汽轮发电机不对称绕组结构下的绝缘温降计算与分析

本文首先以一台大型空冷汽轮发电机为例,建立定子径向通风沟内三维流动和传热的物理模型和数学模型;然后给出求解域的边界条件和假设条件,基于CFD原理,采用有限体积法对定子三维流体场、温度场进行数值计算,并对不同主绝缘材料的三维温度场进行比较分析;最后,对定子绕组结构不对称情况下的绝缘温降进行了计算,并对不同主绝缘材料热性能所引起的绝缘温降变化情况进行对比分析,得出一些有益的结论.     

发电机内部冷却气流状态对定子温度场的影响

由于大型同步发电机运行状况以及结构的复杂性，定子径向通风沟内冷却流体的流动状态对定子温度场的分布有显著的影响。根据流体力学理论，推导了定子径向通风沟内二维流体运动的微分方程，给出了求解域和相应的边界条件及假设条件，采用有限体积法对流体场进行了计算，并且对冷却气体以不同的入射角度入射时径向通风沟内流场流速的分布进行了比较；建立了定子三维温度场的数学模型和物理模型，给出了求解域的边界条件以及各部分的损耗，针对上述流体场分布的不同情况，采用有限元法对定子三维温度场进行了数值计算；将计算结果与实测值进行了比较，得出了一些有益的结论。     

电网电压偏差对水轮发电机定子温度场的影响

以一台水轮发电机为例,分别采用有限元法和有限体积法对电网电压发生偏差时水轮发电机的二维电磁场和径向通风沟内的二维流体场进行了数值计算;给出了电网电压发生偏差时定子股线和定子铁心的基本铜耗、涡流损耗以及通风沟内各散热表面的散热系数:最后采用有限元法对定子三维温度场进行了计算,分析了电网电压偏差对定子温度场的影响,得出了一些有用的结论。     

发电机内部流体流动与定子热性能数值分析

大型发电机内部流体流动状态决定了电机内温度分布以及温度极值。在建立大型发电机定子径向通风沟内流体流动二维计算模型以及电机内温度场计算模型的基础上,分别采用有限体积元法和有限元法对电机内的流体场以及温度场进行计算,并对流体流动与定子热性能进行数值分析,指出不同流体流动状态下定子温度的分布特性。     

特殊绕组结构的空冷汽轮发电机定子三维温度场计算与分析

对于具有特殊股线结构的大型空冷汽轮发电机温度场计算具有一定的难度。文中推导了大型空冷汽轮发电机定子上、下层线棒的股线数和截面不等时绕组涡流损耗的表达式,求解出发电机额定运行时定子股线沿径向分布的菲尔德系数;建立了定子径向通风沟内二维流体场的物理模型和数学模型,采用有限体积法对其进行了数值计算;建立定子三维温度场的物理模型和数学模型。以1台大型空冷汽轮发电机为例,在先前推导的基础上,采用有限元法对定子三维温度场进行数值计算,给出了在发电机温度场求解域中的温度分布规律。将计算结果与实测结果进行比较,得出了一些有益的结论。     

大型电机定子三维流体场计算及其对温度场分布的影响

文中从计算流体力学理论出发，对大型电机定子通风结构进行分析，建立了定子径向通风沟内流体运动的微分方程，确定三维流体场的求解区域和边界条件，并进行了数值计算和分析，得到了径向通过沟内的三维流体场的分布。在流体场计算的基础上计算了径向通风沟内各壁面的散热系数，建立定子三维温度场的数学模型并进行计算。将基于三维流体场分析得到的定子温度分布与传统的温度场计算结果及解析法计算的结果和实测值进行比较，证实大型电机定子内流场与温度场存在较强的耦合关系。     

大型发电机定子主绝缘温度场数值研究

为了研究大型汽轮发电机定子温度场以及主绝缘温降分布规律,以一台具有异结构股线的特殊大型汽轮发电机为例,根据发电机的通风性能和结构特点,建立了发电机定子径向通风沟内二维流体场模型.并采用有限体积元法对其进行了数值计算.同时建立了发电机定子三维温度场的数学模型和物理模型,基于获得的各个散热表面的散热系数,利用有限元法对其进行了数值研究.研究表明温度场的计算结果与实测结果相吻合,最高温度位于定子上层线棒靠近槽口的股线上,上下层线棒主绝缘温降的最高值以及平均值都存在差异,且上层线棒的主绝缘温降较大.本研究可为大型发电机股线结构优化提供参考.     

定子通风槽钢对通风沟内流体流动形态的影响

为了研究通风槽钢近轴端的径向位置对通风沟内流体流动形态的影响,依据计算流体力学理论,以YKK400-6、690kW中型高压异步电机为例,建立高压异步电机三维定转子径向通风沟物理模型和数学模型,给出相应的基本假设和边界条件,并进行数值计算和分析,得到了径向通风沟内三维流体场分布.在定子通风槽钢长度不变的基础上,改变定子通风槽钢近轴端的径向位置,通过分析定子通风沟绕组两侧流体的流动特性,得到定子通风槽钢近轴端的径向位置对流体流动形态的影响.计算结果表明,通风槽钢的径向位置直接影响定子绕组的冷却效果.研究结果为电机通风结构优化设计提供了理论依据,并为基于耦合场求解温度场奠定了基础.     

大型发电机定子排间绝缘老化的热性能分析

针对大型电机排间绝缘可能发生的绝缘老化或故障情况,分别采用了等效和实际处理的方法对其进行了分析。建立了定子径向通风沟内的二维流体场的物理模型和数学模型,采用有限体积法对其进行了求解,确定了各散热表面的散热系数;建立了定子三维温度场的物理模型和数学模型,采用有限元法计算了不同处理情况下的定子温度场,明确了定子排间绝缘对定子温度场的影响。     

基于耦合边界条件的发电机定子非线性温度场计算

介绍了求解大型同步发电机的定子温度场的三维等参元法 ,利用径向通风沟壁面温度、径向通风沟表面散热系数和风沟中风速三者耦合关系 ,解决了流体与构件耦合场的数值求解问题 ,并用有限元法对影响定子温度场的进风口风速进行了数值模拟 ,得出了相应的结论     

多风路空冷汽轮发电机定子内流体流动与传热耦合计算与分析

根据大型空冷汽轮发电机多风路通风系统内流体流动与传热的特点,建立了定子多风路通风系统三维流动与传热耦合计算的物理模型和数学模型,并给出求解域相应的边界条件及假设条件,采用有限体积法对三维流体场和温度场控制方程进行耦合计算;对定子各个径向通风沟内的流体速度、温度以及电机各部分温度的空间分布特性进行分析,并将耦合场计算结果与实测结果进行比较分析,为多风路大型电机综合物理场的准确计算提供理论依据.     

基于耦合场的大型同步发电机定子温度场的数值计算

根据流体力学理论，建立了定子径向通风沟内流体运动微分方程，给出了二维流体场的求解域和边界条件并且进行了计算和分析，对入口风速不同时径向通风沟内流场的分布进行了比较。同时在流体场计算的基础上计算了径向通风沟内各风壁的散热系数，建立了定子三维温度场的数学模型和物理模型，对定子三维温度场进行了计算，将考虑流场具体分布时的计算结果与传统的温度场计算结果及解析法计算的结果和实测值进行比较，得出了一些有益的结论，说明了该方法的准确性。     

灯泡贯流式水轮发电机通风系统及定子温度场

为研究电机定子温度场与通风系统流场间的耦合问题,建立了700kW灯泡贯流式水轮发电机的通风系统流场及定子温度场的三维有限元模型,依据流体力学和热传导理论,采用有限元分析方法,分析了通风系统的流场,基于通风系统压降和流体流速的分布,进而得到各表面的散热系数,结合电机定子各部分损耗热源的计算,分析了发电机的定子温度场分布,并进而考虑了定子外壳防水蚀的不同设计方案对定子温度场的影响.结果表明:在满足风机流量下的电机通风压降计算结果与实际运行时的实测数据基本吻合;定子温度在其设计的绝缘容许温度范围内,并有足够裕度,且宜选择定子支架外表面涂防蚀漆的防水蚀方案.