冷卻電機溫升的影響。:風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)摩耗表面冷卻風(fēng)礞溫升1前畝的方式,試制時采用鋼板滾圃焊接結(jié)構(gòu),機座外圓焊有由鋼板彎成的內(nèi)部有通風(fēng)道的冷卻筋。內(nèi)風(fēng)路冷卻風(fēng)流經(jīng)線圈端部、氣隙及轉(zhuǎn)子通風(fēng)孔、冷卻筋內(nèi)部風(fēng)孔形成回路,外風(fēng)路冷卻風(fēng)流經(jīng)冷卻筋外表面。 發(fā)電機試制完成后,經(jīng)試驗各項性能指標(biāo)達到用戶要求。但與進口電機相比,效率略低。為達到完全取代進口電機的目的,開始了對發(fā)電機的優(yōu)化設(shè)計。 2優(yōu)化過程分析發(fā)電機的各項損耗試驗值可看出,發(fā)電機風(fēng)摩耗為7.4kW,比進口電機的3.9kW增加了3.5kW.這是導(dǎo)致發(fā)電機效率偏低的一個重要因素。發(fā)電機的散熱要依靠其內(nèi)、外風(fēng)扇產(chǎn)生的冷卻風(fēng)。風(fēng)量大、風(fēng)速高對進一步降低發(fā)電機溫升有好處,但這導(dǎo)致冷卻風(fēng)扇尺寸過大,進而增大了發(fā)電機的風(fēng)摩耗,使發(fā)電機效率降低。如何恰當(dāng)?shù)卮_定風(fēng)扇尺寸,使發(fā)電機的風(fēng)摩耗能控制在較低水平而又能保證其溫升符合要求,這需要經(jīng)過詳細(xì)的發(fā)熱計算才能做到。為此采用表面冷卻電機的發(fā)熱計算程序?qū)Πl(fā)電機的風(fēng)扇尺寸、風(fēng)扇損耗、風(fēng)量數(shù)據(jù)、定子線圈溫升、轉(zhuǎn)子銅排溫升的數(shù)據(jù)進行了分析計算。 首先,分析內(nèi)、外風(fēng)扇尺寸變化時上述幾項數(shù)據(jù)的相應(yīng)變化,此時外風(fēng)扇固定在某一尺寸不變。在內(nèi)風(fēng)扇寬度不變時,改變其直徑,經(jīng)發(fā)熱程序計算得到以下一組數(shù)據(jù):內(nèi)風(fēng)直徑()內(nèi)風(fēng)損耗(w)內(nèi)風(fēng)路風(fēng)量(mVB)定子線H溫升(K)轉(zhuǎn)子銅排溫升(K)從以上計算數(shù)據(jù)可看出,內(nèi)風(fēng)路的風(fēng)量變化對發(fā)電機的溫升影響是極小的。內(nèi)風(fēng)路的風(fēng)摩耗從4810W減小到2096W,使得內(nèi)風(fēng)路風(fēng)量從1.52m3/S降到l.OmVs,而定子溫升僅上升1K.這看似難以理解,仔細(xì)分析就可發(fā)現(xiàn)這完全是由發(fā)電機的冷卻方式?jīng)Q定冷卻筋中風(fēng)速(m/s)發(fā)電機定子線圈溫升(K)風(fēng)扇I1197風(fēng)扇n299的。對帶集中冷卻器的電機,電機的全部熱量幾乎全由內(nèi)風(fēng)扇產(chǎn)生的冷卻風(fēng)量帶至冷卻器的冷卻管,在這種情況下內(nèi)風(fēng)路的冷卻風(fēng)量是至關(guān)重要的,而對表面冷卻的電機而言,大部分熱量通過定子鐵心外圓與機座內(nèi)圓的配合面直接傳遞到機座表面的冷卻筋上,一部分熱量通過電機內(nèi)部的熱空氣傳遞到機座或端蓋外面的冷卻筋上,內(nèi)風(fēng)路空氣的流動更大的作用是使內(nèi)部各點的空氣溫度趨于接近,以避免局部過熱的情況。 為了驗證內(nèi)風(fēng)路風(fēng)量時對發(fā)電機溫升的影響,做對比試驗如下:保持外風(fēng)扇不變,調(diào)換不同尺寸的內(nèi)風(fēng)扇分別測量此時內(nèi)風(fēng)路風(fēng)量及定子線圈溫升。測內(nèi)風(fēng)路風(fēng)量的方法是這樣的:在內(nèi)部有風(fēng)道的冷卻筋上鉆*6的孔,用測量探頭伸進孔內(nèi)測量風(fēng)速,則風(fēng)速的對比值即為風(fēng)量的對比值。實測結(jié)果如下:由此可看出,在內(nèi)風(fēng)量增加5倍的情況下,發(fā)電機溫升僅增加2K,這與計算情況是基本吻合的。 接下來分析外風(fēng)扇尺寸及外風(fēng)量變化時外風(fēng)扇損耗、定子線圈溫升、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條溫升的變化。此時內(nèi)風(fēng)扇尺寸保持不變,在外風(fēng)扇寬度不變的情況下改變其外徑,經(jīng)發(fā)熱計算程序算得到以下數(shù)據(jù):外風(fēng)扇直徑(mm)外風(fēng)扇損耗(W)外風(fēng)路風(fēng)量(mVs)定子線圈溫升(K)轉(zhuǎn)子銅排溫升(K)從這組數(shù)據(jù)可以看出,外風(fēng)扇的風(fēng)量變化對發(fā)電機的溫升影響是比較明顯的。當(dāng)外風(fēng)扇直徑從640mm變到610mm時,風(fēng)摩耗降低850W,風(fēng)量減小0.14m3/s,定子溫升增加1.3K;而外風(fēng)扇直徑從550mm變到520mm時,風(fēng)摩耗降低545W,風(fēng)量減小0.13m3/s,此時定子線圈溫升增加了2.1K,由此可看出,隨外風(fēng)扇風(fēng)量的逐步減小,定子線圈的溫升上升速度加快,而且降低外風(fēng)扇風(fēng)摩耗的效果也逐步變小。 由上述分析計算可得出以下結(jié)論:優(yōu)化發(fā)電機效率,減小風(fēng)摩耗的正確方法應(yīng)當(dāng)盡量縮小內(nèi)風(fēng)扇尺寸,而外風(fēng)扇尺寸則必須控制在恰數(shù)值,這樣才不至于在減小風(fēng)摩耗的同時發(fā)電機溫升上升過多。 經(jīng)反復(fù)計算后,最終確定了發(fā)電機內(nèi)、外風(fēng)扇的優(yōu)化尺寸,風(fēng)扇采取低損耗的后傾葉片式設(shè)計。經(jīng)試驗驗證,優(yōu)化后的發(fā)電機風(fēng)摩耗由原來的7.4kW降至3.85kW,達到進口電機的水平,而且發(fā)電機溫升遠(yuǎn)低于進口電機,取得了讓用戶滿意的效果。目前優(yōu)化設(shè)計的風(fēng)力發(fā)電機已批量投產(chǎn)取代進口電