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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...»。
认识实习论文班级：自动化1203班姓名：----学号：----------日期：2014.6.26.石头河水电站认识实习论文（一）实习目的这次实习的主要目的是为了认知电厂设备和电厂各主要系统，以及运行的基本知识，是本次实习的重点。
初步了解发电厂生产、变电站输送以及给用户配电的全过程。
其次对发电厂、变电站主要设备：发电机、变压器、断路器、互感器、隔离开关、电抗器等有个感性认识；对电气接线形式有个初步的了解。
通过实习全面了解电能生产过程，巩固和扩大所学知识，并为以后学好专业课打下一定的基础。
（二）实习地点石头河水电站（三）实习时间2014年6月22日——2014年6月25日（四）水电站简介石头河水库位于岐山、眉县、太白县三县交界处，黄河水系渭河南岸支流石头河上的斜峪关上游1.5公里处，北距蔡家坡20公里。
工程以灌溉为主，兼具发电和防洪效益。
亚洲第一高粘土心墙土石坝，最大坝高114m，水库总库容1.47亿立方米。
水电站装机容量4.95万kW，设计灌溉面积8.5万公顷。
工程于1971年10月开工，1989年10月完工。
坝址控制流域面积673平方公里，多年平均流量为14.1立方米/秒。
大坝按百年一遇洪水设计，流量为2690立方米/秒；千年一遇洪水校核，流量为4620立方米/秒。
按可能最大暴雨计算，保坝洪水流量为8000立方米/秒。
（五）实习内容一、调速器及辅助设备1.调速器型号、台数；斜峪关电站调速器型号：YT-300，台数：3台2.调节对象（单调或双调）；手动单调3.调速器工作状态；运行4.调速器的组成部件；辅助接力器、引导阀、离心摆、主配压阀、主接力器、缓冲器（软、硬反馈）5.接力器的动作怎么转换成导叶（喷嘴）开度的变化；通过相应传感器反馈网络PLC，形成闭环，调节深度6.调速器面板上有哪些操作控制机构及仪表等；电气自动控制操作，机械操作，阀位信号，仪表式输入信号，就地输入信号，误差信号7.油压装置由哪些部分组成，油泵类型集油槽，压油槽，油泵，阀组，内齿泵8. 观察压力罐、回油箱中油位，油泵的起动、停止压力、油泵打油过程中油位、压力表指针变化。
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。
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d 0.......................................................................................10 3 确定D1/d 0.......................................................................................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 ......................................................12 8 喷嘴数Z 0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)目 录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）。
第四节 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 =151300／0.875=172914KV A 。
41821729149⨯⨯=τ=74.92 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=74.92 cm.V K V f f ==1.85⨯74.92=138.6m ／s查参【2】P 160，转子磁轭的材料用低合金高强度钢2、定子内径i D 计算公式：τπpD i 2==92.74182⨯⨯π=858.52 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.716652.85810717291426⨯⨯⨯=-t l =201.05 cmt l ／τ=201.05／74.92=2.68﹤34、定子铁芯外径a D 按下式进行估算：查参考【2】P 160，τ2.1:7.166+=≤i a e D D rpm n 参考【2】P 160故τ2.1+=i a D D =858.52+1.2⨯74.92=948.42cme t i n l D =.7166201.0552.858⨯=0.0256﹤ 0.035，故选择悬式布置是正确的。
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)。
