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# 精品论文设计---三相同步发电机的电磁设计

（论 文）任 务 书
———☆——— 姓名 系别 专业 班级 学号

4.4 交流励磁机和旋转整流器的安装 ·················18 第 5 章 方案总体设计 ··············19 5.1 课题的目的和意义 ···············19 5.2 总体设计方案 ························· 19 5.3 无刷同步发电机主发电机的电磁设计············ ··21 结束语 ·····························38 参考文献献 ···························39 致谢 ······························40

Abstract：It is a great inductance of supplying power through rotating the rectifier to exchange the load of the armature winding of the exciter, because of armature existence of reactance in the winding of exciter , make rotatory rectifier at the phase of transfering to, electric current can change suddenly, produce change photo corner, this make output looks voltage , phase electric current wave form to exchange exciter distortion has taken place, the calculation of the exchange exciter originally designed has solved two following problems mainly: (1)What the voltage of direct current excitation given definitely according to the main generator and direct current excitation electric current, calculate out the output which is exchanged the exciter and exchange looks electric potential , looks electric current , and capacity P of the exciter; (2)How to calculate the armature which is exchanged the exciter to reflect, power factor, and necessary excitation magnetism tendency. Have sense winding in harmony wave to start motor and control design of circuit Keyword ： Does not there is not scrubing ； Synchronism ； Electromagnetism calculation ；Revolvin

2.1 无刷同步发电机励磁系统概述 从目前来看， 励磁系统已成为交流同步发电机中最核心的部分，也是经典的 同步发电机中最有发展前途的部分之一，励磁系统的好坏，直接影响到同步发电 机的性能和运行质量。因此各国学者几十年来均致力于励磁系统的研究和改进。 研究结果表明，当发电机的励磁电流大于 8000A 时，由于受滑环材质、冷却条件 以及碳刷均流的影响，制造相应容量的滑环是困难的。为此，对于大型发电机采 用无刷励磁系统是适宜的。 从长远来看无刷励磁方式是同步发电机今后的发展方 向。 励磁系统通常包含励磁机、 手调励磁系统、 自动励磁系统、 灭磁装置等设备。 作用是当电机正常运行时， 供给维持一定的电压和一定的无功输出范围所需要的 励磁电流：当电力系统发生短路或突然加负载、甩负载时，对电机强行励磁和减 磁，以提高电力系统的运行稳定性：当电机内部发生短路时，对电极进行灭磁， 以避免事故扩大。 一般来说，无刷励磁发电机由两台电机组成，即主发电机和交流励磁机。对 于主发电机而言，由于采用交流励磁机和旋转整流器，实现了励磁无刷化。但对 于交流励磁即来说，它也是一台三相交流发电机，它也需要励磁。根据交流励磁 机的励磁特点，我们可以把无刷励磁同步发电机划分许多不同的励磁方式。 2.2 晶闸管无刷励磁系统 在无刷励磁系统中， 将旋转的二极管整流器代以晶闸管整流元件，将会显著 地提高励磁系统控制的快速性， 但是在实现这一控制方式时，在技术上存在很大 难点， 因为在晶闸管无刷励磁系统中，需将处于静止侧的触发脉冲供给旋转的晶 闸管整流元件， 即要求在静止部分和旋转部分之间建立一个控制联系。英国派生 斯公司所采用的方法是在无刷主励磁机的主轴上装一台极数与主励磁机相同的 小型旋转电枢控制用励磁机，其电枢各相的末端接于旋转晶闸和整流器的控制 极， 从而提供了与主励磁机电枢电压波形同步的触发脉冲。控制励磁机的电压与 主励磁机与主励磁机电压之间的相位移， 决定于它们之间固定磁场系统之间的物 理角。改变此角度即改变了晶闸管整流器的触发角。 实际上， 控制励磁机在纵轴及横轴上均设有励磁绕组。这两个励磁绕组引入 与自动控制成比例的控制电流， 并使两绕组的合成磁通势为常数。改变两控制量 的比例即可使其合成磁通势在空间位置发生变化， 达到改变晶闸管整流器控制触 发角的目的。 这样， 便可控制主励磁机的电压由正的电压最大值到负的电压最大 值，而控制时间小于 0.01S，和采用二极管的方案比较，采用晶闸管整流器的交 流励磁机尺寸要大一些，因为此时交流励磁机是按恒定电压方式工作的。 根据上述原理设计的晶闸管无刷励磁系统应注意以下问题： （1） 通过晶闸管的正向电流上升率不超过规范值，否则会由于晶闸管元件局部 发热而损坏。

（2） 正向电压的上升率不得超过规定值，否则在元件的控制极上未加脉冲前亦 有可能 也会引起误触发导通。 （3） 控制极电流必须同时迅速地加在全部应导通的并联晶闸管元件上。 （4） 必须提出有效的方法， 以保证输出电流在正向压降和导通特性不同的并联 晶闸管 元件之间均匀分配。 （5） 必须防止整流器的逆变颠覆。如果整流器以接近于 180°的控制角工作， 就有可 能发生某桥臂一直保持导通的故障情况。 （6） 控制系统必须有抗干扰的能力。 英国派生斯公司曾根据上述原理研制了试验性晶闸管无刷励磁系统， 以检验设计 的 正确性。 原型 500kVA 交流励磁机在设计时， 虽然其输出适用于 60MW、 3000r/min 的汽轮发电机组，但是在整流环、电枢的直径、电流负载及晶闸管元件的选择上 亦适用于 660MW 汽轮发电机组无刷励磁系统。 在晶闸管无刷励磁系统的触发方式上， 派生斯公司还发展了旋转脉冲变压器触发 方 式，在转轴上进行脉冲放大是其设计的特点。 当汽轮发电机组采用晶闸管无刷励磁系统时，除可提高控制系统的快速性外，还 可 利用逆变进行灭磁这亦是此系统的主要优点之一。 前苏联在开发大型汽轮发电机的晶闸管无刷励磁系统方面也取得了举世瞩目的 成 就。在解决怎样由静止侧将触发脉冲信号传递到旋转晶闸管整流器侧的问题时， 采用了简单、 可靠的无触点控制系统，以装在与旋转晶闸管元件同一轴上的旋转 脉冲变压器来传送控制脉冲。 脉冲变压器定子和转子的磁路为环形，定转子间有 一小气隙。 变压器的一次和二次绕组相应地置于定子和转子槽中。 基于以上研究， 有可能生产一台用于 300MW 汽轮发电机原型晶闸管无刷励磁装置。 在原型上进行的研究表明，在脉冲变压器二次绕组控制脉冲前沿持续时间约为 70 μ s 的情况下，分别接于交流励磁机电枢绕组并联支路的晶闸管元件导通过程正 常。 在 300～900μ s 内改变触发脉冲持续时间，对以汽发电机磁场绕组为负载的 晶闸管励磁装置是足够的。

2.3 无刷励磁系统的分类

2.3.1 按交流励磁功率源来分
A 永磁发电机式无刷发电机交流励磁机的励磁功率由永磁发电机供给。 即整体来 看也属于一种他励式发电机。 此种励磁方式多用于航空无刷发电机或大型无刷同 步发电机中。 B 从主绕组中获得励磁功率源的基波励磁无刷发电机。 该类无刷发电机又可以分 为复励和无复励两种。 有复励式除了采用主绕组电压源外，还利用电流互感器从 主机获得复励分量， 而且交流励磁机定子磁场线圈由两个独立绕组组成。一个绕 组由主机源供电， 另一个绕组由电源供电，两个磁场可接成复励也可以接成差动 式的复合关系。有复励部分的交流无刷发电机动态性能好，但结构复杂。无复励 式交流无刷发电机动态性能差，但线路简单。 C 三次斜波励磁无刷系统交流励磁机的励磁功率源由定子中的三次斜波辅助绕 组供给。具有斜波励磁的优点，即这种励磁方式本身就具有较强的复励能力，故 动态性能好，强励能力强，能直接起动较大容量的电机。同时在控制线路简单的 情况下，可以获得很高的稳定电压调整率。 D 旋转相复励无刷发电机旋转相复励无刷发电机的交流励磁机和前面所叙的交 流励磁机的不一样， 它是一种特殊的旋转复砾变压器。在这种交流励磁机的定子 上配有电流绕组和经过电抗器移相绕组。 转子部分配有相当于变压器副边的电枢 绕组。这种励磁方式具有动态性能好，铁心尺寸比一般交流励磁机小，有较高的 电压调整率等优点。但制造工艺复杂，体积大，自动建压比较困难。

2.3.2 按旋转元件划分
A 旋转二极管式的无刷励磁发电机 其旋转整流器由一般的旋转二极管组成，线路简单，但一般动态性能差。 B 旋转晶闸管式无刷发电机其旋转整流器由旋转晶闸管组成。该励磁方式是 70 年代发展起来的新技术，是为 了克服二极管式无刷发电机动态性能反应慢的缺点而出现的。 其动态性能指标达 到了静止励磁的水平恢复时间为 0.2 秒。但线路复杂，成本高。目前用于中型无 刷发电机

2.4 励磁系统的选择

2.5 旋转整流器（晶闸管）励磁系统

（3） 旋转与振动试验。 上述试验还需分带电与不带电二种工况进行。 对旋转整流器元件的电气参数的选择，即要考虑稳定运行工况，也要考虑各 种最恶劣的瞬时状态。 例如， 起动较大容量民步电动机或主发电机产生突然短路 等工况。 因此选用二极管时要有足够的裕度。一般二极管电流容量的选择可为每 个桥臂流过的工作电流的三倍。 1）、旋转二极管的电流 40.37A?44?0.367?2.5?0.367KIIfN?Id 2.5，I 为额定励磁电流，因此可选 IIIfN?2~4,取 K?K 为安全系数，K 电流为 40 安的整流管 2）、旋转二极管的电压 2347.4VRRMfN?106.7?10?1.1?2?U?10?1.1?2?U UfN 为额定励磁电压 因此可选耐压比 2347.4V 大的二极管 2.5.3 旋转整流元件的安装方式 转整流元件的安装与接线必须考虑旋转的要求。 目前旋转整流元件的安装方 式共有两种：一种是径向安装方式，它又分为受压应力旋和受拉应力二类；另一 种为轴向安装方式，旋转二极管受剪应力。各种安装方式各有优缺点，受压应力 方式比较合理， 但结构比较复杂。 受剪应力工作方式工作似较恶劣， 但结构简单， 容易维修。目前在一般小型无刷发电机中，采用轴向安装方式的较多，它结构紧 凑，易于安放保护电路。本次设计选用轴向安装。 2.5.4 旋转整流器的保护措施 由于对运行中的旋转整流器的工作状态不易监视与检测， 故必须对整流桥中 的旋转二极管采取适当的保护措施。以确保整流桥的可靠性。通常保护措施有两 类，一类为过流保护，可采用快速熔断器等元件进行保护。另一类为过压保护， 多采取硅堆、非线性压敏电阻或线绕电阻等元件进行保护。但在中、小型无刷发 电机中， 为了结构上的简便和提高机械上的可靠性，通常对过流保护是适当增大 整流元件的电流容量而不采用复杂的过流保护措施。至于过压保护，则通常只在 直流侧并一个非线性压敏电阻，有时并一个线绕电阻。 线绕电阻的安装方法是采用康铜丝或镍铬电阻丝绕制在旋转整流器装置圆盘之 外圆上的槽内， 这种布置方式的优点是易于散热，具有良好的运行可靠性和机械 平衡性。 一般认为， 保护电阻的选择，应以电阻中流过的电流大于整流元件的漏电流 为宜。据此，保护电阻的阻值均在数千欧以上。但从保护效果来看，保护电阻应 越小越好。但这样一来，将会使励磁机的励磁功率增加很多，同时也将会影响到 无刷发电机整机的动态性能。 根据日本西芝电机公司的经验，保护电阻阻值宜于 选择为主发电机磁场电阻的 30～60 倍。

2.6 励磁系统发展趋势

3.1 结构模型 同步发电机和其它类型的旋转电机一样， 由固定的定子和可旋转的转子两大部分 组成。一般分为转场式同步电机和转枢式同步电机。

70 年代末期发展了兼顾凸极和隐极结构优点的整体凸极叠片转子。这种结构磁 极和磁轭为一体，整体冲出，叠装在轴上，在铁心上包绝缘。励磁绕组由绕线机 直接绕到极身上，边绕边涮漆，然后烘干。这种设计、工艺和分离式凸极结构相 比的特点见下表： 第 19/53 页 在设计中采用整体凸极结构和绝缘材料的发展（采用 F 级），为了提高励磁绕组 的绝缘性能，改善励磁绕组的散热条件，使转子线圈工艺便于实现机械化。采用 整体凸极叠片转子，已经成为电机的一种发展方向。 3.3 磁极形状的选择 为了获得接近正弦分布的气隙磁场， 在凸极结构中一般采用最大气隙与最小 气隙之 1.5，极弧系数 a=0.7-0.73，对于采用三次斜波 ??m/?Di1lefD1Di1i1??m/?D 比为 1 1.0，即均匀气隙??m/?1.2-1.3。对于 30KW 以下的发电机，为了方便制造可以采 用??m/?磁发电机，为使空载和负载时斜波分量适当，一般采用最大气隙和最小 气隙之比为 3.4 无刷同步发电机的工作原理 当原动机拖动主发电机旋转时， 交流励磁机的电枢绕组首先将切割剩磁自励发出 交流电， 然后经旋转整流器变成直流电后进入主发电机转子绕组以励磁。这时主 发电机的输出端有电压。 励磁电源取自发电机输出端电压，称这种为自励恒压发 电机。

4.1 主发电机

4.2 交流励磁机

5.1 课题的目的和意义 本课题的目的是根据给定的产品的基本数据（如额定容量、额定电压、连接 方法、额定转速等）、性能要求（如线电压波形畸变率、动态性能优良、有过电 压保护等），结合技术实际情况和生产实际要求情况，运用有关的理论知识和计 算方法，正确处理设计时遇到的各种矛盾，从而使设计出来的产品性能优良、体 积小、结构简单、运行可靠、制造和使用方便等特点。 电机设计应根据产品通用标准，技术条件其用户要求确定设计原始数据，然 后进行电磁设计和结构设计。电磁设计是根据设计技术要求确定电机的电磁负 荷，计算定子、转子冲片和铁心各部分尺寸及绕组数据，并进而核算电机各项参 数及性能，并队设计数据做必要的调整，直到达到要求，提出电磁设计单。结构 设计是根据设计技术要求及电磁设计确定的有关数据， 确定电机总体结构零部件 尺寸、材料及加工要求，绘制总装图及零部件图，为此必须进行必要的机械计算 及热计算，提出成套生产图样。 5.2 总体设计方案 无刷同步发电机由主发电机（同步发电机），交流励磁机，旋转整流器等主 要部分组成， 主发电机转子、 励磁机电枢和旋转整流器转轴在同一个转子上一起。 旋转励磁机固定在定子内侧。 主发电机结构大同小异，都是转场式的有隐极和凸 极两种， 交流励磁机为转枢式的。交流同步机由有刷进化到无刷是由于有交流励 磁机和旋转整流器。 旋转整流装置由三相全波整流桥、快速熔断器和过电压保护器组成，是无刷 同步机的关键部位之一。 快速熔断器作为过电流或短路保护串联于每个二极管支 路， 浪涌抑制器或压敏电阻并联于旋转整流装置的直流侧两端可以吸收瞬时过电 压作过电压保护。整流装置与主发电机同轴安装，其输入端接励磁机的输出端， 输出端通过转轴中心的轴孔与主发电机的绕组相连。 无刷同步发电机是由主发电机，交流励磁机和旋转整流装置组成。主发电机 的转子、 励磁机的电枢和旋转整流装置都装在同一轴上一起旋转，励磁机磁极固 定在定子内侧。详见总装图。 定子铁心由高导磁低损耗的冷轧电工硅钢片迭压而成，冲片去毛并相互绝 缘， 以降低涡流损耗，铁心沿轴每隔一定的距离垫入 H 型通风槽钢形成多股通风 道， 为了削弱由齿槽脉动而引起的高次斜波产生的附加转矩和噪声，铁心按斜槽 方式迭压， 即把转子槽相对定子槽沿轴向扭斜一个角度。定子绕组为 F 级绝缘的 双层波形绕组，线圈采用多股扁线绕制，以减少高次斜波电流损耗。用亚安薄膜 和粉云母带作为匝间和对地绝缘，再用优良的 NOMEX 纸作铁心的槽绝缘，因此定 子绕组的耐热实际上高以 F 级绝缘的要求， 线圈热呀成型后嵌线线圈连接处用银 铜焊焊接，并用云母带包扎，绕组端部的支撑和绑扎要求牢固，使之能耐受短路 事故和其它的冲击负荷所引起的强大拉力，绕组铁心一起进行真空压力整体浸 漆，最后烘干，使绕组成为一个坚固的整体。

=0.969 ?PN（发电机）（Y 接法） COS?P′=KE 103?12.50?0.969 ==1514.0×10?VA 0.8 P=0.70 计算极弧系数考虑到一般电机的铁心稍有饱和,设计时候可取为(0.66～ 0.72)。 KNM 气隙磁波形系数,在一般的情况下气隙磁场的波形决定了电势的波形, 因此也称为电势波形系数,当气隙磁场的波形为正弦波时 KNM=1.11； Kdp 为定子 基波绕组系数,可根据选定的绕组型式、槽数和节距算出；在绕组设计前，对双 层短距绕组,可取 Kap1 =0.925 ； n′=970r/min； A=44000A/M?初选取=0.73T?B ?n?PKNMKap1AB? ?V=6.1P 103?1514?6.1 970?0.73?45000?0.925?1.1?= 0.70 =0.45 λ 取 1.3λ (0.6～2.5) 12：Dil= 3.141=0.661?0.45 1.3?3? 2??=2PV 取 Dil=0.60m ???D1??Dil?D1=Dil=0.60/0.68=0.882 取 D1=85cm（取标准值） 13：铁心的有效长度 Li=V Dil2=0.45=1.25 0.602 取铁心的长度=800mm 有效长度 Leff=L-nkbk nk 为通风道的个数取 6 个 2.15=67.85mm?bk 为通风道损失宽度（《交流电机设计手册》p41）选 b 线 Leff=700-10 nkbk）?定子铁心净长度 Lef=Kfe（L =0.93×（700-10×10） =55.8mm 其中为叠压系数 Kfe=0.93 14：极中心处的最小气隙 δ =6.5 15:极中心处的最大气隙 δ m=9.1 则 Dil??m=1.4 ??p?16:极距 60=31.4 其中 P=6 为极数 6?3.14?P 17: 定子槽数 Q p=31.4 参考类似电机取 q=4? 以 Q=4×3×6=72 初确定槽宽为 17.2mm 18:每极每相槽数 q1= 19:每相串联导体数 Q1=4 PM 6?a13?M?4 ?2?Q1Z172?1?Z =32

400?UN3?1041.7A M???103?定子电流初步估算 功电流 IkwPN1250 ?定子电流 I?0.8?0.94?NCOS?1385.2A ??Ikw1041.7 选并联根数为 Ni1=4,并联支路数为 a1=6 根据并联根数和截面积的乘机来初定 电密为 J1=4.5A/mm? 4.5?51.3mm2 a1J16??I11385.2? 选漆包扁线 ab=6.3×4.5=50.30 s=27.49 Ni1=4×50.30=201.2?s 20:所以定子电流密度 Δ = 21:绕组节距 Y 以槽计 Y=10 4?SNi150.30?=83.3% Q172IN2255.34=11.21A/ mm? ?6?β %=YP10 22:定子线负荷 1I1?MZ?A1 60?1148.85A/cm 3.14?2255.34?32?3?Dil? 23: 定子热负荷 A1Δ =1148.85×11.21=12878.6085 24:绕组系数 Kd1KP1=0.9577×0.9659=0.925 查表 1-4 绕组分布系数 Kd1?Kdp1 ??q1 为整数 Ksind1 1=0.9577 或查表 1-4 8sin7.5?q1sin 2mq1 绕组节距系数 Kp1 ??sin?Kp1 2 =0.9659 或查表 1-4 Kd1Kp1=0.9577×0.9659=0.925?Kdp1 25: 每相有效串联导体数 `Kdp1=0.925×32=29.6?Z 取整数为 30 所以每相有效导体数为 30 26：根据前面取的 α p=0.70， 所以可求的极靴宽弦长 bp=α pτ p=0.70×30=21 =26.28?2?又有关系式 Rp 212?0.652?600.91?bP260 8?8Dilm?Rp 为极靴的半径 Dil 则求的实际的极弧系数 α p 3.14?????26.28?2??sin2RP?arc?26.28?2?sinR?2RParc??21?b? P18031.4180????p?当 p=4 或 6 时 =0.69 27：计算极弧系数 2??a ?K1K? ?K1

2??=1.083×0.925=1.002 a?为磁场的波形系数 查 1-82 得 K? 查图 1-81 得 K1=1.23×0.87=1.07 K?1 实际气隙磁通密度 B?基波气隙磁通密度 B =2?K1K? 0.69?0.687?1.002?1.07?? 5.3.2 空载计算 108?U1?K??28：每极磁通 0.925?32?50?106(麦) 2.22?7.04??108?230.94?1Kdp11.002?fZ?2.22 29：气隙磁通密度 106?7.04? 4788.99 高斯????B

67.85?31.4?pLeff0.69??a 30、定子槽形（图见上方） 76.59?4.09??85?60?Di1?D c222?hs?1?D1 D1? c2?lc1 76.59???2p 40.08?6 bT1 Q1?hs?Di1???2 2 0.90 bT1?1.34?90?4.09?60???bs?3 0.848 s90?1.34????b??3?4.09??60?????Q12?hs?Di1?????3 Di1??t1 2..09?6090???Q1leffbs?ks ?lFeb T1 0.848?1.921 558?1.34?3678.5 31、齿部磁通密度 0.8563T3?14217.79 （高斯） TlFeb1558?4788.99??Bg?2.09B1?lefft1678.5 BT1 lefft1lFebT1?2

0.972? 558?高斯?12521.02?4788.99?2.09?678.5?2Bg 32、轭部磁通密度 106?7.04 ?20.91 ?4.09?60?85?hs?Di1?D1?55.8hc1?20.91? 2hc1lFe2?高 ?3016.856???Bc1 33、齿部每厘米长所需安匝 19?at1 9.45?at1 1.4 T3T2?atc 34、齿部安匝数 77.71 T3?4.09?19?at1hs?ATT 35、轭部安匝数 33.936?0.6?40.4?1.4??atc1lc1?ATc b0?0.617t1?1.42 '2.09???36、气隙系数 t12.09kc bs1.342 1.34?0.314?bs5?0.617 5g???其中 b0 37、有效气隙 ?cm?0.923?0.65?1.42?g?kc?ge 38、气隙所需安匝数 3536.19 '2?0.923?4788.99?0.8?0.8Bgge?ATg 39、定子齿轭及气隙所需匝数 364.272 6?3536.19?33.936?77.71?ATg?ATC?ATT?ATgTC 40、磁极尺寸（图见下页） ?0.45~0.5 ?bm

41、磁极铁心计算 42、极靴漏磁距离计算?cm?71.5?1.5?70?d?lm?lP ?cm?10.4?21?31.4?bP?P??CP 43、极身漏磁计算 ??bmp??????Cm??2hp?hm?2g?Di1? ??4.16?16.4???3.14??5?2?9.5?0.65?2?60? 44、极靴平均高度 33?cm?3.5???0.6hPm?5?hp2?'2hp 45、极靴漏磁导 0.4026 CPlP10.471.5??1.35??1.35Pm?Pm?P?hh3.53.5 46、极身漏磁导 1.21 2Cmlp24.171.5??0.41???m?0.41?m??m?h1h19.59.5 47、磁极总漏磁导 1.636?1.21?0.426?m??p??s2?

48、磁极总漏磁系数 ?ATgTC?1??s2lp??1.6 10?1.30567.04?3647.226??1?71.5?1.636?3.14?1.6 49、每极总磁通 106（马）?9.187?106?7.04?1.305????m? 50 磁极截面 部分压板的面积?2?10?0.97lmbm?Sm 1 2?cm2?1138.16?16.4?1.5??16.4?70?0.97? 51、极身磁密

106?9.187 8071.18（高斯） Sm1138.16???Bm 52、极身磁路每厘米长所需安匝数 4.10?atm 53、极身所需安匝数 ?安匝?38.95?9.5?4.10?atmhm?ATm 54、第二气隙所需安匝数 ?安匝?96.85?2?10?8071.18?1.2?2?10?1.2Bm?ATgm 55、空载时每极总安匝数 m? ?安匝?3783.03?96.85?38.95?3647.226?ATgm ?ATm?ATgTC?ATB0 4.3.3 满载计算 56、电枢反应磁势 1p6?安匝?15020.69?2255.34?29.6??1kdpIN?Z?1.351.35AT1 57、漏磁计算系数 ?0leff??2?AT1C 1.1420.0704??67.85?8?10?1.256?3.14?2?15020.69 58、直轴系数 kd 查图（1-83） 0.86 2?kd 59、横轴系数 kq 查图（1-83） 0.415?kq 60、直轴及感应电抗 96.85?ATgm3536.19?3.576 ATg??kd?15020.69Xad?AT10.865 61

??s?1.715 62?Xaq 63、端部漏导系数 ??? 67.85?0.79662??1?0.833?3??72?60?p2leff 0.3?1??3?Di1Q1?0.3? 64、气隙漏导系数 0.923?4?1.34?4ge5?0.44 5b0???k?0.923?5ge5 65、总漏导系数 2.37?0.44?0.796?1.134?k?????s???? 66、定子漏抗 2?Q1?kdp1Q18????Xad???Xs?PC5?P? ?72?72? 80.9252???3.576??2.37???6?2.1565?6 0.3053?0.01536?0.2899? 67、直径同步电抗 33.881 3?0.305?3.576?Xs?Xad?Xd 68、横轴同步电抗 1.9953?0.3053?1.69?Xs?Xaq?Xq 69、(a) Xq?H?arc(tg2Sin?? 72.870?H)?Cos (b) 360?36.87?72.87?H????? (c)?XdSin??Cos?E d 4.51?Sin72.87?3.88?Cos36??? (d)?0.95XadSin?Ed?Ei 1.266?Sin72.87?3.576?0.95?4.51?? (e) 满载时齿部磁密 1.7999.21 TH3T3?1.266?14217.39?B1Ei?B1 1TH3(f) 根据 B1TH3 查出 at（表 1-20） 56?at1TH3 (g) 满载时齿部所需安匝数 229.04 TH3?4.09?56?at1hs?ATTH (h) 满载时轭部所需安匝数 ?A?33.936?ATC?ATCH (i) 满载时气隙所需安匝数 15842.13?3536.19?4.48?EdATg?ATgH (j) 满载时定子齿、轭及气隙安匝

16105.11?15842.13?33.936?229.04? (k) 满载时每极磁通 106（马）?8.913?106?7.04?1.266??Ei?H? (l) 满载时磁极漏磁系数 H?S2ATgTCH??1?H?lP?1.6 106?2.0628.913?16105.11?1.636??1?71.5?3.14?1.6 (m) 满载时磁极总磁通 106?18.38?106?8.913?2.062?H?H??mH? (n) 满载时磁极磁密 106?mH18.38? 16148.87 Sm1138.16???BmH 43.5?(o) 满载时磁极每厘米长所需安匝数 atmH 由 BmH 查表（1-28）, atmH (p) 满载时磁极所需安匝数 413.25?9.5?43.5?atmHhm?ATmH (q) 满载时第二气隙所需安匝数 19.3786(r) 满载时每极总安匝数?2?10?16148 .87?1.2?2?10?1.2BmH?ATgmH ATgmH?ATmH?ATgTCH?ATBH 1671.1246?19.3786?413.25?16105.11? 5.3.4 绕组及励磁数据 70、每极匝数 WB 210,?WB IfWB，?又 ATBH Wb210?A?79.58??ATBH16712.146 71、磁极绕组线规 磁极绕组导线截面积计算：P352《中小电机设计手册》 3787.03'(F0 每极空载磁压降)?kfF03.5 ?5 则 If?12.623mm2，WfJf210???初选 励磁线规为：Sf a×b=3.28×4.1 S=13.0mm2 72、磁极绕组平均匝长 ???b2?2?2?bm???"?2?2lm?lWB ?cm?184.677??0.65?0.5?2?16.4?3.14??3?2?70?2? 73、磁极绕组电阻 4?10?2.17PWBlWB SB??C?75?rB 4?10?184.677?210?6?mm2/m 2.17?0.0217?? 13.0??4?3.88?????3.13?3.884?0.807??C?75?0.807rB??C?15?rB ???5.20?3.884?1.34??C?75?1.34rB??C?180?rB 74、磁极绕组铜重 5?10?8.9PWBlWBSB?GCUB ?Kg?269.226?10?13?184.677?210?6?8.9?5? 75、定子绕组平均半匝长估算

2d1?1.57hs?l?2Cs?l2 126.6873?5.0?2?4.09?1.57?70?20.133?2??cm? 0.7564?0.8172???Sin2???1 Cos?13.1460?Di1?0.654 ??1s??其中， Sin?0.4?1.34?72?Xi?b?Q 0.7564?12.19 Cos???fd?0.4?1.34?10?0.53?Xi?bs?0.53y 0.654?20.133 Sin???12.19Cs?1.08fd1.08 d1 绕组直线部分每端伸出铁心长度，d1=9.0cm 76、定子绕组每相电阻 10?13.0?106?0.0127844a1s1????C?75? r1???32?126.6873?12.17?Z?l2?2.17 0.01511?0.01278?1.34??C?75?1.34r1??C?180? r1??? 77、定子绕组铜重 5?10?CL2Q1Z1S18.9?GCU1 7?126.6873?1.1?5??Kg?92.87?8.9?10?13?8?2 78、空载额定电压时的励磁电流 18.0144WB210??? IBO?A?ATBO3783.03 79、定子短路电流为额定电流时的励磁电流 WB?ATk IBk 80、空载额定电压时根据空载特性曲线直线部分求得的励磁电流 ?A?16.839???ATg3536.19IBg WB210 81、额定负载时的励磁电流 79.5816WB210??? IBH?A?ATBH16712.146 82、额定负载时励磁绕组的电流密度 6.12A/mm2 SB13.0??BH?B?I79.5816 83、空载励磁电压 ?V?56.385?3.13?18.0144??C?15?IBorB?UBo?V?413.824?5.2?79.5816??C?180?IBH rB?UBH 85、保证发电机励磁调节的最低励磁电压 86、励磁机的最大电压?V?206.912?413.824?0.5?0.5UBH?UBmin 87、历次电压增长速度?V?579.35?413.824?1.4?KUBH?UBmax 88、励磁机最大励磁电流?V?331.059?413.824?0.8?0.8UBH?UB? 5?5579.35?IUBmax 3.13?1.48?Bmax ?A?183.498? 89、励磁机的额定电压 90、励磁机的额定电流?V?455.206?413.824?1.1?1.1UBH?UB 87.53976?79.5816?1.1?1.1IBH?IB 91、励磁机的额定功率?A? 92、励磁机的瞬时最大功率?Kw?39.848?3?10?87.54?455.206?10?UBIB?3B?P P3

5.3.5?Kw?106.309??10?183.498?579.35?3?10?UBmaxIBmax?Bmax 损耗及效率 93、定子铜耗 P2 195.02(Kw) 94、附加损耗?3?10?0.01278?2255.342?3?10?3INr1?3cu? 95、励磁损耗?Kw?6.25?1250?0.5%?(0.25%~1.0%)PN?Ps PI2 UIBH??C)?BHrB(75 3?10??BH B? 3?2 79.58160.94?331.059?10?3.13?79.5616? ?Kw?49.11? 96、定子基本铁耗 1、 定子齿重 3?10?rhsb1Q1lFe?Gt1 ?Kg?114.6?3?10?55.8?72?0.9?4.09?7.75?T2 2、 定子轭重 D22??G ??2hs?Di1??r1?C1 3?10?lFe 4 3.144?7.75? 2?4.09?2?60??852? ? ?Kg?874.648?3?10?55.8? 3、 定子齿损耗 3?P 10?1.7Gt1PT1?Z 4、定子轭损耗?Kw?0.974?3?10?5.0?114.6?1.7? 97、磁极表面脉振损耗?Kw?1.137?3?10?1?874.648?1.3?3?10?1.3GC1PC1?PC ?Bt??Qn? 3?10?SR?031??14N?k0?P0 ?10??10? 4788?1.42?0.156??1000?72? ?2.09?.99 4????6? ???10?103 98、总铁耗?kw?1.32?4?10??13.3?8.21?27?6?

3.431?1.32?1.137?0.974?P0?PC?PZ? PFe?Kw? 99、机械损耗 ?V? ?R?0.8p?Pfw (?6?0.8??40? 3 1.52 1.52 l19 30.72370 4019?kw?4.17?) ? 其中 VR?m/s?30.72?1000??2?0.0065?0.60??2 60?2 100、总损耗 PS?Pfw?PFe?PBH?Pcu1?P? 101、满载效率?Kw?257.85?6.25?4.17?3.431?49.11?195.02? ?1??H?100%?????P? ? ?P?PN? ??257.85 ?257.85?1250?87.3%?100%???1?? 102、阻尼绕组的选择：《交流电机设计手册》P183 每极阻尼条总面积 Q2 应取为每极定子铜面积之比的 0.15~0.3 倍，即 0.314?1148.85??A 6.436，??0.2?(0.15~0.3)?为 30 时，Q2 取 6~12cm2，Q2?且 111.21? 故选 6.436cm2 103、每条面积?Q2 1.15mm??1.07cm2，直径 ??2?Q8.04S' 66 每极有阻尼条 6 根 5.3.6 定子温升估算 104、铁耗在定子内圆产生的单位热负荷 1033?PFe3.431 0.268w/cm2??10??W1 67.85?60??Di1leff? ?? 105、铜耗在定子内圆产生的单位热负荷

?C??99.5??1?Fe?125??3.03?0.268?CFe?W2?W? 31.4(m/s）?2?10??2?10??1000V?60??Di1nH?31.4?0.1?0.1V1?1 6060 V 为转子表面周速 108、绕组端部表面对空气的温升 Cs750 ?C??101.3?0.55?W3?s? 31.4?0.07?0.07V1?1 109、绕组绝缘温降 0.4? ?C??13.75??0.55?W3i?i? 0.0160.016 110、定子绕组对空气的平均温升 Fei?cu1??l?lZ??s??i???l????? l2 ??C??112.3??100?126.67???101.3?13.75??100??13.75?99.5? 126.67 111、定子有效部分的最高温升 C?113.25?13.75?99.5?i??Fe??max? ?? 5.3.7 励磁绕组温升估算 112、励磁绕组铜耗 2 113、铜耗在绕组表面单位热负荷?W?32109?5.2?79.58162??C?75?IBHrB?Pcu2 P32109' 0.50w/cm2??cu2?WB 10703?PLB6 114、磁极绕组温升参数 '?l? ?f?K? ?V?f?W 2.23??l70?P????查图 1-85 P31.4?31.4m/s ?V ?? ? 0.75?K 0.0166?W' 115、磁极绕组温升 ?'WB0.5 66.93C '???B? 0.01660.6kW?0.75?0.6 ??

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