定子鐵心硅鋼片材料對發(fā)電機勵磁電流影響的計算分析

1、定子鐵心硅鋼片材料對發(fā)電機勵磁電流影響的計算分析趙偉，梁綱，劉明慧，咸哲龍（上海電氣電站設(shè)備有限公司發(fā)電機廠，上海200240）摘要：本文以上海發(fā)電機廠QFSN型660MW隱極汽輪發(fā)電機為分析模型，計算了發(fā)電機定子鐵心采用不同硅鋼片材料時的勵磁電流，并分析了其對發(fā)電機性能參數(shù)的影響，對發(fā)電機的設(shè)計和制造有一定的參考價值。關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機；硅鋼片；勵磁電流1前言在汽輪發(fā)電機中，定子鐵心的作用是使發(fā)電機總磁通獲得低磁阻的磁路，同時起著固定

2、定子繞組的作用。定子鐵心不僅是磁路的一部分，而且也是良好的導(dǎo)電體，主磁通也在定子鐵心中產(chǎn)生渦流損耗。為了減少渦流損耗，汽輪發(fā)電機的定子鐵心是由成千上萬張扇形硅鋼片疊裝而成，而且各片之間彼此絕緣，以防止各疊片之間流過電流[1]。目前，大型汽輪發(fā)電機通常使用的硅鋼片厚度是0.35mm或0.5mm。扇形硅鋼片如圖1所示。圖1扇形硅鋼片示意圖同時，由于定子鐵心是發(fā)電機磁路的一部分，定子鐵心硅鋼片材料的磁化特性也會影響到發(fā)電機的勵磁電流等參數(shù)。2

3、磁路計算及空載特性的計算[2][3]發(fā)電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)主磁通在定子繞組中感應(yīng)電動勢，在定子繞組中產(chǎn)生電流。而定子繞組電流產(chǎn)生的電樞磁通勢和轉(zhuǎn)子的磁通勢合成的總磁通勢，在定子鐵心、氣隙和轉(zhuǎn)子構(gòu)成的磁回路中形成合成磁通，建立起發(fā)電機電壓。兩極汽輪發(fā)電機磁路如圖2所示。圖2兩極汽輪發(fā)電機的磁通勢示意圖在計算分析中，汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子圖3不同硅鋼片材料的磁化特性曲線從圖3可以看出，材料A的磁化特性要優(yōu)于材料B。采用上海發(fā)電機廠的發(fā)電機設(shè)計SID計算程

4、序，計算得到材料A和材料B對應(yīng)的發(fā)電機空載特性曲線，如圖4所示。圖4不同硅鋼片材料對應(yīng)的空載特性曲線基于圖4的發(fā)電機空載特性曲線，計算得到發(fā)電機的勵磁電流，見表1：表1不同硅鋼片對應(yīng)發(fā)電機參數(shù)對比材料A材料B功率MW660660功率因數(shù)0.90.9定子電壓kV2020定子電流A2116921169空載勵磁電流A14801495滿載勵磁電流A45344576轉(zhuǎn)子銅耗kW19251958發(fā)電機效率%99.03099.026從上表的對比中可以

5、看出，盡管材料A的磁化特性優(yōu)于材料B，但是采用材料B時計算得到的發(fā)電機性能參數(shù)，如發(fā)電機勵磁電流、轉(zhuǎn)子銅耗和效率，與采用材料A時的數(shù)值很接近，滿載勵磁電流和轉(zhuǎn)子銅耗僅僅增大了0.9%和1.7%，發(fā)電機效率略有降低。4結(jié)語從上面的計算分析中可以看出，采用不同的定子鐵心硅鋼片材料，會對發(fā)電機的勵磁電流、損耗和效率產(chǎn)生一些影響。不過，在發(fā)電機性能滿足客戶要求的情況下，制造廠在選擇硅鋼片材料時有了更多的選擇。本文的分析研究對發(fā)電機的設(shè)計制造具有