Совершенствование инженерных методов расчета тепловой инерционности активных частей мощных электрических машин

• Автор: Сочава, Марианна Валерьевна
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ

1Л. Общая проблематика тепловых расчетов и исследований

1.2. Тепловые расчёты в нестационарных режимах

1.3. Переходные тепловые процессы в системах с относительно протяженными каналами

Глава 2. ФИЗИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМАХ С ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛА И ОХЛАЖДАЮЩИМИ КАНАЛАМИ
2.1. Качественное описание переходного процесса в источнике тепла конечной теплопроводности при значимой роли подогрева охлаждающей среды

2.2. Общая математическая модель и безразмерные параметры

процесса

2.3. Классификация объектов исследования

2.4. Базовая двухмерная модель

2.4.1. Математическая формулировка задачи
2.4.2. Реализация численного решения
2.5 Двухслойные модели
2.5.1. Двухслойная модель с охлаждаемым пассивным слоем
2.5.2. Двухслойная модель с охлаждаемым активным слоем
2.6. Трехслойные модели
2.6.1. Трехслойная модель с охлаждаемым пассивным слоем
2.6.2. Трехслойная модель с охлаждаемым активным слоем

2.7. Теплопередача в активной протяженной трубке
с внутренним каналом
2.7.1. Математическая формулировка задачи
2.7.2. Аналитическое решение
Глава 3. ЧИСЛЕННЫЕ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И ИХ АНАЛИЗ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ИДЕАЛИЗИРОВАННЫМ МОДЕЛЯМ АКТИВНЫХ ЧАСТЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
3.1. Активная трубка с внутренним охлаждающим каналом
3.2. Однородное активное тело конечной теплопроводности
с каналом
3.2.1 Характер изменение температуры охлаждающей среды
3.2.2 Характер изменения среднеобъемной и максимальной температур активной пластины
3.3 Композиция охлаждаемого активного и неохлаждаемого пассивного тел
3.4 Композиция неохлаждаемого активного и охлаждаемого пассивного тел
3.5 Приведение композиционных задач к базовой модели
3.6 Трехслойные модели
3.6.1. Трехслойная пластина с охлаждаемым активным слоем
3.6.2. Трехслойная пластина с охлаждаемым пассивным слоем
Выводы по третьей главе
Глава 4. К ВОПРОСУ О ДОПУСТИМЫХ ГРАНИЦАХ РАСЧЕТНОЙ ИДЕАЛИЗАЦИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ АКТИВНЫХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
4.1. Постановка вопроса
4.2. Пакет активной стали статора в представлении
однородной пластины

4.3. Обмотка ротора с косвенным охлаждением в представлении трехслойной пластины с охлаждаемым пассивным слоем
4.4. Обмотка ротора с непосредственным газовым охлаждением в представлении трехслойной пластины
4.5. Обмотка ротора с радиальным охлаждающим каналом при
наличии подпазового канала (непосредственное газовое охлаждение)
4.6. Обмотка статора с водяным охлаждением в представлении двухслойной пластины
Выводы по четвертой главе
Глава 5. ИНЖЕНЕРНЫЕ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ИНЕРЦИИ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
С УЧЕТОМ ПОДОГРЕВА ОХЛАЖДАЮЩЕЙ СРЕДЫ
5.1. Общие замечания об аппроксимации температурно-временных зависимостей
5.2. Обмотка статора с непосредственным водяным охлаждением
5.3. Магнитопровод статора с радиальными каналами
5.4. Изолированная обмотка в пазу статора с косвенным охлаждением
5.5. Обмотка неявнополюсного ротора с косвенным газовым охлаждением
5.6. Обмотка неявнополюсного ротора с непосредственным газовым охлаждением
Выводы по пятой главе
Заключение
Список литературы

Ошибка приближенного решения в начальной стадии (до 75% установившейся температуры) не превышает 3-4%, на поздней стадии ошибка может быть значительно больше (до 20% в самом неблагоприятном случае), но всегда положительна, т.е. прикидочный расчет всегда дает преувеличенное значение температуры и может с уверенностью использоваться при определении допустимой длительности режима.
3.2. Однородное активное тело конечной теплопроводности с каналом
Численные решения были выполнены для базовой модели в диапазонах исходных величин, показанных в таблице 3.1.
Таблица 3
Физическая величина Числовые значения
Коэффициент теплопроводности активной пластины, Я, Вт/(м'К)
Удельное тепловыделение, д у, Вт/м3
Длина канала, Ь, м
Толщина пластины, 8, м 0.02... 0
Коэффициент теплоотдачи, а, Вт/(мгК)
.Удельная теплоемкость охлаждающей среды, кДж/(м3К) 1.1...5
Удельная теплоемкость активной пластины, кДж/(м3К) 3500
Скорость охлаждающей среды, м/сек
Указанным диапазонам размерных величин соответствуют области изменения безразмерных параметров, охватывающие практически все реальные конструкции магнитопроводов турбогенераторов 0.1 < В1 <10; 0.11 <»г <2.2.
Результатами расчета являются обширные массивы нестационарных температурных полей всей расчетной области на протяжении переходного