雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)空水復(fù)合冷卻技術(shù)的研究.pdf

1、電機(jī)溫升直接關(guān)系到電機(jī)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，電機(jī)溫升達(dá)到一定程度后，其機(jī)械、電氣、物理等性能都會受到影響，一方面絕緣壽命與電機(jī)持續(xù)運行溫度呈指數(shù)變化的規(guī)律，而大型電機(jī)局部區(qū)域和部件的溫升可能達(dá)到很高的水平，如通風(fēng)冷卻系統(tǒng)設(shè)計不合理，會縮短電機(jī)的使用壽命。其次，電機(jī)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)設(shè)計不合理會導(dǎo)致局部過熱，由于電機(jī)內(nèi)金屬材料的強(qiáng)度和硬度隨溫度的升高而下降，而冷熱不均的加劇又會導(dǎo)致熱應(yīng)力的增大，所以溫度不均或局部過熱會對電機(jī)機(jī)械性能產(chǎn)生破壞性影響。再

2、次，電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計不合理會造成通風(fēng)不足或剩余，影響電機(jī)的效率。因此在進(jìn)行電機(jī)設(shè)計時就要對電機(jī)內(nèi)的通風(fēng)與冷卻進(jìn)行準(zhǔn)確計算，使冷卻介質(zhì)在電機(jī)內(nèi)部各發(fā)熱部分得到合理分配，進(jìn)而使電機(jī)的定轉(zhuǎn)子等發(fā)熱部件得到良好冷卻，使電機(jī)內(nèi)溫度場分布合理，從而提高系統(tǒng)運行效率。
　　本文從流體力學(xué)理論出發(fā)，分析了電機(jī)基本風(fēng)路的等效模型，基于連續(xù)性方程、能量方程，推導(dǎo)了計及氣隙通風(fēng)時電機(jī)多支路分流系統(tǒng)的計算方法。通過推導(dǎo)可以看出，多支路分流系統(tǒng)的風(fēng)阻系數(shù)矩

3、陣，并非解耦的對角陣，其對應(yīng)的沿程損失還受支路流量的影響。通過分析電機(jī)各風(fēng)路風(fēng)阻的特性以及影響沿程阻力、局部阻力大小的各因素可以看出，風(fēng)路的風(fēng)阻一般為流量或流速的函數(shù)，所以電機(jī)的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系數(shù)矩陣不能看作是常系數(shù)矩陣，提出電機(jī)通風(fēng)計算的變參數(shù)通風(fēng)拓?fù)淠Ｐ?，通過將風(fēng)阻表征為流量的函數(shù)，然后通過流量的回歸迭代，以此計及流量或流速對風(fēng)阻、壓源的影響，從而提高計算準(zhǔn)確性。
　　對于具有空-水復(fù)合冷卻結(jié)構(gòu)、軸徑混合通風(fēng)系統(tǒng)的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)，如

4、采用全域三維通風(fēng)溫度直接耦合的模型對計算機(jī)硬件要求較高，且計算時間花費較長。這時可采用變參數(shù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫L(fēng)模型對電機(jī)內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行求解，并通過各風(fēng)道流量分布來計算電機(jī)定轉(zhuǎn)子各換熱面的換熱系數(shù)，將換熱系數(shù)作為溫度場計算的邊界條件，此時定轉(zhuǎn)子的溫度場可解耦分別計算，從而簡化計算難度，縮短計算時間。由于電機(jī)安裝尺寸限制，又無通風(fēng)模型，所以無法對通風(fēng)進(jìn)行試驗驗證，但對額定工況下的溫度場進(jìn)行了計算，并與試驗結(jié)果進(jìn)行了對比，其精度可以滿足工程需要。<

5、br>　　對于僅具有軸向通風(fēng)系統(tǒng)的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)，由于其溫度沿軸向分布不均，所以根據(jù)其通風(fēng)及發(fā)熱的分布規(guī)律，取其軸向全域、周向溫度分布對稱的單元作為物理模型區(qū)域，將通風(fēng)溫度直接進(jìn)行耦合，通過給出模型的邊界條件，并利用有限體積法對方程進(jìn)行求解，得到了額定運行情況下各風(fēng)道內(nèi)流量與流速的分布情況，以及定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)座水套等各截面的溫度場分布，將計算結(jié)果與試驗值進(jìn)行了對比分析，證明了計算方法的合理性。結(jié)果表明，機(jī)座水套能夠有效降低定子軛及繞組的