Главная >> Применение >> Типовые примеры >>
Нагрев и охлаждение паза электрической машины
Требуется рассчитать температурное поле в зубцовой зоне статора синхронного двигателя мощностью 500 кВт при включении в сеть, и после отключения.
Тип задачи:
Плоско-параллельная задача нестационарной теплопередачи.
Геометрия:
Область расчета представляет собой сегмент поперечного сечения статора двигателя в объеме одного зубцового деления (сегмент 10°). Два стержневых проводника, уложенные в прямоугольном пазу, нагреваются омическими потерями. Охлаждение осуществляется потоком воздуха через осевой вентиляционный канал и по наружной и внутренней поверхностям статора.
Дано:
- Цикл нагрузки/разгрузки
Предполагается однородное распределение температуры в двигателе, перед тем как он был внезапно включен в сеть. Условия охлаждения не меняются в процессе работы. После того как двигатель нагрелся до установившейся температуры, его отключают от сети, и начинается процесс остывания. Начальная температура для задачи остывания взята из предыдущей задачи нагрева. Условия охлаждения при остывании неизменны, но отличаются от тех, что были при нагревании. - Свойства материалов
Величины теплопроводности материалов такие же, как и в задаче Heat1. Для нестационарной задачи добавляются величины удельной теплоемкости и плотности:Теплопроводность
(Вт/K·м)Удельная теплоемкость
(Дж/кг·К)Плотность
(кг/м3)сталь
25
465
7833
проводник
380
380
8950
изоляция
0.15
1800
1300
клин
0.25
1500
1400
-
Источники тепла и условия охлаждения
Во время работы в проводниках течет ток и выделяется тепло. Объемная мощность тепловыделения составляет 360000 Вт/м3. Когда двигатель выключен потерь нет. Температура охлаждающего воздуха предполагается одинаковой при нагрузке машины и после отключения. Подогрев воздуха не учитывается.Двигатель включен
Двигатель выключен
Коэффициент
конвекции
(Вт/K·м2)Температура
воздуха (°C)Коэффициент
конвекции
(Вт/K·м2)Температура
воздуха (°C)Воздушный зазор
250
20
20
20
Поверхность статора
70
20
70
20
Вентиляционный канал
150
20
20
20
Решение
Каждый процесс смоделирован отдельно. При расчете процесса нагрева (задача THeat1Ld.pbm) после включения в сеть начальная температура взята равной 20°C. При расчете процесса остывания (задача THeat1S1.pbm) начальные температуры были взяты из конечного момента процесса нагрева.
Результат
График изменения температуры во времени на дне паза (туда обычно помещают тепловой датчик).
