天生橋電站水輪發電機電磁設計與計算

電氣工程論文編號:DQ255   論文字數:19302,頁數:62  附外文翻譯
目錄
摘要 I
Abstract II

第1章 緒論 1
1.1 天生橋水電站概述 1
1.2 課題研究目的 2
1.3 課題研究的意義 2
1.4 課題內容 2
1.5 課題綜述 3
1.6 本章小結 3
第2章 電磁計算的基本原理、方法及其步驟 4
2.1 定子繞組、磁路尺寸及阻尼繞組的選擇 4
2.1.1 水輪機所給額定值 4
2.2 定子繞組的確定 4
2.3 磁路尺寸 9
2.4 空載特性計算 12
2.4.1 極身根部磁通的確定 12
2.4.2 空氣隙的磁勢 12
2.4.3 轉子軛與磁極接縫處之磁勢 12
2.5 參數及時間常數 12
2.6 阻尼繞組及勵磁繞組尺寸的確定 13
2.6.1 阻尼條節距 13
2.6.2 阻尼環尺寸的確定 13
2.6.3 阻尼直徑的確定 14
2.7 同步電抗的確定 14
2.8 電機損耗 14
2.9 電機效率 16
2.10 同步發電機的運行特性 16
2.11 同步發電機的磁場和功率、轉矩方程及運行特性 17
2.11.1 空載和負載時同步發電機的磁場 17
2.11.2 電磁設計步驟 17
2.12 本章小結 18
第3章 電磁方案計算 19
3.1 基本數據 19
3.1.1 額定數據 19
3.1.2 定子繞組數據 19
3.1.3 勵磁繞組及阻尼繞組數據 21
3.2 空載磁勢計算 22
3.2.1 磁路尺寸 22
3.2.2 空載特性計算 24
3.3 電抗和時間常數的計算 28
3.4 負載磁勢計算 32
3.4.1 短路和額定千伏安cosφ=0時磁勢的計算 32
3.5 勵磁數據 34
3.6 損耗和效率 35
3.7 溫升計算 38
3.7.1 定子溫升計算 38
3.7.2 轉子溫升計算 40
3.8 經濟指標 41
3.9 本章小結 42
第4章 計算結果及分析 43
4.1 計算方案 43
4.2 方案對比分析 43
4.3 各方案對比分析總結 51
4.4 本章小結 53
結論 54
致謝 55
參考文獻 56

摘要
 隨著超大型水輪發電機的應用越來越廣泛，各國對水輪發電機的研究越來越深入，水輪發電機的優選也變得越來越重要。對水輪發電機的優選也就是對其電磁方案的優化。水輪發電機電磁方案的優化不僅可以提升電機運行效率，也可以降低電機設計成本，在企業競爭激烈以及能源短缺的今天這些尤為重要。本文在掌握電磁設計的方法基礎上，對天生橋水電站水輪發電機電磁方案進行計算，然后通過改變發電機的氣隙長度、定子內外徑長度、鐵心長度、電負荷等參數來觀察電磁量、勵磁量、損耗、材料用量、效率、電壓變化率、溫升等因數的變化，對該水輪發電機的尺寸結構、材料用量、性能等因素進行了優選處理。通過上述幾個方案的對比分析得到了改變不同設計變量電機性能的變化規律。此研究成果的意義在于，參數的調整可以針對多種不同方案進行利弊比對，有利于對大型水輪發電機的工作性能進行最大程度的提升和改良，同時在水輪發電機初步設計時的數據選擇上，有較好的參照性結論，使大型水輪發電機在實際應用中發揮最大效用。本文所作的工作可以為相關電機的設計提供重要的參考依據。
 
 
關鍵詞　水輪發電機；電磁設計；性能對比

The Electromagnetic Design Calculation of Tianshengqiao Hydro generator
Abstract
 With the application of large-scale hydro generator increasing more and more widely, the study on them are more and more deeply in many countries, the optimization of the hydro generator is also more and more important. The optimization of the hydro generator is actually equal to the optimization of its electromagnetic program. Electromagnetic Optimization of Hydro generator can not only improve the efficiency of the motor, but can also reduce costs, intense competition among the enterprises and energy shortage today of these is particularly important.. The main contents of this dissertation is electromagnetic design of Tianshengqiao hydro generator, and then by changing the generator air gap length, stator inner diameter，outer diameter , core length, load and other parameters to observe the electromagnetic parameters, excitation volume parameter loss, material losses, efficiency, the voltage regulation, temperature and other factors change. The significance of the results of this study lies in the fact that parameters can be adjusted for a number of different programs to contrast and analyze advantages and disadvantages of these changes’ influence on these programs. It is useful to help the work of improving or maximizing the performance of a large generator. Besides, it is a better reference in the parameters selection during the preliminary design of the hydro generator, so that the large hydro generator can maximize effectiveness in practical applications. This can provide important reference for the generator design.

Keywords　 hydro generator; electromagnetic design; function contrast