【摘要】：兆瓦級(jí)雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是核電系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵動(dòng)力設(shè)備。屏蔽套是雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的特有結(jié)構(gòu)件,由于屏蔽套的加入,使得該類電機(jī)設(shè)計(jì)有別于常規(guī)電機(jī),屏蔽套磁熱力問題的準(zhǔn)確分析成為此類電機(jī)電磁設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本文以雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象,結(jié)合屏蔽套電磁與熱問題研究現(xiàn)狀,對(duì)屏蔽套損耗計(jì)算方法問題、溫度場(chǎng)計(jì)算問題、動(dòng)態(tài)性能計(jì)算問題和電磁力計(jì)算問題進(jìn)行了研究。針對(duì)目前屏蔽套損耗計(jì)算方法無法考慮磁場(chǎng)透入深度且端部屏蔽套渦流損耗和屏蔽套與端部結(jié)構(gòu)件間環(huán)流損耗難以計(jì)算的問題,研究了屏蔽套損耗的分布規(guī)律,提出了一種可以計(jì)及磁場(chǎng)透入深度和渦流端部效應(yīng)的直線段屏蔽套渦流損耗計(jì)算方法,利用疊加法分離了端部屏蔽套渦流損耗、屏蔽套與端部結(jié)構(gòu)件間環(huán)流損耗。給出了直線段屏蔽套渦流損耗在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的變化規(guī)律,得到了端部屏蔽套電流密度的幅值和分布規(guī)律,掌握了屏蔽套與端部結(jié)構(gòu)件間環(huán)流對(duì)屏蔽套電流幅值和路徑上的影響。在此基礎(chǔ)上,揭示了屏蔽套渦流損耗、屏蔽套和端部結(jié)構(gòu)件間環(huán)流損耗與屏蔽套材料、錐形環(huán)材料、支撐筒材料、壓板材料之間的關(guān)系,得到了屏蔽套厚度的變化對(duì)屏蔽套損耗變化規(guī)律的影響。根據(jù)上述研究結(jié)果,提出了屏蔽套損耗的減小方法,給出了新方法對(duì)降低屏蔽套損耗的貢獻(xiàn)程度。研究了屏蔽套對(duì)電機(jī)熱源的影響,通過對(duì)核主泵冷卻系統(tǒng)的研究,得到了雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)溫度場(chǎng)的入口邊界條件,采用有限體積法對(duì)雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)溫度場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算,得到了屏蔽套溫度場(chǎng)的分布情況,給出了計(jì)及屏蔽套和不計(jì)及屏蔽套時(shí)溫度變化規(guī)律,得到了屏蔽套損耗對(duì)電機(jī)溫度場(chǎng)的影響,掌握了雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)各部件的溫度場(chǎng)圖以及最大溫度變化曲線和冷卻條件上的聯(lián)系,在此基礎(chǔ)上,給出了雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)最佳冷卻條件。提出了能夠計(jì)及定轉(zhuǎn)子屏蔽套的雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型,建立了電壓方程、磁鏈方程、電磁轉(zhuǎn)矩方程和機(jī)械特性方程,給出了雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型中各個(gè)參數(shù)的計(jì)算方法,分析了雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)過程,明確了雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電源電壓暫降對(duì)電機(jī)性能的影響,給出了雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電源電壓暫降的敏感度閾值,通過與有限元聯(lián)合仿真計(jì)算結(jié)果和計(jì)算時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了所提數(shù)學(xué)模型的合理性和高效性。根據(jù)洛倫茲力法計(jì)算了定轉(zhuǎn)子屏蔽套和定轉(zhuǎn)子繞組的電磁力密度,揭示了定子屏蔽套和轉(zhuǎn)子屏蔽套電磁力密度空間分布的區(qū)別和原因,找到了屏蔽套局部受力嚴(yán)重的危險(xiǎn)位置,明確了屏蔽套對(duì)端部繞組電磁力的影響程度,分析了屏蔽套材料、錐形環(huán)材料、支撐筒材料和環(huán)流對(duì)屏蔽套電磁力的影響,定量給出了本文提出的新方法對(duì)屏蔽套電磁力的減小程度,為雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)密封性能提供理論依據(jù)。
【圖文】：

濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展和人民生活水平日益提高，能展面臨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的能源供需總量平衡，造成的生態(tài)問題；西煤東運(yùn)、北煤南運(yùn)、西題；對(duì)國(guó)外資源依存的能源供應(yīng)安全問題這 開的氣候變化會(huì)議上[2]，按合理利用和成熟性的各種替代能源分為四個(gè)檔次，核能排在第一清潔和經(jīng)濟(jì)的能源，積極發(fā)展核電成為我國(guó)實(shí)選擇[3-5]。在快速發(fā)展的核電領(lǐng)域內(nèi)，雙屏蔽感仍然完全進(jìn)口國(guó)外設(shè)備，采用國(guó)外技術(shù)，嚴(yán)重力安全[6, 7]。雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在密閉的的放射性物質(zhì)。雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在氣隙兩側(cè)蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的特有結(jié)構(gòu)件，能夠保護(hù)定子鐵由于屏蔽套的加入，，使得該類電機(jī)設(shè)計(jì)有別于準(zhǔn)確分析成為此類電機(jī)電磁設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。核主 1-1 所示。核主泵用雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)及其屏

核主泵用雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)及其屏蔽套實(shí)物圖如圖1-2 所示[10]。圖 1-1 雙屏蔽感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig. 1-1 Structure diagram of double canned induction motors
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM346

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2704704