贯流式水轮发电机转子的电磁场和温度场计算分析

针对大型贯流式水轮发电机转子损耗发热难以全面监测的问题,建立了发电机二维场路耦合时步有限元模型和转子三维温度场有限元模型,考虑了电磁场时变、运动、非线性等因素对损耗的影响以及转子铁心各向异性导热性能和磁极迎风面、背风面散热性能差异对发热的影响。在此基础上,以1台36MW贯流式水轮发电机为例,对其额定对称工况的转子损耗和温度分布规律进行了综合计算分析,并与实测数据进行了比较。结果表明,本文计算精度较高,其研究工作对探讨大型贯流式水轮发电机转子的损耗发热规律、提高其过热监测与保护水平具有参考价值。     

大型贯流式水轮发电机阻尼绕组损耗与发热

为了深入研究大型贯流式水轮发电机阻尼绕组的损耗和发热规律,建立了发电机二维电磁场和转子三维温度场有限元模型,考虑了电磁场时变、运动、非线性等因素对损耗的影响以及转子铁芯各向异性导热性能和磁极迎风面、背风面散热性能差异对发热的影响.在此基础上,以东方电机股份有限公司生产的36 MW贯流式水轮发电机为例,针对不同工况、结构...     

水轮发电机转子三维温度场的有限元计算

建立水轮发电机转子三维温度场计算的数学模型,用有限元法对水轮发电机转子1／2轴向长度的三维温度场进行求解,给出任意一个截面的温度分布曲线。对一台320MW的水轮发电机进行了数值计算。结果表明,最高温度值与实测值基本相符。     

大型水轮发电机转子温度场的有限元计算及相关因素的分析

随着现代电机制造工业的发展，对电机温度场计算准确性的要求越来越高，该文根据传热学原理建立了水轮发电机转子三维稳态温度场的数学模型，给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件，并根据电磁理论确定了各部分的损耗密度，以SF320－48／12800型水轮发电机为例，采用三维等参元法计算了转子一个磁极，半个轴向段的温度场，计算结果与实测结果相接近，采用数值模拟的方法研究了转子迎风面和背风面不均匀表面散热系数比对电机转子中部及端部温度场的影响，以及转子磁极表面的附加损耗对转子温度场的影响，得到了温度场的分布规律，该结果对电机制造人员的通风系统设计和电机运行部们的的温度监测提供了可靠的理论依据。     

灯泡贯流式水轮发电机冷却器温度场及热交换计算

本文对灯泡贯流式水轮发电机的冷却器进行了分析讨论。提出了一种新的冷却器设计计算方法一紊流双层筒结构模型法。通过对白垢电站灯泡贯流式水轮发电机冷却器的计算，验证该方法是正确的。     

贯流式水轮发电机空载电压波形畸变与阻尼条损耗发热抑制

为改善水轮发电机电能质量,预防阻尼绕组过热,保证机组与电网运行安全,基于电机电磁场、电路及传热学理论,建立了水轮发电机三维分层非线性时变运动电磁场-电路结合模型与磁极系统三维稳态温度场模型。进而针对一台q=1的36 MW贯流式机组的128种结构设计方案,通过电磁场-温度场综合计算,广泛深入地分析了定转子槽距比、定子斜槽程度以及每极阻尼条根数等结构参数对空载电压波形畸变率和额定工况阻尼绕组损耗发热的影响,在此基础上,讨论了同时抑制空载电压波形畸变率与阻尼绕组损耗发热的设计措施。计算结果与实测数据相吻合。     

大型水轮发电机转子偏心磁场的计算

为了研究转子偏心对大型水轮发电机磁场分布、电磁参数计算的影响,以ANSYS的APDL参数化编程为平台,提出了一种应用ANSYS软件实现大型水轮发电机转子偏心磁场有限元计算的方法.采用该方法可以在磁场有限元计算中方便、准确地自动实现偏心转子的旋转、施加载荷、计算线圈磁链等功能.从计算得到的支路电感参数分析可知,转子偏心导致发电机各支路的电磁参数不平衡,其变化规律与偏心的性质与方向有关.提出的方法还为ANSYS软件在电机电磁场分析中的应用提供了经验参考.     

发电机通风系统流场及转子温度场分析

针对电机温度场与通风系统流场间的耦合问题,依据流体力学和热传导理论,建立了某电站700kW灯泡贯流式水轮发电机的通风系统流场及转子温度场的三维有限元模型.采用有限元分析方法,分析了通风系统的流场,获得了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,并结合电机各部分损耗热源的计算,分析了发电机的转子温度场分布.结果表明:在满足风机流量下的电机通风压降为464 Pa,与实际运行时的实测数据483 Pa基本吻合;转子温度在其设计的绝缘容许温度范围内,且有足够裕度.     

大型水轮发电机转子三维温度场计算

本文结合工程实际，对大型水轮发电饥转子三维温度场求解进行了研究，包括求解区域的确定、剖分及计算中应考虑的实际问题、边界条件的确定及计算数据的前后处理，并以漫湾电站SF250-48／12200型水轮发电机为例进行了试算，与实测数据对比表明，计算结果符合工程实际，     

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.     

汽轮发电机副槽通风转子槽部温度场计算

本文介绍用有限元法求解电机转子槽部稳态三维温度场的方法,并对300MW汽轮发电机氢内冷转子的槽部温度进行计算。分析计算表明:有副槽的轴向-径向通风内冷转子槽部轴向温度可以分段,以一个径向通风孔段为单元进行计算和研究。本文以300MW转子槽部温度最高的一段温度分布为例进行计算。     

电磁稳态条件下的力矩电机三维暂态温度场分析

根据传热学理论建立了力矩电机电磁稳态运行条件下的三维暂态温度场的计算数学模型,给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件,根据电磁场计算，确定了定子铁心与磁极表面的损耗热源分布。以某型力矩电机为例,应用三维有限元法计算了电机温度场的同时，也对定子铁心损耗与转子磁极表面损耗对电机温度场的影响进行了数值分析，计算结果与实测结果相吻合。     

大型汽轮发电机转子温度场计算

以一台空冷汽轮发电机作为研究对象,根据传热学原理,通过建立转子绕组槽绝缘与槽楔的转子圆周1/4三维有限元模型,给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件。根据气隙磁密的提取,计算出额定工况下转子表面杂散损耗,以转子绕组电阻损耗和表面杂散损耗作为热源,采用解析法计算得到转子通风沟表面散热系数,并以此为基础,将计算得到的各项损耗值及散热系数作为温度场求解条件,对汽轮发电机转子直线段部分三维温度场进行计算,得到了发电机额定负载运行时转子温度场分布。     

用电磁场和流场模型计算GIS母线损耗发热

为深入研究GIS母线的损耗和发热问题,在综合考虑集肤效应、涡流损耗、电导率温度效应、气体流动、重力等多种因素影响的基础上,运用有限元方法,建立了GIS母线损耗发热的电磁场与流场求解模型。计算分析了该类母线的热源和温度分布规律,并与实测数据进行了比较。结果表明:GIS母线电流和损耗密度的分布都体现出集肤效应。当母线水平放置时,其导体与金属外壳的温度分布呈上高下低规律。对于水平放置的单相GIS母线,其温度分布左右对称,其内部环状空间气体对流作用较强,等温线呈弯曲的S型分布,同一圆周上温度分布并不均匀。而对于水平放置的三相GIS母线,其上方导体附近的气体等温线分布也呈现较为明显的S状弯曲,而位于下方导体周围的气体,其等温线扭曲程度相对较小。     

贯流式水轮发电机空载电压波形优化与阻尼条发热抑制

改善空载电压波形、降低阻尼条损耗发热是优化电能质量、保障发电机与电网运行稳定性的重要问题。为此,采用调节阻尼绕组节距与定子斜槽措施相结合的设计方案,对1台30MW的大型贯流式水轮发电机空载电压波形和额定负载工况的阻尼条损耗发热进行了优化设计,并利用多层运动电磁场场路耦合时步有限元模型和三维温度场有限元模型进行了分析与计算。结果表明,在合理增大阻尼绕组节距的基础上,结合斜槽措施,既能明显地优化空载电压波形,又能有效地防止阻尼条过热故障的发生。计算结果与实测数据相符合。该研究结果对提高发电机的设计水平并改善发电机与电网的运行稳定性具有参考价值。     

变截面转子通风沟对全空冷水轮发电机转子温度场和流体场的影响

在全空冷水轮发电机长期运行下,由于转子磁轭长期反复地受到磁应力和热应力的作用,造成了转子磁轭通风沟结构的形变。由于全空冷水轮发电机的冷却效果直接影响了电机的性能和经济指标,因此研究转子磁轭通风沟结构的形变对全空冷水轮发电机的影响十分重要。本文以一台250MW全空冷水轮发电机为例,根据该电机特殊的通风冷却结构,确定转子旋转情况下的计算区域,并分别建立在转子磁轭通风沟结构发生形变和未发生形变时的转子三维流体-温度场的耦合计算模型。在给定相应的基本假设条件与边界条件下,采用有限体积法对全空冷水轮发电机的通风和散热问题进行计算与分析。重点研究转子磁轭通风沟结构形变对磁极间隙内空气流动速度和温度以及励磁绕组温度的影响,并得出相应的变化规律。同时,在转子磁轭通风沟结构未发生形变时,将转子励磁绕组平均温度的计算结果与实测数据进行对比来验证方法的正确性。     

大型同步发电机断股故障情况下电磁场和温度场的计算与分析

以一台150MW空冷汽轮发电机为例,建立电机二维电磁场计算分析模型,利用有限元法,对电机断股情况下的负载电磁场和参数进行了计算,对断股情况下气隙、定子槽部和齿根部的磁通密度分布规律进行了研究,对比分析了断股前后电机交直轴同步电抗变化;通过合理的假设,建立了电机一个齿槽范围内的三维温度场计算模型;以电磁分析为基础,得到不...     

具有环形槽的复合转子异步电机的电磁场分析与端部系数计算

本文采用解析法求解了一种新型矿用电机──表面开环形槽的复合转子异步电机的三维磁场，得到了考虑铁磁体饱和时的三维磁场分布；提出了电机端部系数的实用计算公式；通过实验结果，证明了磁场分析与参数计算的正确性。     

大型全空冷水轮发电机定子线棒损耗和温度场综合计算

针对空冷水轮发电机定子绕组附加损耗的实际工程问题,从其产生的原理出发,在综合考虑了同相槽和异相槽在涡流损耗上的区别、上下层线棒股线在槽内的实际位置等多种因素影响的基础上,以一台350 MW空冷水轮发电机为例,综合运用电磁场、流场、温度场数值求解方法,对其线棒附加损耗及发热情况进行了计算分析,并与现场实测数据进行了比较。结果表明,该文方法计算精度较高,优化措施有效,对于指导大型水轮发电机定子线圈的优化设计具有良好的工程实用价值。