发电机定子铁损试验参数计算方法讨论_secret

1、第 PAGE 7页共 NUMPAGES 7页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

2、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0.81.0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

3、有一定厚度的F级绝缘漆。铁芯的有关参数如下：型号：SF10014/5380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：Lfe=1.90(m)定子铁芯齿高：hc=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

4、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0.930.95。 L=K（Lfe-nb）=0.95（1.90-0.520.006）=1.4768(m)2.1.2定子铁芯扼部高度 ha=（D1-D2）/2- hc=（0.538-0.434）/2-0.167=0.353(m)2.1.3定子铁芯扼部截面积 SZ=Lha=1.47680.3530.521325(m2)2.2 励磁线圈匝数的计算 W1=U1/(4.44fSZB）=400/(4.44*50*0.521325*1.0） =3.45(匝) U1励磁电源电压，选400V B试验时铁芯扼部磁通密度，1.0特拉斯 励磁线圈实际1号机先是4匝，

5、因电流与计算差太多，又考虑可能会温升不明显，后又改为3匝，2、3号机直接选用缠绕3匝，4、5号机选用3匝电流太大，故又重选用4匝。2.3 励磁线圈的电流及励磁容量计算2.3.1定子铁扼平均直径 Dav=D1-ha=5.38-1.67=5.213(m)2.3.2励磁线圈的电流 不同计算方法的差别就在此处，传统的方法是：当w1=4时 Ie=DavH0/W1=(3.145.213200)/4820A当w1=3时 Ie=DavH0/W1=(3.145.213200)/31090A 公式中，H0励磁磁动势，Dav铁扼平均直径，W1励磁线圈匝数；除H0外，其它参数都是算出来的， H0是经验值，1.0特拉斯

6、时，推荐值为2.15-2.3 (安匝/厘米)，这里取2.0(安匝/厘米)。新方法是先计算励磁线圈的电抗，再计算励磁电流：Ie= U1/XcXc=0rfw12SZ/Rav公式中，U1励磁电压，Xc磁线圈的电抗，0真空磁导率，r相对磁导率，w1励磁线圈匝数，f电源频率，SZ铁芯扼部截面积，Rav铁扼平均半径，针对某电厂，用新方法算出的电流是当w1=4时Ie= U1* Rav /0rfw12SZ=400*2.6065/(12.6*10-7*4.91*103*50*42*0.521325)=404 (A)当w1=3时Ie= U1* Rav /0rfw12SZ=400*2.6065/(12.6*10-7

7、*4.91*103*50*32*0.521325)=718 (A)采用的方法不用，结果大不一样，单从方法上来讲，我认为新方法更严谨，至少，它没有使用经验值参与计算。实际的结果是，一号机，当w1=3时Ie=730A，当w1=4时Ie=375A，二号机，w1=3，Ie=810A，三号机，w1=3，Ie=810A，四号机，当w1=3时Ie=1020A，当w1=4时Ie=550A，五号机， w1=4，Ie=468A，很明显，相同参数的5台机组，励磁电流各不相同，而且差别不小，但新方法算出的结果更接近实际数值。分析原因，可能是叠装质量的差异造成磁导率不尽相同，磁导率下降的，励磁电流就增加，磁导率略有提高

8、的，励磁电流就下降。提出来供讨论的方法的思路是使用磁路欧姆定律=F/Rm，先求出磁动势F，再用公式F/ w1来计算出Ie，对某电厂而言，F=B*SZ*Rm= B*SZDav /(SZ0r)=BDav /(0r)=1*3.14*5.213/(12.6*10-7*4.91*103)=2645.8(A)Ie=F/ w1,当w1=3时，Ie=2645.8/ 3=882(A)当w1=4时，Ie=2645.8/4=661(A)公式中，B磁通密度，SZ铁芯扼部截面积，0真空磁导率，r相对磁导率，Dav铁扼平均直径,F磁动势。2.4三种方法异同及误差分析传统方法计算简单，但由于是使用了经验值，误差过大，用来确定电源容量浪费太大，根据某电厂及其它相似机组的试验数据来看，只要调整一下经验值，就能很好的得以纠正，可能1.5A/匝厘米是比较合适的；新方法较为严谨，但计算稍显繁杂，也有一定误差，原因是磁导率是个变量，它与磁通密度，叠片质量都有关系，并且，我们计算出的励磁匝数是个小数，实际只能是个整数，这必然会