Obliczenia cieplne wirujących maszyn elektrycznych - problemy modelowania

• Autorzy: Będkowski B. , Madej J.

Warianty tytułu

EN

Heat calculations of rotating electrical machines - modeling problems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule dokonano krótkiego przeglądu nowoczesnych metod obliczeń cieplnych wirujących maszyn elektrycznych zwracając uwagę na ich wady i zalety oraz przybliżono problemy związane z budową poprawnych i efektywnych modeli obliczeniowych. Na podstawie analizy literatury oraz doświadczeń własnych autorów, w pracy zebrano również typowe parametry i wskazówki niezbędne do budowy prostych modeli obliczeniowych wykorzystujących MES i CFD. Przeanalizowano również znaczenie podstawowych parametrów modelu obliczeniowego, takich jak wartość rezystancji cieplnej pomiędzy pakietem stojana a kadłubem oraz przewodności cieplnej pakietu blach i uzwojenia na uzyskiwane wyniki. Wykorzystano do tego celu schematyczny, przestrzenny model cieplny maszyny elektrycznej o wzniosie 315mm oraz oprogramowanie firmy Autodesk.

EN

The modern methods of thermal calculations of rotating electrical machines with theirs advantages and disadvantages, and problems related to the construction of correct and efficient computational thermal models, were reviewed in the paper. On the basis on the literature analysis and the authors’ own experiences, the typical parameters and guidelines needed to build simple MES and CFD computational models were also included in the work. The importance of the basic parameters of the calculation model, such as the value of the thermal resistance between the stator and the case, also the thermal conductivity of the lamination stack and winding for the calculation results, were analyzed in the work. A schematic spatial thermal model of the 315mm electrical machine and Autodesk software was used for this purpose.

Słowa kluczowe

PL

MES; CFD; obliczenia cieplne; chłodzenie; modele cieplne

EN

FEM; CFD; thermal calculations; cooling; thermal models

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 2 (114)
• Strony: 161--168
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Będkowski B.

• Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych KOMEL 40-203 Katowice, al. Roździeńskiego 188

autor

Madej J.

• Akademia Techniczno-Humanistyczna, Wydział Budowy Maszyn i Informatyki Katedra Podstaw Budowy Maszyn 43-309 Bielsko-Biała, ul. Willowa 2

Bibliografia

• [1]. Będkowski B., Madej J.: „Własności cieplne pakietu blach elektrotechnicznych - badania i symulacje.” Maszyny Elektryczne - Zeszyty problemowe - KOMEL, nr 2, 2015, s. 117-122.
• [2]. Będkowski B., Madej J.: „Wyznaczenie zastępczej rezystancji cieplnej izolacji żłobkowej - badania i symulacje” Maszyny Elektryczne – Zeszyty problemowe KOMEL, 2015, s. 123-127.
• [3]. Hendershot J. R., Miller T. J. E.: „Design of brushless permanent-magnet motors” Magna Physics Pub., 1994.
• [4]. Kuchynkova H., Hajek V.: „Measurment of temperature of electrical Machines using thermovision camera” Maszyny Elektryczne - Zeszyty problemowe KOMEL 2010; 87: 139-134.
• [5]. Mejuto C., Mueller M., Shanel M., Mebarki A., Staton D.: „Thermal modelling investigation of heat paths due to iron losses in synchronous machines” Proc. IEEE PEMD, 2008, s. 225–229.
• [6]. Mukosiej J.: „Problem dokładności badań cieplnych maszyn elektrycznych” Maszyny Elektryczne - Zeszyty problemowe KOMEL, nr 100, 2013, s. 67-72.
• [7]. Mynarek P., Kowol M.: „Analiza cieplna silnika PMSM za pomocą metody elementów skończonych i schematów cieplnych” Maszyny Elektryczne - Zeszyty problemowe KOMEL 2014; 4(104): 49-54.
• [8]. Nategh S., Wallmark O., Leksell M., Zhao S.: „Thermal Analysis of a PMaSRM Using Partial FEA and Lumped Parameter Modeling” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 27, no. 2, 2012, s. 477-488.
• [9]. Pełczewski W.: „Zagadnienia cieplne w maszynach elektrycznych” Warszawa: PWT, 1956.
• [10]. SanAndres U., Almandoz G., Poza J., Ugalde G.: „Design of Cooling Systems Using Computational Fluid Dynamics and Analytical Thermal Models” Industrial Electronics. IEEE Transactions 2014; 8(61): 4383–4391.
• [11]. Zhang B., Qu R., Xu W., Wang J., Chen Y.: Thermal Model of Totally Enclosed Water-Cooled Permanent Magnet Synchronous Machines for Electric Vehicle Applications, IEEE, Berlin, 2014: s. 2205-2211.
• [12]. Staton D. A.: Electric Motor Cooling System Design, ICEM, Berlin, 2014.
• [13]. Siesing L., Reinap A., Andersson M.: Thermal properties on high fill factor electrical windings: Infiltrated vs non infiltrated, IEEE, Berlin, 2014, s. 2218-2223.
• [14]. Soong W.L.: Thermal Analysis of Electrical Machines: Limits and Heat Transfer Principles, Power Engineering Briefing Note Series, Lipiec 2008, s. 19-10.
• [15]. Miller T. J. E.: SPEED's Electric Motors, University of Glasgow, 2002.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).