基于數(shù)值分析的大型同步電機(jī)內(nèi)溫度場的研究.pdf

1、安全可靠是開發(fā)電機(jī)產(chǎn)品和在工業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提?；谟邢拊嬎愕臄?shù)值分析方法是一種適用于電機(jī)設(shè)計的研究方法。對于大型電機(jī)而言，單機(jī)容量成本的下降，伴隨著體積功率密度的增加，將電機(jī)內(nèi)各部件的溫升控制在允許范圍內(nèi)需要強化冷卻技術(shù)來確保電機(jī)安全可靠的運行。與以水冷和氫冷為代表的傳統(tǒng)大型電機(jī)冷卻方式的研究深度和應(yīng)用廣度相比，空冷和蒸發(fā)冷卻方式作為新興的大型電機(jī)冷卻發(fā)展方向的研究和應(yīng)用都處于一個相對不足的階段，這主要是由于對新型冷卻方式的應(yīng)

2、用特點和理論分析的掌握不足所致。由于采用空冷和蒸發(fā)冷卻技術(shù)在使用時不僅分別具有各自的特點和優(yōu)勢，而且在大型發(fā)電機(jī)組(例如400MW水輪發(fā)電機(jī)和50MW汽輪發(fā)電機(jī))的應(yīng)用表明，冷卻方式的組合應(yīng)用可以進(jìn)一步優(yōu)化電機(jī)設(shè)計，因此有必要對采用空冷和蒸發(fā)冷卻技術(shù)的電機(jī)內(nèi)的溫度場進(jìn)行深入的研究，為大型電機(jī)冷卻技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供依據(jù)。 本文對大型電機(jī)內(nèi)的溫度場進(jìn)行的研究主要內(nèi)容包括：穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)條件下空冷同步電機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子電磁發(fā)熱和溫升計算、蒸發(fā)

3、冷卻電機(jī)定子溫度場分析。圍繞著溫度場計算的建模和數(shù)值分析，本文針對大型臥式同步電機(jī)取得了以下幾個方面的成果： 第一：針對實心磁極的凸極同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點，首次建立了實心磁極凸極轉(zhuǎn)子三維穩(wěn)態(tài)溫度場數(shù)值分析模型，通過解析和數(shù)值方法對轉(zhuǎn)子表面損耗進(jìn)行了計算分析，并對轉(zhuǎn)子繞組采用內(nèi)冷方式進(jìn)行了研究。 第二：首次采用電磁分析與溫度場分析直接耦合的方法，為采用實心磁極的凸極同步電動機(jī)直接起動過程建立了二維數(shù)值分析模型，深入討論

4、了影響電機(jī)起動電磁性能和機(jī)械性能以及空冷條件下轉(zhuǎn)子溫升的各種因素，為更大容量的直接起動同步電動機(jī)的改進(jìn)冷卻系統(tǒng)設(shè)計提供了依據(jù)。完成了7.5kW實心磁極凸極同步電動機(jī)模型轉(zhuǎn)子的設(shè)計、制造和試驗以及5000kW同步電動機(jī)頻率參數(shù)的測試試驗。 第三：首次從電機(jī)設(shè)計的角度，為采用蒸發(fā)內(nèi)冷的電機(jī)定子建立了三維數(shù)值分析通用模型，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)繞組內(nèi)壁的換熱系數(shù)分布是精確計算定子溫度場的一個關(guān)鍵因素，提出了采用三段式線性等效換熱系數(shù)函數(shù)來計算蒸發(fā)