大型感应交流电机内冷却扇改型优化分析

发布时间：2022-01-05 11:12

　　通过ANSYS软件中Fluent模块,对某6.3MW大型感应交流发电机流体场及温度场进行模拟分析。模拟结果显示使用蜗壳式直叶片内冷却扇的原电机冷却系统,电机腔体内冷却空气流动易受电机流道结构及绕组部件阻挡,使得冷却系统出现通风量偏小,零部件换热效率较低等问题。基于降低电机轴消耗功率及提高冷却系统换热效率的优化思路,提出使用轴流式内冷却扇的冷却系统。通过对比分析优化前、后的系统内冷却扇效率、系统通风量、主要发热部件温度分布及内冷却扇局部区域流场等计算数据,得出使用轴流式内冷却扇的冷却系统更符合该电机的流道结构并具有更优的换热性能。 

【文章来源】：机械设计与制造. 2020,(07)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

发电机模型以及冷却系统示意图

左侧为电机原冷却系统所使用蜗壳式直叶片内冷却扇，扇轮由轮盘、轮盖和12个叶片组成，冷却扇随转轴旋转时，会在轮盘中心造成负压，致使外部的相对的高压冷却空气从挡板空气吸入口流入，经冷却扇加速后送至转子通风槽入口，如图2所示。右侧为优化改型后的轴流式内冷却扇，扇轮由轮毂和另外9个同翼型叶片组成，安装于轴两端随轴转动。冷却空气从系统吸入口流入，经冷却扇加速后直接送入转子通风槽进口。转子铁芯、转轴和内冷却扇转速为1487r/min，空气温度设定为20°C，大气压力为标准大气压101325Pa。定子铁芯与转子铁芯均分为13段，每段轴向长度为52mm，径向通风槽26个，通风槽轴向长度6mm。通过对感应电机电磁计算及实验验证，得到电机主要部件耗损分布，如表1所示。

定子铁芯、铜线绕组及转子铁芯三个电机主要发热部件的表壁温度分布图，如图3所示。发电机发热部件的主要温度参数对比，如表2所示。(1）定子铁芯上温降最大位置位于铁芯内壁和通风槽内壁处，低温降部分集中分布在与空腔连接的外壁上部。认为是冷空气受电机流道和外壳结构的影响，上部通风槽内空气进入空腔后速度迅速降低，造成外壁上部热量不能有效带走。（2）绕组部件整体温度分布平均且温降较低，最大温降位于绕组两端。绕组部件温度较高原因是，该绕组结构难以与其他部件及挡板形成有效流道，致使冷空气难以流经绕组进行换热。（3）转子整体温降最大，其内壁、通风槽及外壁均得到较好冷却。温降最大值位于通风槽出口，而部件两端位置温度较高，认为是内冷却扇流出空气只有少量流经转子两端，且该区域没有形成有效的流通流道，空气流通紊乱至使得两端温降较低。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3570246