SFW1800-8-1430(10.5KV)水轮发电机电磁计算单

水轮发电机电磁计算单

发电机型号:SFW 1800 - 8 / 1430 设计时间 :2014-03-05 21:26:06

======================================================================= 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 1800 (kW) 1.102 额定功率因素 cosθn .8

1.103 额定容量 SN 2250 (kVA) 1.104 额定电压 UN 10500 (V) 1.105 相电压 Uθ 6062.178 (V) 1.106 额定电流 IN 123.722 (A) 1.107 相电流 Iθ 123.722 (A) 1.108 额定转速 nN 750 (r/min) 1.109 飞逸转速 nr 1400 (r/min) 1.110 额定频率 fN 50 (Hz) 1.111 极数 2p 8 1.112 相数 M 3

1.113 飞轮力矩 GD2 4.759 (T1.114 无功功率 Pr 1350 (kW) 1.115 机械时间常数 Tmec 4.075 (s) 1.115 转子重量估算 Gr 7.034 (t) 1.115 额定转矩 Tn 234000

1.2 定子铁芯和转子磁极铁芯尺寸

1.201 定子铁芯外径 Dl 143 (cm) 1.202 定子铁芯内径 Di 105.5 (cm) 1.203 定子槽宽度 bs 1.75 (cm) 1.204 定子槽高度 hs 8.3 (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 .34 (cm) 1.207 定子铁芯径向通风槽宽度及通风槽数 bvnv 15 (cm) 1.208 无通风槽的定子铁芯长度 l 64 (cm) 1.209 各段铁芯长度不相等时相邻通风槽的平均距离 tv 4.938 (cm)

1.3 定子绕组数据

1.301 定子槽数 Z 84 1.302 每极每相槽数 q 3+1/2 1.303 每项并联支路数 a 2

·m2) 1.304 每槽有效导体数 Ns 22

1.305 每支路电流 Ia 61.861 (A) 1.306 定子线圈线规 2-1.8X4.25

1.307 定子槽电流 Is 1360.942 (A) 1.308 电负荷 A 345.0935 (A/cm) 1.309 绕组节距 Y 9 1.310 短距系数 β .857 1.311 每相串联匝数 Wθ 154 1.312 每支路有效导体截面积 Ac 14.7 (mm)

1.313 定子绕组的电流密度 J 4.2082 (A/mm) 1.314 热负荷 AJ 1452.22 (A/cm.mm) 1.315 定子铁芯总长度 lt 79 (cm)

1.316 定子绕组端部每半匝平均长度 lE 86.3498 (cm) 1.317 定子绕组每匝平均长度 lc 330.7 (cm) 1.318 定子绕组每相电阻 r(15) .303901 (1.319 定子绕组每相电阻 r(75) .376837 (

1.4 励磁绕组数据

1.401 励磁绕组铜线线规 af 3.55 (mm) 1.402 励磁绕组铜线线规 bf 20 (mm) 1.403 励磁绕组铜线截面积 Af 71 (mm) 1.404 励磁绕组每极匝数 Wf 45.5

1.405 励磁绕组每极匝数长度(单排线圈) lcf 214.95 (cm) 1.406 励磁绕组电阻 Rf(15) .1933 (1.407 励磁绕组电阻 Rf(75) .2397 (1.408 励磁绕组电阻 Rf(120) .2745 (1.409 励磁绕组电阻 Rf(130) .2822 (1.410 极弧半径 Rp 45.5685 (cm) 1.411 极靴宽度 bp 29.5 (cm) 1.412 极靴高度 hp 4 (cm) 1.413 主极极靴长度 lp 79 (cm) 1.414 极身宽度 bm 18.5 (cm) 1.415 极身高度 hm 18.8 (cm) 1.416 主极极身长度 lm 79 (cm) 1.417 磁极压板厚度

1.5 阻尼绕组数据

1.501 阻尼条节距 t2 (cm) 1.502 阻尼绕组槽开口宽度 bsh (mm) 1.503 阻尼绕组槽开口高度 hsh (mm) 1.504 每极阻尼条数 nB

1.505 阻尼条直径 dB 0 (mm)

Ω) Ω) Ω) Ω) Ω) Ω) δp 4 (cm) 1.506 圆阻尼条截面积 AB (cm) 1.507 阻尼条长度 lB (cm) 1.508 阻尼环厚度 aR (mm) 1.509 阻尼环宽度 bR (mm) 1.510 阻尼环截面积 AR (mm) 1.511 阻尼环平均直径 DR (mm) 1.512 直轴阻尼绕组电阻(标幺值) RDd* 0 1.513 交轴阻尼绕组电阻(标幺值) RDq* 0

二. 空载磁势计算

2.1 磁路计算

2.101 定子齿顶处齿距 t1 3.9437 (cm) 2.102 极距 2.103 气隙 2.104 比值 2.105 比值 2.106 极弧系数 2.107 定子1/3齿高处齿距 t1/3 4.1505 (cm) 2.108 定子1/2齿高处齿距 t1/2 4.254 (cm) 2.109 定子齿顶处齿宽 bt 2.1937 (cm) 2.110 定子1/3齿高处齿宽 bt1/3 2.4005 (cm) 2.111 定子1/2齿高处齿宽 bt1/2 2.504 (cm) 2.112 定子轭高 hj 10.45 (cm) 2.113 定子轭磁路长 Lj 52.0259 (cm) 2.114 定子铁芯叠压系数 KFE .95

2.115 定子铁芯有效长度 lef 60.8 (cm) 2.116 比值 lt/2.117 定子铁芯边缘段阶梯形高度 a1 0 (cm) 2.118 定子铁芯边缘段阶梯形宽度 c1 0 (cm) 2.119 定子铁芯计算长度 Lt2.120 主极极靴计算长度 lp2.121 轴向气隙计算长度 l0 79.65 (cm) 2.122 计算气隙 2.123 磁极铁芯计算长度 lm2.124 磁极结构尺寸 ap 5.5 (cm) 2.125 磁极结构尺寸 dt 2.5878 (cm) 2.126 磁极结构尺寸 cp 9.8686 (cm) 2.127 磁极结构尺寸 2.128 定子齿重 GFet 817.3085 (kg) 2.129 定子轭重 GFej 2133.6246 (kg) 2.130 磁极压板截面积 Ap 51.8 (cm) 2.131 磁极铁芯截面积 Am 1521.255 (cm)

η 41.4 (cm) δ .65 (cm) δ/η .02 δmax/δαp .71

η 1.9 ＇ 79 (cm) ＇ 80.3 (cm) δ＇ .817 (cm) ＇ 83 (cm) ηm 11.8708 (cm) 1.5

2.2 空载特性计算

2.201 绕组基波短距系数 Kp1 .9747 2.202 绕组基波分布系数 Kd1 .95619 2.203 绕组基波系数 Kdp1 .932

2.204 基波磁通 θ1 .1903 (Wb) 2.205 磁场波形系数 kθ .9968 2.206 极弧磁通系数 kλ .9116 2.207 空载额定电压时的每极磁通 θ .1897 (Wb) 2.208 空载额定电压时极靴部分的磁通 θλ .1729 (Wb) 2.209 极靴上气隙的平均磁通密度 Bδ .7358 (T) 2.210 定子1/3齿高处的磁通密度 Bt1/3 1.59 (T) 2.211 定子1/2齿高处的磁通密度 Bt1/2 1.5243 (T) 2.212 定子轭的磁通密度 Bj 1.49 (T) 2.213 定子齿的气隙系数 kδ1 1.1689 2.214 定子铁芯径向通风槽的气隙系数 kδ2 1.0826 2.215 转子阻尼绕组槽的气隙系数 kδ3 1

2.216 总气隙系数 kδ 1.2655 2.217 定子齿的磁位降 Ft 876.48 (A) 2.218 定子轭的磁位降 Fj 1139.3672 (A) 2.219 磁极漏磁系数 ζm 1.1721 2.220 极身根部磁通 θm .2223 (Wb) 2.221 极身根部的磁通密度 Bm 1.46 (T) 2.222 极靴的漏磁系数 ζp 1.0537 2.223 极身上部的磁通 θp .1999 (Wb) 2.224 极身上部的磁通密度 Bp 1.31 (T) 2.225 磁极的平均磁通密度 Bm1/2 1.42 (T) 2.226 磁极的磁位降 Fm 893.76 (A) 2.227 转子轭与磁极接缝处的磁位降 Fj2 730 (A)

2.228 气隙磁位降 Fδ 12172.0569 (A) 2.229 额定电压下的空载磁位降 Ff0 15811.6641 (A) 2.230 定子绕组漏抗 Xζ .0631

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 10640.7336 (A) 3.102 短路比 Kc 1.486 3.103 定子绕组总漏抗 Xζt .101 3.104 cosθ=0时对应额定电压Uθ的每极磁通 θ＇ .2017 (Wb) 3.105 气隙平均磁通密度 Bδ＇ .7822 (T)

3.106 空气隙的磁位降 Fδ＇ 12939.6342 (A)

3.107 定子轭的磁通密度 Bj＇ 1.58 (T) 3.108 定子轭的磁位降 Fj＇ 2601.295 (A) 3.109 定子齿的磁通密度 Bt1/3 1.69 (T) 3.110 定子齿的磁位降 Ft1/3 1464.12 (a) 3.111 磁极漏磁系数 ζm＇ 1.3065 3.112 极靴的漏磁系数 ζp＇ 1.0956 3.113 极身根部的磁通密度 Bm＇ 1.78 (T) 3.114 极身上部的磁通密度 Bp＇ 1.5 (T) 3.115 磁极的平均磁通密度 Bm1/2 1.71 (T) 3.116 磁极的磁位降 Fm＇ 3403.28 (A) 3.117 转子轭与磁极接缝处的磁位降 Fj2＇3.118 额定千伏安.cosθ=0过励时的总磁位降 Σ 31171.006 (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 26681.1943 (A)

四. 励磁数据

4.01 空载额定电压时的励磁电流 If0 173.7546 (A) 4.02 额定负载时的励磁电流 Ifo 293.1999 (A) 4.03 额定负载时励磁绕组的电流密度 Jf 4.1296 (A/cm) 4.04 空载时励磁绕组的滑环电压 Uf0 33.5868 (V) 4.05 额定负载时励磁绕组的滑环电压 UfN 82.741 (V) 4.06 集电环上的励磁电压增长速度 ΔUf 165.482 (V/s) 4.07 直流励磁机的额定电压 Uf 91.0151 (V) 4.08 直流励磁机的额定电流 If 322.5199 (A) 4.09 直流励磁机的额定功率 Pf 29.3542 (kW) 4.10 励磁系统的顶置电压 Ufmax 165.482 (V) 4.11 直流励磁机的最大励磁电流 Ifmax 830.2225 (A) 4.12 直流励磁机的瞬时最大功率 Pfmax 137.3869 (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 4.1968 (kW) 5.102 空载额定电压时定子轭中铁耗 PFej 8.0053 (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 3.0324 (kW) 5.104 空载时总损耗 PFe 15.2345 (kW)

5.2 短路损耗

890 (A)

5.201 并联股线间的环流系数 Kr .000426 5.202 并联股线间的环流系数 ε .43242 5.203 涡流损耗系数 Ks .0055 5.204 定子绕组费立德系数 KF 1.0059 5.205 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 2778.8645 (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 2.2938 (kW) 5.207 额定电流时定子绕组铜耗 Pcu 17.3049 (kW) 5.208 额定电流时双层定子绕组铜耗 Pcus .1025 (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 .1269 (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 .0725 (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 0 (kW)

5.212 短路电流为额定电流时的总损耗 Pk 19.9006 (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 21.1925 (kW)

5.4 机械损耗(摩擦损耗及通风损耗)

5.401 风摩损耗 Pfv 6.5388 (kW) 5.402 总机械损耗(包括风摩损耗) Pmec 16.5388 (kW)

5.5 效率

5.501 总损耗 Σ 51.6739 (kW) 5.502 发电机额定负载时的效率 η 97.2093

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 .6837 (W/cm) 6.102 铜耗在定子内圆产生的单位热负载 W2 .3652 (W/cm) 6.103 铜耗在线圈表面产生的单位热负载 W3 .0683 (W/cm) 6.104 铁芯对空气的温升 θFe 40.5607 (K) 6.105 线圈绝缘温度降 θi 14.514 (K) 6.106 线圈端部表面对空气的温升 θE 24.9385 (K) 6.107 定子有效部分的最高温升 θmax 55.075 (K)

6.108 定子线圈对空气的平均温升 θcu 45.4993 (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＇ .8745 (W/cm) 6.202 转子线圈的电负荷 A2 818.4415 (A/cm) 6.203 转子线圈的表面热系数 W〃 .0141 (W/cm℃) 6.204 转子线圈对空气的温升 θf 62.0213 (K)

七.经济指标

7.01 发电机定子有效铁重 GFe 2950.9331 (kg) 7.02 定子绕组铜重 Gcu 399.773 (kg) 7.03 励磁绕组铜重 Gcuf 494.4099 (kg) 7.04 阻尼条重量 GB 0 (kg) 7.05 阻尼环重量 GR 0 (kg)

7.06 发电机有效铜重 Gcut 894.1829 (kg) 7.07 发电机单位容量有效铁重量 gfe 1.3115 (kg) 7.08 发电机单位容量有铜铁重量 gcu .1777 (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 9411.5127 (At) 8.102 定子绕组直轴电枢反应系数 Kad 1.049

8.103 定子绕组电枢反应直轴磁动势 Fad 9872.676868 (At) 8.104 直轴电枢反应电抗 Xad .811094 8.105 定子交轴与直轴电枢反应基波磁通之比 Kq .503 8.106 交轴电枢反应电抗 Xaq .46214 8.107 定子绕组漏抗 Xζ .0631 8.108 直轴同步电抗 Xd .874194 8.109 交轴同步电抗 Xq .52524 8.110 极靴之间漏磁导 λpl .432329 8.111 极身之间漏磁导 λml .871045 8.112 磁极端面之间漏磁导 λmb .08247 8.113 磁极总漏磁导 λm+p 1.385844 8.114 瞬变过程磁极总漏磁导 Λ 1.03276 8.115 励磁绕组总电抗 Xζ2 .938379 8.116 励磁绕组漏抗 Xζf .127285 8.117 直轴瞬变电抗 Xd＇ .17312 8.118 交轴瞬变电抗 Xq＇ .52524 8.119 阻尼绕组直轴漏抗(开口槽) Xζd 0 8.120 阻尼绕组交轴漏抗 Xζq 0

8.121 直轴超瞬变电抗 Xd〃 .17312 8.122 交轴超瞬变电抗 Xq〃 .52524 8.123 负序电抗(当短路时) X2 .301545 8.124 负序电抗(外接大电抗时) X2 .045465 8.125 零序电抗 X0 .061112 8.126 定子绕组电阻(标幺值) R* .007691 8.127 励磁绕组电阻(标幺值) Rf* .001206 8.128 保梯电抗 xp .0995

8.2 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 Tdo8.202 定子绕组和励磁绕组开路时

直轴阻尼绕组的时间常数 TDdo8.203 定子绕组开路时交轴阻尼绕组的时间常数 TDqo8.204 定子绕组短路时励磁绕组的时间常数 Td8.205 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 Tdo8.206 定子绕组及励磁绕组短路时

直轴阻尼绕组的时间常数 Td8.207 定子绕组短路时交轴阻尼绕组的时间常数 Tq8.208 励磁绕组短路时定子绕组的时间常数 Ta .1249 (s) 8.209 机端三相短路时瞬变电流衰减时间常数 Td38.210 机端三相短路时超瞬变电流衰减时间常数 Td38.211 机端三相短路时定子电流

非周期分量衰减时间常数 Ta3 .1078 (s) 8.212 机端两相短路时瞬变电流衰减时间常数 Td28.213 机端两相短路时超瞬变电流衰减时间常数 Td28.214 机端两相短路时非周期分量衰减时间常数 Ta2 .1249 (s) 8.215 机端单相短路时瞬变电流衰减时间 Td18.216 机端单相短路时超瞬变电流衰减时间 Td1＇ 2.478 (s) ＇ 0 (s) ＇ 0 (s) ＇ .4907 (s) 〃 0 (s) 〃 0 (s) 〃 0 (s) ＇ .4907 (s) 〃 0 (s) ＇ 1.0004 (s) 〃 0 (s) ＇ 1.0734 (s) 〃 0 (s)

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