高温气冷堆氦气风机驱动电机铁心损耗与通风结构研究

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高温气冷堆氦气驱动电机作为高温气冷堆一回路传热工质循环驱动设备,要求其具有高可靠性和长使用寿命,因此对电机损耗和温度场分布的准确计算极为重要。该驱动电机功率大、变频驱动、高转速、风机类负载、以高温高压氦气为传热工质,这些特点决定了该电机没有成熟的理论及技术经验可以借鉴,对高压氦气本身的流体特性和传热特性缺乏针对性研究,不利于驱动电机通风结构的设计和优化,这使得电机的可靠性和使用寿命无法得到保障,甚至会影响整个高温气冷堆的安全运行。因此,针对高温高压氦气对流换热系数以及高温气冷堆氦气驱动电机通风结构优化的研究,对提高驱动电机使用寿命,保证核反应堆稳定安全运行具有极其重要的意义。
  总结分析了国内外对高温气冷堆、氦气阻力系数以及氦气对流换热系数的研究现状,阐述了铁心损耗、流体场和温度场数值计算的基本理论,为驱动电机铁心损耗分析与通风结构优化计算建立了理论基础。
  计算了氦气风机驱动电机在多种运行状态下,驱动电机定转子铁心中的磁密分布,以及定转子铁心损耗分布。并对磁密分布情况进行了分析,同时利用仿真磁密数据,对比了铁心损耗解析计算与数值计算之间的误差,对多运行状态下电机铁耗的解析计算提出了建议。
  为了研究以氦气为冷却介质的电机通风结构设计规律,分析了圆直管道中,不同压强、不同入口流速、不同热流量下,氦气的沿程阻力系数,并与同等条件下的空气进行了对比,揭示了氦气环境下风机驱动电机通风结构的设计与空气冷却介质的不同之处,给出了氦气环境下驱动电机通风结构的设计准则建议。
  根据驱动电机的尺寸数据,建立了一个定子径向通风结构,分析了高温高压氦气环境下,不同高度的通风结构内的流体场分布及冷却性能。
  本文的研究结果,填补了基于高温高压氦气冷却介质的电机通风结构计算中沿程阻力系数研究的空白,为高压氦气环境下电机通风结构提供了设计依据。
  
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