[发明专利]一种可变速电机通风系统气压平衡模块及其结构优化方法

说明书

一种可变速电机通风系统气压平衡模块及其结构优化方法，属于电机技术领域。本发明解决了现有大型可变速电机绕组轴向温度分布不均，绕组轴向温差大，端部绕组温度过高的问题。本发明所述模块包括两个环形件，所述两个环形件平行设置，两个环形件之间设置有多个栅板，且等间隔排列，所述栅板的上端和下端分别与两个环形件的侧面垂直，且所述栅板沿环形件的径向排列。并对环形件的内径、环形件的外径、栅板的轴向高度和栅板间距进行优化。本发明适用于可变速电机通风系统。

技术领域

本发明属于电机技术领域。

背景技术

大型可变速电机在跟踪负荷变化、调节电力系统无功功率、提高电力系统稳定性等方面具有明显优势，应用前景广阔。但大型可变速电机定、转子发热参数高，结构特殊且紧凑，转子端部绕组超出转子磁轭，其自身发热强度和冷却能力不匹配，导致转子端部绕组发热、冷却空气温升高，进而直接对定子绕组的冷却产生不利影响，定、转子端部绕组温升易超过绝缘限值考核标准，存在可变速电机绕组轴向温度分布不均，绕组轴向温差大，端部绕组温度过高的难题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有大型可变速电机绕组轴向温度分布不均，绕组轴向温差大，端部绕组温度过高的问题，提出了一种可变速电机通风系统气压平衡模块及其设计方法。

本发明所述一种可变速电机通风系统气压平衡模块，包括两个环形件，所述两个环形件平行设置，两个环形件之间设置有多个栅板，且等间隔排列，所述栅板的上端和下端分别与两个环形件的侧面垂直连接，且所述栅板沿环形件的径向排列。

进一步地，本发明中，栅板的宽度等于环形件内径与外径的差值。

大型可变速电机通风系统气压平衡模块的结构优化方法，该方法包括

步骤一、根据电机通风系统内的风路，计算电机通风系统中所有信息采集点的风量信号和绕组温度信号；获取电机通风系统转子绕组端部温度沿轴向长度分布的l-T特性曲线C0；

步骤二、判断所有信息采集点的绕组温度是否大于130℃或所有信息采集点中任意两个信息采集点之间的温度差是否超过30℃，若任意一个信息采集点的绕组温度大于130℃或任意两个信息采集点之间的温度差超过30℃，执行步骤三；否则，返回执行步骤一；

步骤三、根据电机通风系统转子支架进风口外径和转子绕组端部尺寸，设置环形件的内径R1、环形件的外径R2、栅板的轴向高度a和栅板间距b的初始值；获取初始气压平衡模块；

步骤四、获得应用初始气压平衡模块时，电机通风系统转子绕组端部温度沿轴向长度分布的l-T特性曲线C1；并判断所述曲线C1的最大温度差是否小于A；若是，则确认此时的R1、R2、a、b为气压平衡模块的最优尺寸；否则，执行步骤五；其中，A为10到20度。

步骤五、对气压平衡模块进行优化：增大环形件的外径R2，使R1与R2的差值及a、b的值增大5％；获取优化后的气压平衡模块；

步骤六、获取应用优化后的气压平衡模块的电机通风系统转子绕组端部温度沿轴向长度分布的l-T特性曲线Ci；并判断所述曲线Ci的最大温度差是否小于A；若是，则确认所述曲线Ci对应的R1、R2、a、b为气压平衡模块的最优尺寸；完成可变速电机通风系统气压平衡模块的设计，否则，返回执行步骤五。

进一步地，本发明中，根据电机通风系统内的风路，计算电机通风系统中所有信息采集点的风量信号和绕组温度信号的具体方法为：

将电机内的风路等效成风阻元件，根据电机结构将风阻元件连接成流体计算网络，根据质量流量守恒的原理，建立线性方程并进行求解，获得所有信息采集点的风量信号；

将电机内部元件等效为热阻元件，根据电机结构将热阻元件和代表损耗的热源搭建一维网络，包括所有的节点、单元、材料属性和边界条件特征，根据热传导和热对流的换热规律建立方程，求解获得信息采集点的绕组温度信号。