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简析大型灯泡贯流式水轮发电机的特点(二)
时间:2019-12-07 17:41

为此,本文根据制造厂提供的有关设计数据,利用上述介绍的三种数学模型对红岩子电站灯泡贯流式水轮发电机的通风、温升进行了全面的分析与计算。
 

简析大型灯泡贯流式水轮发电机的特点(二)

 

该发电机额定电压为、额定电流为额定功率因数滞后,具有空气冷却器的密闭循环强迫通风冷却方式,灯泡体内为常压。在设计时,考虑了该发电机的定子铁心径向通风沟采用等距分段和不等距分段两种结构设计方案,其示意图分别如图和图所示。本文对两种不同的通风结构进行了计算对比,其主要计算结果分析如下。

 

定子铁心采用等距分段和不等距分段对通风的影响经风路计算,结果表明:当定子铁心采用段等距分布时,气隙各段冷却空气风量分配较为均匀;而当定子铁心采用段不等距分布后,气隙各段冷却空气的分配呈现靠下游端各段气隙中风量分配较少,靠上游端各段气隙中风量分配较多。

 

由于灯泡贯流式水轮发电机下游端是冷却空气的进入端,冷却空气温度低,冷却效果好,不需要较多的风量;而上游端是冷却空气的出端,冷却空气温度高,冷却效果较差,为了保证一定的散热效果,就需要较多的风量。因而,计算结果与理论分析一致。事实上正是这种不均匀分布,改善了铁心较长的灯泡贯流式发电机的通风冷却效果。

 

定子铁心采用等距分段和不等距分段对发热的影响利用等效热路法,对定子铁心径向通风沟采用等距和不等距分段两种结构,在额定工况和超发工况下对发热进行对比计算。

 

仿真结果表明,不等距的定子铁心分段有利于发电机的通风冷却。在相同工况下,采用不等距定子铁心分段,定转子各部分温度均低于采用等距铁心分段的情况。

 

因此,在发电机主要尺寸、铁心段数和损耗确定后,宜采用不等距的定子铁心分段结构。图为两种不同定子铁心结构对应的槽内绕组温度沿轴向分布对比曲线,表所示为转子温度的计算结果。

 

三维温度场的有限元分析与计算根据等效热路法的计算结果,选取定子槽内绕组大电机技术图定子铁心径向通风沟等距分布图定子铁心径向通风沟不等距分布图两种不同定子铁心结构对应的槽内绕组温度沿轴向分布对比曲线表转子温度计算结果比较项目等距铁心额定工况超发工况不等距铁心额定工况超发工况转子绕组温度极靴表面温度阻尼条温度温度最热段,利用有限元法对三维温度场进行分析计算,进一步研究各段各部分温度分布的情况,采用不等距铁心结构,转子三维网格剖分如图,所示,定转子最高温度计算结果如表所示。

 

表用有限元法计算定子转子最高温度比较项目额定工况超发工况定子绕组最高温度定子铁心最高温度转子铜排最高温度转子极身与极靴最高温度转子阻尼条最高温度结论针对大型灯泡贯流式水轮发电机的通风与发热难点问题,本文从风路、热路和有限元三维温度场三个方图,转子三维网格剖分图面提出了一套完整的分析与计算方法,并对提出的数学模型进行了算例验证。通过分析比较,仿真结果与理论分析一致,进一步表明其分析与计算方法具有一定的工程实用价值。