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

1、安全可靠是開(kāi)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?jì)算的數(shù)值分析方法是一種適用于電機(jī)設(shè)計(jì)的研究方法。對(duì)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(qiáng)化冷卻技術(shù)來(lái)確保電機(jī)安全可靠的運(yùn)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(gè)相對(duì)不足的階段，這主要是由于對(duì)新型冷卻方式的應(yīng)

2、用特點(diǎn)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(shí)不僅分別具有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，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(jì)，因此有必要對(duì)采用空冷和蒸發(fā)冷卻技術(shù)的電機(jī)內(nèi)的溫度場(chǎng)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(duì)大型電機(jī)內(nèi)的溫度場(chǎng)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(jì)算、蒸發(fā)

3、冷卻電機(jī)定子溫度場(chǎng)分析。圍繞著溫度場(chǎng)計(jì)算的建模和數(shù)值分析，本文針對(duì)大型臥式同步電機(jī)取得了以下幾個(gè)方面的成果： 第一：針對(duì)實(shí)心磁極的凸極同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，首次建立了實(shí)心磁極凸極轉(zhuǎn)子三維穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)數(shù)值分析模型，通過(guò)解析和數(shù)值方法對(duì)轉(zhuǎn)子表面損耗進(jìn)行了計(jì)算分析，并對(duì)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(chǎng)分析直接耦合的方法，為采用實(shí)心磁極的凸極同步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)過(guò)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(dòng)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(dòng)同步電動(dòng)機(jī)的改進(jìn)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。完成了7.5kW實(shí)心磁極凸極同步電動(dòng)機(jī)模型轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)以及5000kW同步電動(dòng)機(jī)頻率參數(shù)的測(cè)試試驗(yàn)。 第三：首次從電機(jī)設(shè)計(jì)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(jì)算定子溫度場(chǎng)的一個(gè)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(lái)計(jì)算蒸發(fā)