立式水轮发电机转子励磁绕组全浸式蒸发冷却换热特性研究

来源：电工电能新技术杂志2023年第11期北京时间：

作者：赵晟， 王宇， 杨张斌

单位：1.中国科学院电工研究所， 北京 100190；
2.中国三峡建工集团有限公司， 四川 成都 610041

摘要：目前水电机组向着单机大容量、高转速的趋势发展，发电机体积功率密度将进一步提升，转子的散热矛盾也逐渐凸显。为了验证相变液冷技术在转子上应用的可行性并分析其冷却效果，本文提出了一种转子励磁绕组全浸式蒸发冷却结构方案，通过搭建立式电机转子相变液冷实验研究平台对转子蒸发冷却系统流动与换热特性进行了测试，首先验证了该种冷却方式满足转子散热需求；其次采用实验测试与CFD仿真相结合的方式进一步分析验证了不同离心加速度下系统换热和流动特性，结果显示随离心加速度增大模拟磁极线圈温度由均匀分布转变为沿径向线性分布，随离心加速度增大循环流量由逐渐减小转变为与热流密度呈正比关系。研究结果可为蒸发冷却技术在大容量、高转速立式电机转子冷却领域的应用提供一种可行的思路及设计参考。

关键词：立式水轮发电机； 转子； 蒸发冷却； 离心加速度

基金资助：中国三峡建工（集团）有限公司科研项目（JGJD0322006）