發(fā)布時(shí)間：2017-10-25 12:38

  本文關(guān)鍵詞：基于溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的一種同步機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：電機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)有一百多年的歷史,它不僅是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)中的關(guān)鍵設(shè)備,而且在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用也越來(lái)越廣泛。電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生各種損耗,這些損耗作用于電機(jī)相應(yīng)部件使電機(jī)溫度升高,這將直接影響到電機(jī)的出力、效率等性能和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),同時(shí)也直接影響到電機(jī)運(yùn)行的可靠性和使用壽命。溫度場(chǎng)計(jì)算是大型同步機(jī)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)之一,在電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷中,其重要的判據(jù)之一也是溫升數(shù)值。準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)大型電機(jī)的溫度場(chǎng)分布,尤其是對(duì)最高溫度點(diǎn)的數(shù)值預(yù)算非常重要。本文通過(guò)數(shù)值模擬分析一種同步機(jī)的溫度分布,采用有限體積法的Ansys Fluent計(jì)算模擬了一種大型同步機(jī)的溫度分布和流場(chǎng)分布情況,同時(shí)對(duì)該同步機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)設(shè)計(jì),并對(duì)各設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬結(jié)果分析。原結(jié)構(gòu)同步機(jī)的流場(chǎng)模擬結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)雖有大風(fēng)量產(chǎn)生,但由于定子徑向通風(fēng)道小,很難有效的通過(guò)定子到外圍。在定子繞組端部,由于端部空間與外框架未形成有效的通路,風(fēng)速在此循環(huán),無(wú)法有效的將熱空氣帶走。溫度場(chǎng)模擬結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)子部件溫度明顯高于定子部件溫度,巨大的溫差不利于有效利用定轉(zhuǎn)子繞組絕緣特性。優(yōu)化設(shè)計(jì)后電機(jī)鐵心長(zhǎng)度縮短18%,降低了該電機(jī)的生產(chǎn)成本,而且使最高溫度降低2.8%,并縮小了定轉(zhuǎn)子線圈溫度差。改進(jìn)方案在優(yōu)化方案基礎(chǔ)上增設(shè)通風(fēng)孔,最終使得最高溫度降低5.5%,定轉(zhuǎn)子線圈溫差縮小至8K,流量增加了33.6%。并能滿足該電機(jī)的F級(jí)絕緣B級(jí)考核要求。
【關(guān)鍵詞】：同步電動(dòng)機(jī) 溫度場(chǎng) 流場(chǎng) 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM307
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題背景12-13
• 1.2 大型電機(jī)冷卻問(wèn)題13
• 1.3 電機(jī)通風(fēng)方式13-16
• 1.4 本文研究的方法及內(nèi)容16-18
• 第2章 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ)18-24
• 2.1 流體動(dòng)力學(xué)控制方程18-22
• 2.1.1 質(zhì)量守恒方程18-19
• 2.1.2 動(dòng)量守恒方程19
• 2.1.3 能量守恒方程19-20
• 2.1.4 湍流控制方程20-22
• 2.2 通用控制方程形式22
• 2.3 本章小結(jié)22-24
• 第3章 電機(jī)溫度升高計(jì)算方法24-34
• 3.1 電機(jī)損耗24-25
• 3.2 溫度場(chǎng)的數(shù)值解法25-30
• 3.3 ANSYS FLUENT介紹30-34
• 第4章 同步機(jī)的傳熱耦合的溫度場(chǎng)計(jì)算34-48
• 4.1 同步機(jī)的參數(shù)34
• 4.2 同步機(jī)模型34-35
• 4.3 Fluent計(jì)算設(shè)置35-43
• 4.4 同步機(jī)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果分析43-46
• 4.4.1 流場(chǎng)分析43-45
• 4.4.2 溫度場(chǎng)分析45-46
• 4.5 本章小結(jié)46-48
• 第5章 同步機(jī)溫升改進(jìn)方案計(jì)算48-56
• 5.1 優(yōu)化方案：縮短鐵心長(zhǎng)度48-51
• 5.2 改進(jìn)方案：在優(yōu)化方案上建立通風(fēng)孔51-54
• 5.3 本章小結(jié)54-56
• 第6章 總結(jié)與展望56-58
• 6.1 總結(jié)56
• 6.2 展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-60
• 致謝60-61
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表61

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 丁書文;;電力變壓器勵(lì)磁涌流與內(nèi)部短路電流識(shí)別原理研究[J];華北電力技術(shù);2006年06期

2 李瑋;陳悅;雷青川;;發(fā)變組微機(jī)保護(hù)的測(cè)試方法研究[J];華北電力技術(shù);2012年05期

3 徐巖,王增平,楊奇遜,王志達(dá);一種變壓器保護(hù)方案的仿真研究[J];華北電力大學(xué)學(xué)報(bào);2003年06期

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6 許伯強(qiáng);王祥珩;畢大強(qiáng);孫宇光;;基于多回路-有限元耦合數(shù)學(xué)模型的發(fā)電機(jī)定子單相接地故障暫態(tài)分析[J];華北電力大學(xué)學(xué)報(bào);2006年01期

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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2 邢軍強(qiáng);高速永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子損耗及通風(fēng)散熱研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2011年

3 李正天;高壓線路保護(hù)動(dòng)作特性分析及新原理研究[D];華中科技大學(xué);2011年

4 張洪亮;永磁同步電機(jī)鐵心損耗與暫態(tài)溫度場(chǎng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 孔曉光;高速永磁電機(jī)定子損耗和溫升研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2011年

6 滕林;電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定在線決策算法的研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2003年

7 羅建;基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的母線保護(hù)研究和實(shí)現(xiàn)[D];重慶大學(xué);2004年

8 楊經(jīng)超;巨型水輪發(fā)電機(jī)故障暫態(tài)仿真及發(fā)變組保護(hù)研究[D];華中科技大學(xué);2004年

9 徐巖;電力變壓器內(nèi)部故障數(shù)字仿真及其保護(hù)新原理的研究[D];華北電力大學(xué)（河北）;2005年

10 辛振濤;超高壓并聯(lián)電抗器及線路保護(hù)綜合研究[D];華中科技大學(xué);2005年

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本文編號(hào)：1093798