永磁交流伺服电动机温度场计算及冷却系统改进研究

永磁交流伺服电动机温升是影响电动机运行性能的一个重要因素。温度场计算可以准确地得到电机各部件的温升及其分布。建立了电机三维温度场的数学模型及有限元模型,得到电机整体的温度分布。在此基础上分析空气流动状态及机壳结构形式对电机冷却效果的影响规律,对电机冷却系统改进设计具有一定的指导意义。     

基于ANSYS的热熔胶温度场分析

根据胶缸尺寸、材料性质和工作条件,对EVA热熔胶(E 乙烯和VA 醋酸乙烯组成)升温过程作出合理假设,建立了胶料升温的简化传热数学模型。利用有限元分析方法和ANSYS 14.5仿真软件,建立了胶缸加热温度场的三维有限元模型。以某种胶缸(设备材料为铝)为例,进行了温度场初步模拟计算,获得胶料温度场分布和各时间点熔胶量。针对原模型熔胶量低以及胶料易碳化等问题,对胶缸结构进行相应修改,并利用有限元分析得到改进模型温度场。分析所得仿真数据,并对比改进前后模型的温度分布和熔胶量,得到了较为满意的结果,从而验证了模型修改的可行性,为实际模型的改进提供参考和指导。     

开关磁阻电机绕组气隙建模及最佳气隙宽度确定方法

针对开关磁阻电机定子槽内双绕组间因存在不规则气隙而导致其温度场分析建模困难的问题,提出一种双绕组气隙的改进建模方法。分析了电机双绕组间气隙总截面积的计算方法,研究了双绕组气隙的模型结构与最佳气隙宽度的确定方法,在此基础上建立了开关磁阻电机的三维有限元模型,并采用有限元法对其温度场进行了分析,得到开关磁阻电机的温度场分布,通过对不同气隙宽度下的温度场分析并采用数值拟合方法得到其气隙宽度与相应温度间的函数关系,利用该函数关系及相应的实测温度值,即可得到双绕组气隙模型的最佳气隙宽度,该方法因有效提高了开关磁阻电机温度场分析结果的准确性,因而具有较好的应用价值。     

不同冷却结构的微型电动车用感应电机三维稳态温度场分析

以实际样机为实例,建立了微型电动车用风冷和水冷感应电机稳态温度场的热网络模型及有限元模型。以此模型为基础,计算了风冷、水冷电机额定负载运行下的热网络节点温度及稳态三维温度场分布。比较了热网络法与有限元法的计算精度及优缺点;探讨了风冷、水冷周向螺旋槽及轴向直槽冷却结构对电机温升的影响;分析了流体介质、转子鼠笼材料及机壳材料等与电机温度分布的关系和规律。用相应样机进行实验研究,实验结果与计算结果吻合,验证了仿真分析的正确性。     

气体绝缘母线热计算及其影响因素分析

气体绝缘母线的散热性能研究是母线设计及状态检测的重要环节。分别建立了分相及三相共箱式母线涡流场、流体场以及温度场有限元分析模型,将涡流场分析得到的焦耳热损耗作为热源间接耦合至流体场与温度场。进行温升计算时,考虑了对流与辐射换热过程中流体密度、导热系数以及动力粘度随温度变化的特性。通过确定换热边界条件,求解出不同结构母线的温度场分布,与实验数据的对比验证了计算结果的正确性。应用此热计算模型研究了环境温度、气体压强以及负荷电流对不同结构母线温度场分布的影响,所得出的结论对于母线设计及其运行期间的状态检测具有一定的参考意义。     

永磁同步电机拓扑结构对散热性能的影响

为了探究永磁同步电机拓扑结构变化对电机散热性能的影响，以30 kW电动叉车用水冷型内置式永磁同步电机为例，建立改进的等效热网络模型，并利用电机的有限元温度场模型计算验证其准确性。采用热网络模型，计算不同定转子结构下电机的温度场，分析定子齿宽、定子槽深、永磁体夹角等拓扑结构改变对电机散热性能的影响规律，为永磁同步电机的运行性能优化提供参考。     

变频调速同步电机转子三维温度场数值模拟

为使所研发的某变频调速同步电机转子通风结构合理,温度场分布较均匀,且安全运行,建立该电机转子风路最长的6号槽半轴向段整体结构模型,根据CFD原理,基于Fluent软件,数值模拟额定负荷和护环下部分顶匝风路堵塞时转子内部冷却空气以及绕组温度场分布,并分析其特点.结果表明:转速不同时,绕组峰值温度及位置均发生变化.结果对变...     

交流牵引电机转子齿部新型轴向通风槽结构

针对目前交流牵引电机转子轴向通风孔存在散热效果欠佳的问题,提出一种新型的转子齿部轴向通风槽结构。通过建立交流牵引电机共轭传热分析求解域模型并对其开展传热分析,得到相应的流体场与温度场分布图,根据该分布图并针对其转子端环与齿部温度偏高的问题,提出一种新型的转子齿部轴向通风槽结构;分析了该新型通风槽结构参数对电机转子散热效果及电机相关性能指标的影响,研究了通风槽最佳结构参数的优化设计方法,并对其效果进行了仿真验证,同时与传统轴向通风孔结构进行了对比分析,结果表明：所提出的新型转子齿部轴向通风槽结构相对于传统轴向通风孔结构,在保持电机相关性能指标基本不受影响的情况下,其转子齿部与端环的温度得以明显降低,从而显著提升了其通风散热效果,对于降低电机总体温升从而延长其使用寿命具有重要意义。     

大型汽轮发电机转子温度场计算

以一台空冷汽轮发电机作为研究对象,根据传热学原理,通过建立转子绕组槽绝缘与槽楔的转子圆周1/4三维有限元模型,给出了求解域内的基本假设及相应的边界条件。根据气隙磁密的提取,计算出额定工况下转子表面杂散损耗,以转子绕组电阻损耗和表面杂散损耗作为热源,采用解析法计算得到转子通风沟表面散热系数,并以此为基础,将计算得到的各项损耗值及散热系数作为温度场求解条件,对汽轮发电机转子直线段部分三维温度场进行计算,得到了发电机额定负载运行时转子温度场分布。     

某新型空冷汽轮发电机转子通风方式的流场分析

某空冷汽轮发电机转子冷却风道采用了新型通风方式。为得到该新型通风方式流场特性,建立了该汽轮发电机转子半轴向段单槽通风道整体结构模型;依据计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)原理,采用有限体积法,计算得到转子端部、轴向及副槽通风道内速度、压力与流量分布特点;利用单节距副槽三维温度场模型计算转子温升,计算结果与实验数据相符,验证了模拟计算的准确性。结果表明,弧段风道流动阻力由风扇压头克服,副槽风道流动阻力由旋转科氏力克服,该新型通风方式有利于减小轴向温差。     

架空线路并沟线夹温度分布研究

为了更清楚地了解输电线路线夹的故障原因,需要对线夹的温度进行监测。根据架空线路线夹的结构模型和传热学的原理,建立并沟线夹稳态热路模型,研究其整体的温度分布。利用有限元仿真不同环境条件下并沟线夹横截面部分的温度场分布情况,同时设计并沟线夹不同测温点的稳态温度的实验进行验证。根据此实验结果得出有限元仿真计算结果与实验结果最大误差在±5%以内,验证了模型的正确性。同时对进一步准确计算线夹内部的实际温度和了解线夹的发热状况提供理论基础。     

神木烟煤煤焦的CO_2气化反应动力学模型

针对煤的气化问题,在固定床800～950℃气化温度下,研究了煤焦与CO2气化反应的特性,采用正态分布模型进行了计算,反映出不同温度下煤焦的气化速率随转化率的变化规律。结果表明:在气化开始时刻,气化速率最大,并随着煤焦转化率的提高而逐渐降低;模型中的最大反应速率rm与温度的关系符合Ar-rhenius定律,由此求出煤焦的活化能为192.305 4 kJ/mol。     

烧石油焦循环流化床锅炉设计与运行工况分析

石油焦的成份与煤差异很大,其燃烧特性不同于煤。通过对某台烧石油焦循环流化床锅炉设计与运行的分析,探讨了锅炉设计中石油焦及石灰石的粒径分布和流化速度、过量空气系数、风量比、床温、循环倍率、分离器效率、对流受热面烟气流速等主要热力参数的选取原则。     

基于有限元法的耐张线夹钢锚工艺缺陷影响分析

输电网络中耐张线夹普遍存在断裂或脱落现象,严重影响电力系统的安全稳定运行,为探究耐张线夹钢锚凹槽工艺缺陷对线夹整体使用性能的影响,采用有限元仿真的方法对钢锚整体应力分布进行了分析。首先以220 kV输电线路所使用的NY-640/45型耐张线夹为研究对象,根据钢锚与铝管压接状况构成的边界条件建立了三维有限元模型;继而应用Calculix有限元解算工具对模型进行力学仿真分析,同时对比分析了不同凹槽深度对钢锚整体应力分布的影响。仿真结果表明:凹槽深度不一致将破坏钢锚结构对称性,靠近钢锚与导线钢芯压接段的第三凹槽是影响整体应力分布的最大因素,当凹槽深度偏差达0.6 mm时,最大Von Mises应力值和剪切应力比正常情况下分别超出8.6%和降低4.7%;Von Mises应力增加会加速金属疲劳,增加钢锚断裂风险;同时,线夹剪切应力过小将导致铝管与钢锚咬合作用下降,增加耐张线夹脱落风险。     

The thermal conductivity of electrical-insulating materials and insulation systems

The thermal conductivity of several electrical-insulating materials used in the insulation systems for windings in turbogenerators and hydroelectric generators, as well as of the Monolith-2 insulation system, was studied using the DTC-300 setup. A collector micaceous stratum (KIFE-A), carbon fiber, glass-fiber laminate with a semiconductor filler (STEF-P), epoxy (DER-438), PK-11 compound in a mixture with ED- 20 resin, and prepreg materials, which are also used for fastening windings when laying them down in a groove, have been studied. The temperature dependences of the thermal conductivity of the studied materials show a linear behavior in the relatively low range from room temperature to +150°C. The temperature distribution over the thickness of the plate that imitates insulation in a groove of an electric machine has been determined. It has been shown that a drop in the temperature between the heat source and the outer surface is a tenth of a degree. The temperature distribution in the groove with a length of 1.5 m and venting channels placed every 50 mm with two insulating rods with different means of fastening rods and insulation thicknesses has been studied using a model of a hydroelectric generator stator (U_w = 13.8 kV, power of 70 MW, Monolith-2 insulation).     

钾盐添加量及煤焦粒度对两段组合式气化工艺的影响

高效能两段组合式煤气化工艺能有效利用高温煤气显热,以提高现有气流床气化技术的冷煤气效率。在两段组合式煤气化炉热态实验装置上,考察了二段床层不同粒径范围煤焦的气化反应性,实验得出,最优粒径范围为10~15mm。该粒径范围下,二氧化碳累积转化率达10%,其反应速率在反应30 min时达到峰值,床层平均温降最高,达到402.4℃。文中还研究了钾盐添加量对二段煤焦气化反应性能的影响,钾的添加量应大于5%才能明显体现其良好催化效果。碳酸钾用量在8%下的催化效果显著,二段出口有效气体浓度和碳转化率等参数提高明显,二氧化碳累积转化率为19%。此工艺有效实现CO2减排和资源化利用,环境效益良好。     

循环流化床中石油焦与煤混合燃烧N2O排放特性研究

在一座0.5MW循环流化床热态试验装置上进行了石油焦与煤混合燃烧试验,研究了烟气中N_2O的排放特性。对于石油焦与煤不同的燃料配比,不同的锅炉运行参数,如一次风率、过量空气系数、床温和Ca/S比等对烟气中N_2O排放浓度的影响规律进行了研究。试验表明,对于混合燃料,随焦煤比增大,N_2O排放浓度增高;对纯焦而言,其N_2O排放浓度最低。对于不同焦煤比的燃料,随着一次风率的增大,N_2O排放浓度增高。随过量空气系数增大,N_2O的排放浓度增加。无论焦煤比是1:1或3:1的燃料,当床温升高时,N_2O的排放浓度减小,且随焦煤比的增大,受床温的影响更敏感。焦煤比为1:1的混合燃料,随Ca/S比增加,N_2O排放浓度增高。     

煤气化过程中痕量元素迁移规律与气化温度的关系

在一台常压流化床气化炉上，维持流化风量7Nm3/h、蒸汽量1.32kg/h、给煤量3.17kg/h、静止床层高度400mm等气化参数不变，详细研究了痕量元素迁移规律与气化温度之间的关系。结果表明：气化温度对痕量元素迁移规律的影响比较复杂，并非气化温度的升高都能促进所有痕量元素挥发，元素及其化合物的熔、沸点对元素挥发影响很大，但不是唯一决定因素。痕量元素在高、低温焦中受气化温度影响变化趋势相同，即随着气化温度的升高，As、Cd、Co、Cr、Cu、Mg、Ni、Pb、Se的相对富集系数增加，Zn的相对富集系数减小，Mn、Hg、V、Sr的相对富集系数变化很小。 相对于高温焦，低温焦中As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Pb、Se、Zn具有较高的相对富集系数。底渣中大部分痕量元素（As、Cd、Co、Cu、Mg、Ni、Pb、Se）的相对富集系数随着气化温度的升高而减小。     

凹槽长度对后台阶湍流特性影响研究

为探究上游凹槽长度对后台阶流动影响,采用数值模拟方法对雷诺数6500、9000下后台阶流动进行研究,得到不同凹槽长度下,凹槽内、后台阶流道内流速及湍动能分布和后台阶时均再附距离的变化规律。结果表明：(1)凹槽可以减小后台阶时均再附距离,但当凹槽长度大于等于7倍台阶高度时,时均再附距离受凹槽长度影响较小,并趋于定值,相比无凹槽情况,时均再附距离平均减小12%。(2)凹槽长度可以改变后台阶分离点断处湍动能分布,增大分离点处湍流度。当凹槽长度大于等于7倍台阶高度时,断面湍动能呈现出S型分布,极大值出现在0.3倍流道高度附近;当凹槽长度小于7时,湍动能分首先在0.05倍流道高度附近达到极大值,而后0.6倍流道高度附近达到极小值。(3)通过缩放尺度因子,得到后台阶流动近似再附距离,解释了湍流度对后台阶流场的作用机理。时均再附距离与近似再附距离有着良好的线性关系,湍流度增大促进自由剪切层的下沉,缩短剪切层再附到下游壁面的时间,进而缩短了时均再附距离。     

煤和石油焦混合燃料在循环流化床中的燃烧特性

通过热天平对烟煤、石油焦和3种不同配比的煤和石油焦混合燃料的着火和燃烧特性进行了实验研究,然后在0.6 MW中试规模循环流化床试验台上进行了石油焦及其与煤的混合燃料的着火和燃尽特性研究。结果表明,石油焦并不是一种非常难燃的燃料,它的燃烧特性介于烟煤和无烟煤之间,其着火点温度和燃尽温度也介于烟煤和无烟煤之间,但更接近烟煤。