大型同步发电机定子多元流场与表面散热系数数值计算与分析

文中根据流体力学理论,采用有限体积法计算出定子通风沟内多元流场流速的分布,进而确定出表面散热系数,并把所得出的各表面的散热系数代入温度场进行计算.通过对考虑流场具体分布时的温度场计算结果与传统的计算结果、解析法计算的结果和实测值的比较,说明了本方法计算结果的准确性.将不同入口风速和不同入射角的径向通风沟内流场和散热系数的分布分别进行了比较和分析,得出了一些有益的结论.     

基于耦合场的大型同步发电机定子温度场的数值计算

根据流体力学理论，建立了定子径向通风沟内流体运动微分方程，给出了二维流体场的求解域和边界条件并且进行了计算和分析，对入口风速不同时径向通风沟内流场的分布进行了比较。同时在流体场计算的基础上计算了径向通风沟内各风壁的散热系数，建立了定子三维温度场的数学模型和物理模型，对定子三维温度场进行了计算，将考虑流场具体分布时的计算结果与传统的温度场计算结果及解析法计算的结果和实测值进行比较，得出了一些有益的结论，说明了该方法的准确性。     

大型水轮发电机通风系统二维流场数值计算

旋涡起主导作用的流动是当前世界前沿的研究领域之一。磁极极间的旋涡流动十分复杂,包物理内容也很丰富,一些流动现象机理和规律还完全清楚,采用数值模拟并结合风洞试验技术进行深入研究,对于理论探讨和实际工程应用都具有重要意义,应用人工压缩性方法求解了二维定常不可压雷 诺平均Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,应用了Ｂｅａｍ－Ｗａｍｉｎｇ近似因子分解格式方程了Ｂｅａｍ－Ｗａｒｍｉｎｇ近似因子分解格式及其对角化,     

大型空冷汽轮发电机定子内流体速度与流体温度数值计算与分析

随着空冷汽轮发电机设计制造技术和工艺水平的提高,发电机单机容量不断增大,但由于相同体积的冷却介质,空气冷却能力较氢气和水相差较大,且空冷发电机的风摩损耗较大,因此定子温升及定子内通风系统的流场研究对保证空冷发电机高效、可靠和安全的运行具有重要意义。文中根据计算流体力学理论,应用有限体积法对定子通风沟流体速度和温度进行计算与分析。基于多元流计算的温度场结果与实测结果进行比较,说明该方法的正确性。计算了通风沟内不同风速在流体的速度和温度,并进行比较,得出一些有益的结论。     

航空无刷同步发电机冷却流场仿真分析

研究具有三转子结构的航空无刷同步发电机冷却流场情况,通过FLUENT仿真模拟发电机的全流场域流体分布规律。建立发电机三维物理模型与流场求解域模型,根据发电机实际工况确定数值模型和边界条件。通过对比FLUENT仿真结果与试验数据及理论计算结果,证明了仿真结果的可信性,根据所得流场分布规律对发电机通风结构设计提出一些有益的参考建议。     

大型水轮发电机定子径向通风沟与散热

建立了大型水轮发电机定子三维热传导方程,给出了与其相对应的混合边值问题的泛函和条件变化,采用传统计算定子径向通风沟风量的方法,并结合三维有限元法计算了大型水轮发电机定子量热段温度场,同时研究了齿部和轭部风速变化与电机定子绕组温升的影响。     

同步发电机整流系统的稳定性理论分析与数值计算

对具有反电势负载的同步发电机整流系统的静态稳定性进行了研究,建立了系统稳定性分析的电路模型,分析了系统在微扰条件下各量的变化情况,提出了系统稳定的判据条件,并对此进行了合理解释。通过实例分析对影响系统稳定性的参数进行了计算研究,绘制了系统稳定的参数范围曲线,分析解释了各种参数影响系统稳定性的原因,揭示了同步发电机整流系统的稳定性规律。     

同步发电机不对称短路暂态过程的数值计算空间矢量法

为应用空间矢量法进行电力系统机网暂态过程的数值计算，作者在文献[1]中研究了同步发电机端口发生三相短路时的电磁暂态过程数值计算的数学模型。提出了电机端口发生各种不对称短路时的数学模型和电压初始值的计算方法。 通过算例证实了该数学模型的正确性，为同步发电机的不对称运行方式分析的理论研究和数值计算提供了一种新的方法。     

大型空冷汽轮发电机转子三维流场计算

某大型空冷汽轮发电机转子采用导线双向进风的冷却方式,为研究其端部、轴径向转子槽内冷却空气流量分布及其内、外流场在旋转情况下的特征,本文建立了包括端部弧段和轴径向段转子槽内外流域及与之对应的气隙在内的半轴段1/2圆三维物理模型。依据计算流体动力学原理,采用有限体积法,对计算域内的三维流场进行了数值模拟。结果表明:转子旋转会影响转子槽内、外的流场特性,并对R区(迎风区)和L区(背风区)导线内流量分布、导线内外流场压力分布及速度分布具有不同程度的影响;在轴径向进风口处的压力范围为(22.10±12)k Pa;在端部进风口处压力范围为(22.25±15)k Pa;轴径向槽楔出风口处的最高速度为228.2m/s。     

同步电机定子与气隙流场数值计算与分析

为了分析高速隐极同步电机定子通风系统内流体流动特点,建立包括定子端部及铁心的通风系统的三维流动数学模型和物理模型,并给出求解域相应的边界条件和假设条件,应用计算流体动力学软件Fluent对流体场控制方程进行求解计算.在额定负荷下,通过数值模拟得到定子通风系统内流体流动速度的分布特点,并着重分析了端部绕组、压指、压圈周围...     

兆瓦级风力发电机在极限工况下流体场与温度场数值分析

针对风力发电机在恶劣环境下温度升高、严重影响电机安全运行和使用寿命问题,笔者以1台在高海拔地区运行的水冷双馈风力发电机为研究对象,研究了其在极限工况下流体流动和电机传热特性。依据流体流动和电机传热特点,在基本假设条件下建立发电机求解域模型,根据风力发电机所处的特殊环境和运行状况对求解域边界进行设置。借助于CFD技术对发电机内三维流体场和温度场进行耦合求解,得出了电机内流体流动特性和温升分布规律。该规律可为使用在高海拔地区的发电机设计和安全运行提供指导建议。     

发电机通风系统流场及转子温度场分析

针对电机温度场与通风系统流场间的耦合问题,依据流体力学和热传导理论,建立了某电站700kW灯泡贯流式水轮发电机的通风系统流场及转子温度场的三维有限元模型.采用有限元分析方法,分析了通风系统的流场,获得了通风系统压降和流体流速的分布,进而得到各表面的散热系数,并结合电机各部分损耗热源的计算,分析了发电机的转子温度场分布.结果表明:在满足风机流量下的电机通风压降为464 Pa,与实际运行时的实测数据483 Pa基本吻合;转子温度在其设计的绝缘容许温度范围内,且有足够裕度.     

双馈异步发电机通风冷却综合计算

针对具有轴径混合通风结构双馈异步发电机的通风发热问题,根据其通风系统的结构特点,建立集总参数的通风数学模型.通过此模型对电机内各风道的通风流量分布进行计算,并进一步分析转速及径向风道结构尺寸等因素对流量分布的影响.将通风计算结果作为边界条件,采用有限单元法对电机转子的温度场进行计算.计算结果表明,各径向风道的空气流量会随转速的升高而增加,各径向风道的流量分布可通过改变各风道的宽度来进行优化.集总参数的通风模型可有效用于电机通风的优化设计.     

谐波励磁同步发电机空载谐波磁场分析

说明了利用ANSYS有限元分析软件的电磁分析功能对谐波励磁同步发电机空载谐波磁场进行分析,通过对谐波励磁同步发电机的电磁场进行计算,得出了样机的矢量磁位Az、磁力线分布图和磁密分布图。然后对电磁场的计算结果进行后处理,得出了谐波励磁同步发电机的旋转磁场波形、谐波绕组电压波形和谐波绕组空载特性曲线。最后用在谐波励磁同步发电机上的实验结果与计算结果的比较说明了方法的正确性,可为谐波励磁同步发电机的设计提供理论依据。     

双馈风力发电机三维温度场耦合计算与分析

根据流体力学以及传热学理论,阐明了流体与固体耦合直接求解温度场的数学关系.基于1.5MW双馈风力发电机电磁结构、通风结构和冷却方式,并结合电机内流体流动与传热特点,以发电机周向1/8区域作为求解域.采用有限体积元法对发电机内流体场和温度场进行耦合求解,并对求解结果进行了详细的数值分析.得出冷却空气在流通区域速度和流量分布规律;在此基础上,研究了电机温升分布规律及传热特性;将计算的结果与实测数据对比,验证了计算结果的正确性.     

某新型隐极同步电动机流场计算与分析

为了得到某变频调速隐极同步电机对应的通风结构内流体流动与传热的特点,建立1/8整机结构的三维流场物理模型,基于计算流体动力学原理,采用有限体积法对流体场控制方程进行数值模拟,可以得到电机内不同通风段各通道内空气流量、速度和压力分布特点。结果表明,转子端部采用弧段进风、直段补风布置时,在转速分别为3 120 r/min、4 800 r/min时,进入定、转子的风量分配比率并无明显变化,风路最长的槽弧段绕组内冷风量最少,应注意该处绕组温度是否超温。为电机设计通风系统提供参考。     

Analysis of brushless three-phase synchronous generator without exciter

Recently, a demand for small-capacity generators has been increasing as electric sources in small ships and automobiles or as portable electric sources driven by engines. It is desired that the structure of small-capacity generators be simple and robust, and that the generators be highly reliable, easily maintained and controlled. This paper describes an analysis of the original brushless synchronous generator without exciter. The output voltage can be adjusted in the wide range by controlling the stator dc current. To analyze the characteristics of this generator, the finite element method is applied. It is found that the results of theoretical analysis agree well with the experimental results.     

同步发电机暂态分析中模型的合理选择

同步电机模型对电力系统稳定分析具有重要的影响。分析了同步电机三相短路的物理过程 ,推导了 5种形式的发电机模型 ,并指出两者间的联系。通过算例验证 ,在电力系统进行计算时应该根据实际要求 ,合理选择发电机的模型 ,否则各种模型计算的结果会有一定的差别。