【摘 要】
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该文介绍了现代大型发电机温度场计算的国内外研究状况.根据传热学理论给出了电机内稳态导热的傅立叶定律,井以此为基础推导出了电机内的稳态导热微分方程的数学表达式,给出
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该文介绍了现代大型发电机温度场计算的国内外研究状况.根据传热学理论给出了电机内稳态导热的傅立叶定律,井以此为基础推导出了电机内的稳态导热微分方程的数学表达式,给出了相应的计算电机内温度场的边界条件,建立起了电机内的三维稳态热传导方程.采用泛函分析方法对上述给定的热传导方程进行等价变分,同时利用三维有限元法中常用的直三棱柱单元和六面体等参元对三维热传导方程的等价变分方程进行了离散化处理,给出了两种有限元的温度插值函数,推导了单元刚度矩阵系数的计算表达式,并进行了总刚度矩阵和右端列阵的总体合成,所得到的有限元方程组为大型对称、正定、带状线性代数方程组,根据这一特点,该方程组的系数矩阵可采用一维变带宽压缩存储,采用LDL直接解法求解该线性代数方程组,即可得到电机温度场的解.采用直三棱柱单元和六面体等参元两种有限无方法,对大型水轮发电机定子最热段温度场进行了分析与计算,绘制了相应的二维和三维温度场图.在考虑了股线绝缘的存在对定子温度场的影响情况下,提出了考虑股线绝缘的导热系数等效方法.该文提出了径向通风沟表面散热系数、壁面温度和风沟风速三者耦合关系.建立了三者耦合关系的数学模型,采用求解非线性方程组的牛顿——拉斐逊方法计算了大型水轮发电机的定子三维非线性温度场.该文详细分析了绝缘发生老化分层、脱壳等故障情况下的定子温度变化,给出了故障情况下的定子绕组和铁心的温度分布规律,为大型水轮发电机运行过程中的维护、运行寿命的估计以及故障的预报和监测提供了理论依据.文中还对大型水轮发电机转子三维温度场(半个轴向段)进行了等参元计算,分别分析了表面散热系数、附加损耗、励磁电流等因素对转子温度场的影响.最后采用分离变量法对定子端部电磁场进行了简要计算,并根据其结果确定了定子端部的损耗分布,在此基础上,还计算了定子端部及端部压板温度场.
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