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防爆水冷电机综合物理场计算与冷却系统设计分析

王立英  
【摘要】:防爆水冷电动机作为薄煤层采煤机的重要组成部分,其技术研究方向是提高功率与功率密度,随着电机设计容量的不断增大,电机正常运行时生成的单位体积损耗也越来越大,电机的温升将逐渐升高,如果它大于允许温升限度,会引起绝缘材料的损坏,从而在电机内部将产生各种故障。如放电、短路等,结果使电机烧毁。因此准确计算电机的温度场,对电机的安全运行具有重要指导意义。 本文以YBCM190-4、100kW的防爆水冷电动机为例,首先对防爆水冷电机电磁场进行计算分析,提取磁密计算出电机各部分铁耗、铜耗和对应部位产生的附加损耗,损耗值即可转换成相应部位的生热率。 其次,基于计算流体力学理论(CFD),结合电机结构的真实尺寸采用有限体积法建立温度场的模型并进行求解。由于电机结构的复杂性,现有的条件不能对其整体建模,因此根据水冷电机冷却水路结构的特征,采取局部建模处理,然后通过场路结合的方法,采取适当的边界条件依次连接各个局部模型。计算得到了电机局部模型的温度分布图,并提取每个模型的绕组和铜条的最高温度值。 最后,研究防爆水冷电动机的冷却系统对电机内温度分布的影响。在流量和热源不变的基础上,改变水速,建模分析水速对电机温度场分布的影响;在电机其他条件不变的情况下,改变水路结构,通过数值分析法,分析不同的水路结构对电机的发热冷却的影响。电机内综合物理场的求解以及对冷却系统的改进有利于电机的进一步优化设计。


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