水轮发电机额定励磁电流的预测..docxVIP

水轮发电机额定励磁电流的预测陈晨 （天津市天发重型水电设备制造有限公司 天津 300072）摘要：通过运用电励磁同步电机功率圆理论，并结合本厂产品的技术参数及电磁方案，总结出一种水轮发电机额定励磁电流的估算公式。关键词：水轮发电机 励磁电流 功率圆理论 双极反应理论1 问题的提出在发电机初步设计电磁参数的调整过程中，对定、转子线规的选取时，如果事先可以预测出额定励磁电流值，以便使转子电密在一个较为合理的范围，可以减少电磁参数的调整次数，提高工作效率。对励磁电流（即转子电流）的预先估计就成为了解决问题的桥梁。另外，在水轮发电机组及其附属设备的投标中，有时需要预先估算出水轮发电机的励磁容量，事先考虑外购励磁设备的成本，以便产品的报价。以上问题的解决在于推导出一种对额定励磁电流的估算公式。但原有的水轮发电机设计与计算等资料中，没有这方面的具体论述。2 关于励磁电流计算方法的讨论在我国早期的水轮发电机设计文献资料中，大多以电势磁势图为出发点，并用标幺值表示各参数，讨论发电机在额定电压下运行的情况。对于同步电机转子励磁电流的计算，首先要进行发电机电磁计算，通过磁路计算求取转子励磁磁势，利用瑞典作图法（或其解析计算法）去计算励磁电流。计算所需参数较多，难以满足在投标初期快速地估算励磁电流的需要。伴随科技进步，电机电磁场计算机辅助分析软件的发展，利用时变电磁场有限元法建立磁场求解模型，求解空载及额定负载下的励磁电流，从而优化了设计。但建立三维模型所需参数较多，往往用于技术设计阶段对产品结构的优化方面，起不到电磁设计初期对励磁电流快速简单地预测作用。2 公式的推导同步电机功率圆理论是同步电机经典理论的概括，功率圆图清晰准确地描述了同步电机的各种运行方式及主要参数。、本文运用同步电机双反应理论和功率园理论，并结合本厂产品的技术参数及电磁方案，推导出的一种水轮发电机额定励磁电流的估算公式为：其中， 为电机极对数 为定子绕组每相串联匝数 为转子线圈匝数2.1双反应系统转子电流计算公式 根据双反应系统计算公式，转子电流基值为 此处， 为某一经验系数 为电机极对数 为定子绕组每相串联匝数 为转子线圈匝数2.2 对额定励磁电流标幺值的求取如图1，在功率圆图中，被认为是直线段的长度,水轮发电机功率圆图中的数值一般在1.7左右。但这里标幺值的基值是不同的，不能直接代入上述公式去计算。图1 水轮发电机功率圆图可以求出图1中，其中，为失励圆半径 为额定功角，在图中易知，额定功率因数、、是在投标之初已知的性能指标，这样即可以求出的数值。3.3经验系数K的求取以贵州省石阡县花山水电站为例，已知：发电机型号SF5000-24/3850=0.9842 =0.6599 =0.8 =0.6 额定电压 额定电流值 额定励磁电流 推导过程为：表1 我厂制造的水电产品额定励磁电流发电机型号In（A）W1W2KadKw1IfnKSF3500-36/3650400189230.8200.9324682.562SF5000-24/3850573150360.8150509SF7000-22/3850481180360.8230.9335202.373SF7500-26/4250859126420.8360.9335102.568SF8000-36/4870916.4135360.8270.935102.519SF8800-40/5520604.8224300.8310.935952.619SF12.5-40/5800859168290.8250496SF15-289154350.8210.938552.556SF16.6-24/48701141120440.8250.936702.517SF20-22684460.8320.936012.626SF24.9-24/4870161184320.8250364SF25-40/68501617125320.8250471SF27-14/4250174768430.8160365SF34-18/4800219963420.8240335SF35-24/6000226478410.8200417SF40-36/7000258763290.815039SF50-12/4250232451380.8250304SF50-20552400.8170366SF50-50/9010323480230.8130651SF90-30