大型電機定子流體傳熱問題與定子繞組換位路徑、槽鋼、各通風溝間相互影響、槽楔形狀與分段等因素密切相關(guān),隨著電機溫升問題的日益嚴重,迫切需要對這些因素進行全面考慮,綜合分析這些因素對電機溫升的影響。本文以一臺250MW全空冷水輪發(fā)電機為例,對其定子流體傳熱問題的三維建模方法和定子冷卻結(jié)構(gòu)進行設(shè)計分析。系統(tǒng)考慮影響電機溫度場的多個關(guān)鍵因素,提出了三種定子流體傳熱模型。用數(shù)值法和解析法計算了定子各部分損耗。采用有限體積法對各模型流體場和溫度場進行了數(shù)值研究,并與實驗數(shù)據(jù)進行對比分析,實驗結(jié)果驗證了所提模型地準確性和合理性。研究結(jié)果表明,所提出的分析模型可提高定子溫升的計算精度。根據(jù)所提定子流體傳熱模型,分析了冷卻空氣入射角對定子流體場和溫度場的影響,研究了定子鐵心段、通風溝的軸向長度和個數(shù)及定子槽鋼結(jié)構(gòu)等因素對定子流體場的影響。通過分析流體場及其影響因素,提出了三種定子冷卻結(jié)構(gòu),計算了相應結(jié)構(gòu)的定子流體場和溫度場,并與原結(jié)構(gòu)對比,揭示了電機定子冷卻結(jié)構(gòu)對溫升的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,合理調(diào)整定子通風溝和鐵心段的數(shù)量,可有效降低槽內(nèi)換位繞組的最高溫度。
【學位單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM312
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 電機內(nèi)流體研究現(xiàn)狀
        1.2.2 電機溫度場研究現(xiàn)狀
        1.2.3 電機冷卻結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
第2章 定子流體傳熱問題的三維建模方法研究
    2.1 不同定子流體傳熱模型
        2.1.1 不同物理模型和傳熱過程分析
        2.1.2 基本假設(shè)
        2.1.3 數(shù)學模型和邊界條件
    2.2 定子損耗密度計算
        2.2.1 定子繞組每根股線的損耗密度計算
        2.2.2 定子鐵心的損耗密度計算
    2.3 不同模型時定子流體場和溫度場對比分析
        2.3.1 不同模型時定子通風溝內(nèi)流體場和溫度場對比
        2.3.2 不同模型時定子溫度場對比
    2.4 實驗驗證
    2.5 本章小結(jié)
第3章 定子流體場和溫度場的影響因素分析
    3.1 冷卻空氣入射角對定子流體傳熱的影響
        3.1.1 入射角對定子通風溝內(nèi)流體速度和溫度的影響
        3.1.2 入射角對定子溫度場的影響
    3.2 鐵心段和通風溝軸向長度對定子流體場影響
        3.2.1 通風溝軸向長度對定子流體場影響
        3.2.2 鐵心段軸向長度對定子流體場影響
    3.3 鐵心段個數(shù)對定子流體場影響
    3.4 槽鋼對定子流體場影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 空冷水輪發(fā)電機定子冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析
    4.1 定子冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計
    4.2 不同結(jié)構(gòu)下通風溝內(nèi)流體場和溫度場分析
    4.3 不同結(jié)構(gòu)下定子溫度場比對
        4.3.1 定子換位繞組溫度場分析
        4.3.2 定子鐵心和絕緣溫度場分析
        4.3.3 定子槽鋼和槽楔溫度場分析
    4.4 不同結(jié)構(gòu)下定子流體場和溫度場計算結(jié)果與分析
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及獲得成果
致謝

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