凸极同步发电机电磁计算程序.docx
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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
5.1额定数据和主要尺寸
10.极数
11•计算功率:
2卩=空二空型詡
nN1500
KePn
1.0875
0.8
=101.25kw
1.额定电压
Un=600V
2.额定转速
nN=1500r/min
3.额定频率
?
=50HZ
4.额定功率因数
cos=0.8
5.额定电流
In=80A
6.相数
m=3
7.确定功率:
P=3600800.81.1=73.16kw
8.根据功率取对应
T2X-250L电机,额定功率Pn=75kw
9.效率
r=91.4%
式中Ke=1.08(对于同步发电机取值)
A
12.极弧系数:
极弧长度bp=(0.63〜0.72).
13.气隙磁密B=(0.〜1.T37取B,0.8T
14.取线负荷A=280KA/m28ACm
15.电机的计算体积
2「6.1103P'
Dj|lef=-r
apKBKdp1'A,B6nN
6.1汉103汉101.25"03
0.671.110.92280000.81500
-27.110m3
主要尺寸比:
’=0.6〜2.5
定子铁心内径取值范围
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
il
3D"lef2p
27.110’4
2.5二
=0.2399〜0.3860m
定子铁心外径:
D^1.42Di^1.420.2399〜0.3860=0.3407〜0.5481m
llef
Di2lef
27.110’
2
i1
0.32
0.3011m300mm
按标准选取D^430mm
则定子内径:
DD1430:
302.82cm:
300mm
1.421.42
定子铁心有效长度:
定子铁心净长度:
bet二Gt丨-nkbk二心戎I=3000.92=276mm
式中KFet=0.92(对0.5mm厚硅钢片)
在对发电机的计算中,nkbk不计入lFet中
本次设计选用的硅钢片型号为:
DR530-50对应的老牌号为D22
磁极铁心总长度:
lm=lef二300mm
磁极铁心净长度:
〔Fem=KFem仁=°.953°=28・5cm
式中KFem=0.95(对于1〜1.5mm厚钢片)
极距:
兀兀疋300
235.5mm
2p4
圆周速度:
•=2f23.55m/s
1000
气隙长度:
最小气隙:
盂A弋
-(0.25〜0.30)Kc
B5
280汉23.55
(0.25〜0.30)-0.5=1.0303〜1.2364mm
0.8
取
=1.mm
最大气隙:
M=1.5、=1.65mm
26.铁心的计算长度:
li二丨2:
「=300-21.1=30.22cm
5.2定子绕组
27.每极每相槽数:
q=4
28.定子槽数:
Z^2pm^434=48槽
5
29.取绕组节距比:
1=5
6
5
30.绕组节距:
y^:
mq34=10
6
31.绕组短距系数(基波):
心二sin(一:
-)0.966
p2
JI
sin——
32.绕组分布系数(基波):
Kd2^=0.958
qsin—
2mq
33.绕组系数(基波):
心卩二Kp・Kd£.925
34.预计每极磁通
门=B.;p■■lef=0.80.670.23550.30=3.7910,wb
35.每相串联匝数初值
Un/•3
4.44fKdp1:
>
-44.5取44匝
600/73
4.44500.9253.7910,
36.取并联支路数a=2
37.每槽导线数:
Ns
2amN
22344
48
-11
取Ns=11
38.每相串联导体数:
NjS
ma
4811
32
=88
=44匝
39.线负荷:
A=
38880
3.1430
二224.2A/cm
5.3定子槽型尺寸(选取梨型槽)
40.选定槽口尺寸:
41•定子齿距:
-号一器皿噺
鳥卩订2h,ihsii
Z
二3020.10.15
48
=1.9952cm
ts2
[Di1+2(01+hs^hs叮30(20.1015]巡\碉
48
ts(3)
二Di12h^rhs11hs12「30彳0.10.151.1
3」3」=2.021cm
48
42.定子齿宽度:
1.96250.8
0.92(1.40〜1.60)
=1.0666〜1.2189cm
式中:
KFe:
铁心叠压系数,取0.92
Bt1:
定子齿磁密,取1.40〜1.60T
取bt1=1.1cm
43.槽形尺寸如图5.1:
bs1=ts1一bt1冷.99521.=0.8915吃cR0.9
空二竺竺“52cm
乙248
bt2=ts2-2Rs
=2.139—1.04=1.099cm
b1t1bs1二2.021一0.90二1.121cmts(3)s3()
则定子齿计算宽度:
bts
bt22bt11.09921.1
:
1.10cm
44.定子槽深:
hs二hsohs1hs2Rs=1.87cm
45.槽面积,取槽锲厚度
图5.2定子槽尺寸
—3(hs1hs2-h)
2°.52°(19(25
jr
0)25
20.52
46.槽绝缘面积取:
=0.03cm
A*[2仇严2)+(江+2凤+匕引]
=0.0321.25+(2+二)0.520.901
2
=0.182cm
Aef=A-A=1.39-0.182=1.21cm2
取槽满率为75%,绕组并绕根数为Nt=3
d二Asef75%=「210.75“1658cm
则绝缘导线直径:
VNt1Ns1V3灯1
查表取铜对应的标称线规QZ:
标称导线直径d=1.60mm漆膜厚度0.06――0.11
47.定子导线截面积(查表得):
2
qa=2.0106mm
48.定子绕组电密:
ja~~806.63A/mm2
aNtqa2汉3疋2.0106
49.发热参数:
Aj二Aja=224.206.63=1486.45A/cm
51.定子轭高度:
U-口1=43-30一1.87=4.63cm
js2s2
52.定子轭计算高度:
5.4磁路计算
50.定子齿计算高度:
h;s=hs1亠2昱=1.251.42cm
33
1
hjs=hjs+3R
052
=4.634.80cm
3
53.定子轭磁路长度:
ljs
g-hjs)
4p
二(43-4.8)
8
二14.99cm
54.极靴宽度:
bp=(Di1-2飞)
.-'p180°
sin—2p
((30-20.165)sin
0.671800
4
=14.835cm
bp
55.磁极偏心距:
2[(DM(¥「m)cos叩
H二(匚…)-中八…)其中齐二arcsin30
Di1-2§m
0.55(300-2.75
2(30^-1.1)-(30^-1.65)cos30]
=4.00mm
极靴圆弧半径
Di1
Rp'-H
p2
极靴边缘高度:
300
4.00「1.1二144.9mm2
h'p=2.5m(设计时取值)
极靴中心高度:
Di1'Di1
hp-(•hp-、•)-(-、m)COSK
22
300300
=(2.5-1.1)-(1.65)cos30
22
=22.93mm
初取漏磁系数:
■10、:
,1.110"…“--111.047
t0.2355
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
64.
hm
65.
66.
磁极宽度(磁极尺寸如图5.3所示):
bm=^^」.°473・88仃10—.2Ocm
转子轭内径:
Dir=80mm=8cm(取值)
转子轭外径:
Djr=165mm=16.5cm
磁极中心高:
1,hm=T(Di1-Djr)-hp-
2
1
-(30-16.5)2.293-0.112
28.51.55
1FemBm
=4.357cm
磁极侧高度:
jr(1-cos^J式中r2=arcsin=arcsin-912=33.89
16.5
jr
Dii
=4.357菁
(1-cos33.89)
=5.7595cm
转子轭高度:
hjr
Djr-Dir
4.25cm
转子轭计算高度:
hjr
Djr
*2p.2,4;6;8
i.….…6;8;10
=4.251=5.58
6
JI
ljr
Tt
Djr-hir)=—(165-55.8)4.2861cm4p8
67•转子轭磁路长度:
68.转子轭轴向长度:
69.磁极与轭间残隙:
lr=31.2cm
lm_230_2
-0.8)10(0.8)10=0.09cm
一300
2((300
70.实际极弧系数:
2Rparcsin-^
P2Rp
兀
180
14.835
214.49arcsin
2x14.49n兀。
23.55180。
=0.66
71.气隙比:
o
72.最小气隙比极距:
船°.00467
73.基波磁场幅度系数:
印二ABi=1.0836(查湘潭电机厂-交流电机设计
手册)
74.三次谐波磁场幅度系数:
a^a/A3B^0.6)=0.04855
磁场分布系数:
磁场波形系数:
75.
76.
77.
78.
79.
80.
81.
82.
83.
84.
直轴电枢反应磁场幅度系数:
Adi=AdBd=0.9856(查湘潭电机厂-交流
电机设计手册)
交轴电枢反应磁场幅度系数:
Aqi二AqBq=0.52(查湘潭电机厂-交流
电机设计手册)
电枢磁动势直轴折算系数:
Kad二殂=0.909
a
电枢磁动势交轴折算系数:
Kaq二A1=0.4799
ai
定子卡氏系数(对于半闭口半开口槽):
ts(4.446+0.75bs。
)19.625(4.44汇1.1+0.75x3)
Kts22
'■ts(4.44、.O.75bso)-b;。
19.625(4.441.10.753)-32
=1.07
阻尼笼卡氏系数(阻尼笼尺寸如图5.4所示):
td(4.446+0.75bd)
')(4.44—bd)-bd2-
图5.4阻尼笼尺寸
卡氏系数:
K-二KjK2=1.07
空载每极总磁通:
UN
2fbfkdpN
600
21.0946500.92588
_2
-3.8810wb
85.
气隙磁密(最大值):
BF104
二3.88E10—.7788T
23.5530.220.7
86.
定子视在齿磁密:
B'ts
Bts
b1
叫)
1Fet
落獰0.778^1.4928T
1.12127.6
87.
88.
89.
90.
91.
92.
3.933cm
查表:
Bts
%=Bts=1.4928T
定子轭磁密:
气隙磁压降:
Bjs
js2hJ
1043.881010—1.5181T
jsiFet24.6327.6
F±=0.&.k.B.104=0.80.111.070.779104=733.5A
定子齿磁压降:
Fts=htsHts=1.4226.848=38.124A
Hts对应于Bts,查磁化曲线B25=1.48T得Hts=26.848
FjsrljsHjs':
=14.9931.1580.324=151.327A
式中:
为轭部修正系数=0.324
式中
定子轭磁压降:
Hjs对应于Bjs,查磁化曲线B25=1.48T得Hjs=31.158
气隙、定子齿、轭部磁压降之和:
Ftj二FFtsFjs=733.538.124151.327=922.951A
计算漏磁几何尺寸:
arctg“—
Djr*2hm-hm
9.2
=arctg
16.5+2X4.357—5.7595
-25.3
bp
2=arctg
Djr+2hm-hm
14.835
=arctg
16.5+2x4.357—5.7595
=37.33
aP
1
=[b:
(Djr2hmh'p)F
sin(曲一2)
2p
1
22:
-[14.8352(16.524.3570.25)2]2sin(45-37.33)
am
1
二[b;■(Djrhm)2]^
sin(他-J
2p
1
22"
=[9.2(16.54.357)]2sin(45-25.3)=7.68cm
hpm=(2hph'p)二〕(22.2930.25)=1.61cm
33
93.
磁极压板厚:
二0.6cm
94.
磁极压板宽:
=8.6cm
95.
磁极计算高度:
lm二lm2d'=301.2=31.2cm
96.
极靴漏磁导:
51mhpm'bp、
-巴7.32hpmlg(1匕)
ap2ap
5301.6114.835、
7.321.61lg
(1)
3.93323.933
=71.30
97.
极身漏磁导:
am
2.51mhm3.66hmlg(1】邑)
2am
7.68
2531.25.75953.665.7595lg(1匸竺)
27.68
=68.18
98.
磁极漏磁导:
'…=1.1(二m二1.1(71.368.18)153.428
99.
每极漏磁通:
;:
-=f10$=153.428922.95110^=0.141610^wb
100.漏磁系数:
二=1•亠1皿匚1.0365
*3.88勺0
匚与二之差应小于5%
101.磁极磁通:
m=厂(3.880.1416)10^=4.0210,wb
102.磁极极身截面积:
''2
Sm-lFembm2db-28.59.21.28.6=272.52cm
103.极身磁密:
Bm-104h4.0210104=1.4751T
Sm272.52
104.转子轭磁密:
Bjm1044.0210104=1.1545T
j2hjrlr25.5831.2
105.残隙处磁密:
B2m104=4.°21010^1.93!
-lm-bm300—92
106.极身磁压降:
Fm二Hmhm=24.44.357=110.70A
查磁化曲线B25=1.48T表可得:
Hm=24.4对应于Bm
107.转子轭磁压降:
Fjr=ljrHjr=4.2867.7455=33.1929A
查磁化曲线B25=1.48T表可得:
Hjr=7.7445
108.残隙磁压降:
44
F2=0.8、.2B210=0.80.0091.9310
=138.96
109.空载每极磁压降:
Ff。
二F#j'Fm■FjF「.2"205.80A
5.5稳态参数
110.定子线圈尺寸(如图5.5所示):
.bs1+2Rs+(0.2〜0.4).0.9+2汽0.52+(0.2〜0.4)
ac二arcsinarcsin
ts1-ts21.99522.139
=31.1〜34.-47
取30度
定子线圈节距:
2p
珥30+2(0.1+0.15+1.1+0.52]J2101cm
6—
If
21.01
12.13cm
2cosac2cos30
二h2Id-3022=34cm
Id参考值取lD=2.0cm
111.线圈半匝平均长度:
lca=lB2—34212.13=58.26cm
112.定子绕组相电阻:
Ra(75C)
°.°21"58.2"88=0.09220
冃汕qa100232.0106100
式中「750=0.0217"mm2/m
113.定子槽比漏磁导:
1hs09—7hs2
■s:
4bs016一
s0
3bs1
55
3197
6.01.61.1
0.3
4
=0.66
1630.9
114.定子绕组端部比漏磁导:
0.3m
J3j
03x3x2355,5、
U.3323.55(30.335
6
■:
30.22
115.谐波比漏磁导:
Kdp
、2
323.55
竺g)2=0.294
120.111.0734
116.每相漏抗:
Xs
0.79
%M)2(1仏
2p10010100q
0.795030.22
览210.6600.3350.294
u丿
=0.1835
117.
118.
119.
120.
121.
122.
123.
124.
125.
126.
127.
128.
漏抗标么值:
*In80:
:
/3
Xs二Xs—=0.18350.0424
U◎600
相电阻标么值:
R*<=R〃气丄=0.0922:
=0.0213
a(75}a75Un600
每极电枢反应磁动势:
0.45mlnN^Kdp0.45汇3汉80汉88汇0.925
Fa2197.8A
2p4
电枢反应直轴折算磁动势:
Fad二KadFa=0.9092197.8=1997.8A
电枢反应交轴折算磁动势:
Faq=KaqFa=0.522197.8=1142.856A
直轴电枢反应电抗:
Xad
Fad
1997.8
2.2898
733.5138.96
交流电枢反应电抗:
Xaq
Faq
二上竺j.3099
733.5138.96
直轴同步电抗:
Xd=XadXs
=2.28980.0424=2.3322
交轴同步电抗:
Xq二XaqXs
二1.30990.0424二1.3523
短路比:
K*Ff0
空込0.603
1997.8
内功率因数角:
卯=arctg
sinX;
cosr;75c
希亦心色堂67.18
0.8+0.0213
额定功角:
v---67.18-36.87=30.31
则:
cosJ-cos30.31=0.863
5.6额定负载时励磁磁动势和励磁绕组
129.额定负载时内电动势:
Ei=1+R“5%cos®+Xssin®+j(XsCOS®aC5)
=10.02130.80.04240.6j(0.04240.8-0.02130.6)
=1.04248j0.02114
=1.0427.1.16
130.额定工况时磁路计算:
Gn二Er:
」=1.04273.8810*=4.04610"wb
B.n=EiB“=1.04270.7788=0.812T
B;sn二EiBts=1.04271.4928=1.5565T
当B;sn乞1.8T时BtsN二B;sn=1.5565T
BjsN二EBjs=1.04271.5181=1.5829T
F小=EjF=1.0427733.5=764.82A
FtsN=htsHtsN=1.4240.32=57.25A
式中HtsN对应于BtsN查磁化曲线B25=1.48T得,HtsN=40.32
FjsN=ljsHjsNN=14.9947.870.305=218.86A
式中HjsN对应于BjsN查磁化曲线B25=1.48T得,Hjs^47.87
n查资料(中小型电机设计手册)得,1=0.305
F为n=Fn'FtsN'FjsN=1040.93A
讥NFtjN10"=153.4281040.9310」=0.159710,Wb
'丄0.1597X10,
=1.0395
=1—
4.04610^
"mN"a(4.0460.1597)10°=4.205710^Wb
Bm
mN
104
sm
jmN
2hjrlr
104
迟104
4.205710,
272.52
104=1.5433T
4.205710’
24.2531.2
10^1.5858!
4.205710絃
104=1.5238T
FmN-hmHmN-4.35732.336=140.88A
式中HmN对应于BmN查磁化曲线B25=1.48T得,HmN=32.336
FjrN=ljrHjrN=4.28648.74=208.90A
式中HjrN对应于BjrN查磁化曲线B25=1.48T得,HjrN=48.74
44
F.2N=0.8、2B.2N10=0.80.0091.523810=109.71A
131•额定负载时每极磁压降:
Fei=1.1(FtjNFjNFmNF2N)=1500.42A
132.额定负载时励磁磁动势:
F2F2
FfN=1.05Fei[1•(
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