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大型水轮发电机的低成本设计研究

作　者: 付朝广
导　师: 王晓远；金东浩
学　校: 天津大学
专　业: 电气工程
关键词: 大型 水轮发电机 低成本 设计
分类号: TM312
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


电机,顾名思义,其分为两方面,即“电磁”和“机械”的两方面,如何从“电磁”和“机械”两方面统筹考虑,取得一个最佳的结合,是电机设计者的重要考虑点。水轮发电机是水电站的关键设备,大型水轮发电机成本巨大,优化空间大,本文通过作者的实践经验,结合电磁设计和机械结构两方面对大型水轮发电机的低成本设计作了系统的分析和研究,文中列举了大量的分析数据、设计实例。首先对水力发电与水轮发电机的设计概况作了综述,论述了大型水轮发电机设计当中面临的实际问题,特别是成本与性能的平衡问题。接着分析了大型水轮发电机的成本结构,提出了低成本的设计思路。并通过分析水轮发电机电磁设计特点,讨论了如何经济的选择适当的电磁参数,以符合大型水轮发电机通用设计规范,并总结了如何快速确定电机的主要尺寸的方法。然后,针对水轮发电机的重要部件,如定子、转子、以及主轴、轴承、机架等主要结构件的设计进行了阐述,提出了有效降低成本的具体做法。最后,还对影响发电机成本的其他因素,如材料、通风冷却、标准、运输、制造工艺、环境、试验等进行了讨论。本文所探讨的关于大型水轮发电机的低成本设计方法简明而不失全面,容易理解且实践性很强。特别对于大型水轮发电机在总体设计阶段,采用本文提出的方法,可以有效、快速、总体掌握设计要点以较低的成本实现设计。全文通过具体的设计实例,总结了大型水轮发电机的低成本设计方法,以图能抛砖引玉,为有效控制大型水轮发电机的成本,平衡性能和成本的关系提供借鉴。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 大型水轮发电机设计现状  9
  1.2 本课题的意义  9-10
  1.3 本课题的主要内容  10-11
第二章 大型水轮发电机设计特点与成本分析  11-23
  2.1 运行原理及结构特点  11-13
  2.2 大型水轮发电机的成本构成及主要决定因素分析  13-15
  2.3 影响主要性能指标的因素及其对成本的影响  15-23
    2.3.1 影响额定容量的因素  15
    2.3.2 额定电压的选取  15-16
    2.3.3 额定转速的选取与比较  16-17
    2.3.4 额定功率因数的选取  17-18
    2.3.5 飞逸转速对成本的影响  18
    2.3.6 飞轮力矩与机械时间常数的选取  18-19
    2.3.7 电抗与短路比设计取值  19-20
    2.3.8 确定发电机尺寸的经济范围  20-23
第三章 大型水轮发电机定转子的低成本电磁设计  23-45
  3.1 定子的低成本设计  23-35
    3.1.1 定子槽电流、线负荷、槽数的合理选取  23-25
    3.1.2 定子绕组的低成本设计  25-27
    3.1.3 定子铁芯的低成本设计  27-30
    3.1.4 优化主要尺寸及定子槽数的算例  30-32
    3.1.5 气隙对成本的影响  32-35
  3.2 转子的低成本设计  35-45
    3.2.1 磁极冲片的低成本设计  35-36
    3.2.2 磁极绕组的低成本设计  36-37
    3.2.3 阻尼绕组对成本的影响分析  37-41
    3.2.4 磁极压板的优化设计  41-42
    3.2.5 磁极固定对加工与维护成本的影响  42-43
    3.2.6 磁轭的低成本设计  43-45
第四章 主要结构件的低成本设计及其它成本因素分析  45-53
  4.1 大型水轮发电机主要结构件的低成本设计  45-50
    4.1.1 主轴的低成本设计  45-46
    4.1.2 定子机座的低成本设计  46-47
    4.1.3 机架的优化  47-48
    4.1.4 转子支架低成本设计要点  48
    4.1.5 导轴承的设计  48-49
    4.1.6 推力轴承低成本设计优化  49-50
  4.2 其它影响大型水轮发电机成本的因素  50-53
    4.2.1 主要材料对成本的影响  50-51
    4.2.2 通风与冷却的优化计算  51
    4.2.3 适用标准的了解  51
    4.2.4 运输和安装尺寸限制、厂房起吊能力对成本的影响  51-52
    4.2.5 制造工艺能力对成本的影响  52
    4.2.6 电站环境对成本的影响  52
    4.2.7 特殊的试验要求对成本的影响  52-53
第五章 总结  53-55
参考文献  55-57
致谢  57

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 发电机、大型发电机组（总论） > 水轮发电机
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