ-=（）68．转子轭轴向长度：31.2rl c m=69．磁极与轭间残隙：222300.8100.8100.09300300m l c mδ--=+⨯=+⨯=（）（）70．实际极弧系数：2a rc sin2180p p ppb R R πατ︒=⋅=14.835214.49a rc s in214.4923.55180π⨯⨯⨯⨯。
水轮发电机电磁计算单SFW3200-8-1730
水轮发电机计算单发电机型号：设计时间 :2011-10-29 16:01:58=======================================================================序号名称变量结果单位=======================================================================一. 基本数据1.1 额定数据1.101 额定功率 Pn 2000 (kW)1.102 额定功率因素 cosθn .81.103 额定容量 SN 2500 (kVA)1.104 额定电压 UN 6300 (V)1.105 相电压 Uθ 3637.307 (V) 1.106 额定电流 IN 229.114 (A) 1.107 相电流 Iθ 229.114 (A) 1.108 额定转速 nN 750 (r/min) 1.109 飞逸转速 nr 4 (r/min)1.110 额定频率 fN 50 (Hz)1.111 极数 2p 81.112 相数 M 31.113 飞轮力矩 GD2 737.895 (kN.m) 1.114 无功功率 Pr 1500.0000 (kW) 1.115 机械时间常数 Tmec 5686.403 (s) 1.115 重量估算 Gr 5.645 (t)1.2 定子铁芯和转子磁极铁芯尺寸1.201 定子铁芯外径 Dl 173 (cm)1.202 定子铁芯内径 Di 132 (cm)1.203 定子槽宽度 bs 1.68 (cm)1.204 定子槽高度 hs 7.48 (cm)1.205 定子槽楔高度 hk .5 (cm)1.206 定子线圈单边绝缘厚度δi .265 (cm)1.207 定子铁芯径向通风槽宽度及通风槽数 bvnv 9 (cm)1.208 无通风槽的定子铁芯长度 l 45 (cm)1.209 各段铁芯长度不相等时相邻通风槽的平均距离 tv 5.4 (cm)1.3 定子绕组数据1.301 定子槽数 Z 1081.302 每极每相槽数 q 4.51.303 每项并联支路数 a 11.304 每槽有效导体数 Ns 61.305 每支路电流 Ia 229.114 (A)1.306 定子线圈线规2.24x4.751.307 定子槽电流 Is 1374.684 (A) 1.308 电负荷 A 358.1979 (A/cm) 1.309 绕组节距 Y 111.310 短距系数β .8151.311 每相串联匝数 Wθ 1081.312 每支路有效导体截面积 Ac 61 (mm)1.313 定子绕组的电流密度 J 3.756 (A/mm) 1.314 热负荷 AJ 1345.3913 (A/cm.mm) 1.315 定子铁芯总长度 lt 54 (cm)1.316 定子绕组端部每半匝平均长度 lE 78.0079 (cm) 1.317 定子绕组每匝平均长度 lc 264.016 (cm) 1.318 定子绕组每相电阻 r(15) .082007 (Ω) 1.319 定子绕组每相电阻 r(75) .101689 (Ω)1.4 励磁绕组数据1.404 励磁绕组铜线线规 af 3.15 (mm)1.405 励磁绕组铜线线规 bf 22.4 (mm)1.406 励磁绕组铜线截面积 Af 70.56 (mm)1.407 励磁绕组每极匝数 Wf 53.51.408 励磁绕组每极匝数长度(单排线圈) lcf 199.5 (cm)1.409 励磁绕组电阻 Rf(15) .2123 (Ω)1.410 励磁绕组电阻 Rf(75) .2633 (Ω)1.411 励磁绕组电阻 Rf(120) .3015 (Ω)1.412 励磁绕组电阻 Rf(130) .31 (Ω)1.413 极弧半径 Rp 56.7516 (cm)2.106 极靴宽度 bp 36 (cm)2.126 极靴高度 hp 5.5 (cm)2.127 极身宽度 bm 23.5 (cm)2.128 极身高度 hm 21 (cm)1.5 阻尼绕组数据1.401 阻尼条节距 t2 3.07 (cm)1.402 阻尼绕组槽开口宽度 bsh 3 (mm)1.403 阻尼绕组槽开口高度 hsh 3 (mm)1.413 每极阻尼条数 nB 71.414 阻尼条直径 dB 14 (mm)1.415 圆阻尼条截面积 AB 1.5386 (cm)1.416 阻尼条长度 lB 73 (cm)1.417 阻尼环厚度 aR 10 (mm)1.418 阻尼环宽度 bR 50 (mm)1.419 阻尼环截面积 AR 500 (mm)1.420 阻尼环平均直径 DR 1304 (mm)1.421 直轴阻尼绕组电阻(标幺值) RDd* .021.422 交轴阻尼绕组电阻(标幺值) RDq* .0154二. 空载磁势计算2.1 磁路计算2.101 定子齿顶处齿距 t13.8378 (cm) 2.102 极距η 51.836 (cm) 2.103 气隙δ .8 (cm)2.104 比值δ/η .01542.105 比值δmax/δ 1.52.107 极弧系数αp .6942.108 定子1/3齿高处齿距 t1/33.9828 (cm) 2.109 定子1/2齿高处齿距 t1/24.0553 (cm) 2.110 定子齿顶处齿宽 bt 2.1578 (cm) 2.111 定子1/3齿高处齿宽 bt1/3 2.3028 (cm) 2.112 定子1/2齿高处齿宽 bt1/2 2.3753 (cm) 2.113 定子轭高 hj 12.52 (cm) 2.114 定子轭磁路长 Lj 62.9884 (cm) 2.115 定子铁芯叠压系数 KFE .942.116 定子铁芯有效长度 lef 42.3 (cm)2.117 比值 lt/η 1.04172.118 定子铁芯边缘段阶梯形高度 a1 0 (cm)2.119 定子铁芯边缘段阶梯形宽度 c1 0 (cm)2.120 定子铁芯计算长度 Lt＇ 54 (cm)2.121 主极极靴长度 lp 54 (cm)2.122 主极极身长度 lm 54 (cm)2.123 主极极靴计算长度 lp＇ 55.6 (cm)2.124 轴向气隙计算长度 l0 54.8 (cm)2.125 计算气隙δ＇ .933 (cm) 2.129 磁极压板厚度δp 4.5 (cm)2.130 磁极铁芯计算长度 lm＇ 58.5 (cm)2.131 磁极结构尺寸 ap 6.25 (cm)2.132 磁极结构尺寸 dt3.8455 (cm) 2.133 磁极结构尺寸 cp 12.8173 (cm) 2.134 磁极结构尺寸ηm 15.148 (cm) 2.135 定子齿重 GFet 633.1094 (kg) 2.136 定子轭重 GFej 2164.694 (kg) 2.137 磁极压板截面积 Ap 74.025 (cm) 2.138 磁极铁芯截面积 Am 1378.98 (cm)2.2 空载特性计算2.201 绕组基波短距系数 Kp1 .95792.202 绕组基波分布系数 Kd1 .956262.203 绕组基波系数 Kdp1 .9162.204 基波磁通θ1 .1656 (Wb)2.205 磁场波形系数 kθ .98582.206 极弧磁通系数 kλ .92022.207 空载额定电压时的每极磁通θ .1632 (Wb)2.208 空载额定电压时极靴部分的磁通θλ .1502 (Wb) 2.209 极靴上气隙的平均磁通密度 Bδ .7614 (T)2.210 定子1/3齿高处的磁通密度 Bt1/3 1.6458 (T)2.211 定子1/2齿高处的磁通密度 Bt1/2 1.5958 (T)2.212 定子轭的磁通密度 Bj 1.5408 (T)2.213 定子齿的气隙系数 kδ1 1.14622.214 定子铁芯径向通风槽的气隙系数 kδ2 1.07282.215 转子阻尼绕组槽的气隙系数 kδ3 1.02482.216 总气隙系数 kδ 1.26012.217 定子齿的磁位降 Ft 1092.08 (A)2.218 定子轭的磁位降 Fj 2519.536 (A) 2.219 磁极漏磁系数ζm 1.17482.220 极身根部磁通θm .1917 (Wb)2.221 极身根部的磁通密度 Bm 1.3902 (T)2.222 极靴的漏磁系数ζp 1.05762.223 极身上部的磁通θp .173 (Wb)2.224 极身上部的磁通密度 Bp 1.255 (T)2.225 磁极的平均磁通密度 Bm1/2 1.3564 (T)2.226 磁极的磁位降 Fm 1139.5 (A)2.227 转子轭与磁极接缝处的磁位降 Fj2 695.1 (A)2.228 气隙磁位降 Fδ 14322.5224 (A) 2.229 额定电压下的空载磁位降 Ff0 19768.7384 (A) 2.230 定子绕组漏抗 Xζ .0637三. 负载磁势计算3.1 短路和额定千伏安cosθ=0时的磁势计算3.101 短路电流为额定电流时的磁位降 Fk 13561.8953 (A) 3.102 短路比 Kc 1.45773.103 定子绕组总漏抗 Xζt .10823.104 cosθ=0时对应额定电压Uθ的每极磁通θ＇ .1736 (Wb)3.105 气隙平均磁通密度 Bδ＇ .8099 (T)3.106 空气隙的磁位降 Fδ＇ 15234.8449 (A) 3.107 定子轭的磁通密度 Bj＇ 1.6389 (T)3.108 定子轭的磁位降 Fj＇ 4383.9926 (A) 3.109 定子齿的磁通密度 Bt1/3 1.7506 (T)3.110 定子齿的磁位降 Ft1/3 1675.52 (a)3.111 磁极漏磁系数ζm＇ 1.30563.112 极靴的漏磁系数ζp＇ 1.10083.113 极身根部的磁通密度 Bm＇ 1.6963 (T)3.114 极身上部的磁通密度 Bp＇ 1.4385 (T)3.115 磁极的平均磁通密度 Bm1/2 1.6319 (T)3.116 磁极的磁位降 Fm＇ 2803.7 (A)3.117 转子轭与磁极接缝处的磁位降 Fj2＇ 848.15 (A)3.118 额定千伏安.cosθ=0过励时的总磁位降Σ 37595.7581 (A)3.2 用图解法确定额定负载时的磁势3.201 额定励磁磁动势 Ffn 33018.0919 (A)四. 励磁数据4.01 空载额定电压时的励磁电流 If0 184.7546 (A) 4.02 额定负载时的励磁电流 Ifo 308.5803 (A) 4.03 额定负载时励磁绕组的电流密度 Jf 4.3733 (A/cm) 4.04 空载时励磁绕组的滑环电压 Uf0 39.2234 (V)4.05 额定负载时励磁绕组的滑环电压 UfN 95.6599 (V)4.06 集电环上的励磁电压增长速度ΔUf 191.3198 (V/s) 4.07 直流励磁机的额定电压 Uf 105.2259 (V) 4.08 直流励磁机的额定电流 If 339.4383 (A) 4.09 直流励磁机的额定功率 Pf 35.7177 (kW) 4.10 励磁系统的顶置电压 Ufmax 191.3198 (V) 4.11 直流励磁机的最大励磁电流 Ifmax 877.6251 (A) 4.12 直流励磁机的瞬时最大功率 Pfmax 167.9071 (kW)五. 损耗和效率5.1 空载损耗5.101 空载额定电压时定子齿中铁耗 PFet 3.4261 (kW)5.102 空载额定电压时定子轭中铁耗 PFej 8.3511 (kW)5.103 空载额定电压时极靴表面附加损耗(叠片或实心磁极) PFepo 2.8552 (kW)5.104 空载时总损耗 PFe 14.6324 (kW)5.2 短路损耗5.201 并联股线间的环流系数 Kr .0062725.202 并联股线间的环流系数ε .374985.203 涡流损耗系数 Ks .01055.204 定子绕组费立德系数 KF 1.01685.205 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 2805.0193 (T) 5.206 短路电流为额定电流时磁场三次谐波在定子齿中引起的附加损耗 Pt3 1.7286 (kW) 5.207 额定电流时定子绕组铜耗 Pcu 16.014 (kW) 5.208 额定电流时双层定子绕组铜耗 Pcus .2686 (kW) 5.209 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 .1143 (kW) 5.210 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 .0558 (kW) 5.211 短路电流为额定电流时在定子此压板及端盖上的附加损耗 Pad .2395 (kW) 5.212 短路电流为额定电流时的总损耗 Pk 18.4208 (kW)5.3 励磁损耗5.301 额定负载，额定电压额定功率因数时的励磁损耗 Pcuf 25.6891 (kW)5.4 机械损耗(摩擦损耗及通风损耗)5.401 风摩损耗 Pfv 11.4305 (kW) 5.402 总机械损耗(包括风摩损耗) Pmec 51.4305 (kW)5.5 效率5.501 总损耗Σ 84.4837 (kW) 5.502 发电机额定负载时的效率η 95.947六. 温度计算6.1 定子温度计算6.101 铁耗在定子内圆产生的单位热负载 W1 .7241 (W/cm) 6.102 铜耗在定子内圆产生的单位热负载 W2 .342 (W/cm) 6.103 铜耗在线圈表面产生的单位热负载 W3 .0679 (W/cm) 6.104 铁芯对空气的温升θFe 33.8543 (K) 6.105 线圈绝缘温度降θi 11.246 (K) 6.106 线圈端部表面对空气的温升θE 24.9225 (K)6.107 定子有效部分的最高温升θmax 45.1 (K)6.108 定子线圈对空气的平均温升θcu 39.2131 (K)6.2 转子温度计算6.201 励磁损耗在磁极线圈侧表面产生的单位热负载 W2＇ 1.0985 (W/cm) 6.202 转子线圈的电负荷 A2 868.8972 (A/cm) 6.203 转子线圈的表面热系数 W〃 .0195 (W/cm℃) 6.204 转子线圈对空气的温升θf 56.3333 (K)七.经济指标7.01 发电机定子有效铁重 GFe 2797.8034 (kg) 7.02 定子绕组铜重 Gcu 464.4031 (kg) 7.03 励磁绕组铜重 Gcuf 536.2104 (kg) 7.04 阻尼条重量 GB 55.9792 (kg) 7.05 阻尼环重量 GR 36.4416 (kg) 7.06 发电机有效铜重 Gcut 1093.0343 (kg) 7.07 发电机单位容量有效铁重量 gfe 1.1191 (kg)7.08 发电机单位容量有铜铁重量 gcu .1858 (kg)八. 电抗和时间常数的计算8.1 电抗的计算8.101 定子绕组矩形波磁动势 Fa 12012.8686 (At) 8.102 定子绕组直轴电枢反应系数 Kad 1.0538.103 定子绕组电枢反应直轴磁动势 Fad 12649.550625 (At) 8.104 直轴电枢反应电抗 Xad .8831938.105 定子交轴与直轴电枢反应基波磁通之比 Kq .498.106 交轴电枢反应电抗 Xaq .4890468.107 定子绕组漏抗 Xζ .06378.108 直轴同步电抗 Xd .9468938.109 交轴同步电抗 Xq .5527468.110 极靴之间漏磁导λpl .4481658.111 极身之间漏磁导λml .7624778.112 磁极端面之间漏磁导λmb .1486328.113 磁极总漏磁导λm+p 1.3592748.114 瞬变过程磁极总漏磁导Λ 1.0026048.115 励磁绕组总电抗 Xζ2 1.0064728.116 励磁绕组漏抗 Xζf .1232798.117 直轴瞬变电抗 Xd＇ .1718798.118 交轴瞬变电抗 Xq＇ .5527468.119 阻尼绕组直轴漏抗(开口槽) Xζd .0794768.120 阻尼绕组交轴漏抗 Xζq .059607 8.121 直轴超瞬变电抗 Xd〃 .098062 8.122 交轴超瞬变电抗 Xq〃 .116831 8.123 负序电抗(当短路时) X2 .107036 8.124 负序电抗(外接大电抗时) X2 .005728 8.125 零序电抗 X0 .031276 8.126 定子绕组电阻(标幺值) R* .006405 8.127 励磁绕组电阻(标幺值) Rf* .0014168.2 时间常数的计算8.201 定子绕组开路时励磁绕组的时间常数 Tdo＇ 2.2636 (s) 8.202 定子绕组和励磁绕组开路时直轴阻尼绕组的时间常数 TDdo＇ .1533 (s) 8.203 定子绕组开路时交轴阻尼绕组的时间常数 TDqo＇ .1135 (s) 8.204 定子绕组短路时励磁绕组的时间常数 Td＇ .4109 (s) 8.205 定子绕组开路时，励磁绕组短路时直轴阻尼绕组的时间常数 Tdo〃 .0299 (s) 8.206 定子绕组及励磁绕组短路时直轴阻尼绕组的时间常数 Td〃 .0171 (s) 8.207 定子绕组短路时交轴阻尼绕组的时间常数 Tq〃 .024 (s) 8.208 励磁绕组短路时定子绕组的时间常数 Ta .0532 (s) 8.209 机端三相短路时瞬变电流衰减时间常数 Td3＇ .4109 (s) 8.210 机端三相短路时超瞬变电流衰减时间常数 Td3〃 .0171 (s) 8.211 机端三相短路时定子电流非周期分量衰减时间常数 Ta3 .053 (s) 8.212 机端两相短路时瞬变电流衰减时间常数 Td2＇ .599 (s) 8.213 机端两相短路时超瞬变电流衰减时间常数 Td2〃 .022 (s) 8.214 机端两相短路时非周期分量衰减时间常数 Ta2 .0532 (s) 8.214 机端单相短路时瞬变电流衰减时间 Td1＇ .647 (s) 8.214 机端单相短路时超瞬变电流衰减时间 Td1〃 .0228 (s)。
凸极式同步发电机的电磁功率
凸极式同步发电机的电磁功率引言凸极式同步发电机是一种常用于发电厂的发电设备，它通过将机械能转换为电能，为人们提供了稳定可靠的电力供应。
本文将对凸极式同步发电机的电磁功率进行详细介绍。
凸极式同步发电机的结构和工作原理凸极式同步发电机由转子和定子两部分组成。
转子通常由铜制成，具有凸起的极轮结构。
定子则由线圈和铁芯构成，线圈绕制在铁芯上。
凸极式同步发电机的工作原理是利用转子在磁场中旋转产生感应电动势，并通过定子线圈中的导体产生感应电流。
当转子旋转时，由于磁场的变化，定子线圈中会产生交变电流。
电磁功率的定义在讨论凸极式同步发电机的电磁功率之前，我们先来了解一下什么是功率。
功率是衡量能量传递速度的物理量，表示单位时间内完成功的能力。
对于凸极式同步发电机而言，电磁功率是指通过电磁转换所产生的功率。
电磁功率的计算公式凸极式同步发电机的电磁功率可以通过以下公式进行计算：P_{em} = \frac{3}{2} \cdot V_{ph} \cdot I_{ph} \cdot \cos(\theta)其中，P_em表示电磁功率，V_ph表示相电压，I_ph表示相电流，θ表示相角。
这个公式基于三相交流电机的特点进行推导，其中因子3/2是为了将单相电流转化为三相电流。
影响凸极式同步发电机电磁功率的因素凸极式同步发电机的电磁功率受到多种因素的影响，下面我们来逐一介绍这些因素：1.线圈匝数：线圈匝数越多，发电机的输出功率越大。
2.磁场强度：磁场强度越大，发电机的输出功率越大。
3.转速：转速越高，发电机的输出功率越大。
4.功率因数：功率因数是指实际有用功与视在功之比，影响着发电机的输出功率。
5.负载：负载大小会直接影响发电机的输出功率。
凸极式同步发电机的电磁功率控制为了使凸极式同步发电机能够稳定运行并输出所需的功率，需要对其进行电磁功率控制。
以下是一些常用的控制方法：1.调节励磁电流：通过调节励磁电流大小，可以改变磁场强度，从而控制发电机的输出功率。
2024版图解发电机励磁原理
高可靠性设计
提高发电机励磁系统的可靠性是未 来的重要发展方向，通过采用冗余 设计、故障预测与健康管理等技术
手段降低系统故障率。
绿色环保
随着环保意识的提高，未来发电机 励磁系统将更加注重绿色环保，采 用低能耗、低污染的材料和技术，
降低系统对环境的影响。
对未来学习和工作的建议
深入学习专业知识
继续深入学习电力电子、控制理 论等相关专业知识，为从事发电 机励磁相关领域的工作打下坚实
案例分析：某大型水电站励磁调节器设计
• 设计背景：某大型水电站采用水轮发电机组，装机容量大、运行工况复杂，对励磁调节器性能要求高。 • 设计目标：设计一款高性能、高可靠性的励磁调节器，满足水电站运行要求。 • 设计方案：采用基于DSP的数字式励磁调节器设计方案，实现快速、精确的电压调节和功率分配功能；同时采
基础。
关注前沿技术动态
关注发电机励磁技术的最新发展 动态，了解新技术、新方法的应 用情况，不断提升自己的专业素 养。
加强实践动手能力
通过参与实验、项目等方式加强 实践动手能力，培养解决实际问 题的能力。
拓展跨学科知识
学习与发电机励磁相关的跨学科 知识，如电力系统分析、电机学 等，提升综合分析和解决问题的
如失磁、励磁不稳、励磁过流等故障，通过 案例分析学习相应的处理方法和预防措施。
发电机励磁技术发展趋势预测
数字化与智能化
随着电力电子技术和控制理论的发 展，未来发电机励磁系统将更加数 字化和智能化，实现更精确的控制 和优化。
多功能集成化
为满足不同应用场景的需求，发电 机励磁系统将向多功能集成化方向 发展，如集成无功补偿、谐波治理 等功能。
提高发电机并列运行的稳定性。
功能
凸极同步发电机电磁计算程序
Kd
0.9577
0.9577
0.9577
25.绕组系数(基 波): 26.并联支路数： 27.每槽导体数：
Kdp a Ns
0.9250 2 8 4 64
0.9250 2 8 5 64
0.9250 2 8 3 64
28.并绕导线根数： Nt 29.每相串联导体 N 数: 30.槽面积（梨形槽）： bs0 hs0 hs1 hs2 齿靴角： 槽肩宽： 取槽肩宽： α bs1 bs1 mm mm mm mm rad mm mm mm mm mm mm2 mm2 mm2 mm mm mm2
γ2γ 2：rad am am: mm ap ap: mm hpm hpm: mm 87.磁极压板厚： 88.磁极压板宽： d' b' mm mm mm H/m H/m H/m Wb
89.磁极计算长度： l'm 90.极靴漏磁导： 91.极身漏磁导： 92.磁极漏磁导： 93.每极漏磁通： 94.漏磁系数： ζ与ζ'之差应小于 5% ，否则应重算 95.磁极磁通： Λp Λm Λ Φζ ζ
14.3061 42.4409 804.1538
9.4753 33.4346 740.8523
γ1
rad
0.4380 0.5764 74.3118 61.2747 18.4122 6 76 302
0.4540 0.5764 71.4432 61.2747 18.4122 6 78 292
0.4232 0.5764 76.9389 61.2747 18.4122 6 72 312
31.槽绝缘占面积： Ai 槽有效面积： 32.取d： 导线内径dc： 33.定子导线截面 积: 34.槽满率 Asef d dc qa Sf
三相异步发电机电磁场分析计算
3.5.1建立模型 (33)3.5.2后处理和结果分析 (33)3.6小结 (34)第四章实验验证及空载激磁电流影响因素的分析 (37)4.1实验验证 (37)4.1.1堵转实验 (37)4.1.2同步速下的空载实验 (38)4.1.3实验结果分析 (40)4.2空载激磁电流影响因素的分析 (40)4.2.1定子槽尺寸 (41)4.2.2转子槽尺寸 (42)4.2.3气隙长度 (44)4.2.4铁心长度 (45)4.2.5每相串联匝数 (46)4.3小结 (47)第五章三相异步发电机磁化曲线与空载建压稳态分析 (49)5.1有限元计算激磁电抗 (49)5.1.1加载转差电流并求解 (49)5.1.2后处理 (50)5.1.3结果分析 (51)5.2实验验证和拟合 (55)5.3异步电机发电原理 (56)5.4数学模型 (57)5.5稳态电量求解 (59)5.6小结 (60)结论 (61)参考文献 (63)攻读学位期间的研究成果 (69)致谢 (71)第一章引言第一章引言1.1课题背景以及研究意义电机的产生伴随着电磁场分析的进展，Farady在1831年发现了电磁感应原理，Jacob在1834年成功制造了世界上第一台旋转电机，英国的Parsons在1884年制造出第一台7.5kW、100V，6000r/min的直流汽轮发电机[1]，随着工业的迅猛发展和能源需求的不断提升，电能很快在全世界各行各业得到广泛的应用。
作为当今世界主要能源的煤、石油等不可再生能源存储量有限，随着社会对能源需求量的进一步提高，能源危机在不久的将来将会更加突出。
与此同时，不可再生能源的开发和使用过程对环境造成了污染和破坏，严重威胁到大家的生存环境。
在解决能源危机和保护环境的双重背景之下，人们的关注点普遍转移到可再生清洁能源的开发和利用上。
由于生产技术的不断发展和异步发电机自身的特点，异步发电机在风能等可再生洁净能源的开发利用上得到了足够的发展空间和技术支持。
永磁同步机电磁计算
永磁同步机电磁计算1额定容量P N kVA2相数m 3额定线电压U Nl V 额定相电压U N接法Y接法—1，Δ接法—2Y 接法 U N ＝V Δ= U NlV 4额定相电流I N =A 5效率ηN%6功率因数cos υ7额定转速n N r/min 8额定频率fHz9冷却方式10转子结构方式11固有电压调整率ΔU N%12永磁材料牌号13预计工作温度t ℃14剩余磁通密度B r20T工作温度时的剩磁密度B r =T 式中αBr —B r 的温度系数%K -1IL—B r 的不可逆损失率%15计算矫顽力H c20kA/m工作温度时的计算矫顽力H c =kA/m16相对回复磁导率μr永磁同步发电机电磁计算程序一、额定数据二、永磁材料选择式中μH/m17在最高工作温度时退磁曲线拐点位置b K18永磁体磁化方向长度h Mcm 19永磁体宽度b M cm 20永磁体轴向长度L M cm21永磁体段数W22极对数p=23永磁体每极截面积A m径向结构—1 切向结构—2径向结构 A m =L M b M cm 2切向结构 A m =2L M b Mcm 224永磁体每对极磁化方向长度径向结构 h MP =2h M cm 切向结构 h MP =h Mcm 25永磁体体积V m =pA m h MP cm 326永磁体质量m m =ρV m ×10-3kg稀土钴永磁ρ＝8.1～8.3 g/cm 3铁氧体永磁ρ＝4.8～5.2 g/cm 3钕铁硼永磁ρ＝7.3～7.5 g/cm 3稀土钴永磁—1 铁氧体永磁—2 钕铁硼永磁—327气隙长度δ均匀气隙δ＝δ1+Δcm式中δ1—空气隙长度cm Δ—无纬玻璃丝带厚度或非磁性材料套环厚度cm不均匀气隙δmax =1.5δcm28转子外径D 2cm 29轴孔直径D i2cm 30转子铁芯长度L 2=L M +(W-1)ΔL cm 式中ΔL—隔磁板厚度cm31衬套厚度瓦片形径向结构：三、永磁体尺寸四、转子结构尺寸h h =cm有极靴径向结构：cm式中 h p —极靴高度h h =cm式中Δ＇—垫片最大厚度h h =cm式中 h W —槽楔厚度及槽口高度Δ1—外侧垫条厚度Δ2—里侧垫条厚度瓦片形径向结构—1 有极靴径向结构—232极距τcm33极弧系数αp34极间宽度b 2=(1-αp )τcm 35定子外径D 1cm 36定子内径D i1=D 2+2δ1cm 37定子铁芯长度L 1cm38每极每相槽数q 39定子槽数Q =2mpq 40绕组节距y 41短距因数K p =sin式中β＝y/mq42分布因数整数槽绕组 K d =五、定子绕组和定子冲片分数槽绕组 K d =式中 d—将q化为假分数后分数的分子43斜槽因数K sk =rad t sk —斜槽宽距离cm44绕组因数K dp =K d K p K sk 45预估永磁体空载工作点b ＇m046预估空载漏磁系数σ＇047预估空载磁通Φ〃δWb 48预估空载电动势E ＇0=V49绕组每相串联匝数N＇=式中K Φ—磁场波形系数，根据空载磁场计算50每槽导体数N S=双层绕组—2 单层绕组—1双层绕组N s 取偶整数单层绕组N s 取整数式中 a—并联支路数51实际每相串联匝数52估算绕组线规A cu =mm 2式中 J＇—定子电流密度A/mm 253实际电流密度J＝A/mm 2式中 N—并绕根数54电负荷A＝55定子冲片设计见图8-17b b s1cm b s2cm b s0cm h s1cm h j cm h s2cmt =cmb t =cm56槽满率S fA s =cm 2槽绝缘占面积：A i =cm 2式中 C i —槽绝缘厚度cm A ef =A -A cm2S f =57计算空载磁通Φ＇δ0＝Wb58计算极弧系数αi六、磁路计算QD i 1π()Qh D s i 112+π8222212s s s s b h b b π++??+++122222s s s s i b b b h C πefs t A d N N 2ΦKfNK E dp 44.4'0均匀气隙αi =59铁芯有效长度定转子轴向长度相等时：L ef =L 1+2δcm 定转子轴向长度不相等时：(L 1-L 2)/2δ=8时L ef =L 1+3δcm (L 1-L)/2δ=14时L =L +4δcm 60气隙磁密B δ＝T61气隙系数K δ=62气隙磁位差F δ=A 63定子齿磁密B t =T式中 K Fe —铁芯叠压系数，一般取0.92～0.95 64定子齿磁位差F t = 2H t h tA 查附录2磁化曲线得H tA/cmh t —定子齿磁路计算长度圆底槽 h t =h s1+hs2+b s2/6cm 平底槽 h t =h s1+h s2cm 圆底槽—1 平底槽—265定子轭磁密B j =T 66定子轭磁位差F j = 2C j H j l jA 查附录2磁化曲线得H jA/cmC j —考虑到轭部磁通密度不均匀而引入的轭部磁路长度校正系数，查附录3曲线得l j —定子轭磁路计算长度l j ＝cm 67极靴平均磁密B p =T 式中 L p —极靴轴向长度cm 68极靴磁位差F p = 2H p l pA式中 l p —极靴磁路平均计算长度切向套环结构l p = b M +Δ＇+Δcm 切向槽楔结构 l p = b M + h w +Δ1cm 有极靴径向结构 l p =h pcm切向套环结构—1 切向槽楔结构—269磁极衬套平均磁密B h T 式中 h h —磁性衬套的计算厚度cm 70磁性衬套磁位差F h = 2H h l hA 式中 l h —磁性衬套平均计算长度cm 71总磁位差ΣF=F δ+F t +F j +F p +F h A切向结构 F =072主磁导Λδ＝H主磁导标么值λδ=73漏磁导Λσ由电磁场计算求得H74漏磁导标么值λσ=75外磁路总磁导Λn =Λδ+ΛσH标么值λ=λ+λσ76永磁体空载工作点b m0 =h m0=77空载漏磁系数σ0＝78空载气隙磁通Φ＝(b -h ）B r A m ×10-4Wb %判断上式的值是否小于1%,否则修改b m0＇、σ0＇，79空载气隙磁密B δ0＝T 80空载定子齿磁密B t0=T81空载定子轭磁密B j0=T 82绕组平均半匝长L av = L 1+L Ecm 式中 L—线圈端部平均长cm 83每相绕组电阻R 1＝ΩA、E、B级缘：ρcu75= 0.217×10-3Ω·mm 2/cm F、H级缘：ρcu115= 0.245×10-3Ω·mm 2/cmA、E、B级缘—1 F、H级缘—284槽比漏磁导λs =半开口梯形槽：λs =h1h2h3h4h5h6b b0b1b2d1d2梨形槽—1 半开口梯形槽—2式中k 1=3β+1.67 k 2=3β+1cu t av A aN N L ρ2()++++++*************.03231.041bhkdbhkbhbdh ()++++++++06 01514213122123241b h b b h b h k bb h k b h b b h85端部比漏磁导λE =86差漏磁导λd =87齿顶比漏磁导λt =λtmax =δ＇=b 2＜λtmin =b 2≥ λtmin =均匀气隙：λtmax =λtmin =不均匀气隙—1 均匀气隙-288总漏磁导系数Σλ＝λ+λ+λ+λ89每相绕组漏抗X 1=Ω标么值：X 1*=()τβ64.034.01-E l L q00455s s pb b δδα+()τλτλ2m in 2m ax b b t t +-'40δs b t -()m in m ax m in 31δδδ-+3t()()2004b b t h h b t s p p s -+-δ3 tln1s b t πδ40s b t -212101001005.15-?∑?λpqL N f NNUI X 190每极电枢磁动势F a =A91交轴电枢反应电抗X aq =式中 B aq1—交轴电枢反应基波磁密幅值 I q —电枢电流交轴分量X aq 也可以按下列近似公式估算：X aq =Ω无极靴：X aq =Ω有极靴—1 无极靴—2式中 K aq —交轴电枢磁动势的折算系数均匀气隙时，K按下式估算：K aq =不均匀气隙时，K aq 应用电磁场计算求得92交轴同步电抗X q = X+X ΩX q *=93内功率因数角Ψn =(°)94每极直轴电枢磁动势F ad =A式中 K ad —直轴电枢磁动势的折算系数均匀气隙时，K 按下式计算：K ad =f ad =95永磁体负载工作点b mN =h mN =96额定负载气隙磁通ΦδN-4Wb97负载漏磁系数σN ＝98负载气隙磁密B δN ＝T99负载定子齿磁密B tN =T 100负载定子轭磁密BjN =T101直轴电枢反应电抗X ad =式中 B ad1—直轴电枢反应基波磁密幅值 I d —电枢电流直轴分量X ad 也可按下式估算：X ad =Ω102直轴同步电抗X d = X +X ΩX d * =103空载励磁电动势E 0 = 4.44fNK dp Φδ0K ΦV 104额定负载时直轴内电动势E d = 4.44fNK dp ΦδN K ΦV105输出电压U=V 106电压调整率Δ%判断ΔU是否小于ΔU N ，如是则成立；否则，重新选择永磁体的尺寸和调整参数七、电压调整率和短路电流计算107短路电流倍数I k *=(°)108永磁体最大去磁工作点f k ＇= I k *f＇b mh =h mh= f mh = 1-b mh判断b mh 是否大于b k ，如是则成立；否则，重新选择永磁体的尺寸和调整参数109定子齿质量m t = QL 1K Fe h t b t ρFe ×10-3kg式中ρFe—硅钢片密度，一般为7.8g/cm 3110定子轭质量m j = π(D 1-h j )h j L 1K Fe ρFe ×10kg 111齿部单位铁耗p tW 按齿磁密查损耗曲线112轭部单位铁耗p jW 按轭磁密查损耗曲线113定子铁耗p Fe = k t p t m t + k j p j m jW式中 k t 、k j 为铁耗校正系数对半闭口槽取k t k j114定子绕组铜耗p cu = K e mI N 2R 1W式中 K e —涡流系数，由于涡流使铜耗增加的系数115机械损耗参考Y系列感应电动机实测数据，p fw 取W 116杂散损耗p s = (0.5～2.5)P N ×10W 117总损耗Σp = p +p +p +p W 118效率η＝%八、损耗和效率计算2.63380219.39310231219.3931023FALSE3.950291316900.990.141067361400空气冷却切向套环10XGS-200801.261.23732-0.03923906.3861.086355053 1.26E-064π×10-7 0.256.11212.001428571 73.2173.2FALSE0.50.5FALSE73.25228571 0.593343514 8.14.87.30.10.10.159.63.8122.65FALSEFALSE0.15FALSE1 7.5344406250.9 0.75344406315.59.8123 36.025714298 0.984807753 0.888888889 0.959795081 FALSE0 0.9884480030.5274598211.265 0.9342945320.831.125 0.006682188 241.3324125 193.93418550.9613 32.299293331 FALSE331 198.1414286 0.98757282941 152.53858590.460.650.280.1311.61.12 0.854600904 0.877448398 0.7875153620.109275440.025 0.6782399220.0065403010.92955423212.2FALSEFALSE0.7654418211.1643293791.42E+03 0.7978273660.95135.389649.81.359333333FALSE1 1.79284578793.0121986220.30.42 5.4546210780.853988324126.25FALSEFALSE1 #DIV/0!0 1646.8745023.97134E-061.99E+004.15E-072.07E-014.39E-062.19E+006.87E-013.13E-011.10E+00 0.005633855 16.08928188修改0.659356151 0.687253253。
发电机输出功率计算公式
发电机输出功率计算公式发电机是将机械能转化为电能的装置，通过与外界机械运动相连的发电机转子在磁场作用下发生电磁感应，从而产生电能输出。
发电机的输出功率是指单位时间内发电机输出的电能，其计算公式可以通过对发电机的基本原理和电力学知识进行推导得到。
发电机的输出功率计算公式可以通过以下步骤推导得到：第一步：计算旋转磁场的磁感应强度发电机中，转子通过旋转产生了旋转磁场，而磁感应强度与旋转磁场的速度和磁场强度有关。
我们可以通过以下公式计算旋转磁场的磁感应强度：B = Bm × sin(ωt)其中，B是旋转磁场的磁感应强度，Bm是旋转磁场的最大磁感应强度，ω是旋转磁场的角速度，t是时间。
第二步：计算磁感应强度与导线长度、速度和磁场角度的关系电磁感应定律指出，导线中以速度v通过磁感应强度为B的磁场时，导线上产生的感应电动势与导线的长度l和速度v成正比，与磁感应强度B的正弦值成正比。
我们可以通过以下公式计算磁感应强度与导线长度、速度和磁场角度的关系：E = Blv × sinθ其中，E是感应电动势，B是磁感应强度，l是导线长度，v是速度，θ是导线与磁感应强度方向的夹角。
第三步：计算单位时间内通过导线的电荷量单位时间内通过导线的电荷量等于单位时间内产生的感应电动势与感应电动势对应的电流的乘积。
我们可以通过以下公式计算单位时间内通过导线的电荷量：dq = E × i其中，dq是单位时间内通过导线的电荷量，E是感应电动势，i是感应电动势对应的电流。
第四步：计算单位时间内导线上的功率单位时间内导线上的功率等于单位时间内通过导线的电荷量和电动势的乘积。
我们可以通过以下公式计算单位时间内导线上的功率：P = dq × E其中，P是单位时间内导线上的功率，dq是单位时间内通过导线的电荷量，E是感应电动势。
第五步：计算发电机的输出功率发电机的输出功率等于单位时间内导线上的功率。
所以，在发电机中，输出功率可以通过以下公式计算得到：P = Blv × sinθ × i其中，P是发电机的输出功率，B是旋转磁场的磁感应强度，l是导线长度，v是速度，θ是导线与磁感应强度方向的夹角，i是感应电动势对应的电流。
电磁噪声阶次计算公式
电磁噪声阶次计算公式
电磁噪声的阶次计算公式可以根据不同的情况而有所不同。
一般来说，电磁噪声的阶次计算可以分为以下几种情况：
1. 对于旋转机械设备，比如电机或发电机，电磁噪声的阶次可以通过以下公式计算：
阶次 = （60 频率）/ 转速。
其中，频率是指特定的电磁噪声频率，转速是机械设备的转速。
这个公式可以帮助我们计算出特定频率下的电磁噪声阶次。
2. 对于非旋转机械设备或电子设备，电磁噪声的阶次可以通过以下公式计算：
阶次 = （频率1 频率2）/ 基频。
其中，频率1和频率2是电磁噪声的两个频率成分，基频是它们的最小公倍数。
这个公式适用于非旋转设备或电子设备产生的电磁噪声的阶次计算。
3. 在一些特定的工程领域，也可以使用其他复杂的数学模型和算法来计算电磁噪声的阶次，这些方法可能涉及到信号处理、频谱分析、傅里叶变换等数学工具。
总的来说，电磁噪声的阶次计算公式取决于具体的设备类型、工作原理、频率特性等因素。
在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的计算方法，并结合实际测量数据进行分析，以获得准确的电磁噪声阶次。
发电机电磁计算共22页文档
凸极同步发电机电磁计算公式5.1 额定数据和主要尺寸1．额定电压 U N V 600= 2．额定转速 n N 1500/min r = 3．额定频率 ƒHZ 50= 4．额定功率因数 cos ϕ=0.8 5．额定电流 80N I A = 6．相数 m=37．确定功率: 600800.8 1.173.16P kw =⨯⨯⨯= 8．根据功率取对应T2X-250L 电机，额定功率75N P kw = 9．效率 91.4%η= 10．极数 2p 1201205041500N f n ⨯=== 11．计算功率：' 1.0875101.25cos 0.8E N K P P kw ϕ⨯===式中 1.08E K =（对于同步发电机取值）12．极弧系数：极弧长度(0.630.72)p b τ=)～取'p α=0.67p bτ=)13．气隙磁密 (0.7 1.07)B T δ=～ 取0.8B T δ= 14．取线负荷 280/280/A KA m A cm == 15．电机的计算体积3'2'16.110ilp B dp NP D lef K K A B n δα⋅⋅⨯⋅=⋅⋅⋅33336.110101.25100.67 1.110.92280000.8150027.110m -⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯16．主要尺寸比：0.6 2.5λ=～ 17．定子铁心内径取值范围il D =0.23990.3860m==～ 18．定子铁心铁外径：()111.42 1.420.23990.3407i D D m===～0.3860～0.5481按标准选取1430D mm = 则定子内径：11430302.823001.42 1.42i D D cm mm ==≈≈19．定子铁心有效长度：23122127.1100.30113000.3i i D lef l lef m mm D -⋅⨯≈==≈≈ 20．定子铁心净长度：()3000.92276Fet Fet k k Fet l K l n b K l mm=-=⋅=⨯=式中Fet K =0.92(对0.5mm 厚硅钢片) 在对发电机的计算中,k k n b 不计入Fet l 中本次设计选用的硅钢片型号为：DR530-50对应的老牌号为D22 21．磁极铁心总长度：300m ef l l mm == 22．磁极铁心净长度：0.953028.5Fem Fem m l K l cm =⋅=⨯=式中Fem K =0.95（对于1 1.5mm ～厚钢片）23．极距： 1300235.524i D mm pππτ⨯===24．圆周速度：223.55/1000f m s τν=⋅=25．气隙长度：最小气隙：c K B A ⋅⋅⋅=δτδ）～（30.025.0 28023.550.250.300.5 1.03030.8mm ⨯=⨯=（～）～1.2364取 1.1mm δ=最大气隙： 1.5 1.65M mm δδ==26．铁心的计算长度：23002 1.130.22i l l cm δ=+=+⨯= 5.2 定子绕组27．每极每相槽数：4=q28．定子槽数：槽4843421=⨯⨯==pmq Z 29．取绕组节距比：65=β30．绕组节距： 1043651=⨯⨯=⋅=mq y β 31．绕组短距系数(基波)：sin 0.9662p K πβ=⋅=（）32．绕组分布系数(基波)：sin20.958sin2d mK q mqππ==⋅33．绕组系数（基波）： 0.925dp p d K K K =⋅= 34．预计每极磁通''20.80.670.23550.30 3.7910p ef B l wbδατ-Φ=⋅⋅⋅=⨯⨯⨯=⨯35．每相串联匝数初值''2160044.5444.44 4.44500.925 3.7910N dp U N fK -===Φ⨯⨯⨯⨯取匝36．取并联支路数2a = 37．每槽导线数：'12223441148S amN N Z ⨯⨯⨯=== 取11s N =38．每相串联导体数：1148118832s Z N N ma φ⋅⨯===⨯88442N ==匝39．线负荷：A=1138880224.2/3.1430Ni mN I A cm D φπ⨯⨯==⨯5.3 定子槽型尺寸(选取梨型槽)40．选定槽口尺寸：0120.30.130so so s s b cm h cm h m h α===、、=0.15c 、=1.1cm 、齿靴角41．定子齿距：11301.962548i s D t cmZ ππ⨯===()()11111123020.10.15 1.995248i o s s D h h t cm Z ππ++++⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦===()()1111122123020.10.15 1.1 2.13948i o s s s D h h h t cmZ ππ++++++⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦===()()1111121()1322300.10.15 1.133 2.02148i o s s s D h h h tcmZ ππ⎡⎤⎡⎤++++++⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦===42．定子齿宽度：11 1.96250.8 1.0666 1.21890.92(1.40 1.60)s t Fe t t B b cmK B δ⋅⨯===⋅～～式中：Fe K ：铁心叠压系数，取0.92 1t B ：定子齿磁密，取1.40 1.60T ～ 取1 1.1t b cm =43．槽形尺寸如图5.1：图5.1 定子槽形尺寸111 1.9952 1.10.89520.9s s t b t b cm cm =-=-=≈1211800.901801.10.522248s s s b R h tg tg cmZ ︒︒=+⋅=+=222 2.139 1.04 1.099t s s b t R cm =-=-=111()()332.0210.90 1.121s ts s btb cm =-=-=则定子齿计算宽度： '212 1.0992 1.11.1033t t ts b b b cm +⨯+⨯==≈ 44．定子槽深：12 1.87s so s s s h h h h R cm =+++= 45．槽面积，取槽锲厚度0.25h cm =，如图5.2所示：图5.2 定子槽尺寸2112222s s s s s s R b R A h h h π+=+-+（）220.520.900.521.250.2522π⨯+=-+（） =21.39cm46．槽绝缘面积 取：0.03i cm δ=()1212()2i i s s s s A h h R b δπ=+++⎡⎤⎣⎦+[]0.030.90π=⨯⨯⨯+2 1.25+(2+)0.52=20.182cm21.390.182 1.21sef s i A A A cm =-=-=取槽满率为75%，绕组并绕根数为3t N =则绝缘导线直径：0.1658d cm===查表取铜对应的标称线规QZ:标称导线直径d=1.60mm 漆膜厚度0.06——0.11 47．定子导线截面积（查表得）：22.0106a q mm =48．定子绕组电密：2806.63/23 2.0106N a t a I j A mm aN q ===⨯⨯ 49．发热参数：224.20 6.631486.45/j a A A j A cm =⋅=⨯=5.4 磁路计算50．定子齿计算高度：'120.521.25 1.4233s ts s s R h h h cm =++=+= 51．定子轭高度：112i js s D D h h -=-43301.87 4.632cm -=-=52．定子轭计算高度：'13js js s h h R =+0.524.63 4.803cm =+=53．定子轭磁路长度：'143 4.814.9948js l D h cm pππ-=-==js （）（）54．极靴宽度：'011802sin2p p i m b D pαδ=-⋅（）0.6718020.165sin 14.8354cm ⨯=-⨯⨯=（30）55．磁极偏心距：]cos 22[21111θδδδδδδ）（）（））（（m i i m i m D D D H ------=其中11arcsin 302p i m b D θδ︒==-0.55 2.753003002[ 1.1 1.65cos30]22︒⨯-=---（300）（）（）=4.00mm56．极靴圆弧半径1300 4.00 1.1144.922i p D R H mm δ=--=--= 57．极靴边缘高度：' 2.5p h mm =（设计时取值） 58．极靴中心高度：'111cos 22i i p p m D Dh h δδθ=+--⋅（）-（） =3003002.5 1.1 1.65cos3022︒+---（）（） =22.93mm59．初取漏磁系数：3'10 1.11011 1.0470.2355δστ-⨯=+=+= 60．磁极宽度（磁极尺寸如图5.3所示）：''42410 1.047 3.8810109.2028.5 1.55m Fem mb cm l B σ-Φ⨯⨯⨯==⨯=⋅⨯61．转子轭内径：808()ir D mm cm ==取值 62．转子轭外径：16516.5jr D mm cm==63．磁极中心高：δ---=p jr i m h D D h ）（121116.5 2.2930.112=---（30） =4.357cm64．磁极侧高度：'21cos 2jrm m D h h θ=+-（） 式中29.2arcsinarcsin 33.8916.5m jr b D θ︒=== 16.54.3571cos33.892︒=+-（）=5.7595cm65．转子轭高度：16.584.2522jr irjr D D h cm --=== 66．转子轭计算高度：'*12jr irjr D D h i -=+ir D 2.2,4;6;8*........6;8;10p i ⎧⎫⎨⎬⎩⎭=14.255.586+⨯8= 图5.3 磁极尺寸67．转子轭磁路长度：'4jr jr jr l D h p π=-（）=16555.8 4.2861c 8m π-=（）68．转子轭轴向长度：31.2r l cm = 69．磁极与轭间残隙：222300.8100.8100.09300300m l cm δ--=+⨯=+⨯=（）（） 70．实际极弧系数： 2arcsin2180p p pp b R R πατ︒=⋅=14.835214.49arcsin214.4923.55180π⨯⨯⨯⨯。
发电机磁感应强度计算公式
发电机磁感应强度计算公式
发电机磁感应强度的计算公式可以通过法拉第电磁感应定律来推导。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁感应强度的变化率成正比。
在发电机中，通过旋转线圈或磁场的变化来产生感应电动势。
一般来说，在发电机中，磁感应强度（B）的计算公式可以表示为：
B = (Φ / A)。
其中，B代表磁感应强度，Φ代表通过表面的磁通量，A代表表面的面积。
另外，如果是在直流发电机中，可以使用以下公式计算磁感应强度：
B = (Φ / A) = (P Φ) / (2 π r l)。
其中，P代表极对数，Φ代表磁通量，r代表旋转半径，l代表
线圈长度。
在交流发电机中，由于磁场和线圈的相对运动，磁感应强度的计算会更为复杂，需要考虑磁场的变化率等因素。
总之，磁感应强度的计算公式会根据具体的发电机结构和工作原理而有所不同。
以上是一般情况下的计算公式，具体情况还需要结合具体的发电机结构和工作原理来确定。
发电电动机关键电磁参数的精确计算
发电电动机关键电磁参数的精确计算肖翦 周光厚 李建富 刘传坤(东方电机有限公司 四川 德阳 618000)[摘 要] 电磁场有限元方法可以分析传统解析法难以准确考虑的饱和、非线性、过渡过程等问题，它大大提高了电机的设计质量和性能指标，在发电电动机电磁专题研究中发挥着越来越重要的作用。
本文从电机电磁场分布、参数计算、空载电压谐波分析、空载特性和短路特性分析、电抗计算、阻尼绕组分析、端部磁场分析及端部电动力计算等方面具体阐述有限元方法在提高电磁参数计算精度，促进发电电动机优化设计方面的应用。
0 引言随着核电、风电等绿色能源的比重逐渐增大，电网的峰谷差不断增加以及超远距离输送电的需求，为了改善电网、电站的经济性和稳定性，大力发展抽水蓄能电站显得越来越重要。
抽水蓄能电站不仅有着在电网中由顶峰填谷作用而产生的经济效益，还有调峰效益、调频效益、负荷跟随效益、旋转备用效益、调相效益等。
发电电动机作为抽水蓄能电站的核心设备之一，与常规水轮发电机相比，发电电动机有着频繁启停、工况转换电气过渡过程复杂等特点。
为满足其在力学、电气性能方面更高的要求，转子设计更加复杂，会影响磁场分布、磁极漏磁及磁路饱和等，传统的磁路分析手段难以精确计算。
而且随着发电电动机单机容量的不断增加，对设计质量的要求进一步提高，需要对电机的电磁性能进行更加全面的分析。
电磁场有限元技术正是适用这种需求的现代数值计算方法。
与传统解析法相比，有限元计算法对磁路简化程度低、假设条件少、能够模拟材料的非线性，通过场路耦合能分析发电电动机电磁过渡过程、能够分析阻尼绕组涡流、端部磁场分布、端部电动力分布等物理现象，适用于电磁性能的研究分析和电机的优化设计。
本文以某发电电动机为研究对象，通过分析磁场分布、电压波形及谐波分析、特性曲线的计算、参数计算、阻尼绕组损耗及温度计算、端部磁场分析及端部电动力分析，为该发电电动机的优化设计提供了更加详尽、可靠的数据支持。
1 电磁场分布及磁路参数计算通过分析发电电动机内部各主要路径的磁场分布和计算主极磁场波形系数、磁极漏磁系数、极弧系数、交直轴电枢反应磁场波形系数等表征磁路特性的参数，可以了解电机内的电磁特性，为调整磁路结构及优化电磁参数提供了依据。
凸极同步发电机电磁程序计算(1)
1.1 cm
cm 0.92
bsl=
0.896 ≈
0.9
Rs=
0.510 cm
bt2=
1.173 cm
bts1÷3=
1.140 cm
定子槽
深：
hs=
槽面积，
取槽楔厚
度
h=
槽绝缘面 积 取：
则绝 缘导 线直 径： d=
定子导线 截面积 定子绕组 电密 发热参数
磁路 计算
定子齿计 算高度 定子轭高 度
定子轭计 算高度 定子轭磁 路长度
5.04 A/mm2 2964.32 A/cm
jjaa
IN aNtqa
115.445566 3 3 22..554455
hts’=
hjs=
h'
js
h
js
1 3
Rs
hjs’= ljs=
1.82 cm 4.24 cm
4.41 cm 15.15 cm
llhjjshsh'tsj'sts44hpp（Dh（s1s11DD21h1Dhs2si2h1h'j'jsR）3s）hRs3ss（1（.164.45633588044..0354.4.3
bso= 0.32 hso=
hol=
0.1
hsll =
0.15 hsl2=
ts1=
ts2=
ts1÷3=
btl=
中：
0.1 hsl= 1.9635 cm
1.5
0.15 hs2_=
ts
Di1 Z1
30 48
1.9625cm
1.9962 cm
ts1
Di1
2 ho1
Z1
hs11
电机电磁功率计算公式
电机电磁功率计算公式一、电机电磁功率的基本概念。
电机的电磁功率是指电机通过电磁感应作用，将电能转换为机械能（电动机情况）或者将机械能转换为电能（发电机情况）的这部分功率。
它是电机能量转换过程中的一个关键物理量。
1. 对于直流电动机。
- 已知电枢电动势E = C_e¶hi n（其中C_e为电动势常数，¶hi为每极磁通，n 为电机转速），电枢电流为I_a。
- 电磁功率P_em=E I_a。
- 从能量转换角度来看，电源输入电功率P_1=UI（U为电枢电压，I为总电流，对于并励电动机I = I_a+I_f，I_f为励磁电流；对于串励电动机I = I_a），电枢回路铜损耗p_Cua=I_a^2R_a（R_a为电枢电阻），电磁功率P_em=P_1-p_Cua。
2. 对于直流发电机。
- 同样E = C_e¶hi n，I_a为电枢电流。
- 电磁功率P_em=E I_a。
- 从能量转换角度，发电机输出电功率P_2=UI（U为电枢端电压，I为负载电流），电枢回路铜损耗p_Cua=I_a^2R_a，电磁功率P_em=P_2+p_Cua。
1. 三相异步电动机。
- 设三相异步电动机定子输入功率为P_1，定子铜损耗为p_Cu1，铁损耗为p_Fe，转子铜损耗为p_Cu2，机械损耗为p_mec，附加损耗为p_ad。
- 电磁功率P_em=P_1-p_Cu1-p_Fe。
- 另外，根据等效电路原理，电磁功率P_em=3I_2^′ 2frac{R_2^′}{s}（其中I_2^′为转子折算到定子侧的电流，R_2^′为转子电阻折算到定子侧的值，s为转差率）。
2. 三相同步发电机。
- 设相电压为E_0（空载电动势），相电流为I，功率因数角为φ。
- 电磁功率P_em=m E_0Icosθ（其中m = 3为相数，θ=ψ-φ，ψ为内功率因数角）。
- 从能量转换角度，如果输入机械功率为P_1，机械损耗为p_mec，铁损耗为p_Fe，则电磁功率P_em=P_1-p_mec-p_Fe。
发电机的功率的计算原理及计算方法
发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。
因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。
如何计算发电机的功率，好多刚刚从业的技术员都不太清楚，现在就跟大家讲讲发电机功率的计算原理及方法。
功率分三种功率，P、Q和视在功率S。
电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是和视在功率的比值，即cosΦ=P/S三种功率和功率因素cosΦ是一个直角关系：两个直角边是、，斜边是视在功率。
有功功率平方+平方=视在功率平方。
三相负荷中，任何时候这三种功率总是同时存在，发动机发的电就要包括这这三种功率：视在功率S=1.732UI有功功率P=1.732UIcosΦ（做功发热的功率）无功功率Q=1.732UIsinΦ（建立磁场输送能量的功率）功率因数cosΦ=P/S（有功功率/视在功率）sinΦ=Q/S（无功功率/视在功率)无功功率的概念，[1]假如有一辆卡车从北京往上海运送货物。
卡车的核定载货量为5吨。
卡车把这5吨货物从北京运到上海，这5吨货物就相当于视在功率。
到达上海后，把其中的3吨货物卸下来给广大的上海人民使用，这3吨货物就相当于有功功率。
然后又载着剩下的2吨货物回北京，这2吨货物就相当于无功功率。
到达北京后，卡车又再装上3吨货物，把总共5吨货物运到上海，然后同样的卸下3吨，留2吨在车上回北京。
这样大家就能看出来了，5吨车，实际上真正有用的只有3吨（有功功率），而另外2吨（无功功率）被载着在北京上海两地来回跑却没有被用上，使得我们的运输能力被大大浪费掉了。
这也正是我们要减少无功功率的原因。
发电机电磁计算
发电机电磁计算凸极同步发电机电磁计算公式5.1 额定数据和主要尺寸1．额定电压 U N V 600= 2．额定转速 n N 1500/min r = 3．额定频率 ?HZ 50= 4．额定功率因数 cos ?=0.8 5．额定电流 80N I A = 6．相数 m=37．确定功率:600800.8 1.173.16P kw == 8．根据功率取对应T2X-250L 电机，额定功率75N P kw = 9．效率91.4%η= 10．极数 2p 12012050 41500N f n ?=== 11．计算功率：' 1.0875101.25cos 0.8E N K P P kw ??===式中 1.08E K =（对于同步发电机取值）12．极弧系数：极弧长度(0.630.72)p b τ=～取'p α=0.67p bτ=13．气隙磁密(0.71.07B T δ=～取0.8B T δ=14．取线负荷 280/280/A K A m A c m== 15．电机的计算体积3'2'16.110ilp B dp NP D lef K K A B n δα=?33336.110101.25100.67 1.110.92280000.8150027.110m -==?16．主要尺寸比：0.6 2.5λ=～ 17．定子铁心内径取值范围il D =0.23990.3860m==～ 18．定子铁心铁外径：()111.42 1.420.23990.3407i D D m===～0.3860～0.5481按标准选取1430D mm = 则定子内径：11430302.823001.42 1.42i D D cm mm ==≈≈19．定子铁心有效长度：23122127.1100.30113000.3i i D lef l lef m mm D -??≈==≈≈ 20．定子铁心净长度：()3000.92276Fet Fet k k Fet l K l n b K l mm=-=?=?=式中Fet K =0.92(对0.5mm 厚硅钢片) 在对发电机的计算中,k k n b 不计入Fet l 中本次设计选用的硅钢片型号为：DR530-50对应的老牌号为D2221．磁极铁心总长度：300m ef l l mm == 22．磁极铁心净长度：0.953028.5Fem Fem m l K l cm =?=?=式中Fem K =0.95（对于1 1.5mm ～厚钢片）23．极距： 1300235.524i D mm pππτ?===24．圆周速度：223.55/1000f m s τν=?=25．气隙长度：最小气隙：c K B A =δτδ）～（30.025.0 28023.550.250.300.5 1.03030.8mm ?=?=（～）～1.2364取1.1mm δ= 最大气隙：1.5 1.65M mm δδ==26．铁心的计算长度：23002 1.130.22i l l cm δ=+=+?= 5.2 定子绕组27．每极每相槽数：4=q28．定子槽数：槽4843421=??==pmq Z 29．取绕组节距比：6 5=β30．绕组节距： 1043651=??=?=mq y β 31．绕组短距系数(基波)：sin 0.9662p K πβ=?=（）32．绕组分布系数(基波)：sin20.958sin2d mππ==?33．绕组系数（基波）： 0.925d p p d K K K =?= 34．预计每极磁通''20.80.670.23550.30 3.7910p ef B l wbδατ-Φ===?35．每相串联匝数初值'144.544dp N ===取匝36．取并联支路数2a = 37．每槽导线数：'12223441148S amN N Z === 取11s N =38．每相串联导体数：1148118832s Z N N maφ??===?88442N ==匝 39．线负荷：A=11224.2/3.1430Ni mN I A cm D φπ??==?5.3 定子槽型尺寸(选取梨型槽)40．选定槽口尺寸：0120.30.130so so s s b cm h cm h m h α===、、=0.15c 、=1.1cm 、齿靴角41．定子齿距：11301.962548i s D t cmZ ππ?===()()11111123020.10.15 1.995248i o s s D h h t cm Z ππ++++===()()1111122123020.10.15 1.1 2.13948i o s s s D h h h t cmZ ππ++++++===()()1111121()1322300.10.15 1.133 2.02148i o s s s D h h h tcmZ ππ++++++===42．定子齿宽度：11 1.96250.8 1.0666 1.21890.92(1.40 1.60)s t Fe t t B b cmK B δ??===?～～式中：Fe K ：铁心叠压系数，取0.92 1t B ：定子齿磁密，取1.40 1.60T ～取1 1.1t b cm =43．槽形尺寸如图5.1：图5.1 定子槽形尺寸111 1.9952 1.10.89520.9s s t b t b cm cm =-=-=≈1211800.901801.10.522248s s s b R h tg tg cmZ ??=+?=+=222 2.139 1.04 1.099t s s b t R cm=-=-=111()()332.0210.90 1.121s ts s btb cm =-=-=则定子齿计算宽度： '212 1.0992 1.11.1033t t ts b b b cm +?+?==≈ 44．定子槽深：12 1.87s so s s s h h h h R cm =+++= 45．槽面积，取槽锲厚度0.25h cm =，如图5.2所示：图5.2 定子槽尺寸2112222s s s s s s R b R A h h h π+=+-+（） 220.520.900.521.250.2522π+=-+（）=21.39cm46．槽绝缘面积取：0.03i cm δ=()1212()2i i s s s s A h h R b δπ=++++[]0.030.90π=+2 1.25+(2+)0.52=20.182cm21.390.182 1.21sef s i A A A cm =-=-=取槽满率为75%，绕组并绕根数为3t N =则绝缘导线直径：0.1658d cm===查表取铜对应的标称线规QZ:标称导线直径d=1.60mm 漆膜厚度0.06——0.11 47．定子导线截面积（查表得）：22.0106a q mm =48．定子绕组电密：2806.63/23 2.0106N a t a I j A mm aN q ===?? 49．发热参数：224.20 6.631486.45/j a A A j A cm=?=?= 5.4 磁路计算50．定子齿计算高度：'120.521.25 1.4233s ts s s R h h h cm =++=+= 51．定子轭高度：112i js s D D h h -=-43301.87 4.632cm -=-=52．定子轭计算高度：'13js js s h h R =+0.524.63 4.803cm=+=53．定子轭磁路长度：'143 4.814.9948js l D h cm pππ-=-==js （）（）54．极靴宽度：'011802sin2p p i m b D pαδ=-?（）0.6718020.165sin 14.8354cm ?=-??=（30）55．磁极偏心距：]cos 22[21111θδδδδδδ）（）（））（（m i i m i m D D D H ------=其中11arcsin 302p i m b D θδ?==- 0.55 2.753003002[ 1.1 1.65cos30]22-=---（300）（）（）=4.00mm56．极靴圆弧半径1300 4.00 1.1144.922i p D R H mm δ=--=--= 57．极靴边缘高度：' 2.5p h mm =（设计时取值）58．极靴中心高度：'111cos 22i i p p m D Dh h δδθ=+--?（）-（） =3003002.5 1.1 1.65cos3022+---（）（）=22.93mm59．初取漏磁系数：3'10 1.11011 1.0470.2355δστ-?=+=+= 60．磁极宽度（磁极尺寸如图5.3所示）：''42410 1.047 3.8810109.2028.5 1.55m Fem mb cm l B σ-Φ==?=??61．转子轭内径：808()ir D mm cm ==取值 62．转子轭外径：16516.5jr D mm cm == 63．磁极中心高：δ---=p jr i m h D D h ）（121116.5 2.2930.112=---（30）=4.357cm64．磁极侧高度：'21cos 2jrm m D h h θ=+-（）式中29.2a r c s i na r c s i n 33.8916.5m jrbD θ?=== 16.54.3571cos33.892=+-（）=5.7595cm65．转子轭高度：16.584.2522jr irjr D D h cm --=== 66．转子轭计算高度：'*12jr irjr D D h i -=+ir D 2.2,4;6;8*........6;8;10p i =14.25 5.586+?8=图5.3 磁极尺寸67．转子轭磁路长度：'4jr jr jr l D h pπ=-（）=16555.8 4.2861c 8m π-=（）68．转子轭轴向长度：31.2r l cm = 69．磁极与轭间残隙：222300.8100.8100.09300300m l cm δ--=+?=+?=（）（） 70．实际极弧系数： 2arcsin2180p p pp b R R πατ==14.835214.49arcsin214.4923.55180π。
QNSN-1100-4型发电机励磁电流计算
QNSN-1100-4型1100MW发电机励磁电流计算分析赵伟上海电气电站设备有限公司发电机厂咸哲龙李立军上海电气电站技术研究与发展中心摘要：发电机在额定工况下的转子励磁电流，直接影响发电机转子绕组温升计算、发电机效率和发电机励磁系统性能等重要参数的确定。
本文通过采用不同的计算手段，对核电1100MW、四极发电机在额定工况下的转子励磁电流进行了计算分析，以确认较为可靠的结果，对发电机新产品的开发设计中，转子温升，发电机效率，励磁系统性能等的确认，提供了较为可靠的科学依据。
文中的励磁电流计算方法，也可作为设计人员的参考。
关键词：汽轮发电机，转子励磁电流，保梯电抗前言2008年4月，上海电气获得百万级核电项目发电机合同。
上海电气电站设备有限公司上海发电机厂将为业主提供额定输出功率1100MW、0.9PF（滞后）的四极发电机。
为确保核电站发电机的安全可靠性，上海发电机厂以1985年投运的某台4极原型发电机为基础，开发设计百万级核电1100MW，0.9PF（滞后）的四极发电机。
在1100MW、四极发电机的设计计算中，对于在额定工况下的转子励磁电流，曾采用FE-EXCITE，和ANSYS有限元计算方法，分别对发电机的空载特性进行了分析计算，并与1330MVA、功率因数0.85原型发电机的计算值和试验值进行了综合比较，发现对于励磁电流的确定有较大的差异。
原型发电机在1330MVA，0.85PF工况下，根据电磁计算单和试验报告，励磁电流计算值为9064A，试验值为8507A。
由于在额定工况下的转子励磁电流，直接影响发电机转子绕组温升计算，发电机效率和发电机励磁系统性能等重要参数的确定，因此在开发设计阶段，较准确的确定发电机在额定工况下的转子励磁电流，不但有利于发电机性能等计算，且能够为发电机的客户提供更准确的性能数据。
额定工况下转子励磁电流的计算考虑到我们设计的1100MW四极发电机与1330MVA原型发电机的主要电磁尺寸仅进行了微小的调整，对发电机的所有参数，包括发电机的空载和短路特性，几乎不构成任何影响。
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发电机电磁计算凸极同步发电机电磁计算公式5.1 额定数据和主要尺寸1．额定电压 U N«Skip Record If...»2．额定转速 n N«Skip Record If...»3．额定频率ƒ«Skip Record If...»4．额定功率因数 cos«Skip Record If...»=0.85．额定电流 «Skip Record If...»6．相数 m=37．确定功率: «Skip Record If...»8．根据功率取对应T2X-250L电机，额定功率«Skip Record If...»9．效率 «Skip Record If...»10．极数«Skip Record If (2)«Skip Record If...»11．计算功率：«Skip Record If...»式中«Skip Record If...»（对于同步发电机取值）12．极弧系数：极弧长度«Skip Record If...»取«Skip Record If...»=«Skip Record If...»13．气隙磁密«Skip Record If...»取«Skip Record If...»14．取线负荷«Skip Record If...»15．电机的计算体积«Skip Record«Skip Record If...»«Skip Record If...»If...»«Skip Record If...»16．主要尺寸比：«Skip Record If...»17．定子铁心内径取值范围«Skip Record If...»«Skip Record If...»18．定子铁心铁外径：«Skip Record If...»按标准选取«Skip Record If...»则定子内径：«Skip Record If...»19．定子铁心有效长度：«Skip Record If...»20．定子铁心净长度：«Skip Record If...»式中«Skip Record If...»=0.92(对0.5mm厚硅钢片)在对发电机的计算中,«Skip Record If...»不计入«Skip Record If...»中本次设计选用的硅钢片型号为：DR530-50对应的老牌号为D2221．磁极铁心总长度：«Skip Record If...»22．磁极铁心净长度：«Skip Record If...»式中«Skip Record If...»=0.95（对于«Skip Record If...»厚钢片）23．极距：«Skip Record If...»24．圆周速度：«Skip Record If...»25．气隙长度：最小气隙：«Skip Record If...»«Skip Record If...»取«Skip Record If...»最大气隙：«Skip Record If...»26．铁心的计算长度：«Skip Record If...»5.2 定子绕组27．每极每相槽数：«Skip Record If...»28．定子槽数：«Skip Record If...»29．取绕组节距比：«Skip Record If...»30．绕组节距：«Skip Record If...»31．绕组短距系数(基波)：«Skip Record If...»32．绕组分布系数(基波)：«Skip Record If...»33．绕组系数（基波）：«Skip Record If...»34．预计每极磁通«Skip Record If...»35．每相串联匝数初值«Skip Record If...»36．取并联支路数«Skip Record If...»37．每槽导线数：取«Skip Record If...»«Skip Record If...»38．每相串联导体数：«Skip Record If...»«Skip Record If...»39．线负荷：A=«Skip Record If...»5.3 定子槽型尺寸(选取梨型槽)40．选定槽口尺寸：«Skip Record If...»41．定子齿距：«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»42．定子齿宽度：«Skip Record If...»式中：«Skip Record If...»：铁心叠压系数，取0.92«Skip Record If...»：定子齿磁密，取1.40«Skip Record If...»取«Skip Record If...»43．槽形尺寸如图5.1：图5.1 定子槽形尺寸«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...» «Skip Record If...»则定子齿计算宽度：«Skip Record If...»44．定子槽深：«Skip Record If...»45．槽面积，取槽锲厚度«Skip Record If...»，如图5.2所示：图5.2 定子槽尺寸«Skip Record If...»«Skip Record If...»=«Skip Record If...»46．槽绝缘面积取：«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»=«Skip Record If...»«Skip Record If...»取槽满率为75%，绕组并绕根数为«Skip Record If...»则绝缘导线直径：«Skip Record If...»查表取铜对应的标称线规QZ:标称导线直径d=1.60mm 漆膜厚度0.06——0.1147．定子导线截面积（查表得）：«Skip Record If...»48．定子绕组电密：«Skip Record If...»49．发热参数：«Skip Record If...» 5.4 磁路计算50．定子齿计算高度：«Skip Record If...»51．定子轭高度：«Skip Record If...»«Skip Record If...»52．定子轭计算高度：«Skip Record If...»«Skip Record If...»53．定子轭磁路长度：«Skip Record If...»54．极靴宽度：«Skip Record If...» «Skip Record If...»55．磁极偏心距：«Skip Record If...»其中«Skip Record If...»«Skip Record If...» =4.00«Skip Record If...»56．极靴圆弧半径«Skip Record If...»57．极靴边缘高度：«Skip Record If...»58．极靴中心高度：«Skip Record If...»=«Skip Record If...» =22.93«Skip Record If...»59．初取漏磁系数：«Skip Record If...»60．磁极宽度（磁极尺寸如图5.3所示）：«Skip Record If...»61．转子轭内径：«Skip Record If...»62．转子轭外径：«Skip Record If...»63．磁极中心高：«Skip Record If...»«Skip Record If...»=«Skip Record If...»64．磁极侧高度：«Skip Record If...»式中«Skip Record If...»«Skip Record If...»=5.7595«Skip Record If...»65．转子轭高度：«Skip Record If...»66．转子轭计算高度：«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»=«Skip Record If...»图5.3 磁极尺寸67．转子轭磁路长度：«Skip Record If...»=«Skip Record If...» 68．转子轭轴向长度：«Skip Record If...» 69．磁极与轭间残隙：«Skip Record If...»70．实际极弧系数： «Skip Record If...»=«Skip Record If...»=0.6671．气隙比：«Skip Record If...»72．最小气隙比极距：«Skip Record If...»73．基波磁场幅度系数：«Skip Record If...» （查交流电机设计手册）74．三次谐波磁场幅度系数：«Skip Record If...»75．磁场分布系数：«Skip Record If...»76．磁场波形系数：«Skip Record If...»77．直轴电枢反应磁场幅度系数：«Skip Record If...»（查交流电机设计手册）78．交轴电枢反应磁场幅度系数：«Skip Record If...» （查交流电机设计手册）79．电枢磁动势直轴折算系数：«Skip Record If...»80．电枢磁动势交轴折算系数：«Skip Record If...»81．定子卡氏系数（对于半闭口半开口槽）：«Skip Record If...»«Skip Record If...»=1.0782．阻尼笼卡氏系数（阻尼笼尺寸如图5.4所示）：«Skip Record If...»图5.4 阻尼笼尺寸83．卡氏系数：«Skip Record If...»84．空载每极总磁通：«Skip Record If...»85．气隙磁密（最大值）：«Skip Record If...»86．定子视在齿磁密：«Skip Record If...»查表：«Skip Record If...»≤1.8T 则 «Skip Record If...»=«Skip Record If...»=1.4928T87．定子轭磁密：«Skip Record If...»88．气隙磁压降：«Skip Record If...»=«Skip Record If...»89．定子齿磁压降：«Skip Record If...»式中«Skip Record If...»对应于«Skip Record If...»，查磁化曲线B25=1.48T得«Skip Record If...»=26.84890．定子轭磁压降：«Skip Record If...»式中：«Skip Record If...»为轭部修正系数«Skip Record If...»=0.324«Skip Record If...»对应于«Skip Record If...»，查磁化曲线B25=1.48T得«Skip Record If...»=31.15891．气隙、定子齿、轭部磁压降之和：«Skip Record If...»92．计算漏磁几何尺寸：«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»=«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»93．磁极压板厚：«Skip Record If...»94．磁极压板宽：«Skip Record If...»95．磁极计算高度：«Skip Record If...»96．极靴漏磁导：«Skip Record If...»=71.3097．极身漏磁导：«Skip Record If...»=68.18=«Skip Record If...»98．磁极漏磁导：«Skip Record If...»99．每极漏磁通：«Skip Record If...»100．漏磁系数：«Skip Record If...»«Skip Record If...»101．磁极磁通：«Skip Record If...»102．磁极极身截面积：«Skip Record If...»103．极身磁密：«Skip Record If...»104．转子轭磁密：«Skip Record If...»105．残隙处磁密：«Skip Record If...»106．极身磁压降： «Skip Record If...»查磁化曲线B25=1.48T表可得：«Skip Record If...»=24.4 对应于«Skip Record If...»107．转子轭磁压降：«Skip Record If...»查磁化曲线B25=1.48T表可得：«Skip Record If...»=7.7445 108．残隙磁压降：«Skip Record If...»«Skip Record If...»109．空载每极磁压降：«Skip Record If...»5.5 稳态参数110．定子线圈尺寸（如图5.5所示）：«Skip Record If...»«Skip Record If...»取30度图5.5 线圈尺寸定子线圈节距：«Skip Record If...»=«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»参考值取 «Skip Record If...»=2.0«Skip Record If...»111．线圈半匝平均长度：«Skip Record If...»112．定子绕组相电阻：«Skip Record If...»式中«Skip Record If...»=0.0217«Skip Record If...»113．定子槽比漏磁导：«Skip Record If...»«Skip Record If...»=0.66114．定子绕组端部比漏磁导：«Skip Record If...»115．谐波比漏磁导：«Skip Record If...»116．每相漏抗：«Skip Record If...»«Skip Record If...»`117．漏抗标么值：«Skip Record If...»118．相电阻标么值：«Skip Record If...»119．每极电枢反应磁动势：«Skip Record If...»120．电枢反应直轴折算磁动势：«Skip Record If...»121．电枢反应交轴折算磁动势：«Skip Record If...»122．直轴电枢反应电抗：«Skip Record If...»123．交流电枢反应电抗：«Skip Record If...»124．直轴同步电抗：«Skip Record If...»125．交轴同步电抗：«Skip Record If...»126．短路比：«Skip Record If...»127．内功率因数角：«Skip Record If...»128．额定功角：«Skip Record If...»则： «Skip Record If...»5.6 额定负载时励磁磁动势和励磁绕组129．额定负载时内电动势：«Skip Record If...»=«Skip Record If...»=«Skip Record If...»«Skip Record If...»130．额定工况时磁路计算：«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»131．额定负载时每极磁压降：«Skip Record If...»«Skip Record If...»132．额定负载时励磁磁动势：«Skip Record If...»=3172.85«Skip Record If...»=«Skip Record If...»133．取励磁绕组每极匝数：«Skip Record If...»134．额定励磁电流：«Skip Record If...»135．空载励磁电流：«Skip Record If...»136．取励磁电流电密（取值）：«Skip Record If...»137．励磁绕组导线截面积：«Skip Record If...»138．励磁绕组线规：«Skip Record If...»励磁线圈的尺寸如图5.6所示：图5.6 励磁线圈尺寸139．第n层线圈平均匝长度：«Skip Record If...»=2[9.16+28 +«Skip Record If...»=72.81+9.42«Skip Record If...»式中 «Skip Record If...»——线圈框架直线长度 «Skip Record If...»——线圈框架直线宽度«Skip Record If...»——框架圆角半径«Skip Record If...»——导线长边尺寸«Skip Record If...»=1 为第一层«Skip Record If...»=2 为第二层140．励磁绕组平均匝长度：«Skip Record If...»«Skip Record If...»——第«Skip Record If...»层线圈匝数141．励磁绕组电阻：«Skip Record If...»142．额定励磁电压：«Skip Record If...»0.6V——为电刷压降,励磁绕组取B级绝缘励磁绕组E级绝缘«Skip Record If...»=1.13«Skip Record If...»励磁绕组B级绝缘«Skip Record If...»=1.15«Skip Record If...»励磁绕组F级绝缘«Skip Record If...»=1.244«Skip Record If...»143．空载励磁电压：«Skip Record If...»r«Skip Record If...»144．电压调整率:«Skip Record If...»=1%式中：«Skip Record If...»5.7 阻尼绕组设计145．每极阻尼笼条数：«Skip Record If...»146．每极定子绕组截面积：«Skip Record If...»147．每根阻尼条截面积：«Skip Record If...»«Skip Record If...»148．阻尼条直径：«Skip Record If...»149．阻尼槽节距：«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»取«Skip Record If...»=2.25«Skip Record If...»150．阻尼笼最大磁密：«Skip Record If...»151．端环尺寸( )：«Skip Record If...»取1.5«Skip Record If...»«Skip Record If...»取0.5«Skip Record If...»图5.7 端环尺寸5.8 损耗与效率152．定子齿钢片重：«Skip Record If...»=48«Skip Record If...»=16.238«Skip Record If...»153．定子轭钢片重：«Skip Record If...»«Skip Record If...»=122.358«Skip Record If...»154．材料单位损耗： «Skip Record If...»（查资料可得）155．齿部单位损耗：«Skip Record If...»156．轭部单位损耗：«Skip Record If...»157．定子铁损耗：«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»158．磁极单位表面损耗：«Skip Record If...»= «Skip Record If...»式中：«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»159．磁极表面损耗：«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»160．定子绕组铜损耗：«Skip Record If...»式中«Skip Record If...»161．励磁损耗：«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»式中«Skip Record If...»«Skip Record If...»——励磁系统的效率162．机械损耗：«Skip Record If...»=«Skip Record If...»«Skip Record If...»163．附加损耗：«Skip Record If...»164．总损耗：«Skip Record If...»165．效率：«Skip Record If...»5.9 瞬态参数和时间常数166．励磁绕组漏抗：«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»式中«Skip Record If...»167．励磁绕组电抗：«Skip Record If...»168．阻尼绕组直轴电抗：«Skip Record If...»«Skip Record If...»169．阻尼绕组横轴电抗（对于全阻尼）：«Skip Record If...»170．直轴瞬态电抗：«Skip Record If...»171．交轴瞬态电抗：«Skip Record If...»172．直轴超瞬态电抗：«Skip Record If...»=0.0749«Skip Record If...»173．交轴超瞬态电抗：«Skip Record If...»=0.0688=«Skip Record If...»174．励磁绕组电阻：«Skip Record If...»=«Skip Record If...»=«Skip Record If...»175．励磁绕组时间常数：«Skip Record If...»176．瞬变电流时间常数：«Skip Record If...»177．超瞬变电流时间常数：«Skip Record If...»178．负序电抗：«Skip Record If...»179．直流分量时间常数：«Skip Record If...»180．空载励磁持续短路电流倍数：«Skip Record If...»181．额定励磁持续短路电流倍数：«Skip Record If...»182．冲击电流短路倍数：«Skip Record If...»183．整步功率：«Skip Record If...»5.10 有效材料184．定子绕组铜重：«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»185．励磁绕组铜重：«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»186．定子硅钢片重：«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»。