1500kw,44极，水发电磁设计方案

long123sp

现有1500kw，44极，4160v，cosφ=0.9，60hz，定子冲片外径2860的水轮发电机
设计了几个方案都不满意，请高手指点。
要求效率不小于95%。
从槽数，支路数，电抗等参数方面综合考虑。
顺便问下：火狐下为什么看不见发贴中的主题分类框，我只能在IE下发贴。

forlink

火狐对论坛确实不兼容，只能使用IE内核的浏览器。
还有，你对方案哪里不满意？

long123sp

[quote]火狐对论坛确实不兼容，只能使用IE内核的浏览器。
还有，你对方案哪里不满意？
xd' 约0.38较大，xd"约0.31、xp"约0.31偏大，
电负荷430以上较大，每极每相槽数Q=1+4~8/11较小，气隙很小约4~5，制造困难。
问“xd' 约0.38较大，xd"约0.31、xq"约0.31偏大，每极每相槽数Q=1+4~8/11较小”会有哪些不利影响？

zlz1976

大概计算了一下，以VPI工艺计绝缘厚度时
额定数据
PN= 1666.667 KVA PA= 1500 KW P= 44 UN= 4160 VIN= 231.3 A nN= 163.6 r/min
fN= 60 Hz  COSFI= .9   Y接
基本数据
Da= 2860      Di= 2610      Z= 270        q= 2.045455   NP= 27
BN= 14.8      HN= 70        Y=1- 6        KW= .9248802   a= 1   Sn= 6  C= 6
W= 270  W2= 50.5 j= 2.86   AS= 457   AS*j= 1307.19
bp= 128       bM= 85        hP= 30        RP= 580       hM= 125
g= 4      gm/g= 1.4904  bp/T= .6869    lt= 400  
axb= 2.65 x 5.3    a'xb'= 3.05 x 5.7   a2Xb2= 2 x 31.5
  磁路计算
BJ1'= 17.186  BZ1/3= 15.011   Bj1= 10.265   Bdta= 6.296
Bm= 13.273    Bp= 11.801    Bm1/2= 12.905   Bz2= 10.798
参数计算
Xad= .8892    Xaq= .516     Xe= .1529     Xd= 1.042     xq= .669
Xmd= .8412801 Xf= 1.118     xd'= .335     xq'= .669     xf= .2288926
xd''= .249    xq''= .271    xp= .238      AWk= 6927.594
O.K.Z= 1.138  X2= .2597793
Ifo= 78.05    Vfo= 52.61    Ifk= 68.59    Ifn= 146.87   Vfn= 140.57
损耗及效率计算
QJ1= 5.165    QF= 22.903    QD= 8.333334
QR= 8.924     Qcu1= 20.279  Qfe= 18.652   EQ= 79.0922   n= .95
电抗和时间常数的计算
xf= .2288926  rf= 1.644098E-03            T'do= 1.803899
Ta= 5.663316E-02            xo= 8.119208E-02            rkd= .0660836
rkq= 5.242582E-02           T'co= 4.387512E-02          T'qo= 3.384306E-02
T''do= .0154903             T'd= .5798435               T''d= 1.151968E-02
T''q= 1.370581E-02

zlz1976

以前做过几台1400－40/3250电机，气隙也取4，由于叠片工艺和机座外形尺寸限制，定子铁芯内圆不圆。
注意了叠压工艺和机座刚度气隙取4应该没问题。

long123sp

[quote]xp"是个什么东东？q能大点对波形有好处。
首先感谢zlz1976。
3楼中我把xp"写错了，应为xq"。
还想请教zlz1976，你方案中转子线规为2 x 31.5，极身宽为85可能磁极间距离太小，对通风不利。从你方案中我没有发现磁极间距离数据。
另我公司由于设备原因对1730机座号以上的无法进行VPI。在我方案中定子单边绝缘厚度为2.4左右（含导线本身绝缘）。
还有，定子冲片轭部只有55，结构上如果还要开拉紧螺杆孔的话，轭部尺寸就更小了，现也比较担心今后运行中的定子铁心变形。

long123sp

我刚才把你的方案算一下，各种参数都很好。可惜我公司对本机座号无法进行VPI，我的槽形16X70左右，不用VPI是不好减槽宽了。
不然我很满意你的方案。
还请看下我的方案，还有一个216槽方案，与本方案相差不大。
额定数值
Pn= 1501 （千瓦）  Un= 4160 （伏特）   In= 231.5 （安培）  Um= 2402 （伏特）
2P= 44 （极）      fn= 60 （赫兹）     COS(θ)n= .9        Im= 231.5 （安培）
定子参数                        长度单位∶ 毫米
Da= 2860      Di= 2580       g = 4.5        Z= 192 （槽）  Lt= 380
bs= 16.6      hs= 67         bv= 8          nv= 9          Bt= .9167
al= 0         cl= 0          Т= 184.21     通风: 径向     硅钢片: W310-50
磁极和阻尼绕组参数              长度单位∶ 毫米
hp= 32        bp= 130        hm= 150        bm= 83         Lp= 380
Lf= 45        Kq= 1.5        dB= 12         LB= 404        nB= 4 （根）
t2= 37        bs2= 2         hs2= 2.75      aR= 12         bR= 25
t2/t1= .876                                                Rp= 543.39
线圈参数                        长度单位∶ 毫米
Sn= 8 （根）  a= 1 （路）    Y= 4           W1= 256 （匝） q= 1 + 5 / 11
c-(a*b)/(a'*b')= 4 -( 2.65 * 5.6 )/( 2.85 * 5.8 )
a2*b2= 3 * 25       W2= 41.5 (匝)
还想请用我的数据核算下，看效率满足不？并请指点下我方案中的不足之处。

zlz1976

单边绝缘取的1.75mm（包括线自身绝缘0.4),开了拉杆孔处轭磁密1.72T。效率是按DR510片计算得95%。

] [/url]

zlz1976

纯属个人意见：
1.定子节距4，0.9167的短矩系数是否有点大（当然也是槽数限制）对谐波抑制似乎差了点；
2. Aj=1884似乎有点高，尽管你可能采取空水冷，单纯靠自身的风扇，转子线速度22.1m/s,散热有点吃力，可以要着重风扇设计；
3.极弧半径543.4，有点太在意靠近1.5了，这种尺寸冲模尺寸也不便测量:)
4.定子齿磁密/定子轭磁密＝1.624，这个，这个还没取这么大过，影响什么我还没概念:)
5.极向磁密1.541T，高了。
6.极间最小距离你为14.8mm，上为10mm.
7.你的励磁功率为39.3kW,上为20.7kW;
8.矩路比你为1.259，上为1.138，这个都是需要材料堆起来的；
9.用DR510片算是93.5%。
10.用同一个方法估算定转子温升你的为66/90K,上为45/46K,你方案转子热负荷为2271，需着重散热设计。
不同程序计算偏差不一样，以上10条仅作参考，如有不妥，敬请谅解。

long123sp

非常感谢！！！
1、我用的电磁计算程序是以“水轮发电机设计与计算”编制的，程序中先把1.5倍固化了。
2、采用自然通风冷却，带有弧斗式风扇，无空气冷却器。
3、以下是我的192槽计算结果，供你参考。
4、通过电压波形畸变率计算为1.13%
5、我不满意的是xd、xd'、xd"、xq"，其它AJ、磁密按我公司的机组统计来看取值尚可。
6、通风尚未详细计算，其实我也没有精确计算手段。所计算误差也比较大的。
7、望今后多交流。
    ㈠ 额定数值
Pn= 1501 （千瓦）  Un= 4160 （伏特）   In= 231.5 （安培）  Um= 2402 （伏特）
2P= 44 （极）      fn= 60 （赫兹）     COS(θ)n= .9        Im= 231.5 （安培）
    ㈡ 定子参数                        长度单位∶ 毫米
Da= 2860      Di= 2580       g = 4.5        Z= 192 （槽）  Lt= 380
bs= 16.6      hs= 67         bv= 8          nv= 9          Bt= .9167
al= 0         cl= 0          Т= 184.21     通风: 径向     硅钢片: W310-50
    ㈢ 磁极和阻尼绕组参数              长度单位∶ 毫米
hp= 32        bp= 130        hm= 150        bm= 83         Lp= 380
Lf= 45        Kq= 1.5        dB= 12         LB= 404        nB= 4 （根）
t2= 37        bs2= 2         hs2= 2.75      aR= 12         bR= 25
t2/t1= .876                                                Rp= 543.39
    ㈣ 线圈参数                        长度单位∶ 毫米
Sn= 8 （根）  a= 1 （路）    Y= 4           W1= 256 （匝） q= 1 + 5 / 11
c-(a*b)/(a'*b')= 4 -( 2.65 * 5.6 )/( 3.05 * 6 )      Fcu1= 57.16（毫米^2）
A1= 438.6(A/cm)    J1= 4.049(A/mm^2)   A1J1= 1776.         Ki= 2.2
a2*b2= 3 * 25      Fcu2= 75毫米^2                          W2= 41.5 (匝)
Gcu1= 592 (kg)     Gcu2= 1392 (kg)     Gb= 72 (kg)         Gr= 43 (kg)
Gcut= 2098 (kg)    Gfe= 2188 (kg)      磁极线圈距离Cjl= 16.8
    ㈤ 磁密数值                        磁密单位: 特斯拉
Bk= .6772          Bt1/3= 1.4259       Bj= .9385           Bm= 1.415
短路比(fko)= 1.246                     极弧系数(ap)= .706
    ㈥ 励磁参数
Ifo= 108 （安培）  Ufo= 53 （伏特）    Ifn= 213 （安培）   Ufn= 147.4 （伏特）
Ufmax= 265 （伏特）Ifmax= 534 （安培） J2= 2.84 （安／毫米^2）
    ㈦ 损耗及温升                      功率单位: 千瓦
Pcu1= 23.72        Pcu2= 27.82         Pfe= 11.1           Pmec1= 2.07
Pmec= 11.34        MP= 77.78           η= 95.07 %         η1= 95.63 %
Qcu1= 54.15 (度)   Qfe= 46.75 (度)     Qcu2= 48.52 (度)    Qcu1m= 63.09
    ㈧ 电抗和时间常数             时间单位: 秒   电抗单位: 标幺值
T'do= 1.5999              T'Ddo= 6.17E-002           T''d= 2.07E-002
T'd= .6554                T''do= 2.58E-002           T'Dqo= 4.57E-002
T''q= 2.17E-002           Ta= 5.5E-003               T''d3= 2.07E-002
T'd3= .6554               Ta3= .3318                 T'd2= .8904
T''d2= 2.3E-002           Ta2= 5.5E-003              T''d1= 2.34E-002
T'd1= 2.07E-002           Ta1= 4.5E-003              Xб= .1936
X2= .3077                 Xo= .1303                  Xp= .3264
Xq= .6498                 Xq'= .6498                 Xq''= .3091
Xd= .9291                 Xd'= .3806                 Xd''= .3063
R1(15)= .119 （欧姆）                                R2(15)= .4877 （欧姆）

long123sp

回复 10# zlz1976
有一个问题：
你方案中a2Xb2=2X31.5，w2=50.5，hM=125，
按我公司的绝缘规范是无法放下的，我公司一般b2小45垫2层0.16DDS，加上首末3匝及外垫3层，
因此放不下。可否说明下你的工艺。
另：5楼述及以前做过1400-40/3250电机，不知现运行情况可好？是水发吗？方便的话把该机主要结构参数传上看看。
本次SF1500-44/2860发电机，我个人认为机座号选小了，如能换成3250或3300机座号，可能调整上会相对好一些。
但由于合同已定，加大机座号既不经济也不现实。

cxw770

这个，看来还是国外的产品。
60赫兹的。

zlz1976

回复 12# long123sp


与你们类似首尾各三匝垫三层玻璃坯布，其它匝间垫两层，热压后，两端各垫4mm玻璃布板作对地绝缘。
从你的计算结果来看，我用的程序太差劲了，温升算来差太多，磁密计算也差得多。一直以来也是20极以上电机温升全凭经验（这经验也靠用户反馈意见积累），好眼馋你们温升的计算方法

long123sp

回复 14# zlz1976
我的磁极线圈计算高度
h=a2X(w2+0.5)+0.16X((w2+0.5)x2+8)X0.8+2X托板厚
=2x51+0.16X110X0.8+2X6
=130
你用4的托板所以极身高125差不多。

cxw770

SF1500-44/2860 4160v，cosφ=0.9，60hz 效率不小于95%。
要求效率，不知道 推力负荷是多大？
不知道您计算后，效率是否满足要求。

天涯浪子

弱弱的问问  1500kw，44极，4160v，cosφ=0.9，60hz这样的水轮发电机，定子绕组你们是用调式波绕组还是圈式叠绕组呢？这么小功率的，线圈也用换位吗？

天涯浪子

额定数据: 1666.7KVA    1500.0KW       4160.0V         231.3A       cosΦ=0.90
           2P=44.       164.r/min      η=0.000

  冲片及绕组数据:
           硅钢片:W470               定子外径Da=2860.mm    定子外径Di=2580.mm
           定子铁芯总长lt= 380.mm    风道数  nv= 9.  mm    风道宽  bv= 8.  mm
           定子槽数    z1= 192.      定子槽宽bn= 15.6mm    定子槽高hn= 63.0mm
           每槽导体数  sn=   8.      并联路数 a= 1.        并绕根数 c= 4.
           定子线规厚  ac= 2.50mm    线规宽  bc= 5.60mm    定子直槽
           定子绕组节距 y= 4.        接法=Y

           气隙       δ= 5.  mm     δmax    = 7.27 mm    δm       = 5.76mm
           磁极:Q235钢               极靴长  lp= 380.mm    极靴宽  bp=130.0mm
           极靴高     hp= 32.0mm     极身长  lm= 380.mm    极身宽  bm= 83.0mm
           极身高     hm=150.0mm     压板厚  lf= 45.0mm    极弧半径rb=540.0mm
           阻尼条数   z2= 4.         阻尼条距t2= 29.0mm    阻尼槽直径d2=12.3 mm
           阻尼槽口宽 b0= 2.0 mm     槽口高  h0= 2.0 mm    阻尼条直径db=12.0 mm
           阻尼条长   ld= 404.mm     阻尼环厚dh=12.0 mm    阻尼环宽  dk=25.0 mm
           励磁绕组匝数w= 41.5       励磁线宽be= 25.0mm    励磁线厚  ae= 3.00mm

  磁路数据:
             磁密 B                  磁路长 L(mm)          磁势 Wa
    定子齿:   1.36                    126.00                  57.89
    定子轭:   0.83                    198.71                  12.08
    气  隙:   0.68                     15.24                8253.62
    极  身:   1.41                    335.40                 536.73
    极  靴:   1.20                     28.60                  24.17

  电气数据(计算值):
           定子绕组电密    ja =4.30                        励磁绕组电密je= 2.46
           定子线负荷      as = 438.3                      定子热负荷  aj= 1884.6
           定子漏电抗      xe =0.1696(标幺值)              定子铜耗Pcu1=    27.55kw
           直轴电枢反应电抗xad=0.6367(标幺值)              转子铜耗Pcu2=    20.82kw
           交轴电枢反应电抗xaq=0.3568(标幺值)              铁芯损耗Pfe =    16.99kw
           直轴瞬变电抗   xd’=0.3459(标幺值)              风摩损耗Pm  =     6.92kw
           直轴超瞬变电抗  xd"=0.2558(标幺值)              杂散损耗Pz  =     6.67kw
           交轴超瞬变电抗  xq"=0.2630(标幺值)              总损耗  P总 =    78.94kw
           负序电抗        x2 =0.2594(标幺值)              效率(不计励磁)η=0.000
           零序电抗        x0 =0.1246(标幺值)              效率(计及励磁)η=0.950
           定子绕组时间常数    Ta =0.0416(S)               堵转转矩    Mst =0.000
           励磁绕组时间常数  Td0’=1.4159(S)               堵转电流    ist =0.000
           直轴阻尼绕组时间常数Td"=0.0164(S)               牵入转矩    Msp =0.000
           定子绕组75°电阻   ra75=0.1716Ω                最大转矩    Max =0.000
           转子绕组75°电阻   re75=0.6130Ω                定子绕组温升θ1 = 59.2K
           励磁绕组外接放电电阻ree= 4.944Ω                转子绕组温升θ2 = 41.5, 43.8K
           满压起动时励磁绕组感应电压=   0.0V              空载励磁电流 ie0=116.7A
           满压起动时励磁绕组感应电流=   0.0A              空载励磁电压 Ue0= 57.7V
           最大励磁电压          Umax= 184.6A              满载励磁电流 ien=182.7A
           最小励磁电压          Umin=  46.1V              满载励磁电压 Uen=131.8V
           短路比                  fk=1.340                短路励磁电流  ik= 87.1A
===============================================================================
波形畸变与电话谐波
  Ku(LINE)= 0.4593%  Ku(PHASE)= 4.9074%  THF(LINE)= 0.1138%  THF(PHASE)= 0.1975%

天涯浪子

空载磁化曲线：
U    0.4          0.55          0.70          0.85          1.00          1.15
if   45.4          62.2          79.2          96.7         116.7         148.6

long123sp

回复 16# cxw770

这两天有事出去了，没给各位及时回复。
本机推力负荷约50t，其中含水推力约31t。

long123sp

回复 17# 天涯浪子
线圈用圈式线圈，热模压工艺，线圈不进行换位。
看了你算的方案，主要是我的定子槽形选不了那么小。绝缘处理工艺可能不一样。
感谢你的回复。