三峡水轮发电机全定子非线性热-流体耦合网络模型研究

为了计算水轮发电机水冷定子温度场,提出了基于有限元法计算参数的三峡水轮发电机全定子非线性热-流体耦合网络模型。网络模型中热阻参数均采用有限元法计算发电机三维局部温度模型得到,提高了参数计算准确性。模型计及铜的电阻率和水铜交界面对流换热系数随温度的变化而造成耦合网络方程的非线性。该模型可克服解算定子局部模型时某些边界条件无法确定的问题,同时实现了热网络和流体网络的耦合求解,计算值与实际运行数据基本符合,说明了该模型的正确性和有效性。为研究大型发电机全定子温度场提供了一种新方法。     

耦合网络模型和有限元模型计算巨型水轮发电机定子温度场的比较研究

为了研究用耦合网络模型替代有限元模型来节约计算时间和内存空间,该文在建模原理一致的基础上,针对发电机定子铁心段基本单元分别建立了基于有限元法计算参数的非线性热-流体耦合网络模型和基于热-流体耦合单元的三维非线性有限元温度场模型。采用这两种模型计算了多种工况下、多个典型区域的定子铁心段基本单元温度分布,用统计方法对两者计算结果的偏差作对比分析,表明两种模型的温度计算结果是接近的,且基本上都在实测值范围内,说明两种模型的有效性。而前者的计算时间和内存空间比后者大为减少。为求解具有复杂冷却结构的三峡发电机定子温度场提供了一条可行、有效的途径。     

采用热-流体耦合单元计算三峡半水冷水轮发电机定子三维稳态温度场

本文考虑了铜绕组生热率(铜损耗体密度)随温度的变化,以及空心股线与冷却水边界上采用热-流体耦合单元并计及其对流换热系数的非线性,计算了定子端部绕组和定子铁心段等两个区域的三维温度场。计算值与实际运行数据比较接近,说明此方法有效。计算结果表明:定子齿部铁心温度高于轭部铁心温度;定子上下层绕组层间温度受冷却水温度的影响较大,大致等于上下层绕组温度最大值的平均值;绕组的冷却水带走了定子铜损耗的95.66%和定子铁心损耗的25%左右,半水冷发电机的冷却水对于发电机定子的冷却作用至关重要。     

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。     

计及轴向周向热传导的耦合网络模型和有限元模型的比较研究

为了研究用耦合网络模型替代有限元模型来节约计算时间和内存空间,本文针对三峡发电机定子局部铁心段分别建立了计及轴向、周向热传导的非线性热-流体耦合网络模型和基于热-流体耦合单元的三维非线性有限元温度场模型.采用这两种模型计算了多种工况下的温度分布,并用统计方法对两者温度计算结果的偏差作对比分析,结果表明两种模型的计算结果是接近的;且与实测值也比较接近,说明两种模型的有效性.前者的计算时间和内存空间比后者大为减少,且随着模型解算规模的增加并没引起计算结果偏差的增加.该方法为以耦合网络模型代替有限元模型来求解具有复杂的冷却结构的大型发电机全定子温度场提供理论基础.     

混合定子铁心再制造电机三维温度场分析

针对混合定子铁心再制造电机的温度场计算问题,依据热传导及有限元理论方法,采用等效热网路法和有限元仿真法计算了再制造电机的三维温度场。分析了混合定子铁心磁密轴向分布情况,提出一种混合定子铁心铁耗的精确计算方法,计算得到混合定子不同材料段铁耗;建立了混合定子铁心再制造电机热网络模型,利用等效热网络法计算得到节点温度;计算了混合定子铁心轴向生热率,利用定子铁心按损耗分布加载的精确温度场仿真方法对再制造电机和原电机的温度场分布进行研究,得到了再制造电机的温度分布规律,并分析了原因。制造了混合定子铁心再制造电机样机并进行了温升实验,验证了计算结果的正确性。     

汽轮发电机定子铁心端部温度模型中参数的确定

在发电机的热状态监测中,为了确定汽轮发电机定子铁心端部温度的标准值,必须首先确定温度模型中的各个参数。为此,提出了汽轮发电机定子铁心端部温度模型中电抗参数、铁心对氢气的散热系数以及常系数的确定方法。利用发电机的空载特性、短路特性曲线以及发电机运行时采集到的有功功率、无功功率、电枢端电压确定不同运行工况下的电枢反应电抗以及同步电抗,该方法考虑了电机的饱和;根据流体力学以及传热学原理确定铁心对氢气的散热系数;采用最小二乘法确定模型中的常系数。然后根据温度模型即可确定状态监测中定子铁心端部温度的标准值。通过一台QFSN-220-2汽轮发电机的实际运行温度与计算温度相比较证明了所提出的参数确定方法是正确的。     

汽轮发电机定子铁心端部温度模型中参数的确定

在发电机的热状态监测中，为了确定汽轮发电机定子铁心端部温度的标准值，必须首先确定温度模型中的各个参数。为此，提出了汽轮发电机定子铁心端部温度模型中电抗参数、铁心对氢气的散热系数以及常系数的确定方法。利用发电机的空载特性、短路特性曲线以及发电机运行时采集到的有功功率、无功功率、电枢端电压确定不同运行工况下的电枢反应电抗以及同步电抗，该方法考虑了电机的饱和；根据流体力学以及传热学原理确定铁心对氢气的散热系数；采用最小二乘法确定模型中的常系数。然后根据温度模型即可确定状态监测中定子铁心端部温度的标准值。通过一台QFSN-220-2汽轮发电机的实际运行温度与计算温度相比较证明了所提出的参数确定方法是正确的。     

定子线棒受力三维有限元分析

文章构建了用三维瞬态有限元方法计算大型发电机定子线棒电磁力的数学模型,并以某大型发电机的端部实际结构搭建数学分析模型,搭建了满足实际工程结构的发电机定子线棒端部三维瞬态有限元模型.随后进行三维有限元单元剖分和边界条件处理,并完成了对空载运行、额定负载运行、进相(深度0.9)运行等不同工况下发电机定子线棒端部受到电磁力的计算和分析.计算结果不仅验证三维瞬态有限元法分析发电机电磁场的正确性,同时也为发电机定子线棒的设计和振动研究提供了理论依据,并根据分析结果提出了一些防止定子线棒振动的优化措施.     

端部结构参数对1550MW核能发电机漏磁及涡流损耗的影响

端部结构参数对大型汽轮发电机的漏磁和涡流损耗有较大影响。以1 550 MW半速核能发电机为研究对象,采用三维时步有限元法,综合考虑材料非线性、转子旋转以及发电机端部实际三维结构等因素,对发电机端部漏磁及端部构件上的涡流损耗进行计算研究。分别改变屏蔽层厚度、定转子端部铁心相对长度、定子端部绕组直线段长度以及端部铁心阶梯高等结构参数,计算相应的端部漏磁和涡流损耗,通过对计算结果的分析,得出不同结构参数对端部漏磁和涡流损耗大小及分布的影响规律。所得结论为减小发电机端部漏磁及涡流损耗,优化端部漏磁及涡流损耗分布提供依据。     

大型高压干式潜水电机定子三维温度场有限元分析

本文根据传热学理论,建立了大型潜水电机定子三维温度场的数学模型,给出了潜水电机导热系数及散热系数的计算方法.应用有限元法对潜水电机定子三维温度场进行分析计算,并将结果与实际测量值进行比较,验证了所述方法的正确性和实用性.最后,对潜水电机采用不同绝缘等级时电机定子温度场进行了数字模拟研究,得出了一些十分有益的结论,对潜水...     

大型水轮发电机定子温度场的可视化

本文利用曲线拟合、等值标度对等产热路法而得的大型水轮发电机定子温度场结果进行可视化处理,得到了二维等温线平面和三维温度曲线,形象直观地反映了温度分布。     

大型水轮发电机定子绕组内股线绝缘热老化下的定子温度场计算

本文给出了直角坐标系下大型水轮发电机热传导方程及其相应的等价变分方程，采用三维等参元法计算了考虑股线绝缘影响时的定子温度场。在此基础上，利用计算机仿真技术分析研究了大型水轮发电机长期运行时定子上下层线棒内某股线绝缘热老化后对定子温度场的影响，得出了一些有益的结论。     

排间绝缘故障引起电机定子热问题的分析及诊断

本文首先建立了大型水轮发电机定子三维温度场的数学模型和物理模型,给出了边界条件和假设条件,同时也给出了求解域内的流场计算模型,采用有限体积法计算了通风沟内流体分布,得出了求解域内各表面散热系数。在此基础上,采用有限元法计算了排间绝缘故障时的定子温度场,并分析了导热系数的变化对温度场的影响,得出了一些有益的结果,为电机设计人员和运行人员提供一定的依据。     

三维分段分层法用于光滑实心转子异步电机参数计算与性能分析

实心转子异步电机转子中复杂的三维非线性涡流场计算是分析电机性能的基础,而采用三维有限元分析的计算量十分庞大。提出了一种三维分段分层法计算实心转子磁场,可考虑定转子铁心磁路饱和、转子端部效应的影响,且计算量小。定子铁心磁路饱和采用波幅系数以及饱和系数予以考虑。对于转子磁路饱和以及转子端部对涡流分布的影响,将实心转子沿轴向分段、径向分层,各段、各层的磁导率互不相同,每段采用分层理论递推求解磁场量。转子表面磁场强度的收敛边界由定子电流给出,依据转子柱面和两个端面进入转子的能量计算等效转子阻抗,迭代求解转子磁场及阻抗参数,直至收敛。在不同工况下比较了三维分段分层法的计算结果与样机实验结果,两者较为吻合。可以采用这种算法计算光滑实心转子电机参数并分析性能,为设计优化电机提供依据。     

考虑旋转磁通的PMSM铁心损耗数值计算

为了准确计算交流永磁同步电机(PMSM)铁心损耗,采用二维有限元法对PMSM定子与磁极区域电磁场进行了分析研究,阐述了定子铁心不同区域磁场的变化规律及磁极区域涡流场的分布规律.在此基础上,借助谐波分析的方法,综合考虑电机中交变与旋转磁场的影响,给出了一种较准确求解定子铁心损耗和PMSM转子涡流损耗的计算方法,并与传统的计算方法进行了比较.结果表明,考虑旋转磁场及谐波磁通密度影响时的定子铁心损耗计算值与传统的仅考虑交变基波磁通密度时的损耗计算值相比有显著增加,更接近于实际测量值,磁极涡流损耗值与定子槽口大小密切相关,占电机总损耗的比重较大,是不可忽略的.     

绝缘老化对大型水轮发电机定子最热段温度场的影响

本文采用6面体8节点等参元计算了大型发电机电机定子三维温度场,并用数值模拟的方法分析了绝缘老化脱壳后对定子温度场的影响,得出了十分有益的结论,从而为电机运行过程中的温度监测和热故障诊断提供了理论依据。