技术
0 前 言
源于前苏联20世纪50年代技术的汽轮发电机指导性技术文件《汽轮发电机电磁计算公式》(以下简称《电指》)，作为损耗和效率计算的经典方法沿用至今。这些公式很可能在20世纪30～40年代甚至更早即被正式确立下来，那时验证计算的仅是简单空外冷的小型汽轮发电机。由于损耗计算的相当一部分公式都附带了经验系数，又限于当时的分析方法和工具，在设计小容量电机时，有些损耗本身不大，误差不明显，但在设计大电机时，可以看出计算值明显不合理，新开发电机的试验值反映出很大的偏差，表1是一些大电机计算结果和厂内真机试验的对照。
有些损耗在小电机上可以忽略(如端部损耗)，但在大电机上由于电磁负荷激增，这些损耗增长也十分突出，不应忽略。另外，由于材料和工艺水平的提高(如铁心)以及新冷却方式的应用，损耗系数和计算方法应作适当调整。对大电机设计常用的定子异截面线棒和4排双罗贝尔线棒等，原先的附加损耗公式也不适用，应进行增补。
表1 HEC一些型号的汽轮发电机损耗计算值和试验值的对比
| 分项损耗 | 单位 | QF-60-2 | QFN-125-2 | QFSN-210-2 | QFSN-300-2 | QFSN-600-2 |
| 短路附加损耗计算值/试验值 | kW | 214/174 | 208/221 | 383/587 | 545/525 | 1126/610 |
| 空载损耗计算值/试验值 | kW | 227/183 | 425/254 | 486/320 | 725/485 | 929/620 |
| 机械损耗计算值/试验值 | kW | 323/350 | 392.3/420 | 601/530 | 602/775 | 935/1500 |
| 损耗的准确计算十分重要，不仅有关效率指标，更重要的是直接影响热力计算并进而影响电机主要参数的正确选择和方案优化。 目前，针对不同的产品所采用的损耗计算方法不尽相同，比较混乱，有必要重新整理和规范。 1 改进的原则 1.1 所寻求的仍然是用于确立设计方案的具有典型物理意义的简化方法或公式，反映电磁方案中主要尺寸和参数的影响。避免那些需要结构细节的计算方法和过程。分项方法仍然以短路损耗、空载损耗、励磁损耗和机械损耗为基础，以便计算结果可在工厂试验中进行验证。 2 损耗计算公式的改进及分析 2.1 短路杂散损耗 qcuf=0.107.qcu75.(m1.sn1)2.(n1.bcu1/bn1)2. 式中 m1、n1——线棒高度和宽度方向的股线数； 依此公式，不仅槽内线棒有涡流，线棒端部也同样存在涡流损耗。严格地讲，应给予修改，即将该结果乘以(2.lt)/lw1，其中lt为铁心长度，lw1为一个线圈的总长计算结果。该项损耗可以降低40%，在大电机上这是一个相当大的值。当然，股线中还有径向磁通等杂散磁通引起涡流和环流损耗，但考虑到费耳德损耗忽略了齿饱和及短距引起的磁通减少，已经较为保守，这种修改在总体的损耗水平上是合理的。 qcuft=7.0.107.qcu75t.m12.(n1.bcu1/bn1)2.acu1t4.(f/50)2.10-4.lt.2/lw1(2) qcufb=0.107.qcu75b.m22.(n1.bcu1/bn1)2.acu1t4.(f/50)2.103.lt.2/lw1 (3)式中 qcuft、qcu1b——上、下层线棒的附加损耗；m1、m2——上、下层线棒在高度方向的股线数； acu1t、aculb——上、下层线棒的股线厚度。 2.1.2 水内冷电机定子绕组的附加损耗 对等截面的上、下层线棒，费耳德系数一直采用下式计算： K=Kh.Sk/S+Ks.mn.Ss/S (4) 式中 Kh——仅由空心股线组成的假定费耳德系数； Ks——仅由实心股线组成的假定费耳德系数； mn——实、空比； S——一组线的截面积； Sk，Ss——每根空心和实心股线的截面积。 对异截面的上、下层线棒，费耳德系数按下式修改为：［1］ Kb=［Ksb.mn.(acu1.bcu1-0.5)+Khb. Kt=［Kst.mn.(acu1.bcu1-0.5)+Kht. 其中Kst,Kht,Ksb,Khb的计算过程如下 act=n1.m1.［ahst+mn.asst］ wKb=0.0833.(3.35.10-3).［f.2.acb/ (20bnl.25.4)］2.［(acu12.mn.asst)+(acu1p2.ahst)+(acu1p2-hcu12).avt］/(ahst+mn.asst) (8) 式中 act,acb——上、下层线棒一组股线的截面积；
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