汽輪發(fā)電機電磁性能分析與溫升計算方法研究.pdf

1、隨著汽輪發(fā)電機單機容量的不斷增大,發(fā)電機的發(fā)熱與冷卻問題日趨嚴重.因此,有必要對汽輪發(fā)電機內(nèi)溫度場分布進行研究.隨著計算機技術(shù)和數(shù)值方法的不斷發(fā)展,采用數(shù)值方法求解汽輪發(fā)電機內(nèi)溫度場分布也越來普遍.溫度場的精確計算對電機安全運行,提高運行效率,優(yōu)化電機結(jié)構(gòu)設(shè)計都有顯著的意義.在數(shù)值計算方法中,有限元法最適合應(yīng)用于研究汽輪發(fā)電機的溫度場.為了分析汽輪發(fā)電機內(nèi)的溫度場分布情況,該文對電機的溫度場的有限元計算方法以及影響電機溫度場計算精度的因

2、素作了一些研究.首先,分析了汽輪發(fā)電機的三種典型通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(一進兩出、兩進三出、轉(zhuǎn)子空內(nèi)冷)的特點,應(yīng)用風(fēng)路理論,得出了三種通風(fēng)結(jié)構(gòu)的等效風(fēng)路,運用工程分析方法和網(wǎng)絡(luò)矩陣法計算了風(fēng)路中氣體各部分的流動情況.其次,針對當前國內(nèi)外在電機溫度場研究中存在的一些問題,采用拱形體單元的離散方法,推導(dǎo)了圓柱坐標系下的基于拱形體單元的三維溫度場的有限元計算模型,并用簡化算例驗證了其正確性與有效性.提出了一種極坐標系下的基于扇形單元的二維溫度場的有限

3、元計算模型,并驗證了該計算模型的正確性和有效性.在電機的溫度場研究中,采用基于拱形體單元和扇形單元的離散方法具有剖分簡單、剖分誤差小、計算精度高、計算表達式簡潔等優(yōu)點,特別適用于研究電機中二、三維溫度場問題.采用推導(dǎo)出的基于拱形體單元的三維溫度場計算模型,研究了QF-15-2型汽輪發(fā)電機定子鐵芯內(nèi)的三維溫度場,并對混合介質(zhì)中等效導(dǎo)熱系數(shù)以及電機中有關(guān)散熱面上散熱系數(shù)的計算方法作了研究,對發(fā)電機定子鐵芯段內(nèi)溫度分布的變化規(guī)律作了分析和探討