[发明专利]一种求解大型电机定转子通风沟表面散热系数的方法

说明书

本发明涉及一种求解大型电机定转子通风沟表面散热系数的方法，包括如下步骤：(1)建立大型电机的二维瞬态电磁场求解模型，计算出大型电机定转子各部件的损耗；(2)建立该大型电机定转子直线段部分的三维稳态温度场求解模型；(3)计算大型电机定转子径向通风沟表面散热系数，并将其作为通风沟初始表面散热系数；(4)在步骤(1)、步骤(3)的基础上，对步骤(2)中建立的大型电机定转子直线段部分的三维稳态温度场求解模型进行迭代计算，得到最终的定转子径向通风沟表面散热系数。本发明所述的方法，实现精确确定定转子通风沟表面散热系数，从而准确计算铁心温升。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体说是一种求解大型电机定转子通风沟表面散热系数的方法。所述定转子通风沟指定转子径向通风沟。

背景技术

在具有轴径向通风系统的大中型电机中，定转子径向通风沟风速和表面散热系数对电机的定转子的温升影响较大，而定转子径向通风沟(简称为通风沟)的气流和传热是在非常复杂的情况下进行的。

由于通风沟表面粗糙、入口较陡、弯曲截面非常短且有突变，再加上旋转的转子通风沟所产生的离心力和科里奥力，故从转子流入定子的空气气流是没有规律的，在通风沟内构成复杂的热交换边界条件。

正是由于通风沟内空气流动状态的复杂性，目前，大型电机的定转子通风沟表面散热系数的计算仍然由经验公式给出，如何准确确定定转子通风沟表面散热系数成为准确计算铁心温升的一大关键。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种求解大型电机定转子通风沟表面散热系数的方法，实现精确确定定转子通风沟表面散热系数，从而准确计算铁心温升。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种求解大型电机定转子通风沟表面散热系数的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据大型电机的实际结构、尺寸、额定数据等已知参数，建立该大型电机的二维瞬态电磁场求解模型，对整个二维瞬态电磁场求解模型进行网格划分，计算出大型电机定转子各部件的基本损耗；

(2)根据《电工专业指导性技术文件(汽轮发电机电磁计算公式)》的解析方法与瞬态电磁场相结合的方法计算出大型电机定转子各部件的谐波损耗；

(3)根据大型电机定转子的直线段部分的实际尺寸，建立该大型电机定转子直线段部分的三维稳态温度场求解模型；

(4)根据流体相似理论及牛顿放热定律，采用解析方法计算出大型电机定转子径向通风沟表面散热系数，并将该表面散热系数作为大型电机定转子直线段部分的三维稳态温度场求解模型的初始值，即通风沟初始表面散热系数；

(5)在步骤(1)、(2)计算出大型电机定转子各部件的基本损耗和谐波损耗、步骤(4)计算出通风沟初始表面散热系数的基础上，对步骤(3)中建立的大型电机定转子直线段部分的三维稳态温度场求解模型进行迭代计算，得到最终的定转子径向通风沟表面散热系数。

在上述技术方案的基础上，步骤(1)中，二维瞬态电磁场求解模型包括：定子铁心1，定子线圈2，定子槽楔3，气隙4，转子槽楔5，励磁绕组6，副槽7，转子铁心8，阻尼绕组9以及包含计算模型的空气域。

在上述技术方案的基础上，步骤(1)中，二维瞬态电磁场求解模型如下：

式中：σ为电导率(S/m)；μ为磁导率(H/m)；t为时间(s)；J_z为电密的轴向分量；Az为矢量磁位(Wb/m)，只有z轴分量。

在上述技术方案的基础上，步骤(1)中，计算出大型电机定转子各部件的基本损耗具体包括至少以下三项：

三相定子绕组中基本铜损，