一种求解发电机定子端部绕组表面散热系数的新方法

xiaoxiao2020-7-22  4

一种求解发电机定子端部绕组表面散热系数的新方法
【专利摘要】本发明公开一种求解发电机定子端部绕组表面散热系数的新方法,该方法采用三维发电机端部瞬态电磁场,三维发电机端部温度场,傅里叶导热定律和牛顿放热定律相结合的新方法对定子端部绕组表面散热系数进行迭代计算,可以在仅知道某点温度的情况下,确定整个定子端部绕组表面散热系数和定子端部绕组温度的分布情况,为发电机内定子端部绕组表面散热系数的计算提供了新的途径。本发明具有计算准确,快速和占用服务器资源少的优点。
【专利说明】一种求解发电机定子端部绕组表面散热系数的新方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种求解发电机定子端部绕组表面散热系数的新方法。
【背景技术】
[0002]随着发电机单机容量的增长,发电机的电磁负荷急剧增加,在端部狭小的空间内,由定子端部绕组中电流产生的磁场不断增强,导致复杂定子端部绕组和端部构件的损耗和温升等问题日益严重,从而影响发电机的使用寿命和安全稳定运行。定子端部绕组温升计算的准确性取决于其表面散热系数的计算精度,但由于发电机定子端部绕组结构非常复杂,采用三维流体与传热耦合的数值方法计算定子端部绕组表面散热系数,尤其在采用这种方法计算不同定子端部绕组结构的定子端部绕组表面散热系数时,计算工作量大,花费时间长且需要很高配置的服务器。因此,需要一种快速、可靠和准确的新方法来获得定子端部绕组表面散热系数。

【发明内容】

[0003]针对以上现有技术的不足,本发明公开了一种求解发电机定子端部绕组表面散热系数的新方法。以便能够快速、可靠和准确地计算定子端部绕组表面散热系数。
[0004]为了解决以上技术问题,本发明采用下述技术方案: [0005]一种求解发电机定子端部绕组表面散热系数的新方法,该方法包括如下步骤:
[0006]I)根据发电机端部区域的实际结构和尺寸建立了发电机端部区域定子端部构件的瞬态电磁场的计算模型,并根据各端部构件的实际尺寸、空间位置和大小,确定不同端部构件的最小划分网格尺寸后对三维端部瞬态电磁场的计算模型进行了网格划分,确定定子端部铜排的损耗值和定子端部各构件的损耗值;
[0007]2)对定子端部铜排和定子端部绕组建立表面散热系数的计算模型,根据定子端部铜排和定子端部绕组的实际尺寸、空间位置和大小,确定了这两个端部构件所有边上的网格节点数后对三维定子端部绕组表面散热系数的计算模型进行了网格划分;
[0008]3)在步骤一中确定的定子端部铜排的损耗值和步骤二中确定的定子端部绕组表面散热计算模型的基础上,由傅里叶导热定律和牛顿放热定律可得定子端部绕组表面散热系数。
[0009]进一步,所述发电机端部区域定子端部构件包括定子端部铜排,铜屏蔽,压圈,压指,定子端部铁心,转子端部绕组,转子轴和三维端部空气域。
[0010]进一步,所述步骤I中确定定子端部铜排的损耗值和定子端部各构件的损耗值具体如下:
【权利要求】
1.一种求解发电机定子端部绕组表面散热系数的新方法,其特征在于,该方法包括如下步骤: 1)根据发电机端部区域的实际结构和尺寸建立了发电机端部区域定子端部构件的瞬态电磁场的计算模型,并根据各端部构件的实际尺寸、空间位置和大小,确定不同端部构件的最小划分网格尺寸后对三维端部瞬态电磁场的计算模型进行了网格划分,确定定子端部铜排的损耗值和定子端部各构件的损耗值; 2)对定子端部铜排和定子端部绕组建立表面散热系数的计算模型,根据定子端部铜排和定子端部绕组的实际尺寸、空间位置和大小,确定了这两个端部构件所有边上的网格节点数后对三维定子端部绕组表面散热系数的计算模型进行了网格划分; 3)在步骤一中确定的定子端部铜排的损耗值和步骤二中确定的定子端部绕组表面散热计算模型的基础上,由傅里叶导热定律和牛顿放热定律可得定子端部绕组表面散热系数。
2.根据权利要求1所述的一种求解发电机定子端部绕组表面散热系数的新方法,其特征在于,所述发电机端部区域定子端部构件包括定子端部铜排,铜屏蔽,压圈,压指,定子端部铁心,转子端部绕组,转子轴和三维端部空气域。
3.根据权利要求1所述的一种求解发电机定子端部绕组表面散热系数的新方法,其特征在于,所述步骤I中确定定子端部铜排的损耗值和定子端部各构件的损耗值具体如下:
4.根据权利要求1所述的一种求解发电机定子端部绕组表面散热系数的新方法,其特征在于,所述步骤3中确定定子端部绕组表面散热系数的步骤为: 301)根据给定的初始定子端部绕组表面散热系数,获取定子端部绕组温度; 302)确定定子端部绕组表面散热系数和定子端部绕温度的收敛条件;303)确定定子端部绕组表面散热系数a' i+1 = a ^ ?+β (α ^ ra , ^),其中
5.根据权利要求4所述的一种求解发电机定子端部绕组表面散热系数的新方法,其特征在于,所述定子端部绕组表面散热系数和定子端部绕温度的收敛条件为:
【文档编号】G06F17/50GK104008228SQ201410180558
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】李伟力, 韩继超, 李金阳, 王立坤, 李勇, 张晓晨, 李栋 申请人:北京交通大学

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