表1 HEC一些型号的汽轮发电机损耗计算值和试验值的对比分项损耗单位QF-60-2QFN-125-2QFSN-210-2QFSN-300-2QFSN-600-2短路附加损耗计算值/试验值kW214/174208/221383/587545/5251126/610空载损耗计算值/试验值kW227/183425/254486/320725/485929/620机械损耗计算值/试验值kW323/350392.3/420601/530602/775935/1500
损耗的准确计算十分重要,不仅有关效率指标,更重要的是直接影响热力计算并进而影响电机主要参数的正确选择和方案优化。
目前,针对不同的产品所采用的损耗计算方法不尽相同,比较混乱,有必要重新整理和规范。1 改进的原则
1.1 所寻求的仍然是用于确立设计方案的具有典型物理意义的简化方法或公式,反映电磁方案中主要尺寸和参数的影响。避免那些需要结构细节的计算方法和过程。分项方法仍然以短路损耗、空载损耗、励磁损耗和机械损耗为基础,以便计算结果可在工厂试验中进行验证。
1.2 西屋公司的有关计算大量采用了校正系数以简化计算,校正系数来源于其工厂试验,反映该公司自己的结构和以60Hz为主的特征,用于我们的设计计算,出入很大,仅可作为参考。
1.3 参考真机的工厂试验数据,力求使损耗分布更接近真实。
1.4 除了某些校正系数的调整,新的计算方法和公式均有依据。
2 损耗计算公式的改进及分析
2.1 短路杂散损耗
2.1.1 外冷电机定子绕组的附加损耗
定子槽的横向漏磁通在上、下层线棒的股线中产生的涡流损耗,《电指》中采用了下面的公式:
qcuf=0.107.qcu75.(m1.sn1)2.(n1.bcu1/bn1)2.
a4cu1.(f/50)2.10-4 (1)式中 m1、n1——线棒高度和宽度方向的股线数;
acu1、bcu1——股丝的厚度和宽度;
sn1——每槽线棒数;
bn1——槽宽;
f——频率;
qcu75——定子绕组的焦耳损耗I2R。 依此公式,不仅槽内线棒有涡流,线棒端部也同样存在涡流损耗。严格地讲,应给予修改,即将该结果乘以(2.lt)/lw1,其中lt为铁心长度,lw1为一个线圈的总长计算结果。该项损耗可以降低40,在大电机上这是一个相当大的值。当然,股线中还有径向磁通等杂散磁通引起涡流和环流损耗,但考虑到费耳德损耗忽略了齿饱和及短距引起的磁通减少,已经较为保守,这种修改在总体的损耗水平上是合理的。
此外,该公式不能用来计算上、下层异截面线棒的附加损耗,,按[1]的研究,此损耗按下式计算:qcuft=7.0.107.qcu75t.m12.(n1.bcu1/bn1)2.acu1t4.(f/50)2.10-4.lt.2/lw1(2)qcufb=0.107.qcu75b.m22.(n1.bcu1/bn1)2.acu1t4.(f/50)2.103.lt.2/lw1 (3)式中 qcuft、qcu1b——上、下层线棒的附加损耗;
m1、m2——上、下层线棒在高度方向的股线数;
acu1t、aculb——上、下层线棒的股线厚度。
2.1.2 水内冷电机定子绕组的附加损耗
对等截面的上、下层线棒,费耳德系数一直采用下式计算:K=Kh.Sk/S Ks.mn.Ss/S (4)式中 Kh——仅由空心股线组成的假定费耳德系数;
Ks——仅由实心股线组成的假定费耳德系数;
mn——实、空比;
S——一组线的截面积;
Sk,Ss——每根空心和实心股线的截面积。
对异截面的上、下层线棒,费耳德系数按下式修改为:[1]Kb=[Ksb.mn.(acu1.bcu1-0.5) Khb.
(acu1p.bcu1-hcu1.wcu1)]/S (5)Kt=[Kst.mn.(acu1.bcu1-0.5) Kht.
(acu1p.bcu1-hcu1.wcu1)]/S (6)其中Kst,Kht,Ksb,Khb的计算过程如下
emft=m1.mn m1.acu1p/acu1
emfb=m2.mn m2.acu1p/acu1
enft=m1 m1.mn.acu1p/acu1p
enfb=m2 m2.mn.acu1/acu1p
ξa=hcu1/acu1p
ξb=wcu1/bcu1
ca=1-ξa.ξb
cb=1-ξ3a.ξb
x1=ca.cb
Ksb=0.107.(emfbxn1.bcu1/bn1)2.a4cu1.10-4
Khb=0.107.(enfb.n1.bcu1/bn1)2.a4cu1p.x1.10-4
Kst=7.0.107.(emft.n1.bcu1/bn1)2.a4cu1.10-4
Kht=7.0.107.(enft.n1.bcu1/bn1)2.a4cu1p.10-4
式中 acu1p——空心股线的高度;
wcu1,hcu1——空心股线的内孔宽和高。
西屋公司也提供了一个计算方法[3]: act=n1.m1.[ahst mn.asst]
wKt=0.5833.3.35.10-3.[f.2.act/(20.
bn1.25.4)]2.[acu12.mn.asst acu1p2.
ahst (acu1p2-hcu12).avt]/(ahst mn.asst) (7)acb=n1.m2.[ahst mn/asst]
wKb=0.0833.(3.35.10-3).[f.2.acb/
(20bnl.25.4)]2.[(acu12.mn.asst) (acu1p2.ahst) (acu1p2-hcu12).avt]/(ahst mn.asst) (8)式中 act,acb——上、下层线棒一组股线的截面积;
avt——空心股线的内孔面积;
ahst,asst——每根空心和实心股线的截面积。
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来源:中国电站集控运行技术网