Справка по ELCUT

THeat1: 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 с граничными условиями конвекции.

Геометрия:
Паз электрической машины Требуется рассчитать температурное поле в зубцовой зоне статора синхронного двигателя Клин Изоляция Медь Медь Сталь Вентиляционный канал 69 мм 29 мм 20 мм 105 мм Ø 15 мм Ø 690 мм Ø 480 мм T = +20°C T = +40°C

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:

  1. 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.

  2. 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)

    		Полтность
    (кг/м3)

    сталь

    		25 465 7833

    проводник

    		380 380 8950

    изоляция

    		0.15 1800 1300

    клин

    		0.25 1500 1400

  3. 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 и равна 20°C. Подогрев воздуха не учитывается.

     

    Коэффициент
    конвекции (Вт/K·м2)

    Двигатель
    включен     		Двигатель
    выключен

    Внутренняя поверхность статора

    		250 20

    Внешняя поверхность статора

    		70 70

    Вентиляционный канал

    		150 20

Решение

Каждый процесс смоделирован отдельно. При расчете процесса нагрева после включения в сеть начальная температура взята равной 20°C. При расчете процесса остывания начальные температуры были взяты из конечного момента процесса нагрева.

См. следующие задачи в папке с примерами:

Результат


График изменения температуры во времени на дне паза (туда обычно помещают тепловой датчик).