發(fā)布時間：2020-06-09 12:40

【摘要】：兆瓦級雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)是核電系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵動力設(shè)備。屏蔽套是雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)的特有結(jié)構(gòu)件,由于屏蔽套的加入,使得該類電機(jī)設(shè)計有別于常規(guī)電機(jī),屏蔽套磁熱力問題的準(zhǔn)確分析成為此類電機(jī)電磁設(shè)計的關(guān)鍵。本文以雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)為研究對象,結(jié)合屏蔽套電磁與熱問題研究現(xiàn)狀,對屏蔽套損耗計算方法問題、溫度場計算問題、動態(tài)性能計算問題和電磁力計算問題進(jìn)行了研究。針對目前屏蔽套損耗計算方法無法考慮磁場透入深度且端部屏蔽套渦流損耗和屏蔽套與端部結(jié)構(gòu)件間環(huán)流損耗難以計算的問題,研究了屏蔽套損耗的分布規(guī)律,提出了一種可以計及磁場透入深度和渦流端部效應(yīng)的直線段屏蔽套渦流損耗計算方法,利用疊加法分離了端部屏蔽套渦流損耗、屏蔽套與端部結(jié)構(gòu)件間環(huán)流損耗。給出了直線段屏蔽套渦流損耗在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的變化規(guī)律,得到了端部屏蔽套電流密度的幅值和分布規(guī)律,掌握了屏蔽套與端部結(jié)構(gòu)件間環(huán)流對屏蔽套電流幅值和路徑上的影響。在此基礎(chǔ)上,揭示了屏蔽套渦流損耗、屏蔽套和端部結(jié)構(gòu)件間環(huán)流損耗與屏蔽套材料、錐形環(huán)材料、支撐筒材料、壓板材料之間的關(guān)系,得到了屏蔽套厚度的變化對屏蔽套損耗變化規(guī)律的影響。根據(jù)上述研究結(jié)果,提出了屏蔽套損耗的減小方法,給出了新方法對降低屏蔽套損耗的貢獻(xiàn)程度。研究了屏蔽套對電機(jī)熱源的影響,通過對核主泵冷卻系統(tǒng)的研究,得到了雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)溫度場的入口邊界條件,采用有限體積法對雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)溫度場進(jìn)行計算,得到了屏蔽套溫度場的分布情況,給出了計及屏蔽套和不計及屏蔽套時溫度變化規(guī)律,得到了屏蔽套損耗對電機(jī)溫度場的影響,掌握了雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)各部件的溫度場圖以及最大溫度變化曲線和冷卻條件上的聯(lián)系,在此基礎(chǔ)上,給出了雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)最佳冷卻條件。提出了能夠計及定轉(zhuǎn)子屏蔽套的雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型,建立了電壓方程、磁鏈方程、電磁轉(zhuǎn)矩方程和機(jī)械特性方程,給出了雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)數(shù)學(xué)模型中各個參數(shù)的計算方法,分析了雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)動態(tài)過程,明確了雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)電源電壓暫降對電機(jī)性能的影響,給出了雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)電源電壓暫降的敏感度閾值,通過與有限元聯(lián)合仿真計算結(jié)果和計算時長進(jìn)行對比,驗證了所提數(shù)學(xué)模型的合理性和高效性。根據(jù)洛倫茲力法計算了定轉(zhuǎn)子屏蔽套和定轉(zhuǎn)子繞組的電磁力密度,揭示了定子屏蔽套和轉(zhuǎn)子屏蔽套電磁力密度空間分布的區(qū)別和原因,找到了屏蔽套局部受力嚴(yán)重的危險位置,明確了屏蔽套對端部繞組電磁力的影響程度,分析了屏蔽套材料、錐形環(huán)材料、支撐筒材料和環(huán)流對屏蔽套電磁力的影響,定量給出了本文提出的新方法對屏蔽套電磁力的減小程度,為雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)密封性能提供理論依據(jù)。
【圖文】：

濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展和人民生活水平日益提高，能展面臨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的能源供需總量平衡，造成的生態(tài)問題；西煤東運、北煤南運、西題；對國外資源依存的能源供應(yīng)安全問題這 開的氣候變化會議上[2]，按合理利用和成熟性的各種替代能源分為四個檔次，核能排在第一清潔和經(jīng)濟(jì)的能源，積極發(fā)展核電成為我國實選擇[3-5]。在快速發(fā)展的核電領(lǐng)域內(nèi)，雙屏蔽感仍然完全進(jìn)口國外設(shè)備，采用國外技術(shù)，嚴(yán)重力安全[6, 7]。雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)運行在密閉的的放射性物質(zhì)。雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)在氣隙兩側(cè)蔽感應(yīng)電動機(jī)的特有結(jié)構(gòu)件，能夠保護(hù)定子鐵由于屏蔽套的加入，，使得該類電機(jī)設(shè)計有別于準(zhǔn)確分析成為此類電機(jī)電磁設(shè)計的關(guān)鍵。核主 1-1 所示。核主泵用雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)及其屏

核主泵用雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)及其屏蔽套實物圖如圖1-2 所示[10]。圖 1-1 雙屏蔽感應(yīng)電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig. 1-1 Structure diagram of double canned induction motors
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM346

【參考文獻(xiàn)】

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2 楊磊;雷成;劉奎;李亮;李艾擇;;主泵電機(jī)空氣冷卻器出口溫度偏高問題分析及處理[J];電工技術(shù);2015年12期

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1 蔣煒;變頻調(diào)速屏蔽電機(jī)分析及其控制系統(tǒng)的設(shè)計[D];華中科技大學(xué);2006年

2 張曉晨;屏蔽電機(jī)綜合物理場協(xié)同計算與相關(guān)因素分析[D];哈爾濱理工大學(xué);2006年

本文編號：2704704