凸极同步发电机电磁计算程序..doc

(word完整版)凸极同步发电机电磁计算程序.
凸极同步发电机电磁计算程序
1 额定数据及主要尺寸
1. 额定功率：
2. 额定电压：
3. 额定转速：
4. 额定频率：
5. 额定功率因数
6. 相数：m=3
7. 额定相电流（星形连接)：

8. 极数：

9. 定子铁芯外径：Dl=430mm
10. 定子铁芯内径：Dil=300mm
在凸极同步电机中，
11. 极距：

12. 圆周速度:

13. 定子铁芯总长度:lt=300mm
14. 定子铁芯净长度：
lFet=KFet(lt-nkbk)=0。92×（300—0)mm=276mm
式中，nk为通风道数;
bk为通风道宽度;
KFet为定子铁芯叠压系数，本设计中定子铁芯选用0.5mm厚热轧硅钢片，取KFet=0。92
15. 磁极铁芯总长度：lm=300mm
16. 磁极铁芯净长度：
lFem=KFemlm=0.95×300mm=285mm
式中，KFem=0。95～0。97（1～1.5mm厚钢板）
17. 铁芯计算长度:
有径向通风道时,
式中，为通风道宽度
无径向通风道时
， 定转子铁芯长度相等时
， 定转子铁芯长度不等时
本设计为无径向通风道且定转子长度相等时，故

18. 最小气隙：

按标准取
式中，为半经验系数，；
为饱和短路比，对自励恒压发电机可取；
A=27.563A/mm为定子线负荷,为气隙磁密,下文均会计算
19. 最大气隙:

2 定子绕组
20. 每极每相槽数：q=4
21. 定子（虚）槽数：

22. 绕组节距:y1=10
绕组节距比:

23. 绕组短距系数(基波）：

24. 绕组分布系数（基波）：

25. 绕组系数（基波）：

26. 并联支路数:a=2
27. 每槽导体数：Ns=8
28. 并绕导线根数:Nt=3
29. 每相串联导体数：

30. 槽满率:取Sf=75%
31. 槽面积(梨形槽）：
初定槽形尺寸：bs0=3mm,hs0=1mm，hs1=1.5mm，hs2=11mm,齿靴角

式中，为定子齿距，为定子齿宽度，下文均会计算
,槽楔厚h=2.5mm

32. 槽绝缘占面积：

式中，Ci=0.3mm为单边槽绝缘厚度
则槽有效面积:

33. 导线直径：

查表取铜对应的标称线规QZ得：
漆包线最大外径d=1.93mm，导线dc=1。81mm
34. 定子导线截面积：qa=2。573mm2
35. 定子绕组电密：

36. 线负荷：

37. 发热参数：

3 磁路计算
38. 定子铁芯拼片：
（应为偶数或分子为偶数的最简分数）
式中,n为每片重叠数；
t为每层叠片的重叠片数；
p为极对数。
39. 定子齿距：

40. 定子齿宽度：

式中,KFet为铁芯叠压系数，取0.92
Bts为定子齿
,取1.30～1。70 T
取bt1=11mm

41. 定子齿计算宽度：

42. 定子槽深：
hs=hs0+hs1+hs2+Rs=1+1。5+11+5.2=18。7mm （适用圆底槽）
43. 定子齿计算高度：
（适用圆底槽）
44. 定子轭高度：

45. 定子轭计算高度:
（适用圆底槽)
46. 定子轭磁路长度:

47. 极靴宽度：

式中，为极弧系数，下文会计算
48. 磁极偏心距:

式中,
49. 极靴圆弧半径：

50. 极靴边缘高度：
51. 极靴中心高度：

52. 初取漏磁系数：
53. 磁极宽度：

54. 磁极中心高度：

55. 磁极侧高度：

式中,
56. 转子轭内径:Dir=90mm
57. 转子轭外径：Djr=155mm
58. 转子轭高度:

59. 转子轭计算高度：
(适用于转子轭直接套在轴上)
60. 转子轭磁路长度：

61. 转子轭轴向长度：
62. 磁极与轭间残隙：

63. 实际极弧系数:

64. 气隙比:

65. 最小气隙比极距：

66. 基波磁场幅度系数：
（查中小型电机设计手册）
67. 三次谐波磁场幅度系数:
（查中小型电机设计手册)
68. 磁场分布系数:

69. 磁场波形系数：

70. 直轴电枢反应磁场幅度系数:
（查中小型电机设计手册）
71. 交轴电枢反应磁场幅度系数：
（查中小型电机设计手册）
72. 电枢磁动势直轴折算系数：

73. 电枢磁动势交轴折算系数：

74. 定子卡氏系数：

（适用于半闭口或半开口槽，本设计为半开口槽）
75. 阻尼笼卡氏系数:

式中，为阻尼槽距，对于q=整数的槽绕组，td应符合如下关系：

bd=2mm为阻尼槽口宽度
76. 卡氏系数：

77. 空载每极总磁通:

78. 气隙磁密最大值：

79. 定子视在齿磁密

当时,应对进行修正；当时，.
80. 齿磁密修正系数：
对平行齿
对平行槽
81. 定子轭磁密：

82. 气隙磁压降:

83. 定子齿磁压降：

式中，对应于，查磁化曲线得
84. 定子轭磁压降:

式中，对应于,查磁化曲线知
为轭部磁路长度因数,查表知
85. 气隙、定子齿、轭磁压降之和：

86. 计算漏磁几何尺寸：

87. 磁极压板厚:
88. 磁极压板宽：
89. 磁极计算长度：

90. 极靴漏磁导：

91. 极身漏磁导：

92. 磁极漏磁导:

93. 每极漏磁通：

94. 漏磁系数:

与之差应小于5%，否则应重新假定再计算

故假设成立
95. 磁极磁通:

96. 磁极极身截面积：

97. 极身磁密：

98. 转子轭磁密：

99. 残隙处磁密:

100. 极身磁压降：

式中,对应，查磁化曲线得
101. 转子轭磁压降：

式中，对应，查磁化曲线得
102. 残隙磁压降：

103. 空载每极磁压降：

4 稳态参数
104. 定子线圈尺寸：

取

式中，lD为线圈伸出铁芯直线长度，取lD=20mm
105. 线圈半匝平均长度：

106. 定子绕组相电阻：

式中，为电阻温度系数；
温度为t时导体材料的电阻率：

式中，为导体材料时的电阻率，
107. 定子槽比漏磁导：
(适用圆底槽)
式中，为下部单位漏磁导，查表得
108. 定子绕组端部比漏磁导:

109. 谐波比漏磁导:

（适用于有阻尼绕组的情况)
110. 每相漏抗：

111. 漏抗标幺值:

112. 相电阻标幺值：

113. 每极电枢反应磁动势：

114. 电枢反应直轴折算磁动势：

115. 电枢反应交轴折算磁动势：

116. 直轴电枢反应电抗标幺值：

117. 交轴电枢反应电抗标幺值：

118. 直轴同步电抗标幺值：

119. 交轴同步电抗标幺值：

120. 短路比:

121. 内功率因数角：

122. 额定功角:

5 额定负载时励磁磁动势和励磁绕组
123. 额定负载时内电动势标幺值：

式中,

124. 额定工况时磁路计算：

式中，，故

式中，对应，查磁化曲线得

式中，对应，查磁化曲线得
为额定工况时轭部磁路长度因数

式中，对应，查磁化曲线得

式中,对应，查磁化曲线得

125. 额定负载时每极磁压降：

126. 额定负载时励磁磁动势：

127. 励磁绕组每极匝数:Wf=136
128. 额定励磁电流:

129. 空载励磁电流：

130. 励磁绕组线规（漆包扁线)：

131. 励磁绕组导线截面积：
132. 第n层线圈平均匝长度：

式中,Qm=82mm，为线圈框架直线宽度；
Wm=300mm,为线圈框架直线长度;
rm=5mm，为框架圆角半径;
b=3。80mm，为导线长边尺寸
133. 励磁绕组平均匝长度:

励磁绕组每极136匝，4层，每层34匝，
式中，nf为第n层线圈的匝数。
134. 励磁绕组电阻：

135. 励磁绕组电密：

136. 额定励磁电压：
（适用于有刷发电机)
式中,0。6V为电刷压降；
对于B级绝缘的励磁绕组，
137. 空载励磁电压：

（适用于有刷发电机）
式中,0.6V为电刷压降
6 阻尼绕组设计
138. 每极阻尼条数：nd=4
139. 每极定子绕组截面积：

140. 每根阻尼条截面积：

式中,k为系数，当阻尼条选用紫铜时k=0。2
141. 阻尼条直径：

取dy=7mm

142. 阻尼条节距：

对于q为整数的槽绕组，td应符合如下关系:

式中，c=55mm为极靴边缘处的齿宽，c应大于5mm
143. 阻尼齿的最大磁密：

144. 端环尺寸：
本设计中，取高度,厚度
即
7 损耗与效率
145. 定子齿钢片重：

146. 定子轭钢片重:

147. 材料单位损耗：
148. 齿部单位损耗：

149. 轭部单位损耗：

150. 定子铁损耗：

式中，Kt、Kjs为经验系数。当时，Kt=2,Kjs=1.5；当时,Kt=1.7，Kjs=1。3
151. 磁极单位表面损耗:

式中，B0为齿谐波磁通密度最大值。

Kbm为表面损耗系数，与材料厚度及加工工艺有关，叠片磁极，钢片厚度1mm时，Kbm=2；
叠片磁极，钢片厚度1。5mm是，Kbm=2。6；
叠片磁极，硅钢片厚度0。5mm时,表面切削加工，Kbm=1.7;
叠片磁极，硅钢片厚度0.5mm时，表面不切削加工，Kbm=0。7.
152. 磁极表面损耗：

153. 定子绕组铜损耗:

式中，E、B级绝缘，;F、H级绝缘，
154. 励磁损耗:
（适用于有刷发电机）
式中,为励磁系统效率；

155. 机械损耗：

156. 附加损耗：

式中，
157. 总损耗：

158. 效率:

8 瞬态参数和时间常数
159. 励磁绕组漏抗标幺值：

式中，为励磁绕组比漏磁导

160. 励磁绕组电抗标幺值:

161. 阻尼绕组直轴电抗标幺值:

式中，为阻尼绕组比漏磁导

式中，hd=1.6mm
162. 阻尼绕组横轴电抗标幺值：
（适用于全阻尼绕组)
163. 直轴瞬态电抗标幺值：

164. 交轴瞬态电抗标幺值:

165. 直轴超瞬态电抗标幺值：

166. 交轴超瞬态电抗标幺值：

167. 励磁绕组电阻标幺值：

168. 励磁绕组时间常数：

169. 瞬变电流时间常数:

170. 超瞬变电流时间常数:

171. 负序电抗：

172. 直流分量时间常数：

173. 空载励磁持续短路电流倍数：

174. 额定励磁持续短路电流倍数：

175. 冲击短路电流倍数:

176. 整步功率：

9 有效材料
177. 定子绕组铜重:

178. 励磁绕组铜重：

179. 定子硅钢片重：