Математическое моделирование тепловых полей в активной зоне электрических машин с косвенным водяным охлаждением

• Автор: Железняк, Иван Николаевич
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Анализ влияния систем охлаждения на технические и эксплуатационные характеристики электрических машин морского назначения
1.1 Требования к надежности эксплуатации и эффективности
систем охлаждения
1.1.1 Температура и превышение температуры
1.1.2 Сопротивление изоляции обмоток
1.1.3 Кавитация в системах водяного охлаждения
1.1.4 Аэродинамический шум
1.2 Влияние выбора системы охлаждения на электромеханические характеристики машины
1.3 Заключение
2 Предварительный анализ теплового состояний машины. Формирование первичного конструктивного облика электрической машины
2.1 Разделение потерь
2.1.1 Потери в обмотке статора
2.1.2 Потери в стали
2.1.3 Потери в роторе
2.1.4 Потери на вентиляцию
2.2 Тепловой анализ с применением точных аналитических
решений
2.2.1 Анализ существующих расчетных моделей
2.2.2 Приведение параметров реальной электрической машины к эквивалентной двухслойной модели
2.2.3 Решение задачи для стационарного режима
2.2.4 Решение задачи для нестационарного режима

2.3 Тепловой анализ по методу тепловых схем замещения
2.4 Заключение
3 Численное моделирование тепловых процессов в электрических машинах
3.1 Постановка задачи и принятые допущения
3.2 Описание объектов исследования
3.3 Расчетные модели
3.4 Расчет стационарного теплового поля
3.4.1 Асинхронный двигатель
3.4.2 Трансформатор с вращающимся полем
3.5 Расчет нестационарных тепловых процессов
3.5.1 Асинхронный двигатель
3.5.2 Трансформатор с вращающимся полем
3.6 Заключение
4 Сравнительный анализ и обобщение результатов моделирования и аналитических решений, сопоставление с экспериментом
4.1 Асинхронный двигатель
4.1.1 Преобразование ядра машины в обобщенную двухслойную модель
4.1.2 Сравнение результатов расчетов
4.2 Трансформатор с вращающимся полем
4.2.1 Преобразование ядра машины в обобщенную двухслойную модель
4.2.2 Сравнение результатов расчетов
4.3 Анализ адекватности обобщенной двухслойной модели
4.4 Алгоритм проведения поисковых тепловых расчетов
4.4 Заключение
Заключение

Список литературы
Приложение А Общие данные
Приложение Б Данные эксперимента
Приложение В Расчет параметров обобщенных двухслойных
моделей
Приложение Г Расчет асинхронного двигателя по методу тепловых
схем замещения
Приложение Д Расчет трансформатора с вращающимся полем по
методу тепловых схем замещения

причине целесообразно пользоваться упрощенными математическими моделями, применяя их для расчета определенных участков машины.
2.2.1 Анализ существующих расчетных моделей
Для моделирования наиболее очевидным является применение простых геометрических тел и их комбинаций. На сегодняшний день наибольшее распространение получили модели, представленные на рисунке 1.
Самый простой случай - однослойная пластина, теплоизолированная с одной стороны, моделирует пакеты активной стали. В данном случае учтены все теплофизические параметры. Результат достаточно нагляден.
- в реальных единицах:
Л/гг(2т + 1)2 2т+
(2.13)
где: То - температура охлаждаемой стенки, °С
д„- объемное тепловыделение, Вт/м3 X - средний коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К) Ь - ширина пластины(координата точки с наибольшей температурой), м
а - коэффициент температуропроводности, м2/с
- время, с
- в относительных единицах, с учетом только первого члена ряда для максимально нагретой точки [17]: