特殊负载下的电机设计相关问题

张老五

回复 40# 天涯浪子


    各有难处，谁让楼主的要求那么特别呢。
磁极的安装不是问题，同步机的转子，也没有必要用叠片的。至于极间撑块的问题，这也是免不了的，凡事都有代价，就看主要矛盾在哪。以这20极的设计方案，每极需要几槽绕组来励磁？齿宽又能是多少？如何布置？

天涯浪子

像楼主推荐一家做小型发电机的厂家，他们凸极  隐极  都有做  技术听说是引进西门子的：无锡新时代
可以让他们直接配套柴油机

标准答案

呵呵，无锡新时代可没有引进过西门子的就是，他们是斯坦福的技术，以前他的合作伙伴（他的一个股东）---无锡电机厂，倒是引进了西门子电机技术，现在已经退出了该公司，被我们收购了。

张老五

要不标兄帮楼主搞定算了
楼主很痛苦的说

欧阳庆

觉得此问题的症结在转子，用凸极和隐极可能都难以做到楼主的要求； 用爪极或感应子的结构，我到是认为有可能满足楼主要求。

forlink

觉得此问题的症结在转子，用凸极和隐极可能都难以做到楼主的要求； 用爪极或感应子的结构，我到是认为有可能 ...
欧阳庆 发表于 2010-9-30 09:43

                               
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多谢大师关注。关于昨天您提到的转子热容量问题，如果按照70kw设计，假设定子5分钟过载发热没有问题，那么励磁绕组5分钟的过载，会不会有问题呢？

欧阳庆

最好是没问题，但往往计算的结果与实际是有差距的，而且是实际效果是达不到设计的要求，原因在于电机的发热计算有时很不准。千万不要认为发电机可以通过强励来达到你的要求，而且强励就跟电力系统的重合闸是一样的性质，不可能多次重复使用。可以肯定的是通常发电机的转子比定子还有脆弱。

天涯浪子

最好是没问题，但往往计算的结果与实际是有差距的，而且是实际效果是达不到设计的要求，原因在于电机的发热 ...
欧阳庆 发表于 2010-9-30 11:39

                               
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"通常发电机的转子比定子还有脆弱"这话说的没错

张老五

强励本来就是同步机的功能之一，正如调节功率因数就是同步机的功能之一。要这么脆弱，同步机还有市场么？干脆都异步机算了
其实前面的讨论都忘了一点，转子发热也好，脆弱也好，要看是从哪个点出发。如果原设计点发热不大，又何来脆弱一说？这本来就是台怪电机，受很多条件限制。实在不行，励磁用小电流多匝数方案，也就是励磁电压高一点，反正这电机也不大，能高到哪里去呢？

forlink

觉得此问题的症结在转子，用凸极和隐极可能都难以做到楼主的要求； 用爪极或感应子的结构，我到是认为有可能 ...
欧阳庆 发表于 2010-9-30 09:43

                               
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爪极或者感应子，我们也有过相应的开发经验。欧阳老师的意思是，问题主要在于转子绕组没有足够的布置空间，因此采用转子无绕组结构？

张老五

有没有空间，还是要看转子的尺寸。

forlink

有没有空间，还是要看转子的尺寸。
张老五 发表于 2010-10-9 21:10

                               
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如果希望电机尺寸尽量小，那只能采用转子无绕组结构？

张老五

无绕组结构体积是小，但性能有缺点

欧阳庆

性能上稍差总比没有好，希望各位再看一下forlink的尺寸要求，再之，就像张老五说的，利用高压励磁，需要多高的电压呢？ 估计可能要比较高了，要300伏以上或到1000伏，在此情况下就得请张老五给forlink去设计强励部分的电路，又能不能完成强励呢？ 希望张老五不要手拿扇子，像事后诸葛。

张老五

300伏励磁电压很高么？何况我说的是励磁电压高一点，这跟高压励磁是两个概念。
强励很困难么？不过是励磁回路有个电压调节功能而已，这样的功能，基本上每台发电机的励磁柜都有，只要提出相应的指标就行。forlink算清楚需要多少倍的强励就行了。对励磁柜来说，也不过就是功率元件大一点小一点的问题罢了。
闻道有先后，术业有专攻。做励磁柜的厂商比我更专业更懂行，何需我班门弄斧？总不见得说，我要设计台电机，还得操心怎么炼钢炼铜？

欧阳庆

来看看几个小例子，看是否可以用张老五的高电压小电流励磁； 例1，美国GE公司的MS6000系列燃气轮机组，发电机容量是45400千伏安，发电机电压是11.5千伏，额定电流是2279安，功率因数0.85，场电压是125伏（直流），场电流是775(A), 并且說场电流为867.95(A)只能作为研究用，不能作为额定运行时使用。例2，上海闸北电厂的GE 燃气轮机组，发电机容量是211兆伏安，发电机电压是18千伏..., 励磁（场）电压是375伏(直流）, 励磁电流2279安...,  可见，并不是励磁电压不能用高压，但发电机的场电压是需要随发电机的容量增大而增大； 再回过头来看forlink的发电机，端口电压220伏，最大容量135千瓦，在不考虑发电机饱和时（线性），一个70千瓦的发电机，最终要在135千瓦运行，按张老五的可以强励的方式运行，场电流就的翻倍，在不考虑电感的因数情况下，场电压就的增加一倍，假如原来的场电压是300伏，强励时就要有600伏电压； 按多匝数高电压小电流的设计的场绕组，此时的发热量就的增加4倍，还得运行五分钟，试问能够满足要求吗？如果发电机不是线性的设计，要满足上述要求，就的可能再增加场电压； 另外还有一不请之请，请问张老五，发电机的强励在何种条件下才能使用？ 这也难惯，他人都是两手空空，唯你手持折扇与众不同， 也请张老五莫要责怪我。以上的说法不一定准确，不要挑字眼了。

张老五

欧阳庆同学非常有趣。
首先，谁说强励磁是场电流要翻倍？依据何在？
其次，你举的两个例子，正好说明，发电机的励磁电压并没有死板的规定，电压可以高一点也可以低一点。
第三，励磁绕组只要保持安匝数即可，1匝100安培和五匝20安培的效果是一样的，但励磁绕组的设计就可以有很大的不同。
最后，按你的例子，775额定，867.95只能研究用，那么800,825,850安呢？是可以长期用还是短时用还是只能研究用？如果这台发电机只要700安培就能达到额定输出，励磁就不能加到775了吗？

电机学徒工

欧阳庆同学非常有趣。
首先，谁说强励磁是场电流要翻倍？依据何在？
其次，你举的两个例子，正好说明，发 ...
张老五 发表于 2010-10-13 14:39

                               
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欧阳说的是对的。事实上，如果按照楼主要求2倍强励磁，场电流可能还不只翻倍。因为电机设计时，已经接近饱和。如果设计时离饱和点远的话，又不满足楼主体积小的要求。

张老五

回复 58# 电机学徒工


    依据呢，依据呢？没有依据，凭什么说电流翻倍？凭什么？

张老五

其实争论可不可以强励，并非问题的重点。因为强与弱，本身只不过是个相对的概念。励磁电流过了额定值，谓之强，不到的，谓之弱，并无对与错，行与不行之分。
需要搞清楚的是，楼主这台电机，可不可能在不增加励磁的前提下，达到两种功率输出的目的。
首先，我们假设楼主的电机是按70或者75KW为额定值设计的，并且以此时的励磁电流为额定励磁电流。而且，根据同步发电机的常规要求，按照静态过载能力1.7倍。
这样来算一算，135/75=1.8倍，已经超过了发电机的稳定极限，况且，考虑到工况的扰动，这个1.7倍实际上也是不能达到的，必须留一部分余量。
这样，要想使这台电机稳定运行，就必须增加励磁，因为增加励磁可以提高发电机的稳定性。所谓强励，其实也就是这么回事。
换个角度来说，既然这台发电机是周期运行的，而且高负载时间短但发热严重，寻么，肯定希望在135kW负载时的功率因数最接近1。如果以此时的励磁电流为额定励磁电流，那么70kW时呢？很显然，此时功角自然减小，发电机进入过励状态，便对单机运行的发电而言，过励没有意义。也就是说，此时励磁电流是可以下降的。
总之，想要在135kW条件下稳定运行，励磁电流总是要比70KW大的，至于算不算强励或者过励，其实并不重要，那也就是如果定义“额定励磁电流”的问题。