Wyznaczenie zastępczej rezystancji cieplnej izolacji żłobkowej - badania i symulacje

• Autorzy: Będkowski B. , Madej J.

Warianty tytułu

EN

Determination of equivalent thermal resistance of slot insulation - research and simulations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Analizy numeryczne wykorzystujące metodę elementów skończonych wymagają prawidłowego przygotowania modelu obliczeniowego. Podobnie jest w przypadku analiz termicznych maszyn elektrycznych opartych o MES. Maszyna elektryczna składa się z wielu elementów, które mają różny stopień złożoności. Do stworzenia efektywnego modelu obliczeniowego konieczne staje się uproszczenie niektórych elementów. Z punktu widzenia metody elementów skończonych, a zwłaszcza przy analizie 3D, wskazane jest prawidłowe zamodelowanie podzespołów cienkościennych i kompozytowych, które generują większą ilość elementów skończonych. Przykładem takich części w wirującej maszynie elektrycznej jest uzwojenie i izolacja żłobkowa. W artykule przedstawiono monolityczny sposób modelowania uzwojenia oraz zastąpienie modelu izolacji żłobkowej parametrem zastępczej rezystancji cieplnej wyznaczanym na podstawie prostego doświadczenia. Dodatkowo w artykule pokazano wpływ impregnacji uzwojenia oraz grubości izolacji żłobkowej na temperaturę obwodu elektromagnetycznego.

EN

Numerical analysis, which uses the finite element method, requires proper preparation of computational model. In the case of thermal analysis of electrical machines based on FEM, the model preparation is also important. Electric machine consists of several elements, which have different degree of complexity. In order to create an effective computational model, it is necessary to make some simplifications. Taking the finie element method analysis into consideration, especially 3D analysis, it is desirable to create a correct model of thin and composite components, which generate considerable quantity of finite elements. Such parts in the rotating electrical machine are windings and slot insulation. The method of monolithic modeling of winding, and replacement slot insulation by the thermal resistance parameter determined on the basis of a simple experiment are presented in the article. The influence of impregnation of the winding and slot insulation thickness on the temperature of electromagnetic circuit is additionally shown in the article.

Słowa kluczowe

PL

MES; rezystancja cieplna; izolacja żłobkowa; własności cieplne uzwojenia

EN

FEM; thermal resistance; slot insulation; winding thermal properties

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 2 (106)
• Strony: 123--127
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

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.: „Możliwości metod 3D FEM i CFD w analizie systemów chłodzenia maszyn elektrycznych - część wstępna”, Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe KOMEL, (94), nr 1, 2012, s. 139-143.
• [2].Bennion K.: „Electric Motor Thermal Management” National Renewable Energy Laboratory, Washington 2012.
• [3]. Hendershot J. R., Miller T. J. E.: „Design of brushless permanent-magnet motors” Magna Physics Pub., 1994.
• [4]. Kanzaki H., Sato K., Kumagai M.: „A Study of an Estimation Method for Predicting the Equivalent Thermal Conductivity of an Electric Coil” Trans. JSME, 56 (526), 1990, 1753-1758.
• [5]. Kuchynkova H., Hajek V.: „Measurment of temperature of electrical Machines using thermovision camera”, Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe KOMEL 2010; 87: 139-134.
• [6]. 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.
• [7]. Mukosiej J.: „Problem dokładności badań cieplnych maszyn elektrycznych”, Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe KOMEL, nr 100, 2013, s. 67-72.
• [8]. 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.
• [9]. 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.
• [10]. Pełczewski W.: „Zagadnienia cieplne w maszynach elektrycznych” Warszawa: PWT, 1956.
• [11]. Polak A., Barański M.: „Termograficzne badania maszyn elektrycznych – na co należy zwrócić szczególną uwagę”, Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe KOMEL 207; 76: 133-136.
• [12]. 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.
• [13].Thomas L. C.: „Heat Transfer – Professional Version, 2nd Edition” Capstone, 1999.