一种新型无刷励磁机的三维热流场分析

为了研究无刷励磁机内部定子、转子、旋转整流盘、外罩中的流场、温度场的特点,确保设备安全稳定运行,以某新型无刷励磁机相对地面结构的1/2为物理模型,基于流体动力学原理,采用有限体积法对计算域内的三维热流场进行了数值模拟与分析。分析结果表明,整流盘与定转子之间的空气区以负压为主,整流盘区空气不能顺利流出,空气温度接近二极管许用上限。与实验测量值相比,温度与流量的计算误差均小于5.9%,结果较准确,为进一步优化该励磁机风路结构提供理论基础。     

凸极电机定子风路变化对热流场影响

随电动机单机容量不断增大,电磁负荷随之提高,电机内部发热量增长显著,通风方案设计将影响峰值温度的数值,对冷却效果起决定性作用。为降低峰值温度,确保电机安全稳定运行,本文以某空冷凸极同步电动机为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)原理,采用有限体积法,求解三维湍流流动控制方程组,得出定子绕组不同冷却风路布置方案设计情况下的三维流场及温度场的分布特点,分析了定转子各部分风路中空气流量分布特点以及定转子固体部件温度分布情况,得出冷却效果较好的定子空气冷却风路布置。结果表明,凸极电机定子铁心段绕组空气冷却风路布置影响定子绕组峰值区域及数值大小。结果可为大容量凸极电动机通风系统结构设计提供参考。     

某新型空冷汽轮发电机转子通风方式的流场分析

某空冷汽轮发电机转子冷却风道采用了新型通风方式。为得到该新型通风方式流场特性,建立了该汽轮发电机转子半轴向段单槽通风道整体结构模型;依据计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)原理,采用有限体积法,计算得到转子端部、轴向及副槽通风道内速度、压力与流量分布特点;利用单节距副槽三维温度场模型计算转子温升,计算结果与实验数据相符,验证了模拟计算的准确性。结果表明,弧段风道流动阻力由风扇压头克服,副槽风道流动阻力由旋转科氏力克服,该新型通风方式有利于减小轴向温差。     

全轴向通风无刷励磁机三维温度场数值模拟

为获得全轴向通风无刷励磁机中定转子部件及同轴布置的单侧整流盘区空气温度分布特点,建立其整机流固耦合物理模型,基于计算流体动力学原理,采用有限体积法,给定边界条件,对励磁机整机三维湍流流动及传热控制方程进行数值求解与分析。结果表明:整流盘附近空气温度50～72℃,远低于二极管工作环境允许的极限温度110℃,相同截面位置转子线棒温度高于定子线棒,转子风沟空气温度较高。数值模拟结果与测点间的温度值误差较小,其相对误差为-4. 5%;采用有限体积法与工厂采用等效热网络法所得励磁机定转子部件体平均温度,相对误差绝对值均小于10%,证明本文数值计算结果的准确性。研究结果可为同类型励磁机风路设计提供参考。     

核电用5800kW无刷励磁机设计性能与特点的一些分析

分别对5800kW无刷励磁机的交流励磁机、永磁副励磁机、整流盘的设计性能与特点进行分析,然后从与其它励磁机比较、励磁电流、损耗、通风与温升、顶值电压倍数与响应性能等方面对无刷励磁机的性能进行分析。     

大型空冷汽轮发电机转子多种通风方案比较

为分析转子不同通风方案的冷却效果,以某大型空冷汽轮发电机转子为例,建立其端部绕组最长的单个线圈的物理模型,在各个通风段长度确定的情况下,改变进、出风口大小、位置及挡块布置.根据计算流体力学原理模拟额定工况转子内部流场及温度场,比较不同通风方案转子内部冷却介质流量分布、转子绕组最高温度以及温度分布的均匀性.研究结果表明,转子端部绕组风口位置决定了绕组内冷风路的长短、冷却风量大小、冷却介质温度分布及绕组温度分布.合理布置风口可增加进入转子绕组的冷却风量并调节进入各段绕组的进风百分比,保证转子在最高容许工作温度以下工作,并使转子温度分布较均匀.     

基于有限元法的无刷交流励磁机空载特性分析及额定励磁电流计算

针对无刷交流励磁机铁心结构的复杂性和铁磁材料饱和特性的影响,采用非线性有限元法,利用有限元软件Maxwell,建立无刷交流励磁机的二维模型,对空载特性及额定励磁电流进行研究分析。以1台28 kW无刷交流励磁机为例,对电机气隙磁场仿真分析并求取空载特性。计算所得的基波电势与实测结果相符,为此类电机电磁场的设计提供理论依据。在此基础上通过场路耦合的方法,用外电路来模拟额定负载工况,计算出额定工况下的励磁电流。该方法具有实用性,可为一般的交流励磁机励磁电流计算提供参考。     

宁德核电厂无刷励磁机原理、结构和运行监测

宁德核电厂无刷励磁系统采用了结构独特的悬挂外电枢式无刷励磁机,与内电枢式无刷励磁机相比,具有一些独特的技术优势。本文介绍了宁德核电无刷励磁机的构成原理、结构和运行监测特点。     

无刷励磁系统改造的方案设计及应用

分析并对比无刷励磁机励磁系统和自并励励磁机励磁方式的特点,据此形成了运行时存在稳定问题某电厂励磁系统的改造方案,并根据发电机参数和特性设计并生产了一套合理的自并励励磁系统,该励磁系统通过各种投运试验和并解决了上述问题,表明该改造方案的设计非常成功,为其他机组的改造提供参考,具有一定的意义。     

笼型感应电机流体流动对温度场分布的影响

以一台Y802-2型笼型感应电机为例,对中小型感应电机三维流体流动与传热进行了研究。根据样机的通风结构及传热特点,建立外部近似无限大流场空间与电机三维有限元结构模型,并在电机内外流场空间中建立了转子表面旋转流体薄层和风扇旋转流体区域。给定流场空间中运动区域与静止区域边界条件及基本假设,采用有限体积法对流体运动方程和能量方程进行耦合求解,可以得到流场中流体介质的运动状态以及电机内外各个表面的散热系数,并以此为依据对电机三维全域温度场进行数值计算。将流体场耦合计算得到的温度场分布和传统温度场计算结果分别与实验测量值进行了比较,证明了中小型感应电机三维流体场与温度场存在着强烈的耦合关系,基于流体流动的温度场计算结果较传统方法得到的温度分布更具准确性与合理性。     

1.5MW双馈风力发电机内流体场分析

为了阐明双馈风力发电机内部流体流动特性,以一台1.5 MW双馈风力发电机为研究对象。根据电机结构及冷却方式,在基本假设的基础上,建立了发电机多维流体与固体耦合直接求解电机温度场的求解模型。通过边界条件的施加,采用有限体积元法对其进行了数值求解,并将温度计算结果与实验结果进行对比分析,验证了求解方法及求解模型的正确性。最后,对发电机定、转子域内冷却介质(水和空气)的速度、温升及运动迹线等流变特性进行分析,揭示了大型双馈风力发电机内部冷却介质性能变化规律。     

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。     

某新型隐极同步电动机流场计算与分析

为了得到某变频调速隐极同步电机对应的通风结构内流体流动与传热的特点,建立1/8整机结构的三维流场物理模型,基于计算流体动力学原理,采用有限体积法对流体场控制方程进行数值模拟,可以得到电机内不同通风段各通道内空气流量、速度和压力分布特点。结果表明,转子端部采用弧段进风、直段补风布置时,在转速分别为3 120 r/min、4 800 r/min时,进入定、转子的风量分配比率并无明显变化,风路最长的槽弧段绕组内冷风量最少,应注意该处绕组温度是否超温。为电机设计通风系统提供参考。     

防爆电机换热分析与结构改进

基于计算流体动力学原理,对某矿用防爆电机的热流场进行数值计算。通过分析电机内气体的流动特性设计电机内风路,以温升计算结果验证结构是否合理;然后进行结构改进,并获得理想结构;最后计算转速和损耗分布不同情况下理想电机结构的流场和温度场,确保变频调速后电机温升满足技术要求。所得结论为电机的冷却系统设计提供了必要的理论依据。     

溪洛渡水轮发电机通风冷却效果研究

本文叙述了溪洛渡水轮发电机通风系统的特点、冷却方式和发热参数的选择。采用网络法计算了该电机的风量,采用有限元法计算了各部分温度分布,根据分析结果,采用加挡风板改善风量分配的措施,实现了对局部流场的优化,并探讨了通风系统结构对通风冷却效果的影响。通过对比试验数据与计算结果说明了计算与试验比较吻合,所采用措施达到了对通风冷却效果的改善。     

异步风力发电机流动与传热分析及优化设计

为了研究兆瓦级风力发电机内部流体流动与传热特性,以1台异步风力发电机为研究对象,基于计算流体力学(CFD)与数值传热学(NHT)基本原理,采用有限体积法对发电机进行整机建模,对流场与温度场进行数值计算。通过与试验数据的对比分析,验证了计算方法的正确性与准确性。对发电机内部流场温度场进行了分析,获得兆瓦级风力发电机冷却介质流动特性。最后,对发电机通风道布置方案下进行了优化,有效降低了发电机热点温升。     

双馈风力发电机三维温度场耦合计算与分析

根据流体力学以及传热学理论,阐明了流体与固体耦合直接求解温度场的数学关系.基于1.5MW双馈风力发电机电磁结构、通风结构和冷却方式,并结合电机内流体流动与传热特点,以发电机周向1/8区域作为求解域.采用有限体积元法对发电机内流体场和温度场进行耦合求解,并对求解结果进行了详细的数值分析.得出冷却空气在流通区域速度和流量分布规律;在此基础上,研究了电机温升分布规律及传热特性;将计算的结果与实测数据对比,验证了计算结果的正确性.