高转差异步发电机转子的三维温度场及旋转热管的应用

高转差异步风力发电机在运行时风能变化随机性较大,负载变化频繁,电机常常处于过负荷运行.对典型样机转子建立三维有限元模型,根据电磁场计算确定其温度场热源及相关换热系数;通过计算该电机的转子三维温度场分布,得出结论,由于电机处于高转差运行,转子温度过高,转子与转轴相结合部分为转子最高温升部分.进一步提出在转轴中应用旋转热管...     

汽车发电机转子三维温度场有限元计算

提出了针对双离心风扇通风冷却汽车爪极发电机转子三维温度场的计算方法。建立了转子全域三维温度场的有限元计算模型,解决了传统求解电机转子温度场强加边界条件难以确定的问题。基于该三维温度场计算模型,准确计算了额定负载时汽车爪极发电机转子全域稳态温度场。试验结果验证了该电机温度场计算模型的合理性及计算结果的正确性,为汽车爪极发电机优化设计奠定了理论基础。     

水冷感应电机不同运行状态下的稳态温度场分析

针对微型电动车用电机额定电流大导致的温升高问题,建立水冷感应电机三维稳态温度场有限元模型.计算了电机额定负载运行温升稳定时,定、转子的温度分布;计算不同负载运行时电机定子轭部及绕组温度变化.由分析结果可见,温升稳定后,转子导条温度最高,转子区域温升高于定子区域;随着电机运行转矩、转速的增加,电机各部分温升随之增大.搭建了电机温升实验平台,所得实验结果与数值计算结果对比,验证了所建模型的合理性.     

干式涡旋真空泵用特种电机温度场仿真与实验

针对单相电源供电干式涡旋真空泵用特种电机温升过高经常烧毁的问题,对采用电子移相方式运行的新研发电机的温度场进行仿真计算和实验分析。以抽速为2 L/s的干式涡旋真空泵电机为例,利用有限元分析法建立其温度场计算的仿真模型,设置热源激励和散热边界条件,获得了新研发电机内部各个部件温度场分布特征;对研发的单相电源供电干式涡旋真空泵用特种电机进行温升实验,获得了从冷态起动到温升稳定过程中关键部件温度随时间变化特性曲线。温度场分析和实验结果表明,所研发电机温度分布合理,电机内最高温度点的温升尚有安全裕度,为新产品批量生产提供了科学依据。     

基于ThermNet直线电机的温度场研究

针对直线电机的温升问题,根据传热学的基本理论,建立了特种直线电机的定子槽部导热模型,确定了定子槽部导热系数以及电机定子表面的散热系数。以此为基础,用有限元分析软件Therm Net建立了电机瞬态温度场仿真模型,对直线电机的进行长时及周期工作制下温度场计算,经过仿真计算结果与实验数据分析对比,得出了该特种直线电机运行时的温度场情况,验证了直线电机温度场仿真模型和计算方法的合理性,为此类特种直线电机的设计、制造及应用提供了有效帮助。     

多场耦合的电机暂态温度场计算

针对稳定负载下电机暂态温度场的计算问题,以小型封闭式结构的异步机为对象,建立电机热源计算的有限元电磁场模型,并依据散热结构特点建立相应的温度场模型,通过多场耦合的途径实现电磁场与温度场的联合,并附于电磁场、温度场相关的模型参数及联合计算参数,经电磁场适时地耦合温度场的联合计算,实现稳定负载下的温度场各暂态计算。通过搭建实验系统及测试,对电机额定负载下全域温度场实验结果和仿真对比得出,电机稳定负载下,多场耦合的联合计算能较好地计算电机全域暂态过程温度场。     

感应电机定子温度场的数值计算

针对中小型感应电机结构复杂热模型难以建立的问题,以一台小型感应电机为例,采用有限元方法,建立了电机的二维温度场数值计算模型。给出了定子二维温度场计算的泛函以及相关热性能参数的计算方法;计算了不同负载运行时样机定子的稳态温度场。计算结果与实测值的比较,验证了所采用计算模型及方法的合理性。该电机温度场计算模型可以应用到其他同类电机定子温度场的计算与分析。在该温度场计算模型的基础上,分析比较了机壳散热翅高度的变化对电机定子温度场的影响,研究了气隙温度对定子温度场的影响。     

复合笼条转子感应电动机温度场计算及相关性分析

建立电机定子绕组等效热模型,通过对电机定转子之间气隙热传递关系的确定,给出了定转子之间的热交换问题的解决方法。以此为基础,建立复合笼条转子感应电动机(induction motor with compound cage rotor,IMCCR)电磁场和全域温度场二维有限元模型,通过电磁场与温度场的单向弱耦合,计算电机额定负载和不同负载时电机定转子全域稳态温度场,分析定子绕组温度及转子槽的温度,通过与实验结果的对比,验证了该电机温度场计算模型的合理性以及计算结果的正确性。研究转子槽中使用不同电阻率和磁导率材料时的电机温度场,分析不同材料特性对电机温度场分布的影响,对指导电机的优化设计具有重要意义。     

周期脉冲式直线感应电机定子瞬态温度特性

采用合理的等效原则,将电机定子的铁心和绝缘层视为一种等效材料,从一维瞬态温度场模型出发,研究了周期脉冲式直线电机定子温度的变化规律,分析了影响其温度衰减时间常数的主要因素;利用瞬态温度场模型的解析结果,提出了瞬态热网络模型结点数目的确定方法,通过该热网络模型能够快速预测定子温度的变化;研究了温度变化对线圈损耗的影响,并利用实验数据验证了计算模型的正确性,为周期脉冲式电机定子温度的分析计算提供了一种简化有效方法。     

真空干泵用屏蔽电机抗冲击持续带载能力评估与实验

针对真空泵在实际工作过程中,电机出现冲击载荷情况下持续带载能力无法合理利用的问题,对真空泵用屏蔽电机抗冲击持续带载能力进行了定量计算和实验分析.以一台5 kW的屏蔽电机为例,根据真空泵实际工作运行时的冷却条件,利用有限元分析法对25℃和33℃两种冷却水温下电机额定运行时的稳态温度场进行计算,确定电机的最热点位置及最热点温度的安全裕量.通过设置过载转矩模拟冲击载荷,在不考虑电机动态特性的情况下,与电机最大转矩比较确定电机没有失速风险后,对电机过载状态下瞬态温度场进行计算得到电机在不同过载倍数下最热点的温升曲线,结合绝缘限制来定量计算电机在突加负载后的持续带载能力.通过对样机进行测试实验,将得到的测试结果和仿真结果进行对比分析表明,电机在额定运行时带载能力有待进一步发掘,在合理负载率的冲击载荷下仍可以在其允许的时间内安全连续运行.该研究对电机实际运行时过载能力的充分应用以及冲击载荷过大时电机保护装置操作时间的更精确确定提供了科学依据.     

基于改进MOBCC算法的空气源热泵水温范围设置优化研究

在"煤改电"的新形势下,空气源热泵安全经济、高效清洁,日益成为农村电采暖的主要形式之一。针对农村的空气源热泵-散热器系统,基于空气源热泵控制原理推导出系统热模型,并建立了以电采暖用户的经济性和热舒适性为目标的空气源热泵的水温范围设置多目标优化模型。此外,在传统多目标细菌群体趋药性(Multi-objective Bacterial Colony Chemotaxis, MOBCC)算法的基础上,提出细菌个体寻优变步长策略和细菌群体定向变异策略,改善了解集的收敛性和多样性。采用改进MOBCC算法和基于模糊隶属度函数的多目标决策方法实现优化,算例仿真结果验证了改进MOBCC算法的性能和所建立模型的正确性。     

基于红外探测的新型热流密度传感器设计

目前爆炸场热毁伤效应越来越受到人们的重视,针对爆炸场恶劣的测试环境要求,设计了一种基于红外探测的新型热流密度传感器。该传感器利用其热敏元件与爆炸产物直接接触使热敏元件温度升高进而产生红外辐射,基于红外测温的原理得出热敏元件的温升情况,通过热传导数学模型理论间接得出环境中的入射热流密度。相比于传统的热流密度传感器而言,这种新型热流密度传感器响应时间快、测试范围广、测量精度高、能够较好地用于爆炸场热毁伤测试评定。     

凝汽式电厂循环式供水冷端系统耦合数学模型

现有的热力发电厂冷端系统运行优化模型常常把凝汽器进口循环水温度看作定值,但若冷端系统为循环式供水,应考虑冷却塔以及气候条件的影响。为了改进冷端系统运行优化模型,建立了冷却塔内空气饱和或不饱和时传热传质模型和冷却塔通风量计算模型,以及在对凝汽器内传热过程分析简化的基础上建立了凝汽器内换热模型。所建模型相互耦合,联立求解后可得到与凝汽器负荷、循环水量和环境条件相对应的冷端系统各点温度参数,可指导冷端系统优化运行。     

热电站热管式空气预热器的应用研究

介绍了热管式空气预热器的结构、传热特性及工作原理。借助某电站锅炉的热管式空气预热器的热力计算和经济性分析,提出了余热回收的节能新方案,该方案可以降低电站锅炉的排烟温度,减少锅炉的热损失,提高锅炉效率。     

Non-stationary thermal model of indoor transformer stations

The paper presents a thermal model of an indoor transformer station. The model includes generation of heat and its transfer from the transformer active parts to the surrounding air, natural air ventilation through ventilation holes, and convection and conduction transfer of heat through room parts. All parameters of the model are discussed and the procedure, based on measurements, for the determination of natural air ventilation parameters is described. The model is tested using measurements on a typical indoor 10 kV/0.4 kV transformer station. The results of the proposed thermal model and those of a simplified approach from Standards are compared. Received: 24 July 2001/Accepted: 20 November 2001     

脱硫剂对循环流化床锅炉排烟热损失的影响

排烟热损失是锅炉最大的一项热损失,对锅炉热效率有很大影响。参考中华人民共和国国家标准GB/T 10184-1988《电站锅炉性能试验规程》和美国机械工程师协会动力试验法则ASME PTC4.1,综合考虑脱硫剂的加入对干烟气量、干空气量和水蒸气体积的影响,建立了循环流化床锅炉排烟热损失的数学模型,较以往各种方法更全面、准确。     

燃气轮机与锅炉耦合系统降低电厂风机电耗的研究

参考航空涡轮风扇发动机和外燃式燃气轮机技术,提出一种燃机与锅炉的耦合系统。在新系统中,由燃气轮机驱动风机为锅炉提供一次风和二次风,而从压气机出来的高压空气则通过高温换热器在锅炉炉膛里面受热,然后高温高压的空气推动涡轮做功,做功后的空气作为锅炉二次风的一部分排入炉膛。而涡轮输出功除了带动压气机外,剩余部分用来驱动风机。建立了计算该系统性能的热力学模型,计算结果表明,利用该燃机驱动锅炉的风机在技术上是完全可行的,因为取代了锅炉的一、二次风机,所以厂用电率可以大大降低。     

汽车发电机定子三维温度场有限元计算

提出了针对汽车爪极发电机三维定子温度场有限元计算的新方法,有效处理了汽车爪极发电机定子铁心与气隙之间以及定子绕组端部与空气之间复杂的对流散热过程,妥善解决了汽车爪极发电机定子的热交换问题。运用等效体积法给出了散下线定子绕组的三维有限元计算模型,简化了计算难度并且节省了计算时间。在此基础上建立了汽车爪极发电机定子三维温度场三维数学模型和三维有限元计算模型。计算了汽车爪极发电机额定负载运行时定子的稳态温度场;实验结果很好地验证了该三维温度场计算模型的正确性和计算结果的准确性。在该三维温度场计算模型的基础上,分析了冷却风速及浸漆质量对汽车爪极发电机定子温度场的影响,为汽车爪极发电机优化设计奠定了理论基础。     

自循环蒸发冷却电机定子铁心与绕组间的热量传递

自循环蒸发冷却发电机存在空冷和蒸发内冷2套冷却系统,二者如何合理地分担电机的热负荷对于电机稳定高效地运行至关重要,目前这方面的理论研究尚未深入进行。难点在于难以直接建立定子三维温度场与空心股线内的两相流场耦合数值模型。在研究两相流场和空气流场的基础上,将热网络方法引入蒸发冷却电机温度场分析。和数值方法相比,热网络法模型精练,可以快速计算出冷却系统各个参数对传热的影响。通过与实测值对比,验证了计算方法的可行性和模型的准确性。     

热管式空气预热器的变工况预测模型

针对热管空气预热器在非设计工况下运行会出现低温腐蚀、超温失效及烟风阻力过大等问题,提出了一种定量分析热管安全性的方法。通过计算热管空气预热器变工况运行时排烟温度的变化来评价换热器的运行情况,进行了变工况校核热力计算,推导出预测和计算排烟温度的模型,利用模型可以分析入口烟温、燃料量和过量空气系数对热管换热器工作性能的影响程度。该方法为热管空气预热器的合理设计和安全经济运行提供了参考。