凸极同步发电机电磁程序计算(1)

额定数据和主要尺寸额定电压……………………………………UN=400V额定速率……………………………………nN=1500r/min额定频率……………………………………f=50HZ额定功率因素…………………………cosφ=0.8额定电流……………………………………IN=115.456A相数…………………………………………m=3确定功率……………………………………P=64.00kw根据功率取对应T2X-250L电机，额定功率PN=64kw效率η=90.00%极数p=4p计算功率P'=86.4kw公式中KE=1.08(对于同步发电机取值）极弧系数:极弧长度¯bp=(0.63～0.72)τ取0.65取α'p=0.67气隙磁密Bδ=（0.7～1.07）T取0.75T取线负荷A=28025000A/m电机的计算体积Dil2mcllef=0.0274m3其中KB=1.11Ka’p1=0.92主要尺寸比：λ=0.6～２.５定子铁芯内径取值范围　　　　　　　Ｄil=0.2407～0.3874m定子铁芯外径：Dl=1.42Dil=0.3418～0.5501m按标准选取Dl=430mm则定子内径：Dil=302.8mm取定子内径：Dil=300.0mm定子铁芯有效长度：l≈lef=0.304m取定子铁芯有效长度：l=280.000mm定子铁芯净长度：lFet=268.8mm式中叠压系数Kfet=0.96（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对应的老牌号位D22磁极铁芯总长度：lm=lef=280mm磁极铁芯净长度：lFem=266mm式中Kfem=0.95（对于1~1.5mm厚钢板）极距：τ=235.6mm圆周速度v=23.56m/s气隙长度：最小气隙：δ=0.9817～1.1781mm取δ=1.2mm最大气隙：δm=1.5δ=1.5mm取δm=1.5铁芯的计算长度：li=l+2δ=li=282.4mm定子绕组每极每相槽数：q=4定子槽数：Z1=48槽取绕组节距比：β=0.83绕组节距：y1=10绕组短距系数：Kp=0.966绕组分布系数（基波）：Kd=0.9581201205041500Nfn3'2'16.110ilpBdpNPDlefKKABn232ilefilDlpD23122127.1100.30113000.3iiDlefllefmmmD3000.96288FetFetkkFetlKlnbKlmm0.953028.5FemFemmlKlcm230021.230.24illcm槽4843421pmqZ1043651mqysin20.958sin2dmKqmqsin0.9662pK（）3000.96288FetFetkkFetlKlnbKlmm230021.230.24illcm绕组系数（基波）：Kdp=0.925预计每极磁通Φ’=0.0332wb每相串联匝数初值N’=33.944匝取并联支路数α=3每槽导线数Ns30每相串联导体数NΦ1=160N=80匝线负荷A_=588.0A/cm定子槽型尺寸（选取梨型槽）选定槽口尺寸：bso=0.32hso=0.1hsl=0.15hs2_=定子齿锯：ts=1.9635cmhol=0.1hsll=0.15hsl2=1.5ts1=1.9962cmts2=2.1926cmts1÷3=2.040cm定子齿宽度btl=btl=1.0004～1.1433cm式中：KFe：铁芯叠压系数，取0.92Btl：定子齿磁密，取1.40～1.60T取btl=1.1cm槽型尺寸如图5.1bsl=0.896≈0.9Rs=0.510cmbt2=1.173cmbts1÷3=1.140cm则定子齿计算宽度bts’=1.124≈1.1定子槽深：hs=2.26cm槽面积，取槽楔厚度h=0.25cmAs=1.55cm2槽绝缘面积取：δi=0.03cmAi=0.205cm2Asef=1.345cm2取槽满率为75%，绕组并绕根数为Nt=3则绝缘导线直径：d=0.1748cm查表取铜对应的标称线规QZ：标称导线直径d=1.8mm漆膜厚度定子导线截面积qa=2.54469005mm2定子绕组电密ja=5.04A/mm2发热参数Aj=2964.32A/cmsin20.958sin2dmKqmq0.925dppdKKK''20.80.670.23550.303.7910pefBlwb11301.962548isDtcmZ11111123020.10.151.995248iossDhhtcmZ1111122123020.10.151.52.192648iosssDhhhtcmZ1111121()1322300.10.151.5332.04048iosssDhhhtcmZ122.26ssossshhhhRcm2112222ssssssRbRAhhh（）1175%1.3450.750.1748311seftsAdcmNN1212()2iissssAhhRb+21.550.2051.345sefsiAAAcm2115.4565.04/332.545NataIjAmmaNq1304816033SNZNma113160115.456588.31083.1430NimNIAAcmD1111122123020.10.151.52.192648iosssDhhhtcmZ1111121()1322300.10.151.5332.04048iosssDhhhtcmZ122.26ssossshhhhRcm21.550.2051.345sefsiAAAcm1175%1.3450.750.1748311seftsAdcmNN2115.4565.04/332.545NataIjAmmaNq磁路计算定子齿计算高度hts’=1.82cm定子轭高度hjs=4.24cm定子轭计算高度hjs’=4.41cm定子轭磁路长度ljs=15.15cm极靴宽度bp=16.200cm磁极偏心距H_=1.851.9mm其中θ1=32.9o极靴圆弧半径Rp=146.9mm极靴边缘高度hp’=2.5mm（设计时取值）极靴中心高度hp=26.57mm初取漏磁系数σ’=1.051磁极宽度（磁极尺寸如图5.3所示）bm_=9.00cmBm=1.55转子轭内径Dir=80mm转子轭外径Djr=160mm磁极中心高hm=4.223cm磁极侧高度hm’=5.6084cm式中θ2=34.23o转子高度hjr=4cm转子计算高度hjr’=5.33cmi=6转子轭磁路长度ljr=4.1888mm转子轭轴向长度lr=31.2cm磁极与轭间残隙δ2=0.089333333cm实际极弧系数αp=0.73气隙比1.25最小气隙比极距0.00509基波磁场幅度系数α1=A1*B1=1.0836（查湘潭电机厂-交流电机设计手册）三次谐波磁场幅度系数α3=α1*（A3*B3-0.6）=0.04855磁场分布系数fd=0.700磁场波形系数fb=1.0944直轴电枢反应磁场幅度系数Ad1=Ad*Bd=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Aql=Aq*Bq=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=0.9096电枢磁动势交轴折算系数Kaq=0.4799定子卡氏系数（对于半闭口半开口槽）Kδ1=1.07bd=0.5阻尼笼卡氏系数（阻尼笼尺寸如图5.4所示）Kδ2=1.00卡氏系数Kδ=1.07空载每极总磁通UΦN=231Φ=0.0143wb气隙磁密（最大值）Bδmax=0.3061T'120.511.651.8233stsssRhhhcm112ijssDDhh'13jsjsshhR'1434.4115.1548jslDhcmpjs（）（）]cos22[21111）（）（））（（miimimDDDH'111cos22iippmDDhh（）-（）'100.012111.0510.2355pjrimhDDh）（121='*12jrirjrDDhiirD'4jrjrjrlDhp（）so1224.440.7519.6254.441.10.7534.440.7519.6254.441.10.7533ssossotbKtbb（）（）（）（）-121.07KKK260033.8810221.0946500.92588NbdpUwbffkN2443.881010100.778823.5530.220.7idBTlf''424101.0473.8810109.2028.51.55mFemmbcmlB2arcsin2180ppppbRR'120.511.651.8233stsssRhhhcm'1434.4115.1548jslDhcmpjs（）（）'100.012111.0510.2355168422jrirjrDDhcm=定子视在齿磁密Bts’_=1.3573T查表：Bts’≦1.8T则Bts=Bts’1.3573T定子轭磁密Bjs=0.6255T气隙磁压降Fδ=772.10A定子齿磁压降Fts=48.86A式中Hts_对应于Bts,查磁化曲线B25_=1.48定子轭磁压降Fjs=152.985A式中：ξ=0.324Hjs对应于Bjs，查磁化曲线B25_=1.48T得Hjs_=气隙、定子齿、轭部磁压降之和Fδtj=973.953计算漏磁几何尺寸γ1=25.54oγ2=40.70oap=2.217cmam=7.38cmhpm=1.85cm磁极压板厚d’=0.4磁极压板宽b’=6.6磁极计算高度lm’=28.8极靴漏磁导Λp=132.03极身漏磁导Λm=64.30磁极漏磁导Λ_=215.952每极漏磁通Φσ=0.002103漏磁系数σ=1.1475σ和σ’之差应小于5%磁极磁通Φm=0.0164磁极极身截面积Sm=244.68极身磁密Bm__=0.6687转子轭磁密Bjr=0.49162443.881010100.778823.5530.220.7idBTlf'1()31.962530.220.77881.49281.12127.6sitsFettstlBBTbl40.810FkB14.9931.1580.324151.327jsjsjsFlHA733.538.124151.327922.951tjtsjsFFFFA102'222180[2]sin2ppjrmpabDhhp（）（）102221180[]sin2mmjrmabDhp（）（）''2301.231.2mmlldcm57.32lg125301.6114.8357.321.61lg(1)3.93323.933mpmpppmpplhbhaa（）'''2.53.66lg12mmmmmmmlhbhaa