中型高压异步电机流体流动与传热计算分析

论文摘要

随着现代工业的不断发展,电动机越来越广泛的应用于冶金、电力、化工、水处理等领域,而这些领域都对电动机运行的可靠性有着较高的要求。一般说来,对电机运行可靠性的评判主要体现在电机运行过程中的温升问题,即电机内各部件的温度场分布问题。电机内温升超过允许限度,会导致绝缘出现分层、脱壳、老化等现象,从而使绝缘的介电性能下降引起绝缘的损坏,引发电机内部的各种放电、短路故障,最终导致电机烧毁。所以准确描述电机内各部件温度场的分布不仅可以参考其结构、参数以及运行状况,来分析电机的实际运行状态,为电机故障的实时预警和诊断提供可靠的依据;还可以与一些优化设计理论相结合,通过计算机仿真分析来指导电机的设计,这样不但可以节约生产成本,还可以减少样机的制造周期,具有重要的意义。在以往的对电机流体场和温度场的求解过程中,通常是以两个半齿和一个槽为研究对象的,这样做的依据是假设径向通风沟内流体垂直进入通风沟的,而实际情况并非如此。本文以一台YKK400-6、690kW中型高压异步电动机为参考样机,依据计算立体力学和数值传热学理论,按照电机结构的实际尺寸进行建模计算。由于电机结构复杂无法对其整体建模,所以根据电机通风冷却特点,将整个电机进行了分块处理,并采用场路结合的方法,通过合适的边界条件把这些相对独立的分块区域连接起来。在流体场计算结果的基础上,分析了通风槽钢对径向通风沟内流体流动的影响。电机内流体流动与传热的计算分析可以为电机通风系统的设计和优化提供理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题的来源及主要研究内容
• 第2章 电机内流体流动与传热基本理论
• 2.1 计算流体力学概述
• 2.2 电机内流体的特性及流动的控制方程
• 2.2.1 电机内流体的特性
• 2.2.2 电机内流体流动的控制方程
• 2.3 电机内流体流动与传热的耦合求解方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 中型高压异步电机流体流动与传热计算分析
• 3.1 电机风阻网络的建立与各求解区域的划分
• 3.2 电机各区域流体流动与传热计算的基本假设和边界条件
• 3.3 电机靠近轴伸端的端部区域流体流动与传热计算分析
• 3.4 电机径向通风沟和气隙区域流体流动与传热计算分析
• 3.4.1 电机径向通风沟区域流体流动与传热计算分析
• 3.4.2 电机气隙区域流体流动与传热分析
• 3.5 电机靠近风扇端的端部区域流体流动与传热计算分析
• 3.6 电机风扇区域流体流动计算分析
• 3.6.1 电机内风扇区域流体流动计算分析
• 3.6.2 电机外风扇区域流体流动计算分析
• 3.7 电机冷却器区域流体流动与传热计算分析
• 3.7.1 电机外风扇与冷却铝管连接区域流体流动计算分析
• 3.7.2 电机冷却器区域流体流动与传热计算分析
• 3.8 本章小结
• 第4章 通风槽钢对高压电机径向通风沟内流体流动的影响
• 4.1 定转子通风槽钢结构
• 4.2 转子通风槽钢对径向通风沟内流体流动的影响
• 4.2.1 转子通风槽钢的排列方式对径向通风沟内流体流动的影响
• 4.2.2 转子通风槽钢的数量对径向通风沟内流体流动的影响
• 4.2.3 转子通风槽钢的安装位置对径向通风沟内流体流动的影响
• 4.3 定子通风槽钢对径向通风沟内流体流动的影响
• 4.3.1 定子通风槽钢的长度对径向通风沟内流体流动的影响
• 4.3.2 定子通风槽钢的数量对径向通风沟内流体流动的影响
• 4.3.3 定子通风槽钢的安装位置对径向通风沟内流体流动的影响
• 4.3.4 定子通风槽钢的安装位置对径向通风沟内流体传热的影响
• 4.4 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