水轮发电机计算单
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)。
某电站50 MW水轮发电机数学建模和仿真分析
２０２０年第１２期２０２０Ｎｕｍｂｅｒ１２水电与新能源ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲＡＮＤＮＥＷＥＮＥＲＧＹ第３４卷Ｖｏｌ.３４ＤＯＩ:１０.１３６２２/ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｎ４２－１８００/ｔｖ.１６７１－３３５４.２０２０.１２.０１２收稿日期:２０２０－０９－０５作者简介:柳呈祥ꎬ男ꎬ助理工程师ꎬ主要从事水电站励磁㊁直流系统调试㊁检修㊁维护工作ꎮ某电站５０ＭＷ水轮发电机数学建模和仿真分析柳呈祥ꎬ张元栋ꎬ程诗龙ꎬ黄柯维(中国长江电力股份有限公司三峡水力发电厂ꎬ湖北宜昌㊀４４３１３３)摘要:以某电站５０ＭＷ水轮发电机组为研究对象ꎬ对电机进行了模型参数计算ꎬ建立了发电机的数学模型ꎻ应用Ｍａｔｌａｂ软件中的ｓｉｍｕｌｉｎｋ工具ꎬ以建立的数学模型为基础搭建了凸极水轮发电机仿真模型ꎬ并对所建模型并网后的运行特性进行仿真研究ꎬ验证了所建模型的正确性ꎮ关键词:水轮发电机ꎻ参数计算ꎻＭａｔｌａｂꎻ数学模型中图分类号:ＴＭ３１２㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１６７１－３３５４(２０２０)１２－００４９－０５ＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａ５０ＭＷＨｙｄｒｏ￣ｔｕｒｂｉｎｅＧｅｎｅｒａｔｏｒＵｎｉｔＬＩＵＣｈｅｎｇｘｉａｎｇꎬＺＨＡＮＧＹｕａｎｄｏｎｇꎬＣＨＥＮＧＳｈｉｌｏｎｇꎬＨＵＡＮＧＫｅｗｅｉ(ＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＰｌａｎｔꎬＣｈｉｎａＹａｎｇｔｚｅＰｏｗｅｒＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＹｉｃｈａｎｇ４４３１３３ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｆｏｒａ５０ＭＷｈｙｄｒｏ￣ｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔａｎｄｔｈｅｍｏｄｅｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ.ＴｈｅｎꎬａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎＳｉｍｕｌｉｎｋｔｏｏｌｂｏｘｉｎＭａｔｌａｂｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ.Ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｈｙｄｒｏ￣ｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔꎻｐａｒａｍｅｔｅｒｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎꎻＭａｔｌａｂꎻｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ㊀㊀同步发电机是电力系统的心脏ꎬ直接影响电力系统的的稳定运行ꎮ由于电机非线性㊁强耦合㊁多变量的特点ꎬ电机的动态特性复杂ꎬ而电机的动态性能对电力系统的动态稳定非常重要ꎬ所以对电机的模型进行深入的研究是十分必要的[１]ꎮ对于同步电机的数学模型主要有ａｂｃ轴和ｄｑ轴两种参考坐标系ꎬａｂｃ坐标系可以完整反映气隙基波和谐波磁场的电磁关系ꎬ但是电感参数变化会给此坐标系下的计算和分析造成不便ꎻｄｑ轴坐标系只计基波磁场的作用ꎬ可以实现定子绕组㊁转子绕组和阻尼绕组的电感解耦ꎬ目前来说ꎬ通常采用ｄｑ轴坐标进行电机建模ꎮ本文以某电站凸机同步发电机为例ꎬ建立了发电机在ｄｑ轴下的数学模型ꎬ并对此模型进行了Ｍａｔｌａｂ/Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真ꎬ最后对仿真波形进行分析ꎬ验证了模型的正确性ꎮ１㊀发电机数学模型１.１㊀ｄｑ坐标系下的电机有名值方程为了建立同步发电机模型ꎬ必须对实际电机作必要的简化假设:１)定子三相绕组结构上完全相同ꎬ在空间上相差１２０ʎ电角度ꎮａｂｃ三相绕组对其轴线而言结构对称ꎮ２)电机转子在结构上是完全对称的ꎮ转子各绕组如果有电流ｉ流过ꎬ只考虑正弦基波分量ꎮ３)对于电机沿直轴或交轴的磁路ꎬ如果磁势波是对称于直轴或交轴正弦分布的ꎬ则磁密波也对称于直轴或者交轴正弦分布ꎬ或者说对于磁密波只计其基波分量[２]ꎮｄｑ坐标系下的电机暂态方程适应转子的旋转和凸极效应ꎬ所以一般选用ｄｑ坐标系建模ꎮ电压和磁链方程如下ꎮ９４水电与新能源２０２０年第１２期电压方程:ｕｄ＝ｐψｄ－ωψｑ－ｒｉｄｕｑ＝ｐψｑ＋ωψｄ－ｒｉｑｕｆ＝ｐψｆ＋ｒｆｉｆ０＝ｐψＤ＋ｒＤｉＤ０＝ｐψＱ＋ｒＱｉＱ(１)式中:ｕｄ㊁ｕｑ㊁ｕｆ分别为ｄｑ轴电压和励磁绕组的电压ꎻψｄ㊁ψｑ㊁ψｆ㊁ψＤ㊁ψＱ分别为各绕组磁链ꎻｉｄ㊁ｉｑ㊁ｉｆ㊁ｉＤ㊁ｉＱ分别为各绕组中流过的电流瞬时值ꎻｒ㊁ｒｆ㊁ｒＤ㊁ｒＱ分别为各绕组电阻ꎻω为转子电角速度ꎻｐ为微分算子ꎬｐ＝ｄｄｔꎮ磁链方程:㊀ψｄψＦψＤæèçççöø÷÷÷＝ＬｄＭｆＭＤＫＭｆＬｆＭＲＫＭＤＭＲＬＤéëêêêêùûúúúú－ｉｄｉｆｉＤéëêêêêùûúúúú㊀ψｑψＱæèçöø÷＝ＬｄＭＱＫＭＱＬＱéëêêùûúú－ｉｄｉＱéëêêùûúú(２)式中:Ｌｄ㊁Ｌｑ分别为ｄｑ同步电感系数ꎻＬｆ㊁ＬＤ㊁ＬＱ分别为励磁和阻尼绕组自感系数ꎻＭＲ为励磁和阻尼Ｄ绕组自感系数ꎻＭｆ㊁ＭＤ㊁ＭＱ分别为定子和转子绕组互感系数幅值ꎮ１.２㊀ｄｑ坐标系下的标幺值方程用有名值来进行同步电机的分析时ꎬ存在量级差异较大的情况ꎬ用归算到自身容量基值下的标幺值表示则更加合理ꎮ因此ꎬ对电机有名值方程还需进行标幺化ꎮ对有名值方程进行规范化的过程就是标幺化的过程ꎬ首先要确定有关变量的基准值ꎮ发电机定子侧基准电压ＵＢ㊁基准电流ＩＢ㊁基准容量ＳＢ㊁基准频率ｆＢ和基准角频率ωＢ为[３]㊀㊀ＵＢ＝２ＵＲ㊀㊀ＩＢ＝２ＩＲ㊀㊀ＳＢ＝ＳＲ＝３ＵＲＩＲ＝３２ＵＢＩＢ㊀㊀ｆＢ＝５０Ｈｚ㊀㊀ωＢ＝２πｆｂ式中:ＵＲ为发电机额定相电压有效值ꎻＩＲ为发电机额定相电流有效值ꎻＳＲ为发电机额定容量ꎮ定子侧绕组基准磁链ψＢ㊁基准自感系数ＬＢ和时间基准值ｔＢ关系为ψＢ＝ＵＢｔＢψＢ＝ＬＢＩＢ转子ｆ㊁Ｄ和Ｑ各绕组变量分别取以下基准值ＵｆＢ＝ＫＦＵＢＵＤＢ＝ＫＤＵＢＵＱＢ＝ＫＱＵＢüþýïïïψｆＢ＝ＫＦψＢψＤＢ＝ＫＤψＢψＱＢ＝ＫＱψＢüþýïïïＩｆＢ＝３２１ＫＦＩＢＩＤＢ＝３２１ＫＤＩＢＩＱＢ＝３２１ＫＱＩＢüþýïïïïïïïＳＦＢ＝ＳＤＢ＝ＳＱＢ＝ＳＲ式中:ＫＦ㊁ＫＤ为励磁和阻尼Ｄ绕组对定子ｄ绕组的等效匝比ꎻＫＱ为阻尼Ｑ绕组对定子ｑ绕组的等效匝比ꎮ经过规范化后的磁链方程为ψｄψＢψｆψｆＢψＤψＤＢæèçççççççöø÷÷÷÷÷÷÷＝ＬｄＬＢＭｆ２３ＫＦＬＢＭＤ２３ＫＤＬＢ２３ＭｆＫＦＬＢＬｆ２３ＫＦ２ＬＢＭＲ２３ＫＤＫＦＬＢ２３ＭＤＫＤＬＢＭＲ２３ＫＦＫＤＬＢＬＤ２３ＫＤ２ＬＢéëêêêêêêêêêêêêêùûúúúúúúúúúúúúú－ｉｄＩＢｉｆ３２１ＫＦＩＢｉＤ３２１ＫＤＩＢéëêêêêêêêêêêùûúúúúúúúúúúψｑψＢψｑψＱＢæèççççöø÷÷÷÷＝ＬｑＬＢＭＱ２３ＫＱＬＢ２３ＭＤＫＱＬＢＬＱ２３ＫＱ２ＬＢＬＱéëêêêêêêêêùûúúúúúúúú－ｉｑＩＢｉＱ３２１ＫＱＩＢéëêêêêêêùûúúúúúú(３)由于电感标幺值与电抗标幺值相等ꎬ可以不区分ꎬ上式可改写为ψｄ∗ψｆ∗ψＤ∗æèçççöø÷÷÷＝Ｘｄ∗Ｘａｄ∗Ｘａｄ∗Ｘａｄ∗Ｘｆ∗ＸＲ∗Ｘａｄ∗ＸＲ∗ＸＤ∗éëêêêêùûúúúú－ｉｄｉｆｉＤéëêêêêùûúúúúψｑ∗ψＱ∗æèçöø÷＝Ｘｑ∗Ｘａｑ∗Ｘａｑ∗ＸＱ∗éëêêùûúú－ｉｑｉＱéëêêùûúú(４)电压方程为０５柳呈祥ꎬ等:某电站５０ＭＷ水轮发电机数学建模和仿真分析２０２０年１２月ｕｄ∗＝ｄｄｔ∗(ψｄ∗)－ω∗ψｑ∗－ｒ∗ｉｄ∗ｕｑ∗＝ｄｄｔ∗(ψｑ∗)＋ω∗ψｄ∗－ｒ∗ｉｑ∗ｕｆ∗＝ｄｄｔ∗(ψｆ∗)＋ｒｆ∗ｉｆ∗ｕＤ∗＝ｄｄｔ∗(ψＤ∗)＋ｒＤ∗ｉＤ∗＝０ｕＱ∗＝ｄｄｔ∗(ψＱ∗)＋ｒＱ∗ｉＱ∗＝０(５)由于后续分析的电气量均为标幺值ꎬ将∗省略ꎮ电机参数一般以运算电抗和实用参数给出ꎬ其中ｄｑ轴运算电抗为Ｘｄ(ｐ)＝ψｄ－ｉｄＸｑ(ｐ)＝ψｑ－ｉｑ由式(４)和(５)可求得:㊀㊀Ｘｄ(ｐ)＝Ｘｄ－Ｂ(ｐ)Ａ(ｐ)Ａ(ｐ)＝ｐ２(ＸＤＸｆ－Ｘａｄ２)＋ｐ(ＸＤｒｆ＋ＸｆｒＤ)＋ｒＤｒｆＢ(ｐ)＝ｐ２(ＸＤ＋Ｘｆ－２Ｘａｄ)Ｘａｄ２＋ｐ(ｒｆ＋ｒＤ)Ｘａｄ２㊀㊀Ｘｑ(ｐ)＝Ｘ１＋Ｘａｑ(ＸＱ１＋ｒＱｐ)Ｘａｑ＋(ＸＱ１＋ｒＱｐ)(６)除以上电磁方程ꎬ还有转子运动方程２Ｈｄωｄｔ＝Ｔｍ－ＴｅＴｅ＝ψｄｉｑ－ψｑｉｄ(７)式中:Ｈ为机组惯性时间常数ꎻＴｍ为机械力矩ꎻＴｅ为电磁转矩ꎮ２㊀标幺值选定和仿真参数计算表１为某电站发电机主要电气参数ꎬ由式(４)(５) (７)搭建电机模型需知道发电机定子绕组㊁转子绕组和阻尼绕组的电抗值㊁电阻值ꎬ还需知道机组惯性时间常数ꎮ由于建模采用标幺值系统ꎬ应对发电机电气参数进行标幺化ꎬ本节对发电机标幺值选定和发电机参数进行分析和计算ꎮ定子绕组基准值选择[４－５]ＳａＢ＝ＳＮ＝５８.８ＭＶＡＵａＢ＝２ＵＲ＝２ˑ１０５００/３＝８５７３.２ＶＩａＢ＝２ＩＲ＝４５７４.３Ａ表１ 发电机主要电气参数表项目额定工况发电机功率ＰＮ/ＭＷ５０功率因数ｃｏｓφＮ０.８５发电机容量ＳＮ/ＭＶＡ５８.８额定电压ＵＮ/ｋＶ１０.５额定电流ＩＮ/Ａ３２３４.５额定转速ｎＮ/(ｒ ｍｉｎ－１)２７２.７额定频率ｆＮ/Ｈｚ５０直轴同步电抗Ｘｄ(不饱和值)/ｐ.ｕ.１.０５８直轴瞬变电抗Ｘᶄｄ(不饱和值)/ｐ.ｕ.０.３０７直轴超瞬变电抗Ｘᵡｄ/ｐ.ｕ.０.２０３交轴同步电抗Ｘｑ/ｐ.ｕ.０.６７５交轴超瞬变电抗Ｘᵡｑ/ｐ.ｕ.０.２１４定子绕组漏抗Ｘ１/ｐ.ｕ.０.１１９ｄ轴短路暂态时间常数Ｔᶄｄ/ｓ１.９６２ｄ轴开路暂态时间常数Ｔᶄｄ０/ｓ６.７６ｄ轴短路次暂态时间常数Ｔᵡｄ/ｓ０.０４４１ｄ轴开路次暂态时间常数Ｔᵡｄ０/ｓ０.０６６５ｑ轴短路超瞬变时间常数Ｔᵡｑ/ｓ０.０５０２ｑ轴开路超瞬变时间常数Ｔᵡｑ０/ｓ０.１５７９６空载励磁电流Ｉｆ０/Ａ５９３额定励磁电流ＩｆＮ/Ａ１０６７额定励磁电压ＵｆＮ/Ｖ１６４定子绕组电阻Ｒａ/Ω０.００６４５励磁绕组电阻Ｒｆ/Ω０.１３０７飞轮力矩ＧＤ２/ｔｍ２１８５０ｆａＢ＝５０ＨｚωＢ＝２πｆＢ＝３１４.１６ｒａｄ/ｓＺａＢ＝ＲａＢ＝ＸａＢ＝１.８７４２ΩＬａＢ＝ＸａＢ/ωＢ＝５.９６６ˑ１０－３ＨψａＢ＝ＬａＢＩａＢ＝２７.２９Ｗｂ励磁绕组基准值选择ＳｆＢ＝ＳｆＢ＝ＳＮ＝５８.８ＭＶＡＬｄｆ＝ＵＢωＢｉｆ｜ｉｆ＝５９３Ａ＝０.０４６０２ＨＸａｄ∗＝Ｘａｄ∗－Ｘ１∗＝０.９３９ＩｆＢ＝ＸａｄＩＢωＢＬｄｆ＝(Ｘｄ－Ｘ１)ＩＢωＢＬｄｆ＝５５６.８Ａ１５水电与新能源２０２０年第１２期ＵｆＢ＝ＳＢＩｆＢ＝１０５.６ｋＶＺｆＢ＝ＲｆＢ＝ＸｆＢ＝１８９.７ΩＬｆＢ＝ＸｆＢ/ωＢ＝０.６０３８ＨψｆＢ＝ＬｆＢＩｆＢ＝３３６.２Ｗｂ定转子之间的互感基值选择ＬａｆＢ＝２３ＬａＢＬｆＢ＝０.０４９ＨＬｆａＢ＝２３ＬａｆＢ＝０.０７３５Ｈ力矩基值ＴＢ＝ＳａＢωｍＢ＝ｎｐＳａＢωｅＢ＝１１ˑ５８.８ˑ１０６３１４.１６＝２.０６ˑ１０６Ｎ ｍ由电机实用参数可继续求解得到电机模型参数[６](由于模型建立在标幺值基础上ꎬ后续如无特别说明均省略符号∗):Ｘａｄ＝Ｘｄ－Ｘ１＝０.９３９Ｘａｑ＝Ｘｑ－Ｘ１＝０.５５６Ｘｆ＝Ｘａｄ２Ｘｄ－Ｘᶄｄ＝１.１７４ＸＤ＝２.５５９ＸＱ＝０.６７１ｒ＝３.４４１ˑ１０－３ｒｆ＝５.５２８ˑ１０－３ｒＤ＝０.０８６５ｒＱ＝３.１６２ˑ１０－３转动惯量Ｊ＝１４ＧＤ２ˑ１０３＝４６２.５ˑ１０３ｋｇ ｍ２机组惯性时间常数Ｈ＝１２ＪωｍＢ２ＳａＢ＝３.２１ｓ至此ꎬ电机仿真所需所有建模参数均已求得ꎮ３㊀仿真模型３.１㊀模型搭建如图１所示ꎬ按照前面两节的电机电压方程㊁磁链方程㊁功率方程㊁电磁力矩方程和转子运动方程搭建电机模型ꎮ明显地ꎬ当考虑定子绕组㊁转子绕组和励磁绕组的电磁暂态过程以及转子的机械过渡过程时ꎬ发电机为七阶模型ꎬ完整的反映了电机系统的物理特性ꎮ电机模型采用标幺值系统ꎬ与上节的计算和分析对应ꎮ励磁系统采用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ自带的ＥｘｃｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍꎬ控制方式为ＰＩＤ＋ＰＳＳ２Ｂꎮ变压器选择Ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅＴｒａｎｓ￣ｆｏｒｍｅｒꎬ容量选择６０ＭＶＡꎬ一二次侧电压为１０.５ｋＶ/３５ｋＶꎮ输电线路选择３－ＰｈａｓｅＳｅｒｉｅｓＲＬＣＢｒａｎｃｈ(电阻０.００３Ωꎬ电感为０.００５Ｈ)ꎮ无穷大系统用３－ｐｈａｓｅＳｏｕｒｃｅ模块(１００００ＭＶＡ３５ｋＶ)和３－ｐｈａｓｅｐａｒａｌｌｅｌＲＬＣｌｏａｄ模块组成ꎮ图１㊀发电机Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模型图２５柳呈祥ꎬ等:某电站５０ＭＷ水轮发电机数学建模和仿真分析２０２０年１２月３.２㊀仿真波形搭建好仿真模型后ꎬ可以对电机暂态过程进行模拟仿真ꎮ机械功率输出Ｐｍ＝１(ｐ.ｕ.)ꎬ给定电压Ｖｒｅｆ＝１(ｐ.ｕ.)ꎮ励磁电流Ｉｆ㊁励磁电压Ｕｆ㊁ｄｑ轴电压和电流㊁电磁功率Ｐｅ和输出功率Ｐｅｏ的仿真波形如图２－图４所示ꎮ图２㊀Ｉｆ㊁Ｕｆ㊁Ｕｄ和Ｕｑ仿真波形图(Ｐｍ＝１ꎬＶｒｅｆ＝１)图３㊀ｉｄ和ｉｑ仿真波形图(Ｐｍ＝１ꎬＶｒｅｆ＝１)从图中可知ꎬ励磁电压㊁励磁电流随时间趋于稳定并达到额定值ꎮＵｄ和Ｕｑ的稳定值分别为０.６４７(ｐ.ｕ.)和０.７６３(ｐ.ｕ.)ꎮＵｄ２＋Ｕｑ２稳定值刚好趋于图４㊀Ｐｅ和Ｐｅｏ仿真波形图(Ｐｍ＝１ꎬＶｒｅｆ＝１)电压额定值ꎮ电磁功率和电磁输出功率趋于１(ｐ.ｕ.)ꎬ和给定的机械功率平衡ꎬ因为模型中未考虑摩擦转矩作用ꎬ这与理论分析的结果是一致的ꎮ综合以上发电机电气量仿真波形ꎬ本文搭建的发电机模型正确ꎬ可真实反映发电机电气和机械特性ꎮ４㊀结㊀语发电机系统是一个典型非线性㊁强耦合的高阶系统ꎬ动态性能复杂ꎬ所以对发电机的建模力求精确ꎮ本文介绍了建立发电机ｄｑ轴坐标系下数学模型的基本方法ꎬ接着对某电站的电机参数进行了分析和计算ꎬ搭建了基于实际凸机水轮发电机的模型ꎬ最后通过Ｍａｔ￣ｌａｂ/Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真验证了模型的正确性ꎮ参考文献:[１]余贻鑫ꎬ陈礼义.电力系统的安全性和稳定性[Ｍ].北京:科学出版社ꎬ１９８８[２]黄家裕ꎬ岑文辉.同步电动机基本理论及其动态行为分析[Ｍ].上海:上海交通大学出版社ꎬ１９８９[３]高景德ꎬ张麟征.电机过渡过程的基本理论及分析方法[Ｍ].北京:科学出版社ꎬ１９８２[４]韩富春ꎬ闫根弟.暂态稳定数字仿真中发电机数学模型的研究[Ｊ].太原理工大学学报ꎬ２００５ꎬ３６(１):７５－７８[５]宋宏志.不同工况下大型水轮发电机电磁参数的计算[Ｄ].北京:华北电力大学ꎬ２０１１[６]倪以信ꎬ陈寿孙ꎬ张宝霖.动态电力系统的理论和分析[Ｍ].北京:清华大学出版社ꎬ２００２３５。
水轮机效率计算
水轮机效率计算全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：水轮机是一种利用水流能量来驱动转子运动的机械装置，是水力发电厂中的主要设备之一。
水轮机的效率指的是水轮机转化输入的水能为机械能的能力，是衡量水轮机性能的重要指标之一。
本文将介绍水轮机效率的计算方法，以便读者更好地了解水轮机的工作原理和性能。
一、水轮机效率的定义水轮机的效率通常用η表示，其定义为水流通过水轮机时被转化为机械功率的比例。
即，水轮机输出的机械功率与输入水能的比值，通常用公式表示为：η = P_out / P_inP_out为水轮机输出的机械功率，单位为瓦特（W）或千瓦（kW）；P_in为水轮机输入的水能，单位为瓦特（W）或千瓦（kW）。
水轮机的效率通常为0.7至0.92之间，受水轮机设计、制造质量、运行状况等多方面因素影响。
1. 理论效率计算方法水轮机的理论效率可根据水轮机的设计参数和水流参数进行计算。
理论效率η_t的计算公式为：η_t = 1 - (1/λ)λ为水轮机的比速度，定义为：v_1为水轮机叶片进口处的水流速度（m/s）；g为重力加速度（m/s²）；H为水轮机的有效落差高度（m）。
水轮机的实际效率通常通过实际测量来确定，可以根据以下公式计算：P_out为水轮机输出的机械功率，通常通过功率计等设备来测量；P_in为水轮机输入的水能，通常通过流量计等设备来测量。
在实际应用中，可以通过连续监测水轮机的输出功率和输入水能，计算出水轮机的实际效率，并进行调整和优化。
1. 设计和制造质量：水轮机的设计和制造质量直接影响其效率，良好的设计和制造工艺能够提高水轮机的效率和性能。
2. 运行状况：水轮机的运行状况对其效率也有很大影响，定期检查和维护水轮机可以提高其效率。
3. 水流参数：水轮机的效率和水流参数密切相关，包括水流速度、水流压力、水流量等参数。
4. 负荷变化：水轮机的负荷变化也会影响其效率，需要根据实际负荷情况进行调整。
通过合理设计、制造、运行和维护，可以提高水轮机的效率，减少能源浪费，实现更好的经济效益和环境效益。
水轮发电机选择
水轮发电机的选择计算一、 发电机型式的选择水轮发电机按其轴线位置可分为立式布置和卧式布置两类，大中型机组一般采用立式布置，卧式布置通常用于中小型机组及贯流式机组。
本电站采用立式布置，立式布置又分为悬式和伞式两种。
悬式布置和伞式布置的适用条件，查参考【2】P 149表3-1，悬式适用于转速大于150/min r ，伞式适用于转速小于150/min r 。
因为水轮机的标准转速为166.7r/min ，所以水轮发电机选用悬式布置。
水轮发电机的冷却方式采用径向通风密闭式空气循环冷却。
二、 主要尺寸估算待选水轮发电机的有关参数如下：发电机型式：悬式 标准转速：166.7r/min 磁极对数：18外形尺寸计算如下：1、极距τ根据统计资料分析,极距与每极的容量关系如下: 42ps K f j =τ cm 参考【2】P 159公式3-2式中9,,,10~8,:18;:);(:本设计中取线速度高的取上限容量大一般为系数磁极对数发电机额定容量j f K P p KVA s =f s =N f ／cos ＆, cos ＆为功率因数角，取cos ＆取0.875。
f s =247423／0.875=282769KV A 。
418*2282769*9=τ=84.73 cm由上求出τ后,尚应校核发电机在飞逸状态下,转子飞逸线速度V f 是否在转子材料允许范围内。
V K V f f = 参考【2】P 160公式3-3式中飞逸线速度秒时在数值上等于极距周当频率转子额定线速度的比值确定与额定转速机组的飞逸转速与水轮机型式有关或按飞逸系数:;/50,:;,:f e f f V f V n n K τ= f K = f n ／e n =308.4／166.7=1.85; V =τ=84.73 cm.V K V f f ==1.85*84.73=156.75m ／s查参【2】P 160，转子磁轭的材料用整圆叠片。
2、定子内径i D 计算公式： τπpD i 2==3.784*18*2π=971.43 cm 参考【2】P 160公式3-43、定子铁芯长度t l 计算公式： ei f t n CD S l 2= cm 参考【2】P 160公式3-5式中：冷却方式为空冷取表见参考系数定子内径额定转速发电机额定容量,107,53]2[,:);(:);(:);(:6160-⨯=-C P C cm D rpm n KVA S i e f.7166*3.4971*10728276926-⨯=t l =256.79 cmt l ／τ=256.79／84.73=3.03＞3 ，通风较困难。
水轮发电机动态实验报告
水轮发电机动态实验报告通过实验探究水轮发电机的工作原理，了解其在能量转换中的作用。
实验器材：水轮发电机、水源、发电机、电压表、电流表、电阻、导线等。
实验原理：水轮发电机利用流动水的动能将其转化为机械能，再由发电机将机械能转化为电能。
当水通过水轮时，水流的动能会使得水轮旋转，同时通过轴传递给发电机。
发电机内部有导线在磁场中运动产生电压，形成电势差。
此外，为了保持电路的闭合，需要连接电阻。
实验步骤：1. 将水轮放置在水源之下，确保水能顺利流入水轮的叶片上。
2. 连接发电机、电压表和电流表等设备，确保电路的正常工作。
3. 打开水源，调整水流量，观察水轮的转速变化。
4. 同时记录下电压表和电流表上的数值，计算电功率。
实验结果：通过实验，我们观察到水流经过水轮时，水轮开始旋转。
随着水流的增加，水轮的转速也相应增加，转动越快。
在一定水流量下，我们还可以观察到发电机上电示波器测得的电压和电流的数值。
通过计算这两个数值，可以得到电功率。
实验分析及讨论：从实验结果可以看出，水流量越大，水轮的转速越快，这是因为流体动能的增加导致水轮旋转加快。
同时，电压和电流的值也随着水轮转速的增加而增加，电功率相应也会增大。
这说明水轮发电机能够将水流动能转化为电能，并且其转化效率与水流量和水流速度有关。
另外，实验中连接电阻的目的是为了保持电路的闭合，使得电流能够正常流动。
在实验中，若不连接电阻，电流将无法流向发电机，无法正常工作。
实验的局限性：1. 实验中只完成了动态观察，没有对静态情况下的水轮发电机进行研究。
2. 仅通过电压表和电流表测量了电压和电流的值，未测量转速等具体参数。
3. 由于实验条件受到限制，无法对各种水轮发电机进行全面的比较分析。
实验改进：1. 可以增加更多的测量设备，如转速计，来测量更多的参数。
2. 可以改变水流量和水流速度等条件，探究其对水轮发电机性能的影响。
3. 可以配备各种不同类型和规格的水轮发电机，比较它们的发电效果。
水轮机计算部分
D1
7
转速计算值介于发电机同步转速 107.1r/min 和 100r/min 之间。
（1-4）
2
（《水轮机》P165）
（3）效率 的计算：
查表，得
HL240
型水轮机模型参数：转轮直径
D 1m
=
0.35
m，最优工况下的最高
效率 mo = 0.92。则可求出原型效率为：
max 1 (1mo)5
D1m D1
g
（1-15）
查《水轮机》，得 HL160 的最优单位转速 n110 = 77r/min。取最优单位转速 n110 与出 力限制线交点的单位流量为设计工况点的单位流量，则 Q11r = 1.098 m3/s，对应的模型效 率 m = 0.895。暂取效率修正值△ = 0.03，则设计工况下原型水轮机效率 = m +△ =
（备注：《水轮机》 P371） 1.3.2 对 HL240 型水轮机工作点的检查和修正 I 方案：6 台机组，单机 41.7 万千瓦。水轮机基本参数计算： (1)转轮直径 D1 的计算： 水轮机额定出力
Pt
nG
g
417000 0.98
425510（KW）
（1-2）
查《水轮机》，得 HL160 的最优单位转速 n110 = 77（r/min）。取最优单位转速 n110 与
（1-20）
Qr Q11r D12 Hr 1.0986.52 94 442.4 （m3/s） （5）几何吸出高度 Hs 的计算：
（1-21）
在设计工况下，模型水轮机的空化系数 m = 0.114
(《水轮机》P321)
查《水轮机》图 3-7，得 = 0.02。
则吸出高度 H s 为：
水轮发电机转动惯量
水轮发电机转动惯量shullun fodlonl一zhuondong guonl旧ng 水轮发电机转动惯.(rotational inertia of hydrogenerator)水枪发电机转动惯盆是发电机转动部分的重tG与其惯性直径D平方的乘积，用GDZ表示，也称为转动部分的飞轮力矩。
转动惯量表明电力系统出现大干扰时，水轮发电机组转动部分保持原来运动状态的能力，所以对电力系统的暂态过程和动稳定有很大影响。
转动惯t对水轮机调节保证计算也有很大影响，转动惯t大，机组甩负荷后的转速上升率如保持一定值，则可允许较大的压力上升率，从而可以减小引水钢管直径或允许增加钢管长度，甚至不设调压井.但增大转动惯t将增加发电机重量和造价，也延长了机组的起动时间。
当水轮发电机基本尺寸确定后，转动惯量GDZ值可按下列经验公式计算GDZ=kD户·”1. 式中D为定子铁芯内径，m‘l:为定子铁芯长度，m;h 为经验系数，一般可按表选取。
经脸系傲裹┌────────┬────┬────┬────┐ │机纽转迫(r/成.) │<100 │100~375 │>375 │ ├────────┼────┼────┼────┤ │经玻系狱《k) │5 .2~5.5│5.1~5。
3│4.5~5.0 │ └────────┴────┴────┴────┘ 大容量低转速水轮发电机组的转动惯t最大已达450000 tf·mZ(4410 kN·mZ)水轮发电机转动惯量目录1 介绍2 结论1 介绍2 结论水轮发电机转动惯量水轮发电机转动惯量及惯性时间常数较小，故机组甩负荷时的转速上升率月值较大，一般大于45%，飞逸转速可达额定转速的2.5一3.5倍。
水轮发电机转动惯量- 介绍水轮发电机转动惯量与同容量立式水轮发电机相比，水轮机的转轮直径可缩小，因此灯泡式机组额定转速可提高1。
%以上.发电机内径可减少25%以上，整个机组的重量(包括水轮机)可减轻25%，是较经济合理的一种机型，多用于工作水头范围为3一25m的低水头水电站。
电大水利水电 —水电站__课程设计 (本科)
《某小型水电站设计》课程设计学生姓名：学号：专业：水利水电指导教师：第一章内容简介内容摘要本设计为一座引水式径流开发的水电站。
拦河坝的坝型为5.5米高的砌石滚水坝，在河流右岸开挖一条356米长的引水渠道，获得平均静水头57.0米，最小水头50m，最大水头65m。
电站设计引用流量7.2立方米每秒，渠道采用梯形断面，边坡为1：1，底宽3.5米，水深1.8米，纵坡1：2500，糙率0.275，渠内流速按0.755米每秒设计，渠道超高0.5米。
在渠末建一压力前池，按地形和地质条件，将前池布置成略呈曲线形。
池底纵坡为1：10。
通过计算得压力前池有效容积约320立方米。
大约可以满足一台机组启动运行三分钟以上，压力前池内设有工作闸门、拦污栅、沉砂池和溢水堰等。
整个设计根据地形及地质条件和相关资料、规格等要求，进行全面结合考虑，力图合理、科学，有较强的实用性。
关键词：引水式径流水电站设计规划第二章有关设计资料2.1 厂区地形和地质条件水电站厂址及附近经地质工作后，认为山坡坡度约30度左右，下部较缓。
沿山坡为坡积粘土和崩积滚石覆盖，厚度约1.5米。
并夹有风化未透的碎块石，山脚可能较厚，估计深度约2～2.5米。
以下为强风化和半风化石英班岩，厂房基础开挖至设计高程可能有弱风化岩石，作为小型水电站的厂址地质条件还是可以的。
2.2 水电站尾水位厂址一般水位10.0米。
厂址调查洪水痕迹水位18.42米。
2.3 对外交通厂房主要对外交通道为河流右岸的简易公路，然后进入国家主要交通道。
2.4 地震烈度本地区地震烈度为六度，故设计时不考虑地震影响。
第三章 水轮机型号及主要参数选择本水电站的最大水头H max =65m ，，最小水头H min =50m ，平均水头H av =57.0m ；水轮机的装机容量N y =3380kW ，装机台数4台，单机容量N y1=845kW 。
对于引水式电站，设计水头H r =H av =57m 。
水轮机发电量计算公式
水轮机发电量计算公式1. 水轮机发电量计算公式-概述水轮机是一种利用水流能量产生动力的设备，广泛应用于水利建设和能源利用中，而水轮机发电量是指水轮机在一定时间内所产生的电能，是衡量水力发电效益的重要指标。
本文将介绍水轮机发电量的计算公式。
2. 实际发电量计算公式水力发电是利用水能转化为机械能，再由发电机将机械能转化为电能的过程。
其发电量可通过公式进行计算。
实际发电量= 电量计量系数×水流量×水头×发电机效率其中，电量计量系数是反映水轮机发电状态的一个参考系数，通常取值在0.7-0.9之间；水流量是指水轮机受到的水流量，单位为m³/s；水头是指水位差，单位为m；发电机效率是指发电机将机械能转换为电能的效率，通常取值在0.85-0.95之间。
3. 纯水力利用公式在理想情况下，水轮机所消耗的水能全部转化为机械能，再由发电机转化为电能，此时的发电量被称为纯水力利用发电量。
纯水力利用发电量=0.102×水流量×水头其中，0.102为固定系数，其取值与水轮机类型有关；水流量和水头的单位同上。
4. 机械效率公式机械效率是指水轮机将水能转换为机械能的效率，通常取值在0.8-0.95之间。
机械效率=输出功率÷输入功率其中，输出功率指的是水轮机将水能转化为机械能后的输出功率，单位为kW；输入功率为水能转化为机械能所需的功率，通常为水流量和水头的函数。
5. 发电机效率公式发电机效率是指发电机将机械能转换成电能的效率，通常取值在0.85-0.95之间。
发电机效率=输出电功率÷输入机械功率其中，输出电功率指的是发电机输出的电功率，单位为kW；输入机械功率指的是水轮机将水能转换为机械能的输入功率，单位为kW。
6. 转速计算公式水轮机的转速是指水轮机旋转的速度，其计算公式为：n= （60×v）÷（π×D）其中，n为转速，单位为r/min；v为水流速度，单位为m/s；D为水轮机轮盘的直径，单位为m。
水轮机选型计算..
④优先考虑套用已有型号转轮直径接近的机组。
内容
(1)、确定机组台数及单机容量
(2)、选择水轮机型式（型号）
(3)、确定水轮机参数D1、Q、n、Hs、ns、F、Z0、do。
(4)、绘制水轮机运转特性曲线
(5)、估算水轮机的外形尺寸、重量及价格、蜗壳、尾水管的形式、尺寸、调速器及油压装置选择
④转轮裂纹保证
供货方应在设计制造过程中采用措施，保证产品质量，在合同规定的保证期和稳定运行范围内保证转轮不产生裂纹。
⑤噪声要求
水轮机正常运行时，在水轮机机坑地板上方1m处所测得的噪声不应大于90dB(A),在距尾水管进入门1m处所测得的噪声不应大于95dB(A),冲击式水轮机壳上方1m处所测得的噪声不应大于85dB(A),贯流式水轮机转轮室周围1m内所测得的噪声不应大于90dB(A)
单位流量Q11m3/s
汽蚀系数
σm
3~8
0.45
0.34/0.38
3,4
155~170
1.1~1.3
660~760
2.1~2.3
1.2~1.4
6~15
0.45
0.34/0.38
4
142~154
1.0~1.2
580~670
1.9~2.15
0.8~0.95
12~22
0.40
0.35/0.40
4
130~140
中小型混流式转轮型谱参数范围
适用水头范围m
导叶相对高度bo
最优工况
限制工况
单位转速n11
r/min
单位流量Q11
m3/s
比转速ns
m·kw
水轮发电机值班员技能鉴定计算题
4。
1。
4 计算题（计算结果保留小数点后两位）La5D1001 绕制一个1k Ω的电烙铁芯，试求需要截面积0.02mm 2的镍铬线多长？（ρ=1。
5Ω·mm 2/m ）解:由公式R =ρL /S 得：L =RS /ρ=0.02×1 000/1。
5=13。
33（m)答：需13。
33m 长的镍铬线。
La5D1002 有一根长100m 、截面积为0。
1mm 2的导线，求它的电阻值是多少？(ρ=0。
017 5Ω·mm 2/m ）解：R =ρL /S =0.017 5×100/0.1=17。
5(Ω） 答:电阻值为17.5Ω。
La4D1003 一只轮船，船体自重500t ，允许最大载货量为2000t ，问该船的排水量是多少立方米？解：因为是漂浮，则有:F 浮=G Σ F 浮=ρgV 排所以：ρgV 排=G 船+G 货V 排=G gρ+船水=3(500+2000)1000g110g⨯⨯⨯⨯=2500（m 3） 答：该船的排水量是2500m 3。
La4D2004 某水轮发电机组，带有功负荷80MW ，无功负荷-60Mvar,问功率因数是多少?解：S ==100（MV A ）cos ϕ=P /S =0.8答：功率因数为0。
8。
La4D4005 将下列二进制数化为十进制数:① （1001）=?② (101111）=？ 解：(1001)2=(9）10 （101111）2=（47）10答:二进制数1001、101111分别为十进制数9、47。
La4D5006 将下列十进制数化为二进制数:①（18）；②(256)。
解:(18）10 =（10 010）2 （256）10= （100 000 000)2答：十进制数18、256分别为十进制数10 010、100 000 000。
G 货La3D3007 如图D —1（a)所示的电路中，电源内阻r =0，R 1=2Ω,R 2=R 3=3Ω，R 4=1Ω，R 5=5Ω，E =2V ，求支路电流I 1、I 2、I 4。
水轮发电机计算单
水轮发电机计算单电机设计 2009-09-29 12:29 阅读69 评论0字号：大中小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)ηm15.181 (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 COSθ=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)。
水轮机选型
水轮机型号选择根据已知的水能参数初选水轮机型号最大工作水头：H max=Z上max-Z 下min-△h=609.86-573.12-1.732=35 m 最小工作水头：H min=Z 上min-Z 下max-△h=607.78-574.27-1.732=31.77m平均水头：1 1H a= (H max+H min)= X (35.85+31.35)=33.4 m2 2查水电站机电设备手册根据我国小型反击式水轮机适应范围参考表初选水轮机型号。
初选水轮机型号：HL240-LJ-140水轮机类型混流式转轮型号HL240最大水头35m最小水头31.77m设计水头33m出力3400kw校核机组的稳定性水轮机主要参数的计算：HL240-LJ-140型水轮机方案主要参数的计算转轮直径计算Nr=3400/0.95=3368.42kw Hr=33.4mD i=,——Nr—（1-3）.9.81Q i Hr 2M式中：Nr-为水轮机的额定出力（kw）D 1 -为水轮机的转轮直径（mn M-为水轮机的效率Hr-为设计水头（m）Q 1'--为水轮机的单位流量（m/s）由水力机械课本附表1中查得Q'=12.4 L/s=1.24m3/s,同时在附表1中查得水轮机模型在限制工况下的效率 n 沪90.4%,由此可初步假定水轮机在该工况的效率为92.0%将 Nr=3400kw, Q i '=1.24 m 3/s, Hr=33.4m,n M =92%#3368.429.81 1.24 33.4320.92选择与之接近而偏大的标准直径 D=1.40m 效率的修正值计算由水力机械课本附表1查得水轮机模型在最优工况下的效率 型转轮直径Di M =0.46m,则原型水轮机的最高效率n max ，即：式中:n max --为原型水轮机的最高效率n Mma --为水轮机模型在最优工况下的效率D 1M --为模型转轮直径 (m D 1 --为原型转轮直径(m将 n Mma =91.0% , Di M =0.46m, D 1=1.4m 带入得:n Mma =1- ( 1- n max ) 5 nD 1=92.8%考虑到制造工艺水平的情况取 & 1=1%由于水轮机所应用的蜗壳和尾水管的型式与模型基本相似，故认为& 2=0,则效率修正值△ n 为：△ n = n ma - n Mmax - £ 1式中：△ n --为效率修正值n max --为原型水轮机的最咼效率 n Mma --为水轮机模型在最优工况下的效率 将 n max=0.928, n Mmax=0.91 £ 1= 0.01 带入上式得:= 1.12mn Mma =89.6%,模n ma =1- (1-4)D 1M =1- (1-0.91 )0.46 1.4(1- n Mma )D 1 MD 1△ n = n max-n Max- & 1=0.928-0・91-0.01=0・008由此求得水轮机在限制工况的效率为：n =n M +^ n =0.904+0.008=0.912 （与原来假定的数值相近） 转速的计算n 。
水轮发电机定子绕组不对称支路电磁参数计算模型
第ｌ ０卷
第 ３期
电 机 与 控 制 学 报
ＥＬＥＣＴＲ Ｉ Ｍ Ａ ＣＨ Ｉ ＥＳ Ａ ＮＤ Ｃ．
Ｍａ ０ ｙ ２ ０６
２０ ０ ６年 ５月
水轮发 电机定 子绕组不对称支路 电磁参数计算模型
ｃ ｌｕ ａｉｎ ｉ ｃ ｕ ａ ｅ Ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｈ ｗ ｔａ ｅ ｗ ｎ ｉ ｇ ｂ ａ ｃ ｅ ｌｃｒ ｍａ ｅｉ ａ ａ ｔｒ ｅ ｆ Ｌ ａｃ ｌｔ ｓ ａ ｃ ｒ ｔ ． ｅ ｅ ｒ ｈ ｓ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｉ ｄ ｎ ｒ ｎ ｈ ｓ ｅｅ ｔ ｏ ｈ ｏ ｇ ｔ ｐ ｍｅｅ ａ — ｌ ｎ ｃ ｒ ｓ ｒ ｕ ｙ
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水轮机(已做计算题)
1、水轮机按空蚀发生的部位通常可分为翼型空蚀、空腔空蚀、间隙空蚀、其他局部脱流引起的空蚀四种空蚀现象。
2、两个水轮机相似时，必需具备：几何相似、运动相似、和动力相似3、水轮机的基本工作参数主要有水头、流量、转速、出力和效率。
4、根据应用水头不同，水轮机蜗壳分为：金属蜗壳、混凝土蜗壳二种5、以单位转速、单位流量为纵、横坐标轴的特性曲线称为模型综合特性曲线，以水头、出力为纵、横坐标轴的特性曲线称为运转综合特性曲线。
6、反击型水轮机最优工况的理论条件为进口无撞击和出口法向。
7、水轮机转轮中的水流运动是牵连运动和相对运动的合成。
8、应用水头越低，流量越，水轮机比转速越大，其能量性能越，汽蚀性能越。
9、水轮机分为反击式和冲击式两大类。
10、混流式水轮机的转轮由上冠,叶片,泄水锥,下环组成。
11、气蚀现象包括了空化、空蚀两个过程。
12．尾水管恢复系数是实际恢复的动能与理想恢复的动能之比.14．轴流转浆式水轮机的效率修正值与转轮直径有关。
15. 金属蜗壳的包角一般为345°。
16．水电站中通过_水轮机_将水能转变成旋转机械能，再通过发电机_把旋转机械能转变成电能。
（X）1、ZZ式水轮机保持协联关系时的单位飞逸转速较不保持协联关系时的单位飞逸转速大（X）2、水轮机的工作水头等于水电站的上下游水位之差。
（X）3、发电机的效率是水轮发电机出力与水流出力之比。
（√）4、水轮机输出有效功率的必要条件是进口环量必须大于出口环量。
（√）5、一般情况下轴流式水轮机的叶片数比混流式少。
（√）6、反击式水轮机是靠水流的动能做功的。
（X）7、水轮机的最大容许吸出高度应选择各水头下吸出高度的最大值。
（√）9、尾水管补气的主要目的是消除和减轻尾水管的空腔空化（√）10、水轮机的比转速越高，其应用水头越小。
（X）11、效率相等的水轮机工况一定是相似工况。
（X）12、冲击式水轮机转轮是整周进水的。
（X）13、混流式水轮机转轮内的水流轴面流线是近似与水轮机轴线保持平行的直线。
水轮机的选型计算
目录一、水轮机选型计算的依据及其基本要求 (1)1水轮机选型时需由水电勘测设计院提供下列原始数据 (1)2水轮机选型计算应满足下述基本要求 (1)二、反击式水轮机基本参数的选择计算 (1)1根据最大水头及水头变化范围初步选定水轮机的型号 (1)2 按已选定的水轮机型号的主要综合特性曲线来计算转轮参数 (1)3效率修正 (4)4检查所选水轮机工作范围的合理性 (4)5飞逸转速计算 (5)6轴向推力计算 (5)三、水斗式水轮机基本参数的选择计算 (10)1水轮机流量 (10)2射流直径d0 (10)3确定D1/d0 (10)4水轮机转速n (10)5功率与效率 (11)6飞逸转速 (12)7水轮机的水平中心线至尾水位距离A………………………………………………1 28喷嘴数Z0的确定 (12)9 水斗数目Z1的确定 (12)10 水斗和喷嘴的尺寸与射流直径的关系 (13)11 引水管、导水肘管及其曲率半径 (13)12转轮室的尺寸 (14)A 水机流量 (17)B 射流直径 (17)C 水斗宽度的选择 (17)D D/B的选择 (17)E 水轮机转速的选择 (17)F 单位流量的计算 (17)G 水轮机效率 (18)H 飞逸转速 (18)I 转轮重量的计算 (18)四、调速器的选择 (20)1 反击式水轮机的调速功计算公式 (20)2 冲击式水轮机的调速功计算公式 (20)五、阀门型号、大小的选择 (21)1 球阀的选择 (21)2 蝴蝶阀的选择 (22)水轮机的选型计算一、水轮机选型计算的依据及其基本要求1水轮机选型时需由水电勘测设计院提供下列原始数据：1）装机容量、装机台数、单机额定出力Nr、最大出力Nmax和负荷性质；2）水电站的设计水头Hr，最大水头Hmax，最小水头Hmin，加权平均水头Hcp；3）水电站上下游水位与流量关系曲线，水头、流量过程线或保证率曲线，引水管损失等；4）水电站的泥沙资料（含沙量、泥沙类别、特性等），水质资料（水温、化学成分、PH值、硬度、含气量等）；5）水电站厂房形式，引水方式和引水管长度、直径；机组安装高程及允许吸出高度Hs＇；6）制造厂与水电站间的运输条件、水电站的安装条件（允许最大挖深值等）。
水轮发电机产品价格体系
1、卧式单喷嘴冲击式水轮机（外置喷嘴）
转轮型号
CJA237、CJA475
1、水轮机转轮材质为20SiMn，若要求不锈钢转轮按不锈钢材料重量价格60000元/吨计差价。内置喷嘴价格上浮12%；2、手动调速器含在价格内，要求配手电两用调速器：按实际采购成本价加5%管理费用。
转轮直径
5.5
20.5
20.7
110
24.0
24.3
24.5
24.8
125
30.3
30.8
31.2
31.8
31.8
140
37.6
37.6
38.6
38.6
38.8
3、立式双喷嘴冲击式水轮机
型号
CJA237、CJA475
1、水轮机转轮材质为20SiMn，若要求不锈钢转轮按不锈钢材料重量价格60000元/吨计差价。内置喷嘴价格上浮12%；2、手动调速器含在价格内，要求配手电两用调速器：按实际采购成本价加5%管理费用。
2、非国标电压等级（≤690V）的出口国外的低压水轮发电机，在第1项价格基础上上浮5%；
3、非国标功率发电机，按就近国标功率型号计算增加的成本价；
4、发电机的定子和转子的绝缘等级为B级，若要求F级，加价3%；
5、以上发电机均为有刷发电机，不配同期控制屏、励磁屏等，若要求发电机无刷励磁，另行按采购成本价（合同价加采买物流费）加5%管理费计价。
四、轴流式水轮机价格
型号
ZD760，ZDT03，ZD536/k400系列
ZDJP502，ZD560 ZD560a系列
1、左表中没有的轴流定桨式水轮机按2004年青岛行业价中水轮机价格下浮40%执行，轴流转桨式水轮机价格按2004年青岛行业价中水轮机价格下浮25%执行。2、括号内价格为滑动轴承价格，转轮直径100以上价格均为滑动轴承价格。
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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)。