发电机定子线圈环流损耗计算

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汽轮发电机转子护环涡流损耗的解析计算

ｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｒｅｔａｉｉｎｎｇｉｎｒｇ；ｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔｌｏｓｓ
前言月ｌＪ吾
电机容量的增大，转子护环的损耗也可以达到较大的
（１）定子的磁导率取为无限大；（２）把定子表面及定子绕组看成没有厚度的电流
层：
值，由此引发的发热问题已成为影响发电机正常运行
的重要问题之一。
汽轮发电机转子护环涡流场是一个复杂的三维场，对此涡流场详细地研究，国内外还比较少见。本文针对国内生产的汽轮发电机护环结构，从工程实用角度研究这个涡流场，求得计算护环上涡流损耗的计
转子，以及转子与护环分界面上的边界条件，确定拉普拉斯方程及泊松方程中的常数项，以及护环上的向
－÷
莆ＡＳ；・，（ｚ）．ｃｏｓ（ｚ）ｄｚ
量磁位，Ｆ｝１：一一Ｉ
ＰＯｔ
求得其上的涡流密度然后
，
以＝ｊ争。 ‘ ：
汽轮发电机转子护环涡流损耗是由定子负序电流
所产生的磁场在护环中引起的损耗。由于汽轮发电机
２一基本１基本假设和分界段砹布ｕ分界回上阳边界杀１面上的边界条件午
在分析过程中取下列基本假设：
转子护环一般都是非磁性的，所以对容量不大的汽轮发电机而言这部分损耗没有引起人们的重视。随着发

1000MW水轮发电机定子股线环流损耗分析计算

ｉｇｂｔｅ，ａｄｉｒｖｈｆｃｅｃ．Ｆｕｏｎｅｔｒｎｍｐｏｅｔｅｅｆｉｎｙｏｒｃｍｍｏｒｎｓｏｉｉｎｍｅｈｄｏｙｒ — ｅｅａｏｒｎａｉｎｔａｐｓｔｔｏｓｆｒｈｄｏｇｎｒｔｒｗｅｅａ — ｏｌｚｄｉｈｓｐｐｒｎｃｕｉｇ３０。ｂａｒｎｐｓｔｏｙｅｎｔｉａｅ，ｉｌｄｎ６ｒｔａｓｏｉｉｎ，ＯＯ６／ｂｒｔａｓｏｉｏｔｏｄ，ｄｆｃｅｔ／３０。０。ａｒｎｐｓｔｎｗｉｖｉｉｈｅｉｎｉ
中图分类号：Ｍ３２Ｔ１文献标志码：Ａ文章编号：１０ — ４Ｘ（０１０ — ０５００７４９２１）７０６ — ６
Ｃａｃｌｔｏｎｄａａｙｉｎｃｒｕｌｔｎｕｒｎｏｓｓｉｈｅｌｕａｉｎａｎｌｓｓｏｉｃａｉｇｃｒｅｔｌｓｅｎｔｓａｏａｔａｓｏ０ｔｔｒｂｒｓｒｎｄｆａ１００ＭＷｙｒ－ｅｅａｏｈｄｏｇｎｒｔｒ
ｓａｏａｒ１００ｔｔｒｂｒｆ０ＭＷｙｒ・ｅｅａｏｔｏｒｔａｓｏｉｉｎｍｅｈｄｒａｃｌｔｄａｎｌｚｄＵ－ｏｈｄｏ・ｎｒｔｒｗｉｆｕｒｎｐｓｔｏｔｏｓｗｅｅｃｌｕａｅｎｄａａｙｅ－ｇｈｓｎｇｌａａｅｓｃｐｉｌｏｅｔａｔｏ．Ｔｈａｃｌｔｏｅｕｔｎｄｃｔｈｔｔｅｔａｐｓｔｏｔｏｓｉｅｋｇｕｓｅｔｂｅｐｔｎｉｌｍｅｈｄｅｃｌｕａｉｎｒｓｌｓｉｉａｅｔａｈｒｎｓｏｉｉｎｍｅｈｄｈｖｒａｎｕｎｅｏｓｒｂｕｉｎｏｉｃａｉｇｃｒｅｏｓｓｎｄｔｏｓｓａｅｔｅｓｌｓｅ — ａｅｇｅｔｉｆｅｃｎｄｉｔｉｔｆｃｒｕｌｔｎｕｒｎｔｌｓｅ，ａｈｅｌｓｅｒｈｍａｌｔｗｈｎＵｌｏｅｓｎｇ０￣６／ｉ／３０。０。ｐｏｏｅｒｎｐｓｔｏｔｏｒｈｄｏｇｎｒｔபைடு நூலகம் ｃｏｎｉｇｆｒ１３ｒｌｎｇｄｔａｓｏｉｉｎｍｅｈｄｆｙｒ — ｅｅａｏ．ａｃｕｔｎ５．％ｏ６ｏｏｆ３０。ｂｒａｔａｐｓｔｏｉｃｌｔｎｃｒｅｔｏｓｓ，ｆｌｏｄｙｅｃｅ３０。ｖｉｂａｒｎｐｓｔｏｒｎｓｏｉｉｎｃｒｕａｉｇｕｒｎｌｓｅｏｌｗｅｂｄｆｉｎｔ６ｉｏｄｒｔａｓｏｉｉｎ，ｏｃｐｙｎｃｕｉｇ

车用电机定子铁芯损耗的分析与计算

车用电机定子铁芯损耗的分析与计算王淑旺;朱标龙;田旭;刘马林;江曼【摘要】定子铁芯损耗是车用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的主要损耗之一,对其深入分析与计算,可为电机的效率提升和散热优化指明方向.文章运用Ansoft Maxwell软件对工作在25 kW、3 000 r/min和25 kW、7 200 r/min 2种工况下的电机进行了电磁场仿真,比较分析了与定子铁芯损耗关系密切的磁密变化.根据分析结果,提出了一种考虑旋转磁化、局部磁滞回线和谐波涡流的损耗计算模型,并用该模型计算了2种工况下的定子铁芯总损耗.对工作在相应工况下的电机进行试验,结果表明计算值与试验值相比误差均在8％之内.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(039)010【总页数】5页(P1311-1315)【关键词】永磁同步电机(PMSM);Ansoft Maxwell软件;定子铁芯损耗;磁密分析;损耗计算模型【作者】王淑旺;朱标龙;田旭;刘马林;江曼【作者单位】合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009;安徽巨一自动化装备有限公司,安徽合肥230001;合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)广泛应用于电动汽车[1]驱动系统,效率及散热性能是电机的重要评价指标。

电机工作时,产生的复杂损耗不仅影响电机效率,也会导致电机温度升高。

为了准确评估电机效率和预测电机最大温升,需要对其损耗进行分析与计算。

车用电机定子铁芯损耗的计算一直是电机损耗研究的一个难点。

工作状态下PMSM的定子铁芯中同时存在交变和旋转2种磁化方式。

汽轮发电机进相运行时端部损耗的数值计算

电压等级越来越高，输电距离的不断延伸，引起输电线路电容电流的增加，从而增大了无功功率的供给。
过去通常采用并联电抗器或利用调相机来吸收剩余的无功功率。这不仅具有一定的局限性，而且增加
部损耗，提供汽轮发电机端部结构设计和电机运行
控制的理论依据。
１进Ｓｎ－ｒ况的理论分析
了设备的投资。将发电机作适当的进相运行以吸收
１．１端部磁场与进相深度的关系
发电机进相运行是相对于迟相运行而言的，此时定子电流超前于端电压，发电机处于欠励磁运行状态。发电机端部漏磁由定子绕组端部漏磁和转子绕组端部漏磁合成。它的大小除与发电机的型式、
系统多余的无功功率，不需要额外增加设备投资，只
要改变发电机的励磁运行工况即可实现调压目的，
因此具有很大的经济效益。目前对出厂的发电机都要求有一定的进相能力。我国国标ＧＢ／Ｔ７０６４ —
结构、材料等因素有关外，还与定子电流的大小及功
率因数的高低有关。发电机端部漏磁通如图１
所示，是由定子端部漏磁通。和一部分转子端部漏磁通的合成。保持电机的容量不变，即保持定子
电流不变时，为一定值。发电机由迟相运行到进相时，定子端部合成漏磁场将逐渐增大，并随着

大型水轮发电机定子绕组新型组合换位方法分析

大型水轮发电机定子绕组新型组合换位方法分析发表时间：2019-11-29T16:37:48.960Z 来源：《中国电业》2019年第12期下作者：赵志勇[导读] 水轮发电机定子绕组内部故障破坏力极强，会对发电机本身甚至电力系统的稳定运行造成严重影响。

摘要：水轮发电机定子绕组内部故障破坏力极强，会对发电机本身甚至电力系统的稳定运行造成严重影响。

因此水轮发电机组必须配置有效的主保护方案，以便及时检测出机组的内部故障。

通常要求发电机的主保护在故障后1个周波左右动作，此时电机的过渡过程还没有结束。

因此需要准确的计算水轮发电机定子绕组内部故障暂态过程。

关键词：大型水轮发电机定子绕组；组合换位方法；大型水轮发电机的定子线棒由许多股线排列而成，并在鼻端由并头套连接。

由于发电机定子股线在磁场中所处位置不同，股线间会形成电势差从而导致环流。

由此产生的环流会导致线棒的平均温度升高，降低发电机效率。

所以，为了减小环流损耗，改善温度分布不均匀问题必须采用定子线棒股线换位技术。

一、水轮发电机定子绕组有效性对于大型发电机定子绕组环流损耗计算，国内外学者做了大量研究。

目前对发电机定子线棒环流损耗的计算主要有解析法及解析数值结合法。

解析法是通过解析公式计算每根股线漏感电势进一步求取环流损耗，而解析数值结合法则通过数值法求得槽部及端部漏磁场，再由通过每根股线电流构成的电路方程求得环流损耗。

采用解析法对一台汽轮发电机定子线棒槽部股线设置一处及三处空换位段情况进行了理论分析，推导出了相应的解析表达式；采用解析法对机组定子线棒不完全换位进行了分析计算，并将计算结果与西安交通大学等计算结果进行了对比，证明了其准确性。

同样应用解析法分别对汽轮发电机及水轮发电机定子线棒环流损耗进行了分析计算。

解析法虽然计算方便且易于实现程序化，但其对电机的端部和槽部的漏磁分量有过多的忽略和假设，计算的局限性很大。

应用解析数值结合法对大型发电机定子线棒环流损耗进行了分析计算，其线棒端部均采用准三维模拟。

电机定子和转子冷却油需求计算方法

电机定子和转子冷却油需求计算方法
电机定子和转子的冷却油需求计算方法可以按照以下步骤进行：
1. 确定电机的额定功率（单位：千瓦）和转速（单位：转每分钟）。

2. 根据电机的额定功率和转速，计算电机的功率损耗。

功率损耗可以通过以下公式计算：
功率损耗 = 额定功率 * （1 - 效率）
其中，效率是电机的额定效率（通常以百分比表示）。

3. 根据电机的功率损耗，计算定子和转子的热损耗。

定子和转子的热损耗可以通过以下公式计算：
定子热损耗 = 功率损耗 * 定子热损耗系数
转子热损耗 = 功率损耗 * 转子热损耗系数
其中，定子热损耗系数和转子热损耗系数可以根据电机的类
型和设计参数查表得到。

4. 根据定子和转子的热损耗，计算冷却油的需求量。

冷却油的需求量可以通过以下公式计算：
冷却油需求量 = （定子热损耗 + 转子热损耗）/ 冷却油的比
热容
其中，冷却油的比热容可以根据冷却油的种类和性质查表得到。

以上就是电机定子和转子冷却油需求计算的方法。

需要注意的是，实际冷却油需求可能还受到其他因素的影响，例如环境温
度、冷却系统的设计等，因此计算结果仅供参考，具体应根据实际情况进行调整。

发电机定子铁损试验参数计算方法讨论

发电机定子铁损试验参数计算方法讨论1.概述定子磁化试验是检验定子铁芯装配质量的重要手段，也是检验铁芯自身绝缘性能的重要工序，其基本方法是在定子铁芯上缠绕若干个励磁绕组，将交流电流通入绕组内，此电流在定子铁芯中产生磁场，同时产生涡流与磁滞损耗，使铁芯发热，测量铁芯总的有功损耗与温度，计算出单位重量铁芯损耗与温升，从而判别铁芯叠装的质量。

如果铁芯绝缘不好或铁芯装配质量不佳，当铁芯通过交变磁通时，涡流损失就会增加，造成局部过热，加速铁芯绝缘和线棒绝缘的老化，严重时将造成铁芯绝缘烧伤或线棒击穿事故。

大型水轮发电机定子在现场叠装后，定子铁芯必须进行磁化试验，通过测定温升及单位铁损的方法检查叠片质量，磁化试验为水电站重大电气试验项目之一，试验前后需进行较为复杂的数值计算，现在主要有两种方法，本文将以某电厂定子参数为例，对两种计算方法加以说明，并试着分析产生差异的原因，最后，也提出一种新方法供讨论。

根据国标规定以及厂家铁损试验守则，铁损试验采用0.8—1.0特拉斯的磁通密度，持续时间为90分钟。

试验合格标准：实测单位铁损不大于标准铁损的1.3倍，最高温升不超过25K，最大温差不超过15K。

某电厂发电机定子为工地组合方式，定子机座由4瓣组合焊接，铁片经叠装和紧压后进行铁损试验，定子铁芯采用DW270-50冷扎无取向的硅钢片，每片厚度为0.5mm，冲片表面涂有一定厚度的F级绝缘漆。

铁芯的有关参数如下：型号：SF100－14/5380额定容量：100MW/117.65MVA额定功率因数：0.85（滞后）额定电压：13.8kV额定电流：4922A额定转速：428.6r/min额定频率：50Hz励磁电压：193V励磁电流：1172A定子铁芯外径：D1=5.38(m)定子铁芯内径：D2=4.34(m)定子铁芯长度：L fe=1.90(m)定子铁芯齿高：h c=0.167(m)定子铁芯通风沟数量：n=52定子铁芯通风沟高度：b=0.006(m)定子铁片型号：DW270-50定子铁片厚度：0.5(mm)2.试验的有关计算：2.1 定子铁芯扼部截面S的计算2.1.1定子铁芯有效长度K—定子铁芯叠压系数，片间用绝缘漆时取0.93—0.95。

交流电机定子线棒环流损耗分析计算的比例边界有限元法

交流电机定子线棒环流损耗分析计算的比例边界有限元法交流电机定子线棒通常是由多根股线并绕而成,在槽内由于存在漏磁场,线棒中股线会感应出电动势,相应的在股线间会产生环流,从而出现股线温升不均匀等一系列问题,对线棒绝缘和电机使用寿命构成严重的威胁。

因此,能否准确计算定子线棒股线间环流及环流损耗对大型交流电机的设计至关重要。

比例边界有限元法(Scaled Boundary Finite Element Method,SBFEM)是一种新颖的偏微分方程求解方法,结合了有限元法和边界元法的优点,又有自身独有的特点。

根据给定的边界条件和控制方程,基于加权余量法,分别叙述了二维旋度磁场和三维旋度磁场比例边界有限元法离散格式的建立和求解过程。

采用SBFEM计算时,根据计算域内是否存在载流导体以及计算域的复杂程度,划分有源区域、无源区域以及各种复杂区域划分的子域,给出各种子域和有源无源区域子域的结合方法。

应用SBFEM求解电机磁场典型算例,将计算结果同有限元法(Finite Element Method,FEM)计算结果进行对比,证明了建立的比例边界有限元方程的正确性,为电机磁场的分析计算提供一种新的计算方法。

将二维和三维旋度磁场的SBFEM应用于股线环流及环流损耗的计算,给出了股线环流及环流损耗的计算方法。

分别求解二维不换位股线、三维不换位股线和三维换位股线的环流及环流损耗。

根据求解的类型,分别建立对应的数学模型,选择适当的单元网格离散,求解相应的股线环流及环流损耗。

将计算结果与FEM计算结果进行比较,证明了SBFEM 具有高效性和高精度的特点。

将SBFEM与FEM进行耦合,计算定子线棒股线的环流及环流损耗。

对有源区域与无源区域进行划分,分成有限元区域与比例边界有限元区域,得到各区域的子域方程,并在其交界上通过交界面条件进行求解。

将得到的结果与FEM和SBFEM数值模拟结果进行比较,证明了该方法的正确性,同时得出了该方法具有高效性和高精度的优点,为电机磁场的计算提供另一种新的方法。

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为抑制环流和由它生成的损耗，汽轮发电机
槽内广泛采用３６０吸以上的罗贝尔换位法，使各
股线相对平均地在槽部处的轴向长度中，处于相
同的磁位。这样，除端部影响外，各股线由于自
感和互感所感应的电动势基本相同，便减少了环流损耗。然而，由于各股线中端部自感和互感磁
ｒｉｓｅｏｆｔｈｅｓｔａｔｏｒｂａｒｓａｎｄｉｎｓｕｌａｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔａｋｉｎｇｔｈｅ
１０００ＭＷｗａｔｅｒ－ｈｙｄｒｏｇｅｎ — ｈｙｄｒｏｇｅｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｂｙＳｈａｎｇｈａｉ
ｏｆｔｈｅｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｔｈｅ
场感应的电动势没有被平衡，线棒各股线间仍存
在较大的环流。大型汽轮发电机的换位方式已经从３６０。换位发展￣１５４０。换位或端部９０。和１８０。换位，多数
ｌｏｓｓ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎｉｎｔｈｅｉｆｅｌｄｏｆｓｔａｔｏｒｂａｒｔｒａｎｓｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｐｏｓｉｔｉｏｎｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｌｏｓｓｌｅａｋａｇｅｉｆｅｌｄｓＥＭＦｍｅｔｈｏｄ
ａｎａｌｙｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｔｏｉｎｆｄｏｕｔｈｅｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｈｅｔｓｔａｔｏｒｃｏｉｌ ’ ＳＲｏｅｂｅｌｔｒａｎｓｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔ
ＺＨＡ０ＷｅｉＷＥＩＹａｎｆｅｉ
ＳｈａｎｇｈａｉＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．ＧｅｎｅｒａｔｏｒＰｌａｎｔ
鼻端并联的接头短接后，在各股线间所产生的环
流，这子线棒的换位
漏感电势法
关键词：换位
环流损耗
中图分类号：ＴＭ３０２文献标识码：ＡＤＯＩ编码：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎｌ００６－２８０７．２０１７．０１．００１
摘要：大型汽轮发电机定子端部绕组的较强漏磁
是因线棒中的各股线在定子槽内和端部所处的位置和磁密不同，所感应的电动势也不同，通过
场会引起定子绕组股线间的附加环流损耗，导致线棒及
绝缘温度的升高。以上海发电机厂１０００Ｍｗ级水氢氢发电机为研究对象，采用解析法对汽轮发电机定子线圈各部分的电磁参数进行求解，找到定子线棒罗贝尔换位方式与环流损耗之间的关系，为线棒换位的优化设计提供分析方法和理论依据。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｔｒｏｎｇｌｅａｋａｇｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｉｎｔｈｅｓｔａｔｏｒｅｎｄｗｉｎｄｉｎｇｏｆｔｈｅｌａｒｇｅｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｂｒｏｕｇｈｔｕｐｗｉｔｈｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎａｌｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｌｏｓｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｔａｔｏｒｗｉｎｄｉｎｇｓｓｔｒａｎｄｓ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
理论与设计
发电机定子线圈环流损耗计算
赵伟魏燕飞
上海电气电站设备有限公司发电机厂（２００２４０）
ＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｎｔｈｅＣｉｒｃｕｌａｔｉｎｇＣｕｒｒｅｎｔＬｏｓｓｉｎＳｔａｔｏｒＣｏｉｌｏｆｔｈｅＧｅｎｅｒａｔｏｒ
ＧｅｎｅｒａｔｏｒＰｌａｎｔａｓｒｅｓｅａｒｃｈｓｕｂｊｅｃｔ，ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｌｅｃ－
ｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｅａｃｈｐａｒｔｏｆｔｈｅｓｔａｔｏｒｗｉｎｄｉｎｇｓ