【摘 要】
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近些年来,风能作为一种清洁廉价的可再生能源得到了迅速的发展,而双馈风力发电机由于其体积小、重量轻、供电质量高等特点,己成为并网型风力发电机的主流机型之一。但是随着
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近些年来,风能作为一种清洁廉价的可再生能源得到了迅速的发展,而双馈风力发电机由于其体积小、重量轻、供电质量高等特点,己成为并网型风力发电机的主流机型之一。但是随着双馈风力发电机的设计容量日益增大,结构设计日趋复杂,机舱尺寸愈发紧凑,造成其冷却效果不佳,影响电机运行安全及使用寿命。本文选取一台3.0MW双馈感应发电机为研究对象,通过分析发电机各部分的功率损耗,将该损耗作为发电机冷却的热负荷。根据流体力学及传热学理论,结合发电机散热特性和结构特点,选择适当的冷却方案,并对其冷却风道的结构进行设计。然后利用电机定转子的尺寸在SolidWorks软件中进行三维实体建模,并取其1/18作为研究对象。将已建立完成的模型导入到Fluent中,进行边界条件和网格划分密度的设定,将之前计算的功率损耗做为热源加载到电机各部分进行确定精度下的计算,通过数值模拟的方法分析冷却通道内的流动特性和电机各部分温度的分布规律。最后,讨论不同冷却风速下冷却管道的温度、压力、表面散热系数、摩擦阻力系数、努塞尔系数的变化规律。通过分析,可以得到电机各部温度分布随流体速度发生的变化的规律,从而得到冷却风道空气流速的最佳值。结果表明,电机各部分总损耗约为53kW;温度场分布规律符合电机工作要求;该冷却风道设计满足电机绝缘等级的最大允许温度要求;本文的研究结果可为该类风力发电系统冷却设计提供参考。
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