高轉差率異步發電機的溫度場分析

電氣工程論文編號:DQ252   論文字數:15741,頁數:40  附外文翻譯

目錄
摘要 I
Abstract II

第1章 緒論 5
1.1 課題研究的意義 5
1.2 國內外研究現狀 6
1.3 本論文的主要工作 7
第2章 傳熱學原理 9
2.1 傳熱學的基本定律和導熱微分方程 9
2.2 導熱微分方程的邊界條件 12
2.3 本章小結 13
第3章 高轉差率異步發電機的有限元原理 14
3.1 有限元法概述 14
3.2 二維場的有限元法分析 14
3.2.1 有限單元法的單元分析 15
3.2.2 有限單元法的總體合成 15
3.2.3 有限單元法的代數解算和電子計算機 16
3.2.4 代數結算 16
3.3 三維穩態溫度場的有限元分析 16
3.3.1 三維穩態溫度場的變分表達 16
3.3.2 變分問題的離散及有限元方程的形成 17
3.4 本章小結 19
第4章 高轉差率異步發電機相關參數的計算 20
4.1 電機內的發熱源 20
4.1.1 鐵芯損耗 20
4.1.2 繞組損耗 20
4.1.3 機械損耗 21
4.2 電機材料的導熱系數 21
4.3 電機各部件的散熱系數 23
4.4 本章小結 25
第5章 高轉差率異步發電機溫度場的有限元分析 26
5.1 大型有限元計算分析軟件ANSYS簡介主要技術特點 26
5.1.1 ANSYS軟件的主要優點 26
5.1.2 ANSYS在求解溫度場方面的應用 27
5.2 高轉差率異步發電機二維溫度場仿真 27
5.2.1 160kw-6型高轉差發電機數據 27
5.2.2 高轉差率異步發電機二維數學模型 28
5.3 高轉差率異步發電機轉子三維數學模型 29
5.4 本章小結 35
結論 36
致謝 37
參考文獻 38

摘要
 隨著風力發電的迅速發展，對高轉差率異步發電機的單機容量和運行安全性提出了更高的要求。單機容量以及各項技術指標不斷增加，引起電機各部分溫度升高，這直接影響電機的使用壽命和運行的安全可靠性，所以對現代電機的發熱與冷卻問題進行研究顯得日益重要。
 在高轉差率異步發電機的設計中，合理掌控電機穩態時的溫升和其他各項指標，是電機研發成功與否的重要因素。在電機設計階段，只有初步計算電機的溫度分布和相關部件所限制的平均溫升，才能對風機的熱處理進行研究，進而使設計方案更加先進合理。
 本文以160kW-6型電機為研究對象，對電機內溫度場進行耦合分析。根據傳熱學理論，首先建立了電機二維溫度場的模型，其次建立了電機轉子部分三維溫度場的模型，給出了電機損耗及散熱系數的計算方法。應用有限元軟件ANSYS進行計算分析。最后分析了轉差率變化對電機溫度場分布的影響，以及有效的散熱方法，得出了一些有益的結論。
關鍵詞　溫度場；高轉差率異步發電機；有限元法；ANSYS
Analysis on the temperature field in high slip induction generator
Abstract
 With the fast development of wind power, the unit capacity and running safety of high slip induction generator is expected to reach a higher level. The higher temperature of each part of motor caused by the increase of unit capacity and technical indicators directly affects motor’s service life, operating safety and reliability. Thus, it is increasingly essential to research on heating and cooling for modern motor.
 For designing high slip induction generator, it is decisive to soundly control motor’s steady-state temperature rise and other indicators. In the period of motor designing, only preliminarily calculating the temperature distribution of the motor and average temperature rise limited by related components, can thermal treatment for wind generator be researched. In this way, design solutions can be more rational.
 This paper studies 160kw-6 motor, making coupling analysis on temperature field inside motor. According to heat transfer theory, this paper firstly build up a motor’s two-dimensional temperature field model, and secondly rotator’s partial three-dimensional temperature field model，offering calculation method for motor loss and thermal coefficient by applying the finite element software ANSYS to calculate and analyze. To sum up, this paper comes to useful conclusions by analyzing the slip change’s effects on motor temperature field distribution and useful cooling method.
Keywords　Temperature field; High slip induction generator; Finite element; ANSYS
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