(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210733959.0 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 上海电气电站设备有限公司 地址 201100 上海市闵行区莘庄工业区金 都路3669号3幢 (72)发明人 钟后鸿　咸哲龙　施俊俊　张嘉康　 (74)专利代理 机构 上海申汇 专利代理有限公司 31001 专利代理师 翁若莹　徐颖 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/12(2020.01) (54)发明名称 超导调相机 定子绕组强励能力的计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种超导调相机定子绕组强励 能力的计算方法， 输入定子绕组的各项参数、 定 子冷却水参数以及定子、 定子 冷却水材料属性参 数， 依次计算计算出额定工况定子绕组损耗、 强 励时定子绕组发热功率、 强励前水冷定子绕组出 水稳定温度、 强励电流若持续存在最终稳态定子 绕组出水温度、 强励过程中水冷定子绕组温度爬 升的时间常数、 强励过电流下到达绕组允许极限 温升所允许的持续时间， 此持续时间代表超导调 相机定子绕组强励能力。 只需要输入10个参数， 即可自动计算超导调相机的水冷定子绕组强励 能力， 很好地适应超导同步电机方案设计和定子 强励能力计算的需要， 方法便捷、 迅速、 准确。 具 有输入数据少、 操作 简便、 计算和绘制迅捷、 计算 公式简明直观等特点。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 115238468 A 2022.10.25 CN 115238468 A 1.一种超导调相机定子绕组强励能力的计算方法， 其特征在于， 输入定子绕组的各项 参数、 定子冷却水参数以及定子、 定子冷却水材料属性参数， 首先根据定子绕组的各项参数 计算出额定工况定子绕组损耗、 强励时定子绕组发热功率； 然后， 根据计算结果和定子冷却 水参数、 定子冷却水材料属 性参数计算强励前水冷定子绕组出水稳定温度、 强励电流若持 续存在最终稳态定子绕组出水温度； 之后， 计算出强励过程中水冷定子绕组温度爬升的时 间常数； 最后， 利用计算出 的时间常数计算强励过电流下到达绕组允许极限温升所允许 的 持续时间， 此持续时间代 表超导调相机 定子绕组强励能力。 2.根据权利要求1所述超导调相机定子 绕组强励能力的计算方法， 其特征在于， 所述定 子绕组的各项参数包括定子绕组额定线电流IN、 定子绕组每相电阻RcuS、 定子绕组相数mphS、 定子绕组附加损耗QLcuS、 定子绕组强励倍数k、 定子铜线重量McuS； 所述定子冷却水参数包括 定子冷却水流量QLwS、 水冷定子绕组温升限值θcuLim； 所述定子材料属性参数为定子铜线比 热CcuS； 所述定子冷却水 材料属性参数为定 子冷却水比热CwS。 3.根据权利要求2所述超导调相机定子 绕组强励能力的计算方法， 其特征在于， 所述额 定工况下定子绕组的基本铜耗QcuS＝mphs·IN2·RcuS×10‑3， IN单位： A， RcuS单位： Ω， QcuS单位： kW； 额定工况定子绕组损耗QcuSt＝QcuS+QLcuS， 包括基本铜耗和附加损耗， 单位： kW； 所述定子 k倍强励过电流工况 下定子绕组的发热功率 QcuSfo＝k2·QcuSt， 单位： kW。 4.根据权利要求3所述超导调相机定子 绕组强励能力的计算方法， 其特征在于， 所述强 励前水冷定子绕组出水稳定温度为： CwS单位： J/kg/K， 定子冷却水 流量QLws单位t/h， θ0， 单位： K； 所述定子k倍强励电流若 持续存在最终稳态定子绕组出水温度为： 单 位： K。 5.根据权利要求4所述超导调相机定子 绕组强励能力的计算方法， 其特征在于， 所述强 励过程中水冷定子绕组温度爬升的时间常数 τ单位： s； McuS单位： kg。 6.根据权利要求5所述超导调相机定子 绕组强励能力的计算方法， 其特征在于， 所述强 励过电流下到达绕组允许极限温升所允许的持续时间Δtfo＝tlim‑t0， 定子强励开始的时刻 定子k倍强励过电流下到 达绕组允许极限温升的时刻 7.根据权利要求1至6中任意一项所述超导调相机定子 绕组强励能力的计算方法， 其特 征在于， 所述计算方法在windows操作系统下， 采用EXCEL语言编制输入参数文件并关联入 编辑公式 中， 应用EXC EL实现。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115238468 A 2超导调相机定子绕组强励能力的计算方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 一种冷却技术， 特别涉及一种超导调相机定子绕组强励能力的计算方 法。 背景技术 [0002]新一代分布式超导调相机的强励要求比较高,计算其水冷定子绕组的强励能力是 产品设计开 发中的重要环节。 定子强励能力计算的准确程度不但影响着产品设计方案的确 定， 而且与水冷调相机在极端强励工况、 高海拔下运行的安全性密切相关。 [0003]以往对于水冷定子绕组的强励 能力的考虑， 一般考虑简单绝热过程， 未充分考虑 强励过程中， 定子冷却水对定子绕组温度的影响。 为了科学合理而准确 地得出超导调相 机 定子强励能力， 就需要 有新的思路。 发明内容 [0004]针对设计中水冷定子绕组的强励能力计算存在问题， 提出了一种超导调相机定子 绕组强励能力的计算方法， 综合考虑定子冷却水影响的、 计算便捷的超导同步调相机任意k 倍强励过电流下允许持续时间的计算方法。 [0005]本发明的技术方案为： 一种超导调相机定子绕组强励 能力的计算方法， 输入定子 绕组的各项参数、 定子冷却水参数以及定子、 定子冷却水材料属性参数， 首先根据定子绕组 的各项参数计算出额定工况定子绕组损耗、 强励时定子绕组发热功率； 然后， 根据计算结果 和定子冷却水参数、 定子冷却水材料属 性参数计算强励前水冷定子绕组出水稳定温度、 强 励电流若持续存在最终稳态定子绕组出水温度； 之后， 计算出强励过程中水冷定子绕组温 度爬升的时间常数； 最后， 利用计算出 的时间常数计算强励过电流下到达绕组允许极限温 升所允许的持续时间， 此持续时间代 表超导调相机 定子绕组强励能力。 [0006]进一步， 所述定子绕组的各项参数包括定子绕组额定线电流IN、 定子绕组每相电 阻RcuS、 定子绕组相数mphS、 定子绕组附加损耗QLcuS、 定子绕组强励倍数k、 定子铜线重量McuS； 所述定子冷却水参数包括定子冷却水流量QLwS、 水冷定子绕组温升限值θcuLim； 所述定子材 料属性参数为定 子铜线比热CcuS； 所述定子冷却水 材料属性参数为定 子冷却水比热CwS。 [0007]进一步， 所述额定工况下定子绕组的基本铜耗QcuS＝mphs·IN2·RcuS×10‑3， IN单位： A， RcuS单位： Ω， QcuS单位： kW； [0008]额定工况定子绕组损耗QcuSt＝QcuS+QLcuS， 包括基本铜耗和附加损耗， 单位： kW； 所述 定子k倍强励过电流工况 下定子绕组的发热功率 QcuSfo＝k2·QcuSt， 单位： kW。 [0009]进一步， 所述强励前 水冷定子绕组出 水稳定温度为： [0010] CwS单位： J/kg/K， 定子 冷却水流量QLws单位t/h， θ0， 单位： K； [0011]所述定子k倍强励电流若持续存在最终稳态定 子绕组出 水温度为：说　明　书 1/5 页 3 CN 115238468 A 3