鼠笼型异步发电机温度场分析

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1、分类号：TM343密级：UDC：621.3学校代码：11065硕士学位论文鼠笼型异步发电机温度场分析曾艳指导教师吴新振（教授）学科专业名称电气工程论文答辩日期2015年5月30日摘要近年来随着风力发电容量的增大，用于风力发电的鼠笼型异步发电机功率与损耗也随之增加，为了保证大容量风力发电机正常运行，需要准确计算电机各部分温升，并将温升控制在合理的范围之内。本文以流体力学和传热学为理论基础，推导适用于电机内部流体流动的控制方程并确定了电机仿真计算时的初始条件和边界条件。利用有限体积法对电机求解域划分网格，建立离散方程，给定相应的控制参数并对离散方程进行迭代计算，直到各个

2、方程收敛从而获得电机内部温度场和流体场的分布情况。有限体积法结合了有限元和有限差分法的优点并将流动和传热过程进行耦合计算，克服了有限元法忽略冷却流体速度和温度变化对温度场影响的缺点，因而能够得到更加精确的温度场结果。为研究电机设计的合理性需要分析各种因素变化对电机温度场影响的规律，以保证电机内部温度场和流体场均匀分布。在分别改变发电机转速和入口风速情况下，进一步分析定、转子温度场和流体场的变化规律，通过改变定子背部风路结构、定子轴向通风孔数、定子径向通风道数、转子轴向通风孔数，分析其对电机三维流体场和三维温度场的影响。研究了冷却介质为氢气时电机定、转子流体场和温度场

3、的分布情况，验证了氢冷具有的更好冷却效果。综合整篇论述，本文研究所得出的结论为电机定转子通风优化设计以及电机安全运行进一步奠定了理论基础。关键词：鼠笼型异步发电机；流体场；温度场；有限体积法；IAbstractInrecentyears,withtheincreaseofwindpowergenerationcapacity,Powerandlossesofsquirrelcageinductiongeneratoralsoincreasesgradually.Therefore,thetemperatureriseofeachpartingeneratorneed

4、stobecalculatedaccuratelyandcontrolledwithinarationalrangeforthenormaloperationofhigh-capacitywindpowergenerators.BasedontheFluidmechanicsandHeattransfertheory,itdeducesthecontrolequationsforfluidflowinsidethemotoranddeterminesinitialandboundaryconditionswhichisusedinthesimulationcalcu

5、lationofthemotor.Thefinitevolumemethodisappliedformeshgenerationinsolutiondomainandderivationofdiscretizationfunctions,whichissolvediniterationuntilitisconvergedwithgivensystemparametersandthedistributionsoftemperaturefieldandfluidfieldareobtained.Thefinitevolumemethodcombinesthemerits

6、offiniteelementmethodandfinitedifferencemethodandcouplesthefluidfieldwithtemperaturefieldtogetherforamorepreciseresult.Thismethodovercomesthedefectsoffiniteelementmethodwhichignorestheeffectsofcoolingfluid’svelocityandtemperatureonsolvingprocess.Theeffectofdifferentfactorsontemperature

7、fieldinelectricmachineisanalyzedforresearchingrationalityofthemachine’sdesignandensuringtherationaldistributionofthemotortemperaturefieldandfluidfield.Theinfluenceoftemperaturefieldandfluidfieldinstatorandrotorisstudiedincaseswithdifferentrotatingspeedandinletvelocityanddifferentvent