水轮发电机定子三维温度场数值模拟

为提高对水轮发电机定子温升计算的精确性,依据传统设计公式及流体相似理论确定径向通风沟表面散热系数,综合考虑通风系统特殊性和电机发热计算,采用Ansysll软件进行有限元分析,得出计算定子温度场的简化模型.通过加载计算所得边界条件,对灯泡贯流式水轮发电机的定子三维温度场进行数值模拟,计算出额定工况下定子温度场的稳态结果.同时采用等效热阻网络法进行计算.将两者计算出的结果与实验数据进行对比,有限元法的计算结果明显比传统方法计算结果更加精确.     

1000 MW级轴向氢冷汽轮发电机定子铁心通风系统

对采用轴向通风冷却系统的1000MW级汽轮发电机定子铁心的通风和发热进行了研究。对定子铁心，根据节点单元等效热阻网络法的要求，建立了定子铁心中典型的矩形单元、扇形单元、通风孔单元和齿顶单元模型，给出了这些单元等效热阻的计算方法，建立了各单元热平衡方程组。以一台930MW的水氢氢汽轮发电机为例，计算出了其定子铁心通风孔单元的通风和气体温升，以及每个铁心单元的温升，试验验证了这种方法的正确性。     

浅谈300MW氢冷发电机机组氢气纯度下降的原因

1 前言 某厂#5、6汽轮发电机组均为上海电机厂生产的QFSN-300-2型发电机,冷却方式采用水氢氢冷却方式,即定子绕组采用水内冷,转子绕组、定子铁心采用氢内冷。发电机总装气体容量68.8m^3,内部氢气正常运行压力0.28～0.33MPa,额定压力0.31MPa。机组配备了发电机氢、油、水系统。氢系统用于冷却发电机转子绕组及定子铁芯,定子冷却水系统用于冷却发电机定子绕组,密封油系统是为了防止外界空气进入发电机内部及阻止发电机内氢气逸出,     

双定子轴向磁场永磁同步风力发电机的设计

研究表明:如果电机的极数足够多,轴向长度与外径的比率足够小的话,轴向磁场电机比传统径向磁场电机的转矩和功率密度大.轴向磁场电机的缺点是电枢铁心制造比较困难.为此本文提出一种新的结构方案,用软磁复合材料形成定子的齿部,再与带冲叠片形成的铁心轭部结合起来形成定子铁心,并且使用集中绕组.然后对这种新型轴向磁场电机进行了电磁设计,并用Ansoft有限元法对电机的磁场进行了仿真.结果表明:通过合理地选择主要尺寸和极数/槽数比,可以获得正弦波的电动势波形和较小的齿槽转矩.     

转子通风结构对永磁电机转子流体场和温度场的影响

为降低实心转子永磁电机转子温升,以一台全空冷315kW、6kV实心转子永磁电机为例,建立了该电机转子无通风沟的三维全域流体与固体耦合传热数学模型,给出了计算区域边界与假设条件,采用有限体积法求解三维流体与固体耦合传热数学方程组,得到了转子体的温度分布,与实验数据对比验证了计算方法的准确性.由于转子无通风结构,转子体的温度较高.为了降低转子温度,提出了在电机转子上开轴径向通风沟的多种结构方案,研究了转子径向通风沟数量与位置对转子内温度分布及空气运动的影响.结果表明:在转子上开轴径向通风沟能够有效降低转子温度,为实心转子永磁电机通风系统设计提供了理论依据.     

大型水轮发电机定子线棒槽部固定结构的研究

近些年随着高压大容量水轮发电机的发展,定子线棒在发电机中要求承受温度变化、湿度、振动及突然短路产生的巨大电磁力的作用,为避免损伤线棒绝缘、提高机组运行寿命,发电机定子槽部固定结构也变得尤为重要。因此就需要研究更加牢固、工艺方便的槽内固定结构,以消除电机在运行过程中由于固定不牢引起的主绝缘磨损及槽内的电晕腐蚀和槽内火花放电（“电腐蚀”）。本文介绍了大型水轮发电机定子线棒槽部几种固定结构及材料,并对定子线棒槽部的受力和槽部防电晕、电腐蚀理论进行了浅析。     

水轮发电机端部各向异性涡流磁场及损耗的有限元分析

针对目前的端部场计算模型一般不包括定子铁心,故在定子铁心边段附近关键区域内的磁密计算值与实测值有较大的误差,不能满足工程要求的问题,首次将水轮发电机端部磁场的求解区域扩展到定子铁心中,建立了将端部与定子铁心边段有效部分结合起来总体考虑的新模型,模型中考虑了定子铁心的各向异性及非线性。导出与模型相应的三维各向异性涡流场边值问题及与之等价的条件变分问题。采用有限元法对ＴＳＳ８５４／９０－４０型水轮发电机的端部磁场进行了实例计算,结果表明：新模型能使端部磁场的计算精度大大提高。另外,对影响水轮发电机端部磁场的某些因素进行了分析,为大型水轮发电机端部结构的改进提供了理论依据。     

大功率牵引电机随负载变化的热场分析

为了获得牵引电机温升最高点随负载变化的规律,研究大功率牵引电机随负载变化的温度场。根据电机实际运行情况,考虑转子通风孔部分堵塞以及集肤效应对转子电阻的影响,建立采用轴向通风系统的具有校正转子电阻下的大功率牵引电机热模型。利用Simulink提供的模块构造仿真模型计算电机在负载变化时各重要部件的损耗,模拟电机各重要部件温升随负载的变化,分析计算温升最高值及位置点。仿真计算结果表明:电机转子的温度始终高于定子的温度,在定子区域,定子绕组温度高于定子铁芯温度。当转子通风孔出现阻塞时,电机各重要部件的温升明显升高,符合大功率牵引电机随负载变化的热场实际情况。     

中型高压异步电动机内风路流体计算与温升优化

为确定电动机内通风沟数量对电动机内风路流动及温升的影响,以一台YKK450-4,500 k W的中型高压异步电动机为例,依据样机的实际尺寸,对电动机内风路定转子区域和电动机定子绕组端部进行建模,得到其流场和流固耦合的物理实物模型.通过对定转子流体场计算分析,得到每一段通风沟转子支架入口处的流量和流速值,再对电动机定转子进行分段流固耦合温升计算分析,找到电动机温升最高的区域.按照数值计算得到的最热点位置,在样机中埋置温度传感器进行温升试验,将两者结果进行对比分析,验证物理模型的构建和解算办法选取的可行性.在电动机外壳尺寸不变的情况下,改变通风沟宽度,对内风路重新建立模型,探究不同个数的通风沟对电动机通风沟内流体流动及传热产生的影响,再分别计算出不同个数通风沟情况下的最热段温度情况.结果表明:当采用9个等宽的通风沟情况时,电动机通风沟中流体的流动速度最大,并且电动机的温升为104.9 K,较原来10个通风沟情况的最高温升116.1 K,降低了11.2 K.     

轴径向支架安放角对灯泡贯流式水轮发电机通风结构的影响

为了研究支架结构形式对灯泡贯流式水轮发电机轴径向通风结构散热效果的影响,根据风力机工作原理,设计了前弯式支架通风结构,在增加径向安放角的基础上,调整轴向安放角,应用流体流动理论进行分析,对模拟数据进行试验可靠性验证.结果表明:合理的增加轴径向安放角能提高灯泡贯流式水轮发电机组的散热和单面进风的径向进风;径向安放角为15°时比径向安放角为0°时绕组的最高温度低3.4％;在径向安放角为15 °,轴向安放角为20°时比轴向安放角为40°时绕组的最高温度低5.0％.径向安放角15°,轴向安放角20°时,散热效果最佳,使得整机主要产生热量部件发电机的温度不超过55℃.