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設備裝配與整機調試 |
交流發(fā)電機勵磁損耗、鐵損、銅損的試驗規定 |
發(fā)電機在運行中容易損耗的部件可分為五大類(lèi)，即機械損耗、勵磁損耗、定子銅損、鐵損、電氣附加損耗。發(fā)電機運行中，所有的損耗幾乎都以發(fā)熱的形式表現出來(lái)。發(fā)電機定子鐵損試驗主要用于檢驗定子鐵芯裝配質(zhì)量，是發(fā)電機最重要的電氣試驗之一 。發(fā)電機定子鐵芯裝配完畢，必須進(jìn)行定子鐵損試驗。定子鐵損試驗是檢驗發(fā)電機定子鐵芯裝配質(zhì)量的重要方法，也是檢驗鐵芯自身絕緣性能的重要工序。
一、機械損耗
由于摩擦和風(fēng)阻，在發(fā)電機的運動(dòng)部件中會(huì )發(fā)生機械損耗。這些損失也稱(chēng)為旋轉損失。機械損失取決于機器的速度。在發(fā)電機中，會(huì )出現兩種類(lèi)型的機械損耗。
1、摩擦損失：如軸承摩擦、電刷摩擦等。
2、風(fēng)阻損失：這種損失是旋轉電樞的空氣摩擦。
二、勵磁損耗
即轉子回路所產(chǎn)生的損耗，主要是勵磁電流在勵磁回路中產(chǎn)生的銅損。
1、勵磁繞組I2R損耗
此損耗等于I2R。其中R為并勵繞組(或他勵繞組)換算到基準溫度的電阻；I為勵磁電流。勵磁電流均指額定轉速、額定負載時(shí)的電流。對于（3）項，則指空載額定轉速時(shí)的勵磁電流。
如負載試驗期間勵磁電流無(wú)法測定，則應按下述方法取值：
（1）對并勵或他勵發(fā)電機(不論有無(wú)換向極)，取電機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應的勵磁電流的110%。
（2）對帶有補償繞組的并勵或他勵發(fā)電機取電機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應的勵磁電流。
（3） 對平復勵發(fā)電機，取空載額定電壓時(shí)的勵磁電流。
（4）對過(guò)復勵、欠復勵、以及所沒(méi)有包括的特種型式發(fā)電機，由制造廠(chǎng)與用戶(hù)協(xié)商決定。
（5）對并勵電動(dòng)機，取額定電壓時(shí)的空載勵磁電流。
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的電阻，為勵磁電流，損耗也等于IU即勵磁電流I乘以主變阻器端子間的電壓降U。損耗之和為IUe，I為勵磁電流Ue為總勵磁電壓。
注：如勵磁回路中有永久性串接電阻則應視同主變阻器一樣處理。
3、勵磁機損耗
注：僅適用于由電機主軸拖動(dòng)并專(zhuān)為電機勵磁之用的勵磁機。
勵磁機從電機軸上吸收的功率減去其線(xiàn)端輸出的有效功率，即為勵礎機損耗。如勵碰機由獨立電源勵磁，則損耗中還要包括此勵磁機的勵磁損耗。
如勵磁機可與主電機脫開(kāi)并分別試驗，則它所消耗的功率可用校準電機法測定。如勵磁機不能與主電機脫開(kāi)，則測定勵磁機吸收的功率可將主電機作為電動(dòng)機空載運行，或用校準電機法試驗或作自減速法試驗。在上述三種方法中，勵磁機吸收功率等于該整臺機組在下列兩種相同的條件下所測得總損耗之差。一種使勵磁機帶負載，另一種勵磁機不加勵磁，主電機由獨立電源供給勵磁。
三、定子銅損
發(fā)電機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(guò)定子繞組和轉子繞組的電流在導線(xiàn)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和鄰近效應作用引起的額外損耗和定子繞組各股線(xiàn)之間的循環(huán)電流引起的雜散銅損耗。
1、銅損計算
作為發(fā)電機能量轉換、輸出電能的關(guān)鍵部件，定子繞組是發(fā)電機定子側發(fā)熱損耗最嚴重的地方。單機容量增加使得汽輪發(fā)電機定子繞組電流很大，槽內漏磁通嚴重，引起定子繞組附加損耗增大，造成繞組溫度過(guò)高，制約單機容量的增加。為增強冷卻效果，大型汽輪發(fā)電機每個(gè)定子槽內通常為兩個(gè)導體，由空心和實(shí)心繞組混合排列組成。對于這種特殊的繞組結構，傳統解析計算具有一定的局限性，無(wú)法計及股線(xiàn)不規則排列方式、股線(xiàn)高度等因素對附加損耗的影響。因此，采用基于有限元分析的方法對定子繞組銅耗進(jìn)行數值計算是十分必要的。
2、檢測方法：
裝置包括高壓串聯(lián)諧振單元、介質(zhì)損耗測量單元、高壓標準電容單元、介質(zhì)損耗控制單元；介質(zhì)損耗測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)損耗測量單元的標準電容端與高壓標準電容單元的正極連接，介質(zhì)損耗測量單元的試品輸出端與發(fā)電機定子繞組試品輸入端連接；介質(zhì)損耗控制單元的兩個(gè)電流測量端分別連接在對地電阻的兩端，介質(zhì)損耗測量單元與介質(zhì)損耗控制單元無(wú)線(xiàn)連接；高壓串聯(lián)諧振單元的負極、高壓標準電容單元的負極分別與發(fā)電機定子繞組試品接地端連接，該裝置能夠對發(fā)電機定子繞組的介質(zhì)損耗進(jìn)行精確測量。
四、鐵損
發(fā)電機鐵損即發(fā)電機磁通在鐵芯內產(chǎn)生的損耗，主要是主磁通在定子鐵芯內產(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，通過(guò)實(shí)測定子鐵芯單位質(zhì)量的損耗，測量鐵軛和齒的溫度，檢查各部溫升是否超過(guò)規定值，從面綜合判斷鐵芯片間的絕緣是否良好。鐵損試驗是發(fā)電機大型試驗項目之一，試驗前必須作大量的計算工作和準備工作。
檢測方法
為驗證制造、裝配后以及檢修處理后的發(fā)電機鐵心是否符合實(shí)際要求，需要測量鐵心在規定磁密B＝1.4T下的損耗。定子鐵損試驗試制造廠(chǎng)工序檢查中和發(fā)電廠(chǎng)的發(fā)電機鐵心缺陷處理時(shí)必不可少的試驗項目。發(fā)電機定子鐵損試驗是利用專(zhuān)用的勵磁線(xiàn)圈，在鐵心內部造成交變的磁通(接近飽和狀態(tài))，使鐵心產(chǎn)生渦流損耗，溫度升高，持續規定時(shí)間后利用紅外成像儀測量鐵心各部分溫升，同時(shí)利用功率表測量鐵心的勵磁損耗，計算鐵心單位質(zhì)量的損耗，根據上述兩項試驗結果按照相關(guān)標準判斷鐵心是否合格。
發(fā)電機定子鐵芯損耗測試裝置
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子表層產(chǎn)生的鐵損等。
1、凡不按鐵芯所規定的磁路流動(dòng)的一切其他磁通，稱(chēng)為漏磁通。漏磁通不宜在鐵磁材質(zhì)中通過(guò)。漏磁通也是矢量，它會(huì )引起高損耗、高電壓尖峰等諸多問(wèn)題。
2、感應發(fā)電機磁性材料的飽和是一種非線(xiàn)性現象。正弦分布的勵磁磁勢，對應于非正弦磁密分布，因此產(chǎn)生了諧波磁通。
3、發(fā)電機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，電機損耗增加，效率下降。鐵損的增加很難計算，因為它受電機結構和所用磁性材料的影響。
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