Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik.Siz məhdud CSS dəstəyi ilə brauzer versiyasından istifadə edirsiniz.Ən yaxşı təcrübə üçün sizə yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyi tövsiyə edirik (və ya Internet Explorer-də Uyğunluq Rejimini deaktiv edin).Bu arada, davamlı dəstəyi təmin etmək üçün saytı üslub və JavaScript olmadan göstəririk.
Mühərrikin istismar xərcləri və uzunömürlü olması səbəbindən düzgün mühərrik istilik idarəetmə strategiyası son dərəcə vacibdir.Bu məqalə daha yaxşı dayanıqlığı təmin etmək və səmərəliliyi artırmaq üçün asinxron mühərrikləri üçün istilik idarəetmə strategiyasını işləyib hazırlayıb.Bundan əlavə, mühərrikin soyudulması üsullarına dair ədəbiyyatın geniş nəzərdən keçirilməsi həyata keçirilmişdir.Əsas nəticə olaraq, istilik paylanmasının məşhur problemini nəzərə alaraq, yüksək güclü hava ilə soyudulmuş asinxron mühərrikin istilik hesablaması verilir.Bundan əlavə, bu tədqiqat cari ehtiyacları ödəmək üçün iki və ya daha çox soyutma strategiyası ilə inteqrasiya olunmuş bir yanaşma təklif edir.100 kVt gücündə hava ilə soyudulmuş asinxron mühərrik modelinin və eyni mühərrikin təkmilləşdirilmiş istilik idarəetmə modelinin ədədi tədqiqi aparılmışdır ki, burada hava soyutma və inteqrasiya olunmuş su soyutma sisteminin kombinasiyası vasitəsilə motorun səmərəliliyində əhəmiyyətli artım əldə edilir. həyata keçirilən.SolidWorks 2017 və ANSYS Fluent 2021 versiyalarından istifadə etməklə inteqrasiya olunmuş hava və su ilə soyudulmuş sistem tədqiq edilmişdir.Üç fərqli su axını (5 L/dəq, 10 L/dəq və 15 L/dəq) adi hava ilə soyudulmuş asinxron mühərrikləri ilə müqayisədə təhlil edilib və mövcud dərc edilmiş resurslardan istifadə etməklə yoxlanılıb.Təhlil göstərir ki, müxtəlif axın sürətləri üçün (müvafiq olaraq 5 L/dəq, 10 L/dəq və 15 L/dəq) biz müvafiq olaraq 2,94%, 4,79% və 7,69% temperatur azalması əldə etmişik.Buna görə də nəticələr göstərir ki, quraşdırılmış asinxron mühərriki hava ilə soyudulmuş asinxron mühərriki ilə müqayisədə temperaturu effektiv şəkildə azalda bilər.
Elektrik mühərriki müasir mühəndislik elminin əsas ixtiralarından biridir.Elektrik mühərrikləri məişət cihazlarından tutmuş nəqliyyat vasitələrinə, o cümlədən avtomobil və aerokosmik sənayedə istifadə olunur.Son illərdə asinxron mühərriklərin (AM) populyarlığı yüksək başlanğıc anı, yaxşı sürətə nəzarət və orta yüklənmə qabiliyyətinə görə artmışdır (şək. 1).Asinxron mühərriklər təkcə lampalarınızı işıqlandırmır, həm də diş fırçanızdan tutmuş Tesla-ya qədər evinizdəki gadgetların əksəriyyətini gücləndirir.IM-də mexaniki enerji stator və rotor sarımlarının maqnit sahəsinin təması nəticəsində yaranır.Bundan əlavə, IM nadir torpaq metallarının məhdud tədarükü səbəbindən əlverişli bir seçimdir.Bununla belə, AD-lərin əsas çatışmazlığı onların xidmət müddəti və səmərəliliyinin temperatura çox həssas olmasıdır.İnduksiya mühərrikləri dünya elektrik enerjisinin təxminən 40%-ni istehlak edir, bu da bizi bu maşınların enerji istehlakını idarə etməyin vacib olduğunu düşünməyə vadar etməlidir.
Arrhenius tənliyi göstərir ki, iş temperaturunun hər 10°C yüksəlməsi üçün bütün mühərrikin ömrü yarıya qədər azalır.Buna görə də maşının etibarlılığını təmin etmək və məhsuldarlığını artırmaq üçün qan təzyiqinin istilik nəzarətinə diqqət yetirmək lazımdır.Keçmişdə istilik analizinə laqeyd yanaşılıb və motor dizaynerləri layihə təcrübəsinə və ya sarım cərəyanının sıxlığı və s. kimi digər ölçülü dəyişənlərə əsaslanaraq problemi yalnız periferiyada nəzərdən keçiriblər. işin istiləşməsi şərtləri, nəticədə maşının ölçüsünün artması və buna görə də dəyərin artması.
Termal analizin iki növü var: yığılmış dövrə təhlili və ədədi üsullar.Analitik metodların əsas üstünlüyü hesablamaları tez və dəqiq yerinə yetirmək bacarığıdır.Bununla belə, istilik yollarını simulyasiya etmək üçün kifayət qədər dəqiqliklə sxemləri müəyyən etmək üçün xeyli səy göstərilməlidir.Digər tərəfdən, ədədi üsullar təxminən hesablama mayeləri dinamikası (CFD) və struktur istilik analizinə (STA) bölünür, hər ikisi sonlu elementlər analizindən (FEA) istifadə edir.Rəqəmsal analizin üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, cihazın həndəsəsini modelləşdirməyə imkan verir.Bununla belə, sistemin qurulması və hesablamaları bəzən çətin ola bilər.Aşağıda müzakirə olunan elmi məqalələr müxtəlif müasir induksiya mühərriklərinin istilik və elektromaqnit analizinin seçilmiş nümunələridir.Bu məqalələr müəllifləri asinxron mühərriklərdə istilik hadisələrini və onların soyudulması üsullarını öyrənməyə sövq etdi.
Pil-Wan Han1 MI-nin istilik və elektromaqnit analizi ilə məşğul idi.Termik analiz üçün yığılmış dövrə analizi üsulu, elektromaqnit analizi üçün isə zamanla dəyişən maqnit sonlu elementlər üsulu istifadə olunur.İstənilən sənaye tətbiqində termal həddindən artıq yüklənmənin qorunmasını düzgün təmin etmək üçün stator sarımının temperaturu etibarlı şəkildə qiymətləndirilməlidir.Əhməd və digərləri2 dərin istilik və termodinamik mülahizələrə əsaslanan daha yüksək dərəcəli istilik şəbəkəsi modelini təklif etdilər.Sənaye istilik mühafizəsi məqsədləri üçün istilik modelləşdirmə üsullarının inkişafı analitik həllərdən və istilik parametrlərinin nəzərə alınmasından faydalanır.
Nair və digərləri 3 elektrik maşınında istilik paylanmasını proqnozlaşdırmaq üçün 39 kVt IM və 3D ədədi istilik analizinin birləşdirilmiş təhlilindən istifadə etmişlər.Ying və digərləri 4 3D temperatur təxmini ilə fanla soyudulmuş tam qapalı (TEFC) IM-ləri təhlil etdilər.Ay və b.5 CFD istifadə edərək IM TEFC-nin istilik axını xassələrini tədqiq etmişdir.LPTN motor keçid modeli Todd et al.6 tərəfindən verilmişdir.Təklif olunan LPTN modelindən alınan hesablanmış temperaturlarla birlikdə eksperimental temperatur məlumatları istifadə olunur.Peter et al.7 elektrik mühərriklərinin istilik davranışına təsir edən hava axınını öyrənmək üçün CFD-dən istifadə etmişdir.
Cabral və digərləri8 silindr istilik diffuziya tənliyini tətbiq etməklə maşının temperaturunun əldə edildiyi sadə IM termal modelini təklif etdilər.Nategh et al.9 optimallaşdırılmış komponentlərin düzgünlüyünü yoxlamaq üçün CFD-dən istifadə edərək, özünü ventilyasiya edən dartma motor sistemini tədqiq etmişlər.Beləliklə, ədədi və eksperimental tədqiqatlar asinxron mühərriklərin istilik analizini simulyasiya etmək üçün istifadə edilə bilər, bax.2.
Yinye et al.10 standart materialların ümumi istilik xassələrindən və maşın hissələrinin itkisinin ümumi mənbələrindən istifadə etməklə istilik idarəetməsini təkmilləşdirmək üçün dizayn təklif etmişdir.Marco et al.11 CFD və LPTN modellərindən istifadə edərək maşın komponentləri üçün soyutma sistemlərinin və su gödəkçələrinin layihələndirilməsi meyarlarını təqdim etdi.Yaohui et al.12 uyğun soyutma metodunun seçilməsi və dizayn prosesinin əvvəlində performansın qiymətləndirilməsi üçün müxtəlif təlimatlar təqdim edir.Nell et al.13 multifizika problemi üçün verilmiş qiymət diapazonu, təfərrüat səviyyəsi və hesablama gücü üçün birləşdirilmiş elektromaqnit-istilik simulyasiyası üçün modellərdən istifadə etməyi təklif etmişdir.Jean et al.14 və Kim et al.15 3D birləşdirilmiş FEM sahəsindən istifadə edərək hava ilə soyudulmuş asinxron mühərrikinin temperatur paylanmasını tədqiq etmişlər.Joule itkilərini tapmaq və onları termal analiz üçün istifadə etmək üçün 3D burulğan cərəyanı sahə analizindən istifadə edərək daxilolma məlumatlarını hesablayın.
Michel et al.16 simulyasiyalar və təcrübələr vasitəsilə şərti mərkəzdənqaçma soyutma fanatlarını müxtəlif dizaynlı eksenel ventilyatorlarla müqayisə etdi.Bu dizaynlardan biri eyni işləmə temperaturunu qoruyarkən mühərrikin səmərəliliyində kiçik, lakin əhəmiyyətli təkmilləşdirmələrə nail oldu.
Lu et al.17 induksiya mühərrikinin şaftında dəmir itkilərini qiymətləndirmək üçün Boglietti modeli ilə birlikdə ekvivalent maqnit dövrə metodundan istifadə etmişdir.Müəlliflər hesab edirlər ki, maqnit axınının sıxlığının milli mühərrik daxilində istənilən kəsişmədə paylanması vahiddir.Onlar öz metodlarını sonlu elementlərin təhlili və eksperimental modellərin nəticələri ilə müqayisə ediblər.Bu üsul MI-nin ekspress təhlili üçün istifadə edilə bilər, lakin onun dəqiqliyi məhduddur.
18 xətti asinxron mühərriklərin elektromaqnit sahəsinin təhlili üçün müxtəlif üsulları təqdim edir.Onların arasında reaktiv relslərdə güc itkilərinin qiymətləndirilməsi üsulları və dartma xətti asinxron mühərriklərinin temperatur artımının proqnozlaşdırılması üsulları təsvir edilmişdir.Bu üsullar xətti asinxron mühərriklərin enerjiyə çevrilmə səmərəliliyini artırmaq üçün istifadə edilə bilər.
Zabdur və b.19 üçölçülü ədədi metoddan istifadə edərək soyuducu gödəkçələrin performansını araşdırdı.Soyuducu gödəkçə, nasos üçün tələb olunan güc və maksimum temperatur üçün vacib olan üç fazalı IM üçün soyuducu suyun əsas mənbəyi kimi sudan istifadə edir.Rippel və başqaları.20, transvers laminatlı soyutma adlanan maye soyutma sistemlərinə yeni bir yanaşma patentləşdirdi, burada soyuducu bir-birinin maqnit laminasiyasındakı deliklərdən əmələ gələn dar bölgələrdən eninə şəkildə axır.Dəriszadə və b.21 etilen qlikol və su qarışığından istifadə edərək avtomobil sənayesində dartma mühərriklərinin soyudulmasını eksperimental olaraq araşdırdı.CFD və 3D turbulent maye analizi ilə müxtəlif qarışıqların performansını qiymətləndirin.Boopathi və digərlərinin 22 simulyasiya tədqiqatı göstərdi ki, su ilə soyudulan mühərriklər üçün temperatur diapazonu (17-124°C) hava ilə soyudulan mühərriklərdən (104-250°C) əhəmiyyətli dərəcədə kiçikdir.Alüminium su ilə soyudulmuş mühərrikin maksimal temperaturu 50,4%, PA6GF30 su ilə soyudulmuş mühərrikin maksimal temperaturu isə 48,4% azalıb.Bezukov və digərləri 23 maye soyutma sistemi ilə miqyas əmələ gəlməsinin mühərrik divarının istilik keçiriciliyinə təsirini qiymətləndirmişlər.Tədqiqatlar göstərdi ki, 1,5 mm qalınlığında olan oksid plyonka istilik ötürülməsini 30% azaldır, yanacaq sərfiyyatını artırır və mühərrik gücünü azaldır.
Tanguy və digərləri 24 soyuducu kimi sürtkü yağından istifadə edən elektrik mühərrikləri üçün müxtəlif axın sürətləri, yağ temperaturları, fırlanma sürətləri və inyeksiya rejimləri ilə təcrübələr aparmışlar.Axın sürəti ilə ümumi soyutma səmərəliliyi arasında güclü əlaqə qurulmuşdur.Ha və digərləri25 yağ təbəqəsini bərabər şəkildə yaymaq və mühərrikin soyudulmasının səmərəliliyini artırmaq üçün damcı ucluqlarından burun kimi istifadə etməyi təklif etdilər.
Nandi et al.26 L formalı düz istilik borularının mühərrikin işinə və istilik idarəçiliyinə təsirini təhlil etmişdir.İstilik borusunun buxarlandırıcı hissəsi mühərrik korpusunda quraşdırılır və ya mühərrik şaftına basdırılır, kondensator hissəsi isə dövran edən maye və ya hava ilə quraşdırılır və soyudulur.Bellettre və başqaları.27 keçici motor statoru üçün PCM bərk-maye soyutma sistemini tədqiq etdi.PCM, gizli istilik enerjisini saxlayaraq isti nöqtənin temperaturunu aşağı salaraq, dolama başlıqlarını hopdurur.
Beləliklə, mühərrik performansı və temperaturu müxtəlif soyutma strategiyalarından istifadə etməklə qiymətləndirilir, şək.3. Bu soyutma sxemləri sarımların, lövhələrin, sarma başlıqlarının, maqnitlərin, karkasların və son lövhələrin temperaturunu idarə etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Maye soyutma sistemləri səmərəli istilik ötürülməsi ilə tanınır.Bununla belə, mühərrikin ətrafına soyuducu vurmaq çox enerji sərf edir, bu da mühərrikin effektiv gücünü azaldır.Hava soyutma sistemləri isə aşağı qiymətə və yenilənmə asanlığına görə geniş istifadə edilən bir üsuldur.Bununla belə, hələ də maye soyutma sistemlərindən daha az səmərəlidir.Maye ilə soyudulan sistemin yüksək istilik ötürmə performansını əlavə enerji sərf etmədən hava ilə soyudulan sistemin aşağı qiyməti ilə birləşdirə bilən inteqrasiya olunmuş yanaşma lazımdır.
Bu məqalə AD-də istilik itkilərini sadalayır və təhlil edir.Bu problemin mexanizmi, eləcə də asinxron mühərriklərin qızdırılması və soyudulması Soyutma strategiyaları vasitəsilə asinxron mühərriklərdə istilik itkisi bölməsində izah edilir.Bir induksiya mühərrikinin nüvəsinin istilik itkisi istiliyə çevrilir.Buna görə də, bu məqalədə ötürücülük və məcburi konveksiya ilə mühərrik daxilində istilik ötürmə mexanizmi müzakirə olunur.Davamlılıq tənlikləri, Navier-Stokes/momentum tənlikləri və enerji tənliklərindən istifadə edərək IM-nin termal modelləşdirilməsi haqqında məlumat verilir.Tədqiqatçılar yalnız elektrik mühərrikinin istilik rejiminə nəzarət etmək üçün stator sarımlarının temperaturunu qiymətləndirmək üçün IM-nin analitik və ədədi istilik tədqiqatlarını apardılar.Bu məqalə CAD modelləşdirmə və ANSYS Fluent simulyasiyasından istifadə edərək hava ilə soyudulmuş IM-lərin istilik analizinə və inteqrasiya olunmuş hava ilə soyudulmuş və su ilə soyudulmuş IM-lərin termal analizinə yönəlmişdir.Hava ilə soyudulan və su ilə soyudulan sistemlərin inteqrasiya olunmuş təkmilləşdirilmiş modelinin istilik üstünlükləri dərindən təhlil edilir.Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, burada sadalanan sənədlər asinxron mühərriklərin istilik hadisələri və soyudulması sahəsində ən müasir vəziyyətin xülasəsi deyil, induksiya mühərriklərinin etibarlı işləməsini təmin etmək üçün həll edilməli olan bir çox problemləri göstərir. .
İstilik itkisi adətən mis itkisi, dəmir itkisi və sürtünmə/mexaniki itkiyə bölünür.
Mis itkiləri keçiricinin müqavimətinə görə Joule qızdırmasının nəticəsidir və 10.28 kimi ölçülə bilər:
burada q̇g yaranan istilikdir, I və Ve müvafiq olaraq nominal cərəyan və gərginlikdir, Re isə mis müqavimətidir.
Parazitar itki kimi də tanınan dəmir itkisi, əsasən zamanla dəyişən maqnit sahəsinin səbəb olduğu AM-də histerez və burulğan cərəyanı itkilərinə səbəb olan ikinci əsas itki növüdür.Onlar genişləndirilmiş Steinmetz tənliyi ilə ölçülür, onların əmsalları iş şəraitindən asılı olaraq sabit və ya dəyişən hesab edilə bilər10,28,29.
burada Khn əsas itki diaqramından alınan histerezis itkisi əmsalıdır, Ken burulğan cərəyanının itkisi əmsalıdır, N harmonik göstəricidir, Bn və f müvafiq olaraq qeyri-sinusoidal həyəcanın pik axınının sıxlığı və tezliyidir.Yuxarıdakı tənliyi aşağıdakı kimi daha da sadələşdirmək olar10,29:
Onların arasında K1 və K2 müvafiq olaraq əsas itki faktoru və burulğan cərəyanı itkisi (qec), histerezis itkisi (qh) və artıq itkidir (qex).
Külək yükü və sürtünmə itkiləri IM-də mexaniki itkilərin iki əsas səbəbidir.Külək və sürtünmə itkiləri 10,
Düsturda n - fırlanma sürəti, Kfb - sürtünmə itkiləri əmsalı, D - rotorun xarici diametri, l - rotorun uzunluğu, G - rotorun çəkisi 10.
Mühərrik daxilində istilik ötürmənin əsas mexanizmi bu nümunəyə tətbiq edilən Poisson tənliyi30 ilə müəyyən edildiyi kimi, keçiricilik və daxili istilik vasitəsilə həyata keçirilir:
Əməliyyat zamanı, müəyyən bir vaxtdan sonra, mühərrik sabit vəziyyətə çatdıqda, yaranan istilik səthin istilik axınının daimi istiləşməsi ilə təxmin edilə bilər.Buna görə də, mühərrik daxilində keçiriciliyin daxili istiliyin buraxılması ilə həyata keçirildiyini güman etmək olar.
Qapaqlar və ətrafdakı atmosfer arasında istilik ötürülməsi, mayenin xarici qüvvə tərəfindən müəyyən bir istiqamətdə hərəkət etməyə məcbur edildiyi zaman məcburi konveksiya hesab olunur.Konveksiya 30 ilə ifadə edilə bilər:
burada h istilik ötürmə əmsalı (W/m2 K), A səth sahəsi, ΔT isə istilik ötürmə səthi ilə səthə perpendikulyar olan soyuducu arasında temperatur fərqidir.Nusselt sayı (Nu) sərhədə perpendikulyar olan konvektiv və keçirici istilik köçürmələrinin nisbətinin ölçüsüdür və laminar və turbulent axının xüsusiyyətlərinə əsasən seçilir.Empirik metoda görə, turbulent axının Nusselt sayı adətən Reynolds sayı və 30 ilə ifadə olunan Prandtl sayı ilə əlaqələndirilir:
burada h - konvektiv istilik ötürmə əmsalı (W/m2 K), l - xarakterik uzunluq, λ - mayenin istilik keçiriciliyi (W/m K), Prandtl ədədi (Pr) - istilik keçiriciliyi nisbətinin ölçüsüdür. impuls diffuziya əmsalı istilik diffuziyasına (yaxud istilik sərhəd qatının sürətinə və nisbi qalınlığına) 30 kimi müəyyən edilir:
burada k və cp müvafiq olaraq mayenin istilik keçiriciliyi və xüsusi istilik tutumudur.Ümumiyyətlə, hava və su elektrik mühərrikləri üçün ən çox yayılmış soyuducudur.Ətraf mühitin temperaturunda hava və suyun maye xassələri Cədvəl 1-də göstərilmişdir.
IM termal modelləşdirmə aşağıdakı fərziyyələrə əsaslanır: 3D sabit vəziyyət, turbulent axın, hava ideal qazdır, cüzi radiasiya, Nyuton mayesi, sıxılmayan maye, sürüşməmə vəziyyəti və sabit xüsusiyyətlər.Buna görə də, maye bölgəsində kütlə, impuls və enerjinin saxlanması qanunlarını yerinə yetirmək üçün aşağıdakı tənliklərdən istifadə olunur.
Ümumi halda, kütlənin qorunması tənliyi düsturla müəyyən edilmiş maye ilə hüceyrəyə xalis kütlə axınına bərabərdir:
Nyutonun ikinci qanununa görə, maye hissəciyinin impulsunun dəyişmə sürəti ona təsir edən qüvvələrin cəminə bərabərdir və ümumi impulsun saxlanma tənliyini vektor formasında belə yazmaq olar:
Yuxarıdakı tənlikdə ∇p, ∇∙τij və ρg şərtləri müvafiq olaraq təzyiq, özlülük və cazibə qüvvəsini təmsil edir.Maşınlarda soyuducu kimi istifadə olunan soyuducu mühit (hava, su, yağ və s.) ümumiyyətlə Nyutonçu hesab olunur.Burada göstərilən tənliklərə yalnız kəsmə gərginliyi və kəsmə istiqamətinə perpendikulyar olan sürət qradiyenti (deformasiya dərəcəsi) arasında xətti əlaqə daxildir.Daimi özlülük və sabit axın nəzərə alınmaqla (12) tənliyi 31-ə dəyişdirilə bilər:
Termodinamikanın birinci qanununa görə maye hissəciyinin enerjisinin dəyişmə sürəti maye hissəciyinin yaratdığı xalis istiliklə maye hissəciyinin yaratdığı xalis gücün cəminə bərabərdir.Nyuton sıxıla bilən özlü axını üçün enerjiyə qənaət tənliyi 31 şəklində ifadə edilə bilər:
burada Cp sabit təzyiqdə istilik tutumudur və ∇ ∙ (k∇T) termini maye hüceyrə sərhədindən keçən istilik keçiriciliyi ilə bağlıdır, burada k istilik keçiriciliyini bildirir.Mexanik enerjinin istiliyə çevrilməsi \(\varnothing\) (yəni, özlülük dissipasiyası funksiyası) baxımından nəzərə alınır və aşağıdakı kimi müəyyən edilir:
Burada \(\rho\) mayenin sıxlığı, \(\mu\) mayenin özlülüyü, u, v və w maye sürətinin müvafiq olaraq x, y, z istiqamətinin potensialıdır.Bu termin mexaniki enerjinin istilik enerjisinə çevrilməsini təsvir edir və göz ardı edilə bilər, çünki bu, yalnız mayenin özlülüyü çox yüksək olduqda və mayenin sürət qradiyenti çox böyük olduqda vacibdir.Sabit axın, sabit xüsusi istilik və istilik keçiriciliyi vəziyyətində enerji tənliyi aşağıdakı kimi dəyişdirilir:
Bu əsas tənliklər Dekart koordinat sistemində laminar axın üçün həll edilir.Bununla belə, bir çox digər texniki problemlər kimi, elektrik maşınlarının işləməsi ilk növbədə turbulent axınlarla əlaqələndirilir.Buna görə də, bu tənliklər turbulentliyin modelləşdirilməsi üçün Reynolds Navier-Stokes (RANS) ortalama metodunu yaratmaq üçün dəyişdirilir.
Bu işdə müvafiq sərhəd şərtləri ilə CFD modelləşdirməsi üçün ANSYS FLUENT 2021 proqramı seçilmişdir, məsələn, nəzərdən keçirilən model: 100 kVt gücündə hava soyutma ilə asinxron mühərrik, rotorun diametri 80,80 mm, diametri. statorun 83,56 mm (daxili) və 190 mm (xarici), hava boşluğu 1,38 mm, ümumi uzunluğu 234 mm, miqdarı , qabırğaların qalınlığı 3 mm..
SolidWorks hava ilə soyudulmuş mühərrik modeli daha sonra ANSYS Fluent-ə idxal edilir və simulyasiya edilir.Bundan əlavə, həyata keçirilən simulyasiyanın düzgünlüyünü təmin etmək üçün alınan nəticələr yoxlanılır.Bundan əlavə, inteqrasiya olunmuş hava və su ilə soyudulmuş IM SolidWorks 2017 proqram təminatı ilə modelləşdirilmiş və ANSYS Fluent 2021 proqram təminatı ilə simulyasiya edilmişdir (Şəkil 4).
Bu modelin dizaynı və ölçüləri Siemens 1LA9 alüminium seriyasından ilhamlanıb və SolidWorks 2017-də modelləşdirilib. Model simulyasiya proqramının ehtiyaclarına uyğun olaraq bir qədər dəyişdirilib.ANSYS Workbench 2021 ilə modelləşdirərkən arzuolunmaz hissələri çıxarmaq, filetoları, paxları və s. silməklə CAD modellərini dəyişdirin.
Dizayn yeniliyi, uzunluğu birinci modelin simulyasiya nəticələrinə əsasən müəyyən edilmiş su gödəkçəsidir.ANSYS-də beldən istifadə edərkən ən yaxşı nəticələri əldə etmək üçün su gödəkçəsi simulyasiyasında bəzi dəyişikliklər edilmişdir.IM-nin müxtəlif hissələri Şəkildə göstərilmişdir.5a-f.
(A).Rotor nüvəsi və IM şaftı.(b) IM stator nüvəsi.(c) IM stator sarğı.(d) Mİ-nin xarici çərçivəsi.(e) IM su gödəkçəsi.f) hava və su ilə soyudulmuş IM modellərinin birləşməsi.
Şafta quraşdırılmış fan qanadların səthində 10 m/s sabit hava axını və 30 °C temperatur təmin edir.Dərəcənin dəyəri ədəbiyyatda göstəriləndən daha çox olan bu məqalədə təhlil edilən qan təzyiqinin gücündən asılı olaraq təsadüfi olaraq seçilir.İsti zonaya rotor, stator, stator sarımları və rotor qəfəs barları daxildir.Statorun və rotorun materialları polad, sarğılar və qəfəs çubuqları mis, çərçivə və qabırğalar alüminiumdur.Bu ərazilərdə yaranan istilik elektromaqnit hadisələri, məsələn, mis sarğıdan xarici cərəyan keçdikdə Joule qızması, həmçinin maqnit sahəsindəki dəyişikliklərlə bağlıdır.Müxtəlif komponentlərin istilik buraxma dərəcələri 100 kVt IM üçün mövcud olan müxtəlif ədəbiyyatdan götürülmüşdür.
İnteqrasiya edilmiş hava ilə soyudulan və su ilə soyudulan IM-lər, yuxarıda göstərilən şərtlərə əlavə olaraq, müxtəlif su axını sürətləri (5 l/dəq, 10 l/dəq) üçün istilik ötürmə imkanları və nasosun gücü tələblərinin təhlil edildiyi su gödəkçəsini də əhatə edir. və 15 l/dəq).Bu klapan minimum klapan kimi seçilmişdir, çünki 5 L/dəqdən aşağı axınlar üçün nəticələr əhəmiyyətli dərəcədə dəyişməmişdir.Bundan əlavə, maksimum dəyər olaraq 15 L/dəq axın sürəti seçilmişdir, çünki temperaturun aşağı düşməyə davam etməsinə baxmayaraq, nasos gücü əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır.
Müxtəlif IM modelləri ANSYS Fluent-ə idxal edildi və daha sonra ANSYS Design Modeler istifadə edərək redaktə edildi.Bundan əlavə, mühərrik ətrafındakı havanın hərəkətini təhlil etmək və istiliyin atmosferə çıxarılmasını öyrənmək üçün AD ətrafında ölçüləri 0,3 × 0,3 × 0,5 m olan qutu şəklində bir korpus quruldu.Oxşar təhlillər inteqrasiya olunmuş hava və su ilə soyudulmuş IM-lər üçün aparılmışdır.
IM modeli CFD və FEM ədədi metodlarından istifadə etməklə modelləşdirilmişdir.Həll tapmaq üçün domeni müəyyən sayda komponentlərə bölmək üçün meshlər CFD-də qurulur.Mühərrik komponentlərinin ümumi mürəkkəb həndəsəsi üçün müvafiq element ölçüləri olan tetraedral meshlərdən istifadə olunur.Səthi istilik köçürmələrinin dəqiq nəticələrini əldə etmək üçün bütün interfeyslər 10 təbəqə ilə dolduruldu.İki MI modelinin şəbəkə həndəsəsi Şəkildə göstərilmişdir.6a, b.
Enerji tənliyi mühərrikin müxtəlif sahələrində istilik köçürməsini öyrənməyə imkan verir.Xarici səth ətrafında turbulentliyi modelləşdirmək üçün standart divar funksiyaları olan K-epsilon turbulent modeli seçilmişdir.Model kinetik enerjini (Ek) və turbulent dissipasiyanı (epsilon) nəzərə alır.Mis, alüminium, polad, hava və su müvafiq tətbiqlərində istifadə üçün standart xüsusiyyətlərinə görə seçilmişdir.İstilik ötürmə dərəcələri (Cədvəl 2-ə baxın) giriş kimi verilir və müxtəlif akkumulyator zonası şərtləri 15, 17, 28, 32 olaraq təyin edilir. Hər iki motor modeli üçün mühərrik qutusunun üzərindəki hava sürəti 10 m/s olaraq təyin edilmişdir. əlavə olaraq, su gödəkçəsi üçün üç müxtəlif su norması (5 l/dəq, 10 l/dəq və 15 l/dəq) nəzərə alınıb.Daha yüksək dəqiqlik üçün bütün tənliklər üçün qalıqlar 1 × 10-6-a bərabər təyin edilmişdir.Navier Prime (NS) tənliklərini həll etmək üçün SADƏ (Təzyiq Tənlikləri üçün Semi-İmplicit Method) alqoritmini seçin.Hibrid başlatma tamamlandıqdan sonra quraşdırma Şəkil 7-də göstərildiyi kimi 500 iterasiya həyata keçirəcək.
Göndərmə vaxtı: 24 iyul 2023-cü il