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。     

某无刷励磁机通风冷却数值模拟研究

为了研究隐极同步电动机配套用无刷励磁机的通风方案中冷却空气的流动路径及冷却特点,依据流体动力学原理理论,采用有限体积法,建立了某新型无刷励磁机相对地面结构的1/2为物理模型,研究了无刷励磁机通风冷却方案的流动路径、流场和温度场,并给出了通风方案的冷却特点及流场和温度场的分布特点。计算结果表明,该励磁机方案的最高温度位置出现在靠近整流盘侧的转子线棒端部,绝缘均不超温。与某电机研究所采用等效风路法所得该方案相同工况下计算值相比,该通风方案数值模拟进风量误差为5.6%,为进一步优化该励磁机冷却风路系统提供了理论依据。     

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。     

兆瓦级双馈发电机冷却方式研究

本文通过有限体积法,结合各部分损耗热源的计算,仿真分析了双循环风路双馈发电机定、转子的温度场分布,将仿真结果与同型号发电机温升试验结果对比。结果表明,双循环风路发电机轴承、定子绕组和转子绕组温升都有不同程度的降低。其中,转子绕组温升降低最为明显,温升下降11.7K,双循环风路发电机温度分布更加合理。     

某凸极同步电动机转子三维温度场计算与分析

为了确保凸极同步电动机的寿命和运行可靠性,获得电机转子内部准确的温度分布及其特点是非常重要的。以国内目前单机容量较大的27 MW凸极同步电动机为研究对象,建立了1/8整机内部流场与1/8转子固体结构模型。基于计算流体动力学(CFD)原理,应用有限体积法,首先求解转速为1 500 r/min的额定工况下的1/8整机内部定转子流场。然后,求解包含1/8转子固体结构的三维湍流流固耦合温度场。计算结果表明:整个转子部分峰值温度位于中心对称面处铜绕组中,相邻绝缘层的最高温度为125.7℃未超温,电机安全运行。     

汽轮发电机水路堵塞时定子流体场和温度场的数值仿真

水冷汽轮发电机冷却水路的堵塞是其常见的故障,水路系统堵塞的检测手段之一是监测其温度的变化。由于水氢氢汽轮发电机采用氢气冷却定子铁芯和转子部分,采用水冷却定子绕组,使得其冷却系统比较复杂,并且流体流动状态直接影响到温度的变化。为了得到较好的温度仿真结果,将流体场与温度场进行耦合,建立了汽轮发电机定子三维流体场与温度场的耦合数学模型。在通过计算汽轮发电机二维电磁场从而获得定子铁芯损耗分布的基础上;利用有限体积法耦合计算了定子的三维流体场和温度场。采用所建立的数学模型,计算了定子线棒空心导线在不同堵塞故障下定子的三维流体场和温度场,总结了定子温度的变化规律:与正常运行相比较,空心导线堵塞时,定子最高温度点的位置由上层线棒的出水口处转移到了被堵塞的线棒;被堵塞的空心导线即使增加1根,也会使得其所在的线棒温度有较大的增加,但是定子铁芯齿部、轭部以及正常线棒的温度增加很少。     

大型空冷汽轮发电机转子温度场数值模拟

随着空冷汽轮发电机容量增加，其组件的可靠性依赖于冷却系统散热能力。因而，了解关于发电机中各空气区域内的速度及温度分布是非常重要的。为了能够数值模拟出较详细和较准确的大型汽轮发电机转子温升分布，该文以150MW空冷汽轮发电机转子作为研究对象，建立了模拟转子本体及通风道内空气的传热及紊流流动二维数学模型及边界条件，并利用CFD原理，采用有限体积法进行求解，得出了转子周期截面较准确的不对称温度分布。并将计算结果与实验测量结果相比较，证明计算结果较准确。分析了副槽入口风速等参数对转子温度分布的影响。结论对汽轮发电机转子通风道优化设计及转子安全运行具有指导意义。     

湍流模型变化对汽轮发电机转子热流场影响

以某大型空冷汽轮发电机转子为例,建立了包括护环在内的半转子风路最长的线圈整槽三维物理模型,基于计算流体动力学原理,采用有限体积法,在相同的计算条件、网格划分前提下,研究了3种不同的湍流两方程模型——Standardk-ε模型、Realizablek-ε模型和RNGk-ε模型对转子三维流场和温度场的影响.结果表明:采用不同湍流模型对转子温度分布及峰值位置计算结果影响显著,RNGk-ε模型计算的温度结果偏高,Standardk-ε模型计算的温度结果偏低,Realiz-ablek-ε模型计算出的温度结果更接近实际情况.结论可为大型空冷汽轮发电机转子数值模拟提供理论参考.     

转子风刺对高速永磁电机永磁体温升的抑制作用

为了研究转子风刺对高速永磁电机内部流体流动与温度分布的影响,以一台15k W,30000r/min的高速永磁电机为例,基于流体力学和传热学理论,建立三维流体场与温度场的求解域模型,并给出基本假设与边界条件,采用有限体积法对流体场与温度场进行耦合求解,得到转子有无风刺时电机内流体流动特性及各部件的温度分布。在此基础上,研究风刺长度、风刺数量变化对流体场及温度场的影响。计算结果表明,选择合适的风刺长度和数量可以有效降低永磁体温升,对提高高速永磁电机的运行可靠性具有一定的参考意义。最后,对一台10k W水冷永磁电机永磁体温升进行了试验,并将试验数据与计算结果进行对比,验证了耦合场计算结果的正确性。     

N125型汽轮发电机转子回水支座的改进

汇源电热公司3号机组系上海汽轮机厂生产的N125型超高压、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、冷凝式汽轮发电机组,其发电机采用定、转子双水内冷的冷却方式。发电机转子冷却水从励磁机轴中心孔进入,分别进发电机转子线棒,最后汇集于发电机转子回水支座(以下简称回水支座),再通过     

高速永磁电机流体场与温度场的计算分析

为了研究中小型高速永磁电机内部流体场与温度场分布规律,以一台15k W,30000r/min内置式高速永磁电机为例,基于计算流体力学和传热学理论建立了三维流体场与温度场的物理模型,应用有限体积法对流体场与温度场进行耦合计算,得到了电机内空气的流动特性与各部件的温度分布规律。针对高速电机运行时转子表面空气摩擦损耗大的问题,基于所建立的3D流体场模型,分析了转子转速、转子表面粗糙度对空气摩擦损耗的影响。研究结果表明,高速永磁电机端腔空气的流动性差,加之空气摩擦损耗的影响,导致转子温升较高,且转子转速、转子表面粗糙度对空气摩擦损耗有着重要影响。     

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.     

多风路大型空冷汽轮发电机三维流场计算

针对某大型空冷汽轮发电机,其中定子采用三进四出多风路通风冷却,转子端部采用弧段进风与直段补风,本体采用副槽通风结构,为研究定子压指、冷热风区及转子与气隙中各部分的冷却空气流量分布与内部流场特征,建立了半轴向段包括转子一个槽和与之对应的气隙及定子两个槽的物理模型。依据计算流体动力学原理,采用有限体积法,利用工程计算得到的压力入、出口边界条件,对计算域内的三维湍流流场进行了数值模拟。结果表明:转子轴径向段槽楔出风口的静压急剧增大,副槽段各出风口的压力约为3600Pa,以150Pa幅度上下波动。气隙中空气静压在3000~4000Pa之间变化,局部存在反向流,有涡流形成。     

潜油电机整体三维温度场耦合计算与分析

为了研究井下工作的潜油电机各个部件温度分布情况,考虑潜油电机特殊的结构建立了包括电机定转子、扶正轴承、隔磁段、轴向范围内的气隙间润滑油、机壳以及机壳外流动原油在内的整体三维模型,依据数值传热学及流体力学相关理论,根据电磁计算求解得出YQY-143系列40kW电机的热源,采用有限体积方法利用耦合传热边界条件求解该电机的三维稳态温度场,得到电机整体的温度分布云图,并分别提取电机各部分最高温度。将计算结果与利用有限元方法所得计算结果进行对比分析,对比结果表明两种方法计算所得电机各部分温度相一致,证明计算方法及结果准确性。电机各部分最高温度值符合该系列电机绝缘等级的要求。     

5800kW无刷励磁机转子装配工艺

阳江核电1100 MW发电配套机的5 800 kW无刷励磁机,是目前我厂生产过的容量最大的无刷励磁机产品。在结构上有其自身的特点,单整流盘结构、无并联环、转子长度较短且外径较大。文章介绍了5 800 kW无刷励磁机转子的装配工艺、装配过程中的重点和难点及工艺改进。     

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。     

配全氢冷300MW汽轮发电机用1650kW无刷励磁机组

1650kW无刷励磁机组由1650kW主励磁机和31.6kW永磁副励磁机组成。机组组装成一个整体并由外罩封盖。主励磁机电枢和整流盘以及副励磁机永磁钢磁体组装在一个转子上和发电机对接同轴线运行。主励磁机是静止磁场、旋转电枢的多极中频同步发电机,其静止磁场线圈由副励磁机供电而其旋转电枢的交流电电气上与旋转整流桥连接输出直流     

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。     

基于ASA图的发电机转子温度测算系统

百万千瓦级汽轮发电机,因其无刷励磁机的结构特殊,无法直接测得发电机转子的电流和电压,无法根据电流和电压计算出转子温度。文章介绍了一种基于ASA图计算的发电机转子温度测算系统,通过间接测量的方法和采用作图法得到转子电流值,然后根据励磁机负载特性曲线查得发电机转子电阻值,进而得出转子温度在线监测值。