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設(shè)備裝配與整機(jī)調(diào)試 |
交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁損耗、鐵損、銅損的試驗(yàn)規(guī)定 |
發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中容易損耗的部件可分為五大類，即機(jī)械損耗、勵(lì)磁損耗、定子銅損、鐵損、電氣附加損耗。發(fā)電機(jī)運(yùn)行中，所有的損耗幾乎都以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來。發(fā)電機(jī)定子鐵損試驗(yàn)主要用于檢驗(yàn)定子鐵芯裝配質(zhì)量，是發(fā)電機(jī)最重要的電氣試驗(yàn)之一 。發(fā)電機(jī)定子鐵芯裝配完畢，必須進(jìn)行定子鐵損試驗(yàn)。定子鐵損試驗(yàn)是檢驗(yàn)發(fā)電機(jī)定子鐵芯裝配質(zhì)量的重要方法，也是檢驗(yàn)鐵芯自身絕緣性能的重要工序。
一、機(jī)械損耗
由于摩擦和風(fēng)阻，在發(fā)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件中會(huì)發(fā)生機(jī)械損耗。這些損失也稱為旋轉(zhuǎn)損失。機(jī)械損失取決于機(jī)器的速度。在發(fā)電機(jī)中，會(huì)出現(xiàn)兩種類型的機(jī)械損耗。
1、摩擦損失：如軸承摩擦、電刷摩擦等。
2、風(fēng)阻損失：這種損失是旋轉(zhuǎn)電樞的空氣摩擦。
二、勵(lì)磁損耗
即轉(zhuǎn)子回路所產(chǎn)生的損耗，主要是勵(lì)磁電流在勵(lì)磁回路中產(chǎn)生的銅損。
1、勵(lì)磁繞組I2R損耗
此損耗等于I2R。其中R為并勵(lì)繞組(或他勵(lì)繞組)換算到基準(zhǔn)溫度的電阻；I為勵(lì)磁電流。勵(lì)磁電流均指額定轉(zhuǎn)速、額定負(fù)載時(shí)的電流。對(duì)于（3）項(xiàng)，則指空載額定轉(zhuǎn)速時(shí)的勵(lì)磁電流。
如負(fù)載試驗(yàn)期間勵(lì)磁電流無法測(cè)定，則應(yīng)按下述方法取值：
（1）對(duì)并勵(lì)或他勵(lì)發(fā)電機(jī)(不論有無換向極)，取電機(jī)的空載電壓等于額定電壓加電樞回路在額定電流時(shí)的電阻壓降之和所對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流的110%。
（2）對(duì)帶有補(bǔ)償繞組的并勵(lì)或他勵(lì)發(fā)電機(jī)取電機(jī)的空載電壓等于額定電壓加電樞回路在額定電 流時(shí)的電阻壓降之和所對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流。
（3） 對(duì)平復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)，取空載額定電壓時(shí)的勵(lì)磁電流。
（4）對(duì)過復(fù)勵(lì)、欠復(fù)勵(lì)、以及所沒有包括的特種型式發(fā)電機(jī)，由制造廠與用戶協(xié)商決定。
（5）對(duì)并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，取額定電壓時(shí)的空載勵(lì)磁電流。
2、 主變阻器損耗
此損耗等于I2R。R為所考慮的定額情況下主變阻器在回路內(nèi)的電阻，為勵(lì)磁電流，損耗也等于IU即勵(lì)磁電流I乘以主變阻器端子間的電壓降U。損耗之和為IUe，I為勵(lì)磁電流Ue為總勵(lì)磁電壓。
注：如勵(lì)磁回路中有永久性串接電阻則應(yīng)視同主變阻器一樣處理。
3、勵(lì)磁機(jī)損耗
注：僅適用于由電機(jī)主軸拖動(dòng)并專為電機(jī)勵(lì)磁之用的勵(lì)磁機(jī)。
勵(lì)磁機(jī)從電機(jī)軸上吸收的功率減去其線端輸出的有效功率，即為勵(lì)礎(chǔ)機(jī)損耗。如勵(lì)碰機(jī)由獨(dú)立電源勵(lì)磁，則損耗中還要包括此勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁損耗。
如勵(lì)磁機(jī)可與主電機(jī)脫開并分別試驗(yàn)，則它所消耗的功率可用校準(zhǔn)電機(jī)法測(cè)定。如勵(lì)磁機(jī)不能與主電機(jī)脫開，則測(cè)定勵(lì)磁機(jī)吸收的功率可將主電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行，或用校準(zhǔn)電機(jī)法試驗(yàn)或作自減速法試驗(yàn)。在上述三種方法中，勵(lì)磁機(jī)吸收功率等于該整臺(tái)機(jī)組在下列兩種相同的條件下所測(cè)得總損耗之差。一種使勵(lì)磁機(jī)帶負(fù)載，另一種勵(lì)磁機(jī)不加勵(lì)磁，主電機(jī)由獨(dú)立電源供給勵(lì)磁。
三、定子銅損
發(fā)電機(jī)銅損由基本銅損耗和附加銅損耗兩部分組成?；俱~損耗是指流過定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的電流在導(dǎo)線電阻上產(chǎn)生的損耗；附加銅損耗是交流電在定子繞組上因趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)作用引起的額外損耗和定子繞組各股線之間的循環(huán)電流引起的雜散銅損耗。
1、銅損計(jì)算
作為發(fā)電機(jī)能量轉(zhuǎn)換、輸出電能的關(guān)鍵部件，定子繞組是發(fā)電機(jī)定子側(cè)發(fā)熱損耗最嚴(yán)重的地方。單機(jī)容量增加使得汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組電流很大，槽內(nèi)漏磁通嚴(yán)重，引起定子繞組附加損耗增大，造成繞組溫度過高，制約單機(jī)容量的增加。為增強(qiáng)冷卻效果，大型汽輪發(fā)電機(jī)每個(gè)定子槽內(nèi)通常為兩個(gè)導(dǎo)體，由空心和實(shí)心繞組混合排列組成。對(duì)于這種特殊的繞組結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)解析計(jì)算具有一定的局限性，無法計(jì)及股線不規(guī)則排列方式、股線高度等因素對(duì)附加損耗的影響。因此，采用基于有限元分析的方法對(duì)定子繞組銅耗進(jìn)行數(shù)值計(jì)算是十分必要的。
2、檢測(cè)方法：
裝置包括高壓串聯(lián)諧振單元、介質(zhì)損耗測(cè)量單元、高壓標(biāo)準(zhǔn)電容單元、介質(zhì)損耗控制單元；介質(zhì)損耗測(cè)量單元的高壓輸入端與高壓串聯(lián)諧振單元的正極連接，介質(zhì)損耗測(cè)量單元的標(biāo)準(zhǔn)電容端與高壓標(biāo)準(zhǔn)電容單元的正極連接，介質(zhì)損耗測(cè)量單元的試品輸出端與發(fā)電機(jī)定子繞組試品輸入端連接；介質(zhì)損耗控制單元的兩個(gè)電流測(cè)量端分別連接在對(duì)地電阻的兩端，介質(zhì)損耗測(cè)量單元與介質(zhì)損耗控制單元無線連接；高壓串聯(lián)諧振單元的負(fù)極、高壓標(biāo)準(zhǔn)電容單元的負(fù)極分別與發(fā)電機(jī)定子繞組試品接地端連接，該裝置能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)定子繞組的介質(zhì)損耗進(jìn)行精確測(cè)量。
四、鐵損
發(fā)電機(jī)鐵損即發(fā)電機(jī)磁通在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的損耗，主要是主磁通在定子鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗，還包括附加損耗。單位為W/kg（瓦/千克）。
發(fā)電機(jī)定子鐵芯是由硅鋼片疊合組裝而成，疊裝完成后必須進(jìn)行鐵損試驗(yàn)，通過實(shí)測(cè)定子鐵芯單位質(zhì)量的損耗，測(cè)量鐵軛和齒的溫度，檢查各部溫升是否超過規(guī)定值，從面綜合判斷鐵芯片間的絕緣是否良好。鐵損試驗(yàn)是發(fā)電機(jī)大型試驗(yàn)項(xiàng)目之一，試驗(yàn)前必須作大量的計(jì)算工作和準(zhǔn)備工作。
檢測(cè)方法
為驗(yàn)證制造、裝配后以及檢修處理后的發(fā)電機(jī)鐵心是否符合實(shí)際要求，需要測(cè)量鐵心在規(guī)定磁密B＝1.4T下的損耗。定子鐵損試驗(yàn)試制造廠工序檢查中和發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)鐵心缺陷處理時(shí)必不可少的試驗(yàn)項(xiàng)目。發(fā)電機(jī)定子鐵損試驗(yàn)是利用專用的勵(lì)磁線圈，在鐵心內(nèi)部造成交變的磁通(接近飽和狀態(tài))，使鐵心產(chǎn)生渦流損耗，溫度升高，持續(xù)規(guī)定時(shí)間后利用紅外成像儀測(cè)量鐵心各部分溫升，同時(shí)利用功率表測(cè)量鐵心的勵(lì)磁損耗，計(jì)算鐵心單位質(zhì)量的損耗，根據(jù)上述兩項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)判斷鐵心是否合格。
發(fā)電機(jī)定子鐵芯損耗測(cè)試裝置
五、電氣附加損耗
主要有端部漏磁通在其附近鐵質(zhì)構(gòu)件中產(chǎn)生的損耗、各種諧波磁通產(chǎn)生的損耗、齒諧波和高次諧波在轉(zhuǎn)子表層產(chǎn)生的鐵損等。
1、凡不按鐵芯所規(guī)定的磁路流動(dòng)的一切其他磁通，稱為漏磁通。漏磁通不宜在鐵磁材質(zhì)中通過。漏磁通也是矢量，它會(huì)引起高損耗、高電壓尖峰等諸多問題。
2、感應(yīng)發(fā)電機(jī)磁性材料的飽和是一種非線性現(xiàn)象。正弦分布的勵(lì)磁磁勢(shì)，對(duì)應(yīng)于非正弦磁密分布，因此產(chǎn)生了諧波磁通。
3、發(fā)電機(jī)效率的諧波損耗顯然取決于施加電壓的諧波含量。諧波分量大，電機(jī)損耗增加，效率下降。鐵損的增加很難計(jì)算，因?yàn)樗茈姍C(jī)結(jié)構(gòu)和所用磁性材料的影響。
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