基于多物理方法的大型水轮发电机热分析

• 作者: 关玉薇
• 来源期刊: 国外大电机
• 学科: 工学
• 关键词: 定子温度 转子温度 发电机冷却系统 有限元
• 年，卷（期）: 2012,（1）
• 页码范围: 22-26
• 页数: 5页
• 分类号: TM312

摘要

水轮发电机的主要部件，即定子、转子和冷却系统的热分析是一个包含了多种物理现象的复杂问题。电机中绝大部分的损耗是由电磁场产生的，因此对电磁场的研究应放在首要位置。其次，需要流体机械学估算冷却空气和发电机内固体部分的热传递，以及通风损耗与其分布情况。最后，是发生在发电机内部各种各向同性和各向异性元件之间通过传导产生的热传递现象。理想状态下，热分析要用到一个全耦合多物理模型，其中包含求解Maxwell和Navier-Stokes的方程同能量方程的联立。由于这种方法在计算上十分复杂，本文中所呈现的项目采用了一个比较简单计算方法，分别模拟各部分的物理现象，再把一个部分的结果同其他部分结果交换，形成一个弱耦合。应用这种方法，热分析可以很容易地从电磁学和计算流体力学仿真获得结果，来估算温度场、热点温度及其位置。上述过程通过采用有限元／有限体积方法解傅里叶偏微分方程实现。仿真的同时，对已运行的发电机在不同载荷现场测试各种损耗和临界温度，以此来校准和验证模型。本文逐步说明了以一台运行的Hydro-Qu6bec122．6MVA水轮发电机为算例的计算和试验结果。