隐极同步发电机定子温度场计算与分析

作     者：管春伟 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周封

授予年度：2009年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：隐极同步发电机 流体场 温度场 附加损耗 波纹板 

摘      要：大型发电机内部物理场的研究是一个涉及多学科多专业的综合问题。由于发电机定子具有复杂的结构、转子的旋转运动以及多重物理场相互耦合,对电机内物理场的准确计算具有一定的理论难度和工程实际意义,已经成为国际电机领域难题之一。 本文详细地分析了国内外关于电机内电磁场、流体场、温度场研究的相关文献,论述了本研究课题的发展状况,指出在以往的研究中的不足之处,明确本论文的研究目的、研究意义以及研究内容。 对径向通风沟内流体流动特性变化对定子温度场的影响进行数值分析,应用有限体积法对通风沟内流体进行了数值计算,得到了通风沟内流体流速的具体分布,进而得到通风沟内定子各个表面的散热系数,明确电机定子复杂结构内多场耦合的数值关系。 基于流体场和温度场基本原理,对大型发电机定子采用波纹板下定子内部的传热特性进行分析,得到了不同波纹板结构对定子温度场的影响。此外,由于定子和转子绕组在气隙中建立的谐波磁势所产生的谐波磁场以不同的速度相对转子和定子运动,在铁心中产生附加损耗。针对附加损耗一般较难进行准确计算,其具体分布也难以准确确定,本文分析了定子附加损耗分布对定子温度场的影响。最后,基于傅里叶导热定律和牛顿放热定律,提出了新的散热系数计算方法,通过多次迭代反求出通风沟内主绝缘四周的散热系数,可以在仅知道某点温度的情况下,确定整个求解域温度场,摆脱了传统的确定散热系数首先要确定流场流速的局限性,为基于流体相似理论的温度场计算提供了新的途径。 通过本课题的研究可以使相应的研究更加详细和深入,不仅可以提高大型发电机物理场的计算精度,而且可以改善大型发电机的通风效果,可以有效地降低大型发电机的事故率,提高大型发电机的运行可靠性和安全性。