雙饋感應發(fā)電機空水復合冷卻技術的研究.pdf

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

2、次，電機通風系統(tǒng)設計不合理會造成通風不足或剩余，影響電機的效率。因此在進行電機設計時就要對電機內(nèi)的通風與冷卻進行準確計算，使冷卻介質在電機內(nèi)部各發(fā)熱部分得到合理分配，進而使電機的定轉子等發(fā)熱部件得到良好冷卻，使電機內(nèi)溫度場分布合理，從而提高系統(tǒng)運行效率。
　　本文從流體力學理論出發(fā)，分析了電機基本風路的等效模型，基于連續(xù)性方程、能量方程，推導了計及氣隙通風時電機多支路分流系統(tǒng)的計算方法。通過推導可以看出，多支路分流系統(tǒng)的風阻系數(shù)矩

3、陣，并非解耦的對角陣，其對應的沿程損失還受支路流量的影響。通過分析電機各風路風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，風路的風阻一般為流量或流速的函數(shù)，所以電機的通風網(wǎng)絡系數(shù)矩陣不能看作是常系數(shù)矩陣，提出電機通風計算的變參數(shù)通風拓撲模型，通過將風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阻、壓源的影響，從而提高計算準確性。
　　對于具有空-水復合冷卻結構、軸徑混合通風系統(tǒng)的雙饋感應發(fā)電機，如

4、采用全域三維通風溫度直接耦合的模型對計算機硬件要求較高，且計算時間花費較長。這時可采用變參數(shù)網(wǎng)絡拓撲通風模型對電機內(nèi)通風系統(tǒng)進行求解，并通過各風道流量分布來計算電機定轉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。由于電機安裝尺寸限制，又無通風模型，所以無法對通風進行試驗驗證，但對額定工況下的溫度場進行了計算，并與試驗結果進行了對比，其精度可以滿足工程需要。<

5、br>　　對于僅具有軸向通風系統(tǒng)的雙饋感應發(fā)電機，由于其溫度沿軸向分布不均，所以根據(jù)其通風及發(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，將通風溫度直接進行耦合，通過給出模型的邊界條件，并利用有限體積法對方程進行求解，得到了額定運行情況下各風道內(nèi)流量與流速的分布情況，以及定子、轉子、機座水套等各截面的溫度場分布，將計算結果與試驗值進行了對比分析，證明了計算方法的合理性。結果表明，機座水套能夠有效降低定子軛及繞組的