紧凑型中型高压电机全域流体场及热效应分析

摘要

随着电机容量的提高，电磁负荷不断增大，使之发热问题日益严重。紧凑型中型高压电机(YJKK系列)与中型高压电机(YKK系列)相比，同容量电机中心高平均降低两个等级，电磁负荷较大，功率密度更高，更需深入研究其发热冷却，确保电机安全稳定运行。
　　本文以YJKK500-42500kW紧凑型中型高压电机为例，结合电机的内部结构及实际尺寸，本文提出基于场路结合的方法，运用流-热协同机理，利用流体网络图依据压强的大小将电机的整个内外风路划分为7个等压强的区域。选择恰当的基本假设及合适的边界条件，将划分的各个区域连接起来，并运用流-热协同机理，分别对内外风路进行建模并计算分析，得到电机内外风路各区域的流体流动情况及热效应，结合试验验证本文对内外风路的计算结果，证实本文所用方法的正确性及准确性。对外风路的分析结果发现:越接近叶片边缘，叶片表面流体的线速度就越大，最大达38.6m/s;冷却器的温度左侧较右侧温度高。但是外风路的冷却效果并不太理想，结合流体力学及传热学知识对外风路提出优化改进措施，并进行建模计算。经过分析内风路的流体场计算结果，得到1-14号通风沟内的流量分布数据，即越靠近内风路的出口处，其内部的流量分配就相对越多。结合内风路的流体分布结果，建立定转子区域的流固耦合计算模型，经过迭代计算，得到电机温度最高点在定转子铁心区域的定子侧，最高温度为115℃，并通过试验验证计算结果的准确性。
　　基于对定转子区域流体流动及热效应分析，提出对定转子流体流动及传热的若干优化建议，为在保持电机尺寸不变的情况下如何提高电机的容量指出一些合理的参考方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本课题的研究背景及意义

1．2 本课题的国内外研究现状

1．2．1 国内外对电机内流体分布情况的研究现状

1．2．2 国内外对电机内温度场研究现状

1．3 本课题的来源及主要内容

第2章 电机内全域流体场理论及流体网络的建立

2．1 电机基本参数及其相关尺寸

2．2 电机的流体网络

2．3 电机内流体及传热基本理论

2．3．1 电机内流体的一般特性

2．3．2 电机内流体运动的控制方程

2．3．3 电机内流固耦合求解方法

2．4 基本假设及边界条件

2．4．1 基本假设

2．4．2 边界条件

2．5 电机流体流动及热效应的网格划分

2．6 本章小结

第3章 外风路流体分布及热效应分析

3．1 外风路流体分布以及热效应研究

3．1．1 外风路局部流场物理模型

3．1．2 外风路流体流动及热效应的数值计算研究

3．2 外风路流体流动及热效应的优化设计

3．3 外风路的流体流动及热效应的实验验证

3．4 本章小结

第4章 内风路流体流动及热效应分析

4．1 端部区域流体流动及热效应研究

4．2 电机定转子区域流体流动及分布研究

4．3 电机定转子区域流固耦合研究

4．4 靠近内风路出口的端部区域分析

4．5 定转子温度分布实验验证

4．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢