同步发电机定子铁心磁-热-固耦合计算分析

作     者：何玉灵 蒋梦雅 邱名豪 HE Yuling;JIANG Mengya;QIU Minghao

作者机构：华北电力大学(河北省电力机械设备健康维护与失效预防重点实验室)河北保定071003 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52177042) 河北省自然科学基金资助项目(E2020502032) 中央高校基本科研业务费专项基金资助项目(2020MS114,2023MS128) 

出 版 物：《电力工程技术》 (Electric Power Engineering Technology)

年 卷 期：2024年第43卷第4期

页      码：208-216页

摘      要：为分析发电机运行过程中定子铁心的损耗、温升及其在磁拉力和热应力综合作用下的机械结构响应,文中对同步发电机定子铁心进行磁-热-固多物理场耦合计算。首先,理论推导铁心损耗及其所受的单位面积磁拉力,分析铁心的温升特性,在此基础上解析得到铁心在磁拉力和非均匀热载荷耦合激励下的机械结构响应;然后,构建CS-5型故障模拟发电机作为有限元仿真的三维物理模型,计算得到铁心的单位面积磁拉力、损耗曲线和温度分布情况,并进一步计算获得磁拉力和热载荷同时作用下铁心的变形、应变和应力。结果表明:发电机在稳定运行后,定子齿槽温度最高;槽口处变形量最大,槽底应力较高。最后,通过热电偶和温度巡检仪对CS-5型故障模拟发电机在实际运行过程中的定子铁心端面、槽内和外圆表面的温升进行实时监测,实测的定子铁心温度场分布和有限元仿真结果相吻合,验证了磁-热-固多物理场耦合方法的有效性。文中获得了定子铁心的温度分布规律及其在磁-热耦合激励下的机械结构响应分布规律,为发电机结构逆向优化设计及定子铁心变形预防提供了技术参考。

主 题 词：同步发电机 定子铁心 损耗 温升 机械结构响应 失效预防 

学科分类：080801[080801] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 

D　O　I：10.12158/j.2096-3203.2024.04.022

馆 藏 号：203129195...