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设备装配与整机调试 |
交流发电机励磁损耗、铁损、铜损的试验规定 |
发电机在运行中容易损耗的部件可分为五大类，即机械损耗、励磁损耗、定子铜损、铁损、电气附加损耗。发电机运行中，所有的损耗几乎都以发热的形式表现出来。发电机定子铁损试验主要用于检验定子铁芯装配质量，是发电机最重要的电气试验之一 。发电机定子铁芯装配完毕，必须进行定子铁损试验。定子铁损试验是检验发电机定子铁芯装配质量的重要方法，也是检验铁芯自身绝缘性能的重要工序。
一、机械损耗
由于摩擦和风阻，在发电机的运动部件中会发生机械损耗。这些损失也称为旋转损失。机械损失取决于机器的速度。在发电机中，会出现两种类型的机械损耗。
1、摩擦损失：如轴承摩擦、电刷摩擦等。
2、风阻损失：这种损失是旋转电枢的空气摩擦。
二、励磁损耗
即转子回路所产生的损耗，主要是励磁电流在励磁回路中产生的铜损。
1、励磁绕组I2R损耗
此损耗等于I2R。其中R为并励绕组(或他励绕组)换算到基准温度的电阻；I为励磁电流。励磁电流均指额定转速、额定负载时的电流。对于（3）项，则指空载额定转速时的励磁电流。
如负载试验期间励磁电流无法测定，则应按下述方法取值：
（1）对并励或他励发电机(不论有无换向极)，取电机的空载电压等于额定电压加电枢回路在额定电流时的电阻压降之和所对应的励磁电流的110%。
（2）对带有补偿绕组的并励或他励发电机取电机的空载电压等于额定电压加电枢回路在额定电 流时的电阻压降之和所对应的励磁电流。
（3） 对平复励发电机，取空载额定电压时的励磁电流。
（4）对过复励、欠复励、以及所没有包括的特种型式发电机，由制造厂与用户协商决定。
（5）对并励电动机，取额定电压时的空载励磁电流。
2、 主变阻器损耗
此损耗等于I2R。R为所考虑的定额情况下主变阻器在回路内的电阻，为励磁电流，损耗也等于IU即励磁电流I乘以主变阻器端子间的电压降U。损耗之和为IUe，I为励磁电流Ue为总励磁电压。
注：如励磁回路中有永久性串接电阻则应视同主变阻器一样处理。
3、励磁机损耗
注：仅适用于由电机主轴拖动并专为电机励磁之用的励磁机。
励磁机从电机轴上吸收的功率减去其线端输出的有效功率，即为励础机损耗。如励碰机由独立电源励磁，则损耗中还要包括此励磁机的励磁损耗。
如励磁机可与主电机脱开并分别试验，则它所消耗的功率可用校准电机法测定。如励磁机不能与主电机脱开，则测定励磁机吸收的功率可将主电机作为电动机空载运行，或用校准电机法试验或作自减速法试验。在上述三种方法中，励磁机吸收功率等于该整台机组在下列两种相同的条件下所测得总损耗之差。一种使励磁机带负载，另一种励磁机不加励磁，主电机由独立电源供给励磁。
三、定子铜损
发电机铜损由基本铜损耗和附加铜损耗两部分组成。基本铜损耗是指流过定子绕组和转子绕组的电流在导线电阻上产生的损耗；附加铜损耗是交流电在定子绕组上因趋肤效应和邻近效应作用引起的额外损耗和定子绕组各股线之间的循环电流引起的杂散铜损耗。
1、铜损计算
作为发电机能量转换、输出电能的关键部件，定子绕组是发电机定子侧发热损耗最严重的地方。单机容量增加使得汽轮发电机定子绕组电流很大，槽内漏磁通严重，引起定子绕组附加损耗增大，造成绕组温度过高，制约单机容量的增加。为增强冷却效果，大型汽轮发电机每个定子槽内通常为两个导体，由空心和实心绕组混合排列组成。对于这种特殊的绕组结构，传统解析计算具有一定的局限性，无法计及股线不规则排列方式、股线高度等因素对附加损耗的影响。因此，采用基于有限元分析的方法对定子绕组铜耗进行数值计算是十分必要的。
2、检测方法：
装置包括高压串联谐振单元、介质损耗测量单元、高压标准电容单元、介质损耗控制单元；介质损耗测量单元的高压输入端与高压串联谐振单元的正极连接，介质损耗测量单元的标准电容端与高压标准电容单元的正极连接，介质损耗测量单元的试品输出端与发电机定子绕组试品输入端连接；介质损耗控制单元的两个电流测量端分别连接在对地电阻的两端，介质损耗测量单元与介质损耗控制单元无线连接；高压串联谐振单元的负极、高压标准电容单元的负极分别与发电机定子绕组试品接地端连接，该装置能够对发电机定子绕组的介质损耗进行精确测量。
四、铁损
发电机铁损即发电机磁通在铁芯内产生的损耗，主要是主磁通在定子铁芯内产生的磁滞损耗和涡流损耗，还包括附加损耗。单位为W/kg（瓦/千克）。
发电机定子铁芯是由硅钢片叠合组装而成，叠装完成后必须进行铁损试验，通过实测定子铁芯单位质量的损耗，测量铁轭和齿的温度，检查各部温升是否超过规定值，从面综合判断铁芯片间的绝缘是否良好。铁损试验是发电机大型试验项目之一，试验前必须作大量的计算工作和准备工作。
检测方法
为验证制造、装配后以及检修处理后的发电机铁心是否符合实际要求，需要测量铁心在规定磁密B＝1.4T下的损耗。定子铁损试验试制造厂工序检查中和发电厂的发电机铁心缺陷处理时必不可少的试验项目。发电机定子铁损试验是利用专用的励磁线圈，在铁心内部造成交变的磁通(接近饱和状态)，使铁心产生涡流损耗，温度升高，持续规定时间后利用红外成像仪测量铁心各部分温升，同时利用功率表测量铁心的励磁损耗，计算铁心单位质量的损耗，根据上述两项试验结果按照相关标准判断铁心是否合格。
发电机定子铁芯损耗测试装置
五、电气附加损耗
主要有端部漏磁通在其附近铁质构件中产生的损耗、各种谐波磁通产生的损耗、齿谐波和高次谐波在转子表层产生的铁损等。
1、凡不按铁芯所规定的磁路流动的一切其他磁通，称为漏磁通。漏磁通不宜在铁磁材质中通过。漏磁通也是矢量，它会引起高损耗、高电压尖峰等诸多问题。
2、感应发电机磁性材料的饱和是一种非线性现象。正弦分布的励磁磁势，对应于非正弦磁密分布，因此产生了谐波磁通。
3、发电机效率的谐波损耗显然取决于施加电压的谐波含量。谐波分量大，电机损耗增加，效率下降。铁损的增加很难计算，因为它受电机结构和所用磁性材料的影响。
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