凸极同步发电机电磁计算程序
1 额定数据及主要尺寸
1. 额定功率：N 75kW P =
2. 额定电压：N 400V U =
3. 额定转速：N 1500r/min n =
4. 额定频率：N 50Hz f =
5. 额定功率因数cos 0.8?=
6. 相数：m =3
7. 额定相电流（星形连接）：
3
N 135.3A I ===
8. 极数：
N N 12012050
2=41500
f p n ?=
= 9. 定子铁芯外径：D l =430mm 10. 定子铁芯内径：D il =300mm 在凸极同步电机中，l
il
1.42D D ≈ 11. 极距：
il
300mm 235.62mm 24
D p
ππ
τ=
=
= 12. 圆周速度：
N 2250235.62
m/s 23.562m/s 10001000
f v τ??=
== 13. 定子铁芯总长度：l t =300mm 14. 定子铁芯净长度：
l Fet =K Fet (l t -n k b k )=0.92×(300-0)mm=276mm
式中，n k 为通风道数；
b k 为通风道宽度；
K Fet 为定子铁芯叠压系数，本设计中定子铁芯选用0.5mm 厚热轧硅钢片，取K Fet =0.92
15. 磁极铁芯总长度：l m =300mm 16. 磁极铁芯净长度：
l Fem =K Fem l m =0.95×300mm=285mm
式中，K Fem =0.95~0.97(1~1.5mm 厚钢板) 17. 铁芯计算长度：
有径向通风道时，'
i t k k l l n b =- 式中，'k b 为通风道宽度
无径向通风道时
i t 2l l δ=+， 定转子铁芯长度相等时
i t m 1
()2
l l l =
+， 定转子铁芯长度不等时 本设计为无径向通风道且定转子长度相等时，故
i t 23002 1.1302.2mm l l δ=+=+?=
18. 最小气隙：
3c 0
δ
3100.527.563235.62
(0.25~0.30)10mm 0.715
1.04~1.25mm
K A K B τ
δ--=???=??=
按标准取 1.1mm δ=
式中，0K 为半经验系数，00.25~0.30K =；
c K 为饱和短路比，对自励恒压发电机可取c 0.5K =；
A =27.563A/mm 为定子线负荷，δ0.715T
B =为气隙磁密，下文均会计
算
19. 最大气隙：
m 1.2 1.2 1.1mm 1.32mm δδ==?=
2 定子绕组
20. 每极每相槽数：q =4 21. 定子（虚）槽数：
1243448Z pmq ==??=
22. 绕组节距：y 1=10
绕组节距比：
1105
=346
y mq β=
=? 23. 绕组短距系数（基波）：
p 5sin()sin()0.9659262
K ππ
β==?=
24. 绕组分布系数（基波）：
d sin sin 260.9577sin
4sin
224
m K q mq π
π
ππ
=
=
=
25. 绕组系数（基波）：
dp d p 0.95770.96590.925K K K ==?=
26. 并联支路数：a =2 27. 每槽导体数：N s =8 28. 并绕导线根数：N t =3 29. 每相串联导体数：
s 1848
6432
N Z N ma ?=
==? 30. 槽满率：取S f =75% 31. 槽面积（梨形槽）：
初定槽形尺寸：b s0=3mm ，h s0=1mm ，h s1=1.5mm ，h s2=11mm ，齿靴角=30α
s1s1t119.962118.3962mm 9mm b t b =-=-=≈
式中，s119.962mm t =为定子齿距，t111mm b =为定子齿宽度，下文均会计算
s1s s211809180tan 11tan 5.2mm 2248
b R h Z =+=+=
，槽楔厚h =2.5mm
2
s s1s s1s2s 22
2()222 5.29(12.5 2.5) 5.222139.47mm R b A h h h R π
π+=
+-+??+=?-+?=
32. 槽绝缘占面积：
i i s1s2s s122
[2()(2)]0.3[212.5(2) 5.29]mm 18.22mm A C h h R b ππ=++++=??++?+= 式中，C i =0.3mm 为单边槽绝缘厚度 则槽有效面积：
2sef s i 139.4718.22121.25mm A A A =-=-=
33. 导线直径：
1.95mm d =
== 查表取铜对应的标称线规QZ 得：
漆包线最大外径d =1.93mm ，导线d c =1.81mm 34. 定子导线截面积：q a =2.573mm 2 35. 定子绕组电密：
22N a t a 135.3A/mm 8.76A/mm 23 2.573
I j aN q =
==?? 36. 线负荷：
N il 364135.3
A/mm 27.563A/mm 300mNI A D ππ
??=
== 37. 发热参数：
2-122-12j a 275.638.76A cm mm 2414.5A cm mm A Aj ==?=
3 磁路计算
38. 定子铁芯拼片：
26
62
nt p ?== （应为偶数或分子为偶数的最简分数）
式中，n 为每片重叠数； t 为每层叠片的重叠片数； p 为极对数。 39. 定子齿距：
il
s 1
300mm 19.635mm 48
D t Z ππ
=
=
= il s0s1s11
[2()][3002(1 1.5)]
mm 19.962mm 48D h h t Z ππ+++?+=
=
=
il s0s1s2s21[2()][3002(1 1.511)]
mm 21.402mm 48D h h h t Z ππ++++?++=
=
=
il s0s1s21s 1
3
22[()]
[300(1 1.511)]
3
3
mm 20.224mm 48
D h h h t Z ππ++++?++=
=
=
40. 定子齿宽度：
s δt1Fe ts 19.6350.715
mm 8.976~11.738mm 0.92(1.20~1.60)
t B b K B ?=
==? 式中，K Fet 为铁芯叠压系数，取0.92 B ts 为定子齿 ，取1.30~1.70 T 取b t1=11mm
t2s2s 221.4022 5.22110.96mm b t R =-=-?=
41. 定子齿计算宽度：
tmax tmin ts 211210.96mm 10.973mm 33b b b ++?===
42. 定子槽深：
h s =h s0+h s1+h s2+R s =1+1.5+11+5.2=18.7mm （适用圆底槽）
43. 定子齿计算高度： '
s ts s1s2 5.21.51114.23mm 33
R h h h =++=++= （适用圆底槽）
44. 定子轭高度：
l il js s 43030018.746.3mm 22D D h h --=-=-=
45. 定子轭计算高度：
's js js 5.2
46.348.03mm 33
R h h =+
=+= （适用圆底槽） 46. 定子轭磁路长度：
'js l js ()(43048.03)mm=150.00mm 48
l D h p
π
π
=
-=
-
47. 极靴宽度：
p p il m 180(2)sin
20.716
(3002 1.32)sin(180)mm 4
159.73mm
b D p
αδ=-=-??=
式中，p α为极弧系数，下文会计算 48. 磁极偏心距：
m il m il il m 1()()2[()()cos ]
22
(1.32 1.1)(300 1.32 1.1)
mm 3003002[( 1.1)( 1.32)cos32.49]
22
1.39mm
D H D D
δδδδδδθ---=
------=?---=
式中，p 1il m
159.73
arcsin arcsin
32.4923002 1.32
b D θδ===--?
49. 极靴圆弧半径：
il p 300 1.39 1.1147.51mm 22
D R H δ=
--=--= 50. 极靴边缘高度：'
p 2.5mm h =
51. 极靴中心高度：
'
il il p p m 1(
)()cos 22300300( 2.5 1.1)( 1.32)cos32.492225.99mm
D D h h δδθ=+---=+---=
52. 初取漏磁系数：'1010 1.1
11 1.0467235.62
δ
στ
?=+=+
=
53. 磁极宽度：
'6
6m em m
F 10 1.04670.0356410mm 84.45mm 28 1.55
5B b l σΦ???=
==?
54. 磁极中心高度：
m il jr p 11
()(300155)25.99 1.145.41mm 22
h D D h δ=---=?---=
55. 磁极侧高度：
jr 'm m 2155
(1cos )45.41(1cos33.01)57.92mm 2
2
D h h θ=+
-=+
?-= 式中，m 2jr 84.45arcsin
arcsin 33.01155
b D θ=== 56. 转子轭内径：D ir =90mm 57. 转子轭外径：D jr =155mm 58. 转子轭高度：
jr ir
jr 15590
mm 32.5mm 2
2
D D h --=
=
= 59. 转子轭计算高度：
'jr jr ir 11
32.59047.5mm 6
h h D i *=+
=+?= (适用于转子轭直接套在轴上) 60. 转子轭磁路长度：
'
jr jr jr ()(15547.5)mm 42.215mm 48
l D h p
π
π
=
-=
?-=
61. 转子轭轴向长度：r 292mm l =
62. 磁极与轭间残隙： 22m 2300(8)10(8)10mm 0.09mm 300300l δ--=+?=+?=
63. 实际极弧系数：
p p p
p 159.73
2arcsin
2147.51arcsin
22147.510.716180
253.62180b R R π
πατ
??=
=
?=
64. 气隙比：
m 1.32 1.21.1
δδ== 65. 最小气隙比极距：
1.10.00467235.62
δτ== 66. 基波磁场幅度系数：
111 1.0836A B α== （查中小型电机设计手册）
67. 三次谐波磁场幅度系数：
3133(0.6)0.04855A B αα=-= （查中小型电机设计手册）
68. 磁场分布系数：
3
d 12
2
0.04855
()(1.086)0.7003
3
f ααπ
π
=
+
=
?+
= 69. 磁场波形系数：
b 1.0946f =
=
=
70. 直轴电枢反应磁场幅度系数：
d1d d 0.9156A A B == （查中小型电机设计手册）
71. 交轴电枢反应磁场幅度系数：
q1q q 0.46A A B == （查中小型电机设计手册）
72. 电枢磁动势直轴折算系数：
d1
ad 1
0.9156
0.84501.0836
A K α=
=
=
73. 电枢磁动势交轴折算系数：
q1
aq 1
0.46
0.42451.0836
A K α=
=
= 74. 定子卡氏系数：
s s0δ12
s s0s0
2
(4.440.75)
(4.440.75)19.635(4.44 1.10.753)
19.635(4.44 1.10.753)31.0687
t b K t b b δδ+=+-??+?=
??+?-= （适用于半闭口或半开口槽，本设计为半开口槽）
75. 阻尼笼卡氏系数：
d d δ22
d d d 2
(4.440.75)(4.440.75)17.12(4.44 1.10.752)
17.12(4.44 1.10.752)21.0380
t b K t b b δδ+=+-??+?=
??+?-= 式中，d 17.12mm t =为阻尼槽距，对于q =整数的槽绕组，t d 应符合如下关系：
s d s 0.80.9t t t ≤≤
b d =2mm 为阻尼槽口宽度 76. 卡氏系数：
δδ1δ2 1.0687 1.0380=1.1093K K K ==?
77. 空载每极总磁通：
N b dp 400/Wb 0.03564Wb 22 1.0946500.92564
U f fK N
φΦ=
=
=????
78. 气隙磁密最大值：
66
δi d 100.0356410T 0.715T 235.62302.20.7
B l f τΦ??===??
79. 定子视在齿磁密
'
s i ts δts Fet 19.635302.2
0.715T 1.40T 10.973276
t l B B b l =
=??= '
ts ts 1.40T B B ==
当'ts 1.8T B >时，应对'ts B 进行修正；当'ts 1.8T B ≤时，'
ts ts
B B =。 80. 齿磁密修正系数：
对平行齿 s 1s 2F e t t 1t 2
n F e t t 1t 2
()()
()t t K b b K K b b +-+=
+
对平行槽 1F e t
t s
s 3
n F e t
t s
t K b K K b -=
81. 定子轭磁密：
66
js 'js Fet 100.0356410T 1.3442T 2248.03276
B h l Φ??===??
82. 气隙磁压降：
33δδδ0.8100.8 1.1 1.10930.71510A 697.972A F K B δ=?=????=
83. 定子齿磁压降：
'
ts ts ts 14.230.673A 9.577A F h H ==?=
式中，ts H 对应于ts B ，查磁化曲线得ts 0.67300A/mm H = 84. 定子轭磁压降：
js js js 150.000.538960.4134A 33.421A F l H ξ==??=
式中，js H 对应于js B ，查磁化曲线知js 0.53896A/mm H = ξ为轭部磁路长度因数，查表知0.4134ξ= 85. 气隙、定子齿、轭磁压降之和：
δtj δts js 697.9729.57733.421740.970A F F F F =++=++=
86. 计算漏磁几何尺寸：
m 1'
jr m m 84.45arctan
arctan 24.202155245.4157.92
b D h h γ===+-+?-
p
2'jr m p
159.73
arctan
arctan
32.752155245.41 2.5
b D h h γ===+++?+
m 1180sin()
224.20)mm 77.23mm
a p
γ=-=-=
p 2180sin()
232.75)mm 62.65mm a p
γ=-=-=
'
pm p p 11(2)(225.99 2.5)mm 18.16mm 33
h h h =+=??+=
87. 磁极压板厚：'6mm d = 88. 磁极压板宽：'86mm b = 89. 磁极计算长度：
'
'm m 230026312mm l l d =+=+?=
90. 极靴漏磁导：
m pm p 9
9
p pm p
p 9975107.32lg(1)102
530018.16159.73107.3218.16lg(1)1062.6562.6525.277710H
l h b h a a π
π
-----Λ=?++???=?+??+??=?
91. 极身漏磁导：
''9'
9
m m m m m m m 9972.510 3.66lg(1)102
2.531257.9284.4510
3.6657.92lg(1)1077.2377.2326.770210H l h b h a a ππ
-----Λ=?++???=
?+??+??=?
92. 磁极漏磁导：
76p m 1.1() 1.1(5.2777 6.7702)10H 1.325310H --Λ=Λ+Λ=?+?=?
93. 每极漏磁通：
64σδtj 1.325310740.970Wb 9.82010Wb F --Φ=Λ=??=?
94. 漏磁系数：
σ9.820
11 1.0276356.4
σΦ=+
=+=Φ σ与'σ之差应小于5%，否则应重新假定'σ再计算
''
1.0467 1.0276
100%100% 1.82%5%1.0467
σσσ--?=
?=<
故假设成立 95. 磁极磁通：
22m σ 3.564100.0982100.03662Wb --Φ=Φ+Φ=?+?=
96. 磁极极身截面积：
''2m Fem m 228584.452686251.00cm S l b d b =+=?+??=
97. 极身磁密：
44m m m 0.03662
1010T 1.4590T 251.00
B S Φ=
?=?= 98. 转子轭磁密：
6
6m jr '
jr r 0.036621010T=1.3201T 2247.5292
B h l Φ=
?=??? 99. 残隙处磁密：
66m δ2m m 0.03662
1010T 1.4454T 30084.45
B l b Φ=
?=?=? 100. 极身磁压降：
m m m 45.41 1.82650A 82.941A F h H ==?=
式中，m H 对应m B ，查磁化曲线得m 1.82650A/mm H = 101. 转子轭磁压降：
jr jr jr 42.215 1.67050A 70.520A F l H ==?=
式中，jr H 对应jr B ，查磁化曲线得jr 1.67050A/mm H = 102. 残隙磁压降：
33δ22δ20.8100.80.09 1.445410A 104.069A F B δ=?=???=
103. 空载每极磁压降：
f0δtj m jr δ2
740.97082.94170.520104.069998.500A
F F F F F =+++=+++= 4 稳态参数
104. 定子线圈尺寸：
s1s c s1s2
2(2~4)
arcsin
92 5.2(2~4)
arcsin
19.96221.402
31.16~34.45b R t t α++=++?+=+=
取c 32α=
y il s0s1s2s [2()]25
[3002(1 1.5)11 5.2]46210.225mm
D h h h R p
π
τβ
π
=
++++=
?+?+++?= y
F c
210.225
123.946mm 2cos 2cos32l τα=
=
=?
E F c sin 123.946sin32mm 65.68mm l l α==?= B t D 2300220340mm l l l =+=+?=
式中，l D 为线圈伸出铁芯直线长度，取l D =20mm 105. 线圈半匝平均长度：
ca B F 23402123.946587.892mm l l l =+=+?=
106. 定子绕组相电阻：
o
o ca 75C 3
a(75C)t a 0Cu ca 3
t a 33
10(1)100.0164(1 4.31075)587.89264
23 2.57310
0.0529l N
R aN q t l N
aN q ρρα-=
?+=
??+????=Ω???=Ω
式中，31Cu 4.310C α--=? 为电阻温度系数； 温度为t 时导体材料的电阻率：
t 0(1)t ρρα=+
式中，0ρ为导体材料0C 时的电阻率，20Cu 0.0164mm /m ρ=Ω 107. 定子槽比漏磁导：
s0s1s L s0s0s123197
()416
55319712 1.566()0.564339161.0179
h h b b b ββλλ++=
+++?+?+?=?++?+= （适用圆底槽） 式中，L λ为下部单位漏磁导，查表得L 0.56λ=
108. 定子绕组端部比漏磁导：
e i 0.30.33235.625
(31)(31)0.3350302.26
m l τλβππ?=
-=???-= 109. 谐波比漏磁导：
2
2dp h δ3235.620.9250.28681212 1.1 1.109334K m K mq τλδ?????
==?= ? ??????
??
（适用于有阻尼绕组的情况）
110. 每相漏抗：
2
2
s i s e h 2
2
0.7921001001000.7950302.264 1.01790.33500.2868410010010040.09386l f N X p q λλλ????=??++
? ?????
????=????++Ω ? ?????=Ω
111. 漏抗标幺值：
*N s s
N 0.093860.055I X X U φ=== 112. 相电阻标幺值：
o
o *
N a(75C)
a(75C)N 0.05290.0310I R R U φ=== 113. 每极电枢反应磁动势：
N dp
a 0.450.453135.3640.925
A 2703.29A 24
mI NK F p
????=
=
=
114. 电枢反应直轴折算磁动势：
ad ad a 0.84502703.29A 2284.28A F K F ==?=
115. 电枢反应交轴折算磁动势：
aq aq a 0.42452703.29A 1147.55A F K F ==?=
116. 直轴电枢反应电抗标幺值：
ad ad δδ22284.28
2.8481697.972104.069
F X F F *
=
==++
117. 交轴电枢反应电抗标幺值：
aq aq δδ2
1147.55
1.4308673.244103.968
F X F F *=
=
=++
118. 直轴同步电抗标幺值：
*
*d ad s 2.84810.055 2.9031X X X *=+=+=
119. 交轴同步电抗标幺值：
**q aq s 1.43080.055 1.4858X X X *=+=+=
120. 短路比：
f0c ad 998.500
0.43712284.28
F K F =
== 121. 内功率因数角：
o
*
q *
a(75C)
sin 0.6 1.4858
=arctan
arctan
68.28cos 0.80.0310
X R ?ψ?++==++
122. 额定功角：
68.2836.8731.41θψ?=-=-=
5 额定负载时励磁磁动势和励磁绕组
123. 额定负载时内电动势标幺值：
o o *****
i s s a(75C)a(75C)
1cos sin j(cos sin )1.0581 1.38E R X X R ????ε=+++-==∠
式中，o **
s a(75C)1cos sin 10.03100.80.0550.6 1.0578W R X ??=++=+?+?= o **
s a(75C)
cos sin 0.0550.80.03100.60.0254Q X R ??=-=?-?= 0.0254
a r c t a n a r c t a n 1.38
1.0578
Q W ε==
=
124. 额定工况时磁路计算：
*N i 1.05810.03564Wb 0.03771Wb E Φ=Φ=?= *δN i δ 1.05810.715T 0.7565T B E B ==?=
'*'tsN i ts 1.0581 1.40T 1.4813T B E B ==?= 式中，'
tsN 1.80T B <，故
'
tsN tsN 1.4813T B B ==
*jsN i js 1.05811.3442T 1.4223T B E B ==?= *δN i δ 1.0581697.972A 738.524A F E F ==?=
'tsN ts tsN 14.230.94207A 13.406A F h H ==?=
式中，tsN H 对应tsN B ，查磁化曲线得tsN 0.94207A/mm H =
jsN js jsN N 150.000.738130.3666A 40.590A F l H ξ==??= 式中，jsN H 对应jsN B ，查磁化曲线得jsN 0.73813A/mm H = N 0.3666
ξ=为额定工况时轭部磁路长度因数 δtjN δN tsN jsN 738.52413.40640.590792.520A F F F F =++=++= 63σN δtjN 1.325310792.520Wb 1.050310Wb F --Φ=Λ=??=?
σN N N 1.0503
11 1.027937.71
σΦ=+
=+=Φ 222mN N σN 3.771100.1050310 3.876010Wb ---Φ=Φ+Φ=?+?=? 24
4mN mN
m 3.8760101010T 1.5442T 251.00
B S -Φ?=?=?= 266mN jrN
'jr r 3.8760101010T 1.3973T 2247.5292B h l -Φ?=?=?=?? 266mN δ2N
m m 3.8760101010T 1.5299T 30084.45
B l b -Φ?=?=?=? jrN jr jrN 42.215 2.07380A 87.545A F l H ==?=
式中，jrN H 对应jrN B ，查磁化曲线得jrN 2.07380A/mm H =
mN m mN 45.41 2.95140A 134.023A F h H ==?=
式中，mN H 对应mN B ，查磁化曲线得mN 2.95140A/mm H =
33δ2N 2δ2N 0.8100.80.09 1.529910A 110.153A F B δ=?=???=
125. 额定负载时每极磁压降：
Ei δtjN jrN mN δ2N 1.1()
1.1(79
2.52087.545134.023110.153)A 1236.665A
F F F F F =+++=?+++=
126. 额定负载时励磁磁动势：
fN 1.051.051236.6653360.765A
F F ==?= 127. 励磁绕组每极匝数：W f =136 128. 额定励磁电流：
fN fN f 3360.765
A 24.712A 136
F I W =
== 129. 空载励磁电流：
f0f0f 998.500
A 7.342A 136
F I W =
== 130. 励磁绕组线规（漆包扁线）：
1.68mm 3.80mm a b ?=?
131. 励磁绕组导线截面积：2f 6.17mm q = 132. 第n 层线圈平均匝长度：
fn m m m 212()2n l Q W r b π-?
?=+++????
式中，Q m =82mm ，为线圈框架直线宽度； W m =300mm ，为线圈框架直线长度； r m =5mm ，为框架圆角半径； b =3.80mm ，为导线长边尺寸 133. 励磁绕组平均匝长度：
f fn cf f 11467.0866
cm 84.3168cm 136
n l l W ∑=
== 励磁绕组每极136匝，4层，每层34匝， 式中，n f 为第n 层线圈的匝数。 134. 励磁绕组电阻：
o o f cf
Cu(75)f(75C)f
210040.021********.3168
100 6.17
1.6124p W l R q ρ=
???=
Ω?=Ω
Ｃ
135. 励磁绕组电密：
22fN f f 24.712
A/mm 4.0052A/mm 6.17
I j q =
== 136. 额定励磁电压：
o o fN fN f(120C)fN f(75C)0.6
1.150.61.1524.712 1.61240.646.4225V
U I R I R =+=+=??+= （适用于有刷发电机）
式中，0.6V 为电刷压降；
对于B 级绝缘的励磁绕组，o o f(120C)f(75C)1.15R R = 137. 空载励磁电压：
o f0f0f(25C)0.67.342 1.35030.610.5138V U I R =+=?+= （适用于有刷发电机）
式中，0.6V 为电刷压降
6 阻尼绕组设计
138. 每极阻尼条数：n d =4 139. 每极定子绕组截面积：
22a t s a 3438 2.573mm 741.024mm S mqN N q ==????=
140. 每根阻尼条截面积：
22a d d 741.0240.2mm 37.051mm 4
S S k
n ≥=?= 式中，k 为系数，当阻尼条选用紫铜时k =0.2 141. 阻尼条直径：
y 1.13 6.8783mm d =≥=
取d y =7mm
d y (1.05~1.1) 1.057mm 7.35mm d d ==?=
142. 阻尼条节距：
p d d d 21
0.716235.627.35255
mm 41
17.12mm
d c
t n ατ--=-?--?=
-=
对于q 为整数的槽绕组，t d 应符合如下关系：
s d s 0.80.9t t t ≤≤
式中，c =55mm 为极靴边缘处的齿宽，c 应大于5mm 143. 阻尼齿的最大磁密：
d i d δN
d d Fem 17.12302.2
0.7565T 1.4056T 17.127.35285
t l B B t d l ==??=-- 144. 端环尺寸：
本设计中，取高度y 14mm a =，厚度y 6mm b =
y y
y y
y y d d 20.75(0.4~0.6)a d b d a b n S ?≥?≥??=?即y y 2
y y 14mm 5.25mm 88.9224mm a b a b ?≥??≥??≤??
7 损耗与效率
145. 定子齿钢片重：
'
6
t 1Fet ts ts 67.7104827614.2310.9737.710kg 15.9284kg
G Z l h b --=??=?????= 146. 定子轭钢片重：
''6
js l js js Fet 6()7.710(43048.03)48.032767.710kg 122.4874kg
G D h h l ππ--=-??=-????= 147. 材料单位损耗：10/50 2.20W/kg P = 148. 齿部单位损耗：
22t 10/50tsN 2.20 1.4813W/kg 4.8273W/kg p P B ==?=
149. 轭部单位损耗：
22js 10/50jsN
2.20 1.4223W/kg 4.4505W/kg p P B ==?= 150. 定子铁损耗：
Fe t t t js js js
2 4.827315.9284 1.5 4.4505122.4874971.4776W
p K p G K p G =+=??+??=
式中，K t 、K js 为经验系数。当
N
100kV A cos P ?
< 时，K t =2，K js =1.5；当N
100kV A cos P ?
≥ 时，K t =1.7，K js =1.3 151. 磁极单位表面损耗：
32
2
1N bm bm 0s 32
22
2
()100004815002(0.171419.635)W/m 10000437.6351W/m Z n p K B t ??
= ???
???=??? ?
??
= 式中，B 0为齿谐波磁通密度最大值。
00δδN 0.2043 1.10930.7565T 0.1714T B K B β==??=
目录 摘要 ..................................................................... I Abstract................................................................. II 第一章绪论........................................................ - 4 - 1.1 工程背景...................................................... - 4 - 1.2 该课题设计的主要内容.......................................... - 4 - 第二章三相异步电动机................................................ - 6 - 2.1 三相异步电动机结构............................................ - 6 - 2.1.1 异步电动机的定子结构..................................... - 7 - 2.1.2 异步电动机的转子结构..................................... - 8 - 2.1.3 三相异步电动机接线图..................................... - 8 - 2.2 三相异步电动机工作原理........................................ - 9 - 2.3 三相异步电动机的机械特性和工作特性........................... - 12 - 第三章三相异步电机电磁设计......................................... - 14 - 3.1 主要尺寸和空气隙的确定....................................... - 14 - 3.2 定子绕组与铁芯设计........................................... - 14 - 3.2.1 定子绕组型式和节距的选择................................ - 15 - 3.2.2 定子冲片的设计.......................................... - 16 - 3.3 额定数据及主要尺寸........................................... - 17 - 3.4 磁路计算..................................................... - 19 - 3.5 性能计算..................................................... - 22 - 3.5.1 工作性能计算............................................ - 22 - 3.5.2 起动性能计算............................................ - 26 - 第四章电机转动轴的工艺分析......................................... - 28 - 4.1 转动轴的加工工艺分析......................................... - 28 - 4.2 选择设备和加工工序........................................... - 30 - 4.3 成品的最后工序............................................... - 31 - 小结与致谢........................................................... - 32 - 参考文献............................................................. - 33 -
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 .8 1.103 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 8 1.112 相数 M 3 1.113 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 108 1.302 每极每相槽数 q 4.5 1.303 每项并联支路数 a 1
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 V 600= 2．额定转速 n N 1500/m in 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=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75N P k w = 9．效率 91.4% η = 10．极数 2p 120120504 1500 N f n ?== = 11．计算功率： ' 1.0875 101.25c o s 0.8 E N K P P k w ? ?= = = 式中 1.08 E 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= 0.67 p b τ = 13．气隙磁密 (0.7 1.07B 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 '16.110 il p B d p N P D le f K K A B n δ α ? ???= ? ?? 3 3 3 3 6.110101.2510 0.67 1.110.92280000.81500 27.110 m -???= ?????=? 16．主要尺寸比：0.6 2.5 λ =～ 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1 430D m m = 则定子内径： 11430302.823001.42 1.42 i D D c m m m = =≈≈ 19．定子铁心有效长度： 2 3 122 1 27.110 0.30113000.3 i i D lef l lef m m m D -??≈= = ≈≈ 20．定子铁心净长度： ()3000.92276F et F et k k F et l K l n b K l m m =-= ?=?= 式中F e t 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F e t l 中
第一节概述 发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是一个十分贵重的电器元件，因此，应该针对各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。 1故障类型及不正常运行状态： 1．1 故障类型 1)定子绕组相间短路：危害最大； 2)定子绕组一相的匝间短路：可能发展为单相接地短路和相间短路； 3)定子绕组单相接地：较常见，可造成铁芯烧伤或局部融化； 4)转子绕组一点接地或两点接地：一点接地时危害不严重；两点接地时， 因破坏了转子磁通的平衡，可能引起发电机的强烈震动或将转子绕组烧损； 5)转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失，即发电机低励或失磁：从电 力系统吸收无功功率，从而引起系统电压下降，如果系统中无功功率储备不足，将使电力系统中邻近失磁发电机的某些电压低于允许值，破坏了负荷与各电源间的稳定运行，甚至可使系统因电压崩溃而瓦解。 6)发电机与系统失步：会出现发电机的机械量和电气量与系统之间的振 荡，这种持续的振荡对发电机组和电力系统产生有破坏力的影响；7)发电机过励磁故障：并非每次都造成设备明显破坏，但多次反复过励 磁，将因过热而使绝缘老化，降低设备的使用寿命。 1．2 不正常运行状态 1)由于外部短路引起的定子绕组过电流：温度升高，绝缘老化；
2)由于负荷等超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷，温度升 高，绝缘老化； 3)由于外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流和过 负荷：在转子中感应出100hz的倍频电流，可使转子局部灼伤或使护环受热松脱，从而导致发电机重大事故。此外还会引起发电机100Hz的振动； 4)由于突然甩负荷引起的定子绕组过电压：调速系统惯性较大，在突 然甩负荷时，可能出现过电压，造成发电机绕组绝缘击穿； 5)由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷； 6）由于汽轮机主气门突然关闭而引起的发电机逆功率：当机炉保护动作或调速控制回路故障以及某些人为因素造成发电机转为电动机运行时，发电机将从系统吸收有功功率，即逆功率。危害：汽轮机尾部叶片有可能过热而造成事故。 2 汽轮发电机保护类型 1）发电机差动保护：定子绕组及其引出线的相间短路保护； 2）匝间保护：定子绕组一相匝间短路或开焊故障的保护； 3）单相接地保护：对发电机定子绕组单相接地短路的保护； 4）发电机的失磁保护：反应转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失； 5）过电流保护：反应外部短路引起的过电流，同时兼作纵差动保护的后备保护； 6）阻抗保护：反应外部短路，同时兼作纵差动保护的后备保护； 7）转子表层负序电流保护：反应不对称短路或三相负荷不对称时发电机定子绕组中出现的负序电流；
辽宁工业大学 实验室开放课题设计（论文） 题目：异步电动机机械特性的MATLAB仿真》 院（系）：电气工程学院 专业班级：自动化 131 学号： 0 ` 学生姓名：徐峰 指导教师：赵丽丽
起止时间：
摘要 异步电动机以其结构简单、运行可靠、效率较高、成本较低等特点，在日常生活中得到广泛的使用。目前，电动机控制系统在追求更高的控制精度的基础上变得越来越复杂，而仿真是对其进行研究的一个重要手段。MATLAB是一个高级的数学分析和运算软件，可用动作系统的建模和仿真。在分析三相异步电动机物理和数学模型的基础上，应用MATLAB软件简历了相对应的仿真模型；在加入相同的三相电压和转矩的条件下，使用实际电机参数，与MALAB给定的电机模型进行了对比仿真。 第一章对异步电机的实验要求做出了相关的描述，第二章对MATLAB仿真软件做了一定的介绍，第三章是对异步电动机的机械特性、启动、制动和正反转进行理论分析和仿真模拟以及仿真结果的分析。 经分析后，表明模型的搭建是合理的。因此，本设计将结合MATLAB的特点，对三相异步电机进行建模和仿真，并通过实际的电动机参数，对建立的模型进行了验证。 关键词：异步电机、数学模型、MATLAB仿真、三相异步电动机
目录 第1章实验任务及要求 (1) 第2章 MATLAB及SIMULINK的介绍 (2) MATLAB介绍 (2) S IMULINK模块的介绍 (3) 第3章仿真实验 (4) 三相异步电动机的机械特性 (4) 三相异步电动机起动的仿真 (6) 三相异步电动机制动仿真 (8) 三相异步电动机正反转仿真 (10) 第4章总结 (12) 参考文献 (13) 附录 (14)
水轮发电机基本知识介绍 一. 关于发电机电磁设计 水轮发电机电磁设计的任务是按给定的容量、电压、相数、频率、功率因数、转速等额定值和其他技术要求来确定发电机的有效部分尺寸、电磁负荷、绕组数据及性能参数等。 水轮发电机电气参数的选择，主要依据电力系统对电站电气参数和主接线的要求，同时根据《水轮发电机基本技术条件》、《导体和电器设备选择设计技术规定》等相关规范来选择，当然也要根据具体电站的要求。 在电磁设计过程中考核的几个主要参数：磁密，定、转子线圈温升，短路比，主要电抗，效率，飞轮力矩。 二. 电磁设计需要输入的基本技术数据 （一）额定容量、有功功率、无功功率和功率因数的关系 Φ--发电机输出电流在时间相位上滞后于电压的相位角 额定容量S=√3U N I N =22Q P 有功功率P=√3U N I N cos φ=S ·cos φ 无功功率Q=√3U N I N sin φ=S ·sin φ cos φ= S P （二）发电机的电磁计算需要具备以下基本的额定数据： 功率/容量，功率因数，电压，转速（极数），频率，相数，飞轮力矩（转运惯量） 1. 额定容量（视在功率）或者额定功率（有功功率）
S=φ cos P （kV A / MV A ） P=水轮机额定出力×发电机效率 （kW / MW ） 发电机的容量大小更直接反映发电机的发电能力。有功功率结合功率因数才能完整反映发电机的输出功率能力。 2. 额定功率因数cos φ 发电机有功功率一定时，cos φ的减小，可以提高电力系统稳定运行的功率极限，提高发电机的稳定运行水平；同时由于增大了发电机的容量，发电机造价也增加。相反，提高额定功率因数，可以提高发电机有效材料的利用率，并可提高发电机的效率。近年来由于电力系统容量的增加，系统装设同步调相机和电力电容器来改善其功率因数，以及远距离超高压输电系统使线路对地电容增大，发电机采用快速励磁系统提高稳定性，使发电机额定功率因数有可能提高。 取值：0.8，0.85，0.875，0.9，国内大容量多取0.85~0.9，国外发达国家多取0.9~0.95。 灯泡式水轮发电机由于受结构尺寸限制，功率因数较一般水轮发电机的取值高，以减小气隙长度，提高通风冷却效果。 (1) 一般水轮发电机 GB/T7894-2009 水轮发电机基本技术条件：
三相电机 额定电压U=380V，f=50HZ,机座号Y132，输出P2=8KW，p=4极 螈 1. 2.芄型号：Y132M 3. 4.蒂输出功率：P N=8KW 5. 6.袂相数：m1=3 7. 8.薇接法： 9. 10.莃相电压：Uφ=380V 11. 13. 14.极对数：p=2 15. 16.定子槽数：Z1=36
17. 18.转子槽数：Z2=32 19. 20.定子每极每相槽数： 21. 22.肂定子外径：D1=21cm D i1=13.6cm 荿定子内径： =0.4mm 蒃气隙长度：δ 转子外径：D2=13.52cm 13.6-0.04*2=13.52cm 转子内径：D i2=4.8cm 定子槽型：半闭口圆底槽 定子槽尺寸：b o1=0.35cm b1=0.67cm h o1=0.08cm R1=0.44cm h12=1.45cm 转子槽形：梯形槽 转子槽尺寸：b o2=0.1cm b r1=0.55cm b r2=0.3cm h o2=0.05cm h r12=2.3cm
23.极距： 24.定子齿距： 25.转子齿距： 26.气隙长度： 27.转子斜槽距：b sk=t1=1.187cm 28.铁芯长度：l=16cm 29.铁芯有效长度：无径向通风道：l ef=l+2δ=16.08cm 30.净铁芯长：无径向通风道：l Fe=K Fe l=0.95*16=15.2cm K Fe=0.95（不涂漆） 31.绕组型式：单层交叉式 32.并联支路数：a1=1 33.节距：1-9,2-10,11-18 34.每槽导线数：由后面计算的数据根据公式计算为： 每极磁通φ1=0.00784wb 波幅系数：K A=1.46 绕组系数：K dp1=0.96
发电机保护整定计算技术规范
定子绕组内部故障主保护 一、纵差保护 1 固定斜率的比率制动式纵差保护 1）、比率差动起动电流I op.0：I op.0= K rel K er I gn ／n a 或 I op.0= K rel I unb.0 一般取I op.0＝(0.1～0.3) I gn ／n a ，推荐取I op.0＝0.2 I gn ／n a 。 2）、制动特性的拐点电流I res.0 拐点电流宜取I res.0＝(0.8～1.0)I gn ／n a ，一般取I res.0＝0.8I gn ／n a 。 3）、比率制动特性的斜率S ： 0 .r max .r 0.op max .op I I I I S es es --= ① 计算最大不平衡电流I unb.max ： I unb.max ＝K ap K cc K er I k.max ／ n a 式中：K a p ——非周期分量系数，取 1.5～2.0； K cc — —互感器同型系数，取0.5； K er ——互感器比误差系数，取0.1； I k.max ——最大外 部三相短路电流周期分量。 ② 差动保护的最大动作电流I op.max 按躲最大外部短路时产生的最大暂态不平衡电流计 算： I op.max ＝K rel I unb.max 式中：K rel ——可靠系数，取1.3～1.5。 ③ 比率制动特性的斜率S
一般I res.max ＝I k.max ／n a ，则 0 .r a max .k 0.op unb.max rel 0 .r max .r 0.op max .op I n /I I I K I I I I S es es es --= --≥ 2、变斜率的比率制动式纵差保护 1）、比率差动起动电流I op.0：同4.1.1.1“比率差动起动电流”的 整定。 2）、制动特性的拐点电流I res.1： 对于发电机保护，装置固定取 I res.1＝4I gn ／n a 。 对于发电机变压器组保护，装置固定取 I res.1＝6I gn ／n a 。 3） 、比率制动特性的起始斜率S 1 S 1＝K rel K cc K er 式中：K rel ——可靠系数，取1.5；K cc ——互感器的同型系数，取0.5； K er ——互感器比误差系数，取0.1； 一般取S 1＝0.1 4） 、比率制动特性的最大斜率S 2： ① 计算最大不平衡电流I unb.max ： I unb.max ＝K ap K cc K er I k.max ／n a 式中：K a p ——非周期分量系数，取 1.5～2.0； K cc ——互 感器同型系数，取0.5； K er ——互感器比误差系数，取0.1； I k.max ——最大外部三 相短路电流周期分量， 若I k.max 小于I res.1（最大斜率时的拐点电流）时，取 I k.max =I res.1 。 ② 比率制动特性的斜率S ： a gn a max .k a gn 10.op max .u 2n /I 2n /I n /I 2I I S ---≥ S nb
水轮机甩负荷定义 中文名称： 甩负荷 英文名称： load rejection 定义： 机组在运行中突然失去负荷。由于导叶来不及迅速关闭，导致机组的转速与蜗壳压力升高，而尾水管的压力则降低或真空度加大。应用学科： 电力（一级学科）；水力机械及辅助设备（二级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 甩负荷的英语对应翻译为：load shedding 甩负荷分为两种，一种是主动甩负荷：当电网提供的有功大大小于系统需要的有功，主动甩掉部分不重要的负荷，提高电网供电质量。一种是故障甩负荷，发生这种事故的原因除了电网不正常之外，发电机的主开关跳闸、汽机主汽门脱扣等都是引起该事故的原因。当电站突然甩去大量负荷时，二回路蒸汽流量急剧下降，使一回路冷却剂温度及压力迅速上升。这就是甩负荷事故。 在水电站中甩负荷是一种常见的现象。水轮发电机组发生甩负荷后，巨大的剩余能量使机组转速上升很快，调速器迅速关闭导叶，并
经过一段时间的调整，重新稳定在空载工况下运行。在甩负荷过程中，除了调节保证计算所关心的最大转速上升值和最大水击压力上升值外，还要对甩负荷动态过程品质指标的优劣进行考核。 1.1、转速上升时间:机组甩100%额定负荷后，由于剩余能量巨大，转速上升很快。正常情况下，调速器以最大速度关闭导叶到零开度，转速上升时间tM=tc+tn，其中：tc为调速器迟滞时间，取决于调速器的死区大小、机组转速的上升速率以及运行工况等，调速器在非限制条件下，tc一般大约在0.2s～0.3s。tn为调保计算中的升速时间，被定义为自导叶开始动作到最大转速所经历的时间。升速时间tn取决于水轮机主动力矩和机组惯性力矩之比，即与机组特性有关。采用比转速(ns)统计法有：为相对升速时间，τn=0.9-0.00063·ns。可以看出，相对升速时间τn随比转速的增加而减少，即低比转速、高水头水轮机相对升速时间大，高比转速、低水头水轮机相对升速时间小。T′s为导叶直线关闭时间。由于迟滞时间tc 较升速时间tn小得多，一般情况下，可将转速上升时间tm等同于调保计算中的升速时间tn看待。根据统计资料大多机组的tm=(2～6)s 。 1.2、转速下降时间(tD) 它表示机组甩负荷后，导叶直线关闭到零并一直保持到零开度(相当于机组紧急停机)情况下，自最高转速下降到空载转速区域为止的时间，或称为最快转速下降时间。在最高转速之前，机组处于水轮机工况，之后，进入制动和反水泵工况，转轮
各种计算电磁学方法比较和仿真软件 各种计算电磁学方法比较和仿真软件微波EDA 仿真软件与电磁场的数值算法密切相关，在介绍微波EDA 软件之前先简要的介绍一下微波电磁场理论的数值算法。所有的数值算法都是建立在Maxwell 方程组之上的，了解Maxwell 方程是学习电磁场数值算法的基础。计算电磁学中有众多不同的算法，如时域有限差分法（FDTD ）、时域有限积分法（FITD ）、有限元法（FE）、矩量法（MoM ）、边界元法（BEM ）、谱域法（SM）、传输线法（TLM ）、模式匹配法（MM ）、横向谐振法（TRM ）、线方法（ML ）和解析法等等。在频域，数值算法有：有限元法（ FEM -- Finite Element Method）、矩量法（MoM -- Method of Moments ），差分法（ FDM -- Finite Difference Methods ），边界元法（ BEM --Boundary Element Method ），和传输线法 （ TLM -Transmission-Line-matrix Method ）。在时域，数值算法有：时域有限差分法（ FDTD - Finite Difference Time Domain ），和有限积分法（ FIT - Finite Integration Technology ）。这些方法中有解析法、半解析法和数值方法。数值方法中又分零阶、一阶、二阶和高阶方法。依照解析程度由低到高排列，依次是：时域有限差分法（FDTD ）、传输线法（TLM ）、时域有限积分法（FITD ）、有限元法（FEM ）、矩量法（MoM ）、线方法（ML ）、边界元法（BEM ）、谱域法（SM ）、模式匹配法
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 .800 1.03 额定容量SN 3125.000 (kVA) 1.04 额定电压UN 10500.000 (V) 1.05 相电压Uθ 606 2.178 (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 8.000 1.12 相数 M 3.000 1.12 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 13 2.000 (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)
【最新整理，下载后即可编辑】 现场找不到功率表，要求以钳式电流表代替。即用电流表套住一根主电缆，测量其交流电流值，并换算为功率。 ※工人师傅的经验公式为：P=0.5*I 其中：P为电机有功功率，单位千瓦；I为实测电流，单位安培。 然则问题是，何以证明此经验公式？ 三、问题的研究 电机是普通三相异步电动机，Y型接法。额定电压380V，额定功率7.5KW，额定电流15.2A。 通过经验可知，三相电机总功率等于3乘以每相的功率，即p=3*u*i，其中： p为三相电机总功率，单位瓦 u为相电压，单位伏 i为相电流，单位安注：暂用字母大小写区分相电压与线电压 又查阅资料知，线电压等于1.732倍相电压，线电流等于相电流，即p=3*（U/1.732）*I，其中：
p为三相电机总功率，单位瓦 U为线电压，即380伏 I为线电流，即钳式电流表实测电流，单位安故:得到公式p=1.732*U*I 四、问题的解决 综上，P=1.732*U*I*cosφ/1000，其中： P为三相电机有功功率，单位千瓦 U为线电压，即380伏 I为线电流，即钳式电流表实测电流，单位安cosφ为功率因数，针对电机通常取0.8 故：P=0.52*I≈0.5*I（KW），公式得证。 五、问题的补充 1 三相四线制
三相四线制供电方式，即国际电工委员会（IEC）规定的TN-C方式，是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用NPE表示。故三根相线、一根中性线。 三相五线制供电方式，即国际电工委员会（IEC）规定的TN-S方式，是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统。故三根相线、一根工作零线、一根保护零线。 单相三线制是三相五线制的一部分，即根据国际电工委员会(IEC)标准和国家标准而定的TN—S系统，在配电中出现了N线和PE线。故相线、零线、接地线。 三相三线制一般常用于电力输送和工厂强力电源供电，它不是国际电工委员会（IEC）规定的方式。 2 Y型接法
水轮发电机超出力的设计与计算 摘要：在水利工程中，水轮发电机出现超出力运行状态的情况比比皆是，但是在相关的理论研究成果中，并没有相关的可利用成果。统计显示，发电机超出力影响因素，主要是在定子绕组上，其本质就是绝缘的热击穿，由此我们提出了发电机超出力的设计与计算方式，其理论基础来源于Montsiger定律，并且我们还对其相关的参数进行了进一步的探讨，也通过了相关的工程实践来对其进行验证，确定了它的合理性。 关键词：水轮发电机、超出力运行、绝缘寿命、设计、计算 引言：水轮发电机的超出力，是指在一定的水文状况下，水轮发电机组的运行出力超过了发电机铭牌上所标示出的额定出力，超出力运行，是用户对发电机制造商所提出的基本要求，尽管在国际标准中规定了水轮发电机在事故状况下，只允许出现短时间的过电流或者超出限制时间的情况，但是在实际运行过程中，发电机的超出力关系到发电机组的运行系统，不仅仅是为了预防事故，并且也是为了能够满足水能利用与电力调度的要求。不仅仅是基于对发电机过电流的考量，更是对运行温度的限制，它与定子电流之间形成绝缘的条件，与通风冷却系统之间都有着一定的联系。而目前在工程实践中，超出力的问题，还没有得到规范化的处理，这也是让相关行业技术人员感到十分困惑的一个问题。对发电机超出力的影响因素以及内在的逻辑进行分析与探索，是指导水轮发电机超出力设计与制造的关键所在。 1.影响发电机超出力与绝缘寿命的因素 为了满足人们日常生产、生活的需要，化石能源发挥着重要作用，但是由于化石能源的不可再生性，在一定程度上促进了对风能、水能的开发，并且逐渐成为电力资源的重要开发途径，凭借资源的可再生性、清洁性、运行成本低廉等优势，水电行业迅速发展。水轮发电机组作为水电厂重要的转换能量装置，机组的稳定性直接影响着水电厂的正常运行。因此，对水轮发电机组超出力进行设计、分析与计算具有重要意义，并采取相应措施对其进行处理。 影响发电机超出力运行的因素 会对发电机超出力运行造成影响的因素非常多，主要有机械强度、电场强度以及绝缘寿命等有关，通常情况下，水轮发电机的机械强度在设计时都会预留一定的裕量，裕量的大小最多可以达到百分之四十以上，因此，在通常情况下，机械部件是能够满足发电机的超出力运行要求的，因此，一般不会将这一因素作为控制条件，理论与实践研究都显示，发电机在超出力运行状态时，是不会对设备产生瞬间破坏能力的，而是通过不断的累加所造成的，从而对机组的使用寿命承诺书影响。在水轮发电机中，使用的零部件不同，其使用寿命也是有却别的，对此我们也做了相关的调查，我们对国外十五个国家所使用的三百八十九台水轮发电机进行了统计，调查结果如图1表格所示。 图1：水轮发电机的零部件改造 从图1的表格中我们可以看出，定子绕组是影响发电机使用寿命与超出力的重要零件，定子绕组损坏主要表现为绝缘被破坏。水轮发电机组使用的是固体介质来实现绝缘条件的，其破坏方式主要为电击穿或者是热击穿。在其他的运行条件都不变的情况之下，电击穿的强
发电机变压器继电保护整定计算 第一章一般规定 保护定值的整定计算是配置和设计电力系统继电保护装置的一项主要内容，定值的整定计算正确与否决定了保护装置动作是否具有选择性和灵敏性。中华人民共和国电力行业标准DL/T684-1999《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》已经出版发行，它对发电机和变压器继电保护的定值整定工作必将起到规范化的作用。 发电机变压器继电保护整定计算的主要任务是：在工程设计阶段保护装置选型时，通过整定计算，确定保护装置的技术规范；对现场实际应用的保护装置，通过整定计算，确定其运行参数(给出定值)。从而使继电保护装置正确地发挥作用，保障电气设备的安全，维持电力系统的稳定运行。 为简化计算工作，可按下列假设条件计算短路电流： a.可不计发电机、调相机、变压器、架空线路、电缆线路等阻抗参数中的电阻分量；在很多情况下，可假设旋转电机的负序阻抗与正序阻抗相等。 b.发电机及调相机的正序阻抗，可采用次暂态电抗X″d的饱和值。 c.各发电机的等值电动势(标么值)可假设为1且相位一致。仅在对失磁、失步、非全相等保护装置进行计算分析时，才考虑电动势之间的相角差问题。 d.只计算短路暂态电流中的周期分量，但在纵联差动保护装置(以下简称纵差保护)的整定计算中以非周期分量系数K ap考虑非周期分量的影响。 e.发电机电压应采用额定电压值，系统侧电压可采用额定电压值或平均额定电压值，不考虑变压器电压分接头实际位置的变动。 f.不计故障点的相间和对地过渡电阻。
第二章 发电机保护的整定计算 发电机内部短路包括定子绕组不同相之间的相间短路、同相不同分支之间和同相同分支之间的匝间短路，定子绕组的分支开焊故障，以及各种接地故障。 1 差动保护 纵差保护是比较被保护设备各个引出端电气量（例如电流）大小和相位的一种保护，见图1。发电机纵差保护的保护范围，除发电机定子绕组外还应包括发电机出口至断路器的连接线。不同容量的发电机选用的差动保护装置不同，其整定计算方法也不尽相同。 图1 纵联差动保护原理图 1.1 电磁式BCH-2型纵差保护 1.1.1 动作电流的整定计算 发电机纵差保护的动作电流，按下面两个条件计算，并取其中较大者为整定值I dz.z 。 a. 躲过外部短路时的最大不平衡电流 发电机外部短路时，差动保护的最大不平衡电流由式(2-1)进行估算 a )3(max k er cc ap unb.max /n I K K K I = (2-1) 式中：K ap ——非周期分量系数，取1.5～2.0；K cc ——互感器同型系数，取0.5；K er ——互感器 比误差系数，取0.1；I k.max (3) ——最大外部三相短路电流周期分量。（0.375左右） unb.max k dz I K I = 式中：K k ——可靠系数，取1.2～1.3。 b. 为避免保护在TA （即CT ）二次回路断线时误动，保护动作电流应大于发电机的最大负荷电流 e.f k dz I K I = 式中：K k ——可靠系数，取1.3，I e.f ——发电机的额定电流。 取二者之中较大值作为动作电流。 差动继电器的动作电流为 a dz jx j dz n I K I = . 式中：K jx ——接线系数；n a ——TA 变比。 1.1.2 差动线圈匝数W cd 的计算
电磁仿真软件心得标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
——简单有效，如果问题的外部轮廓较为复杂 或者椭球2 轴差距太大，以采用相似形边界或圆柱边界，对于辐射问题，如果估计问题的增 益较低（比如2db），那么边界宜采用球形，此时为了得到结果准确也只好牺牲时间了；另 在hfss 8 中提供了一种新的吸收边界——pml 边界条件，对于这种边界，笔者并不是很满意， 尽管其有效距离为八分之一个中心波长——是老边界的一半，可以减少计算量，然而这种边 界由程序自己生成，为一个立方体的复杂结构，对于一些特殊的复杂问题，这种边界内部有 很多的空间是无用的，此时还不如使用老边界灵活。 2.5、关于开孔 有些问题需要在壁上开孔，此时可以采用2 种办法，其一是老老实实的在模型上挖空；其二是采用hnatrue 边界条件，通常，如果是在面上开孔，将会采用后者，简单，便于修改。 2.6、关于网格划分
当模型建立好了之后，进入计算模块，第一步是给问题划分网格。对于一般问题，让软件自动划分比较省心，但对大型问题和复杂问题，让软件自己划分可能需要很好的耐性来等 待。根据实际经验，在大型模型的结构密集区域或场敏感区域使用人工划分可以得到很好的 效果，有些问题的计算结果开始表现为收敛，但进一步提高精度，却又反弹，问题就在于开 始时场敏感区域的网格划分不够仔细，导致计算结果的偏差。 2.7、关于所需要的精度 计算问题时，一般需要给定一个收敛精度和计算次数以避免程序“陷入计算而无法自拔”，当对模型熟悉后，可以单单给定次数。在问题之初，建议的计算精度不要太高，实际 中曾见到有操作者将问题的s 参数精度设定为0.00001，其实这是完全没有必要的，一般s 参数的精度设定为0.02 左右就已经可以满足绝大部分问题的需要（此时应该注意有无收敛 反弹的情况）。如果是计算次数，对于密闭问题，建议是设定为8～12 次，对于辐射问题，
定子绕组内部故障主保护 一、纵差保护 1 固定斜率的比率制动式纵差保护 1）、比率差动起动电流I op.0：I op.0= K rel K er I gn ／n a 或 I op.0= K rel I unb.0 一般取I op.0＝(0.1～0.3) I gn ／n a ，推荐取I op.0＝0.2 I gn ／n a 。 2）、制动特性的拐点电流I res.0 拐点电流宜取I res.0＝(0.8～1.0)I gn ／n a ，一般取I res.0＝0.8I gn ／n a 。 3）、比率制动特性的斜率S ： 0 .r max .r 0.op max .op I I I I S es es --= ① 计算最大不平衡电流I unb.max ： I unb.max ＝K ap K cc K er I k.max ／n a 式中：K a p ——非周期分量系数，取1.5～2.0； K cc ——互感器同型系数，取 0.5； K er ——互感器比误差系数，取0.1； I k.max ——最大外部三相短路电流周期分 量。 ② 差动保护的最大动作电流I op.max 按躲最大外部短路时产生的最大暂态不平衡电流计算： I op.max ＝K rel I unb.max 式中：K rel ——可靠系数，取1.3～1.5。 ③ 比率制动特性的斜率S 一般I res.max ＝I k.max ／n a ，则 0 .r a max .k 0.op unb.max rel 0 .r max .r 0.op max .op I n /I I I K I I I I S es es es --= --≥ 2、变斜率的比率制动式纵差保护 1）、比率差动起动电流I op.0：同4.1.1.1“比率差动起动电流”的整定。
三相异步电动机功率的计算 2008-4-29 0:40:40 现场找不到功率表，要求以钳式电流表代替。即用电流表套住一根主电缆，测量其交流电流值，并换算为功率。 ※工人师傅的经验公式为：P=0.5*I 其中：P为电机有功功率，单位千瓦；I为实测电流，单位安培。 然则问题是，何以证明此经验公式？ 三、问题的研究 电机是普通三相异步电动机，Y型接法。额定电压380V，额定功率7.5KW，额定电流15.2A。 通过经验可知，三相电机总功率等于3乘以每相的功率，即p=3*u*i，其中： p为三相电机总功率，单位瓦 u为相电压，单位伏 i为相电流，单位安注：暂用字母大小写区分相电压与线电压 又查阅资料知，线电压等于1.732倍相电压，线电流等于相电流，即p=3*（U/1.732）*I，其中： p为三相电机总功率，单位瓦 U为线电压，即380伏 I为线电流，即钳式电流表实测电流，单位安 故:得到公式p=1.732*U*I 四、问题的解决 综上，P=1.732*U*I*cosφ/1000，其中： P为三相电机有功功率，单位千瓦
U为线电压，即380伏 I为线电流，即钳式电流表实测电流，单位安 cosφ为功率因数，针对电机通常取0.8 故：P=0.52*I≈0.5*I（KW），公式得证。 五、问题的补充 1 三相四线制 三相四线制供电方式，即国际电工委员会（IEC）规定的TN-C方式，是用工作零线兼作接零保护线，可以称作保护中性线，可用NPE表示。故三根相线、一根中性线。 三相五线制供电方式，即国际电工委员会（IEC）规定的TN-S方式，是把工作零线N和专用保护线PE严格分开的供电系统。故三根相线、一根工作零线、一根保护零线。 单相三线制是三相五线制的一部分，即根据国际电工委员会(IEC)标准和国家标准而定的TN—S系统，在配电中出现了N线和PE线。故相线、零线、接地线。 三相三线制一般常用于电力输送和工厂强力电源供电，它不是国际电工委员会（IEC）规定的方式。 2 Y型接法 采用三相三线制的三角形接法，为三组线圈头尾相接，适用于4.5KW以下电动机 采用三相四线制的Y形接法又称星形接法，为三组线圈的三个尾相接，形成一个Y形，适用于4.5KW以上电动机
South China Normal University 课程设计实验报告 课程名称：计算电磁学 指导老师： 专业班级： 2014级电路与系统姓名： 学号：
FDTD算法的MATLAB语言实现 摘要：时域有限差分(FDTD)算法是K.S.Yee于1966年提出的直接对麦克斯韦方 程作差分处理,用来解决电磁脉冲在电磁介质中传播和反射问题的算法。其基本思想是:FDTD计算域空间节点采用Yee元胞的方法,同时电场和磁场节点空间与时间上都采用交错抽样；把整个计算域划分成包括散射体的总场区以及只有反射波的散射场区,这两个区域是以连接边界相连接,最外边是采用特殊的吸收边界,同时在这两个边界之间有个输出边界,用于近、远场转换;在连接边界上采用连接边界条件加入入射波,从而使得入射波限制在总场区域；在吸收边界上采用吸收边界条件,尽量消除反射波在吸收边界上的非物理性反射波。 本文主要结合FDTD算法边界条件特点,在特定的参数设置下，用MATLAB语言进行编程，在二维自由空间TEz网格中，实现脉冲平面波。 关键词：FDTD；MATLAB；算法 1 绪论 1.1 课程设计背景与意义 20世纪60年代以来，随着计算机技术的发展，一些电磁场的数值计算方法逐步发展起来，并得到广泛应用，其中主要有：属于频域技术的有限元法（FEM）、矩量法(MM)和单矩法等；属于时域技术方面的时域有限差分法(FDTD)、传输线矩阵法(TLM)和时域积分方程法等。其中FDTD是一种已经获得广泛应用并且有很大发展前景的时域数值计算方法。时域有限差分（FDTD）方法于1966年由K.S.Yee提出并迅速发展，且获得广泛应用。K.S.Yee用后来被称作Yee氏网格的空间离散方式，把含时间变量的Maxwell旋度方程转化为差分方程，并成功地模拟了电磁脉冲与理想导体作用的时域响应。但是由于当时理论的不成熟和计算机软硬件条件的限制，该方法并未得到相应的发展。20世纪80年代中期以后，随着上述两个条件限制的逐步解除，FDTD便凭借其特有的优势得以迅速发展。它能方便、精确地预测实际工程中的大量复杂电磁问题，应用范围几乎涉及所有电磁领域，成为电磁工程界和理论界研究的一个热点。目前，FDTD日趋成熟，并成为分析大部分实际电磁问题的首选方法。