Chuỗi hội nghị IOP: Khoa học Kỹ thuật Vật liệu PAPER • OPEN ACCESS Khảo sát trạng thái nhiệt động khơng đồng cómạch từ khơng đối xứng To cite this article: V Smetanin et al 2019 IOP Conf Ser.: Mater Sci Eng 643 012032 View the article online for updates and enhancements This content was downloaded from IP address 42.113.245.36 on 04/05/2021 at 16:47 International Scientific Electric Power Conference – 2019 IOP Publishing IOP Conf Series: Materials Science and Engineering 643 (2019) 012032 doi:10.1088/1757-899X/643/1/012032 Khảo sát trạng thái nhiệt động không đồng bộvới mạch từ không đối xứng V Smetanin*, V Denisenko, T Ataev and V Lytkin Electrical machines department, Ural Federal University, Ekaterinburg, Russia E-mail: smetanin.vitaliy@urfu.ru Trừu tượng Công nghệ xử lý cụm nhiên liệu qua sử dụng (SFA) vàchất thải phóng xạ (RW) sử dụng tế bào bảo vệ xạ Trong điều kiện củatiếp xúc với trường xạ cao, có phá hủy dội tập hợp khác củathiết bị truyền động làm vật liệu hữu cơ, bao gồm cách điện cuộn dây động cơ, dẫn đếnthiết bị thường xuyên bị hỏng hóc cần sửa chữa thay Trong giới hạn cócần, dự án phát triển, với mục đích tạo thiết bị chống xạđộng điện khơng đồng có lớp cách điện sứ để vận hành.các giải pháp thực để tăng tuổi thọ động hoạt động ảnh hưởng củacủa trường xạ buồng bảo vệ xạ gấp - lần Hoạt động mức khắc nghiệttình trạng u cầu đánh giá động Xem xét việc làm mát không theo tiêu chuẩnhệ thống có tầm quan trọng thiết yếu dự án Giới thiệu Các phận “Máy điện” “Kim loại vật liệu nano” UrFU phát triểnđộng khơng đồng có khả hoạt động cài đặt công nghệ cho mục đích khác dướiđiều kiện tiếp xúc khắc nghiệt với trường xạ nhiệt độ cao mơi trường mạnh mặt hóa họcMơi trường.Một hướng quan điểm phát triển động không đồng với không đối xứnglõi từ (AMAMC) Thiết kế AMAMCs AMAMC có khác biệt lớn so với động không đồng nối tiếp Thiết kế mớiđược đề xuất sử dụng cuộn dây ba pha tập trung hai hàng với bước ngắn 1/3bộ phận cực máy Bao gồm sáu cuộn dây nguyên khối, cuộn dây khơng có giao nhaucác phận phía trước (Hình 1) Việc sử dụng cuộn dây có cuộn dây cứng yêu cầu lõi stato phải tháo rời.Do đó, động thực nghiệm, stato tách khỏi ách Gắn chặt răngtrong lõi tạo với trợ giúp đuôi bồ câu.Để triệt tiêu thành phần sóng hài cao trường chắn phát sinh sử dụngcuộn dây tập trung, phương pháp để bù mômen điện từ giả đượcđã áp dụng [1] Phương pháp dựa việc triệt tiêu EMF sóng hài cao trường trongthanh rôto động cảm ứng cách chia lõi stato dọc theo hai phần tương đốisự dịch chuyển vùng pha chúng góc tương ứng với phân chia cực trườngsóng hài mà rơto phải triệt tiêu Phương pháp thực cách thực hiệnrăng có đầu cưa không đối xứng dịch chuyển chúng so với thân Content from this work may be used under the terms of the Creative Commons Attribution 3.0 licence Any further distribution of this work must maintain attribution to the author(s) and the title of the work, journal citation and DOI Published under licence by IOP Publishing Ltd International Scientific Electric Power Conference – 2019 IOP Publishing IOP Conf Series: Materials Science and Engineering 643 (2019) 012032 doi:10.1088/1757-899X/643/1/012032 hướng ngược Phương pháp triệt tiêu ảnh hưởng sóng hài cao thực mộtrơto khơng vát rãnh Để giảm dịng phân tán dọc trục cuộn dây stato giữaMột nửa lõi stato, miếng chèn khơng từ tính có độ dày 5-8 mm sử dụng.Kể từ thiết kế ADAM, dự án động điều khiển chống xạ phiên thẳng đứng mộtbộ chiết truyền động thiết bị cơng nghệ có kiểm soát tốc độ để làm việc bảo vệ xạbuồng xử lý chất thải phóng xạ, cơng suất 2,2 kw, tốc độ đồng bộ1500 vòng / phút, phát triển Trái ngược với nguyên mẫu đầu tiên, số thay đổi thực đối vớiThiết kế ADAM: loại bỏ đầu nối tine với chạc stato buộc đinh tán.Đầu nối thực đường viền vùng pha lõi stato làm 12 mô-đun,theo số vùng pha động bốn cực Các cuộn dây stator tập trungcuộn dây quấn trực tiếp hai nửa mô-đun, ngăn cách vật liệu không từ tínhmiếng đệm Cách ly dây đồng cuộn dây thực cách sử dụng vật liệu chống xạ từcông ty CJSC Vật liệu cách nhiệt Nhà máy Elinar ngâm tẩm thêm hợp chất củanhãn hiệu Eplast-220, PJSC Elektroizolit.Vỏ động làm thép không gỉ IP 68 bảo vệ chống lại tác động bên Động làlàm nước làm mát Do đó, khung, lõi stato với cuộn dây ép, cóáo sơ mi với phụ kiện đầu vào đầu để cấp nước làm mát Hiệu suất động theođối với phương pháp bảo vệ khỏi tiếp xúc với mơi trường bên ngồi IP 68 giả định rằngthiết kế nhà Về vấn đề này, chắn ổ trục phía sau làm "điếc", tức động có mộtđầu trục chắn phía trước, dấu áp dụng cách sử dụng đóng gói dựa xạ-graplex kháng với tải trước lò xo Con dấu cố định nắp ổ trục bên ngồi Áo khốc củabộ làm mát chất lỏng chắn chịu lực động có trao đổi nhiệt tự nhiên với xung quanhmơi trường hoạt tính hóa học mạnh, nhiệt độ đạt đến + 80 ° C Trong đơn vị ổ trục, ổ trục40 nhãn hiệu “W 6307-27” “SKF” lắp đặt, đổ đầy mỡ chống xạ vớinhiệt độ làm việc tối đa cho phép + 160 ° C Vòng bi chắn phía trước cố định mộtnắp ổ trục gắn bề mặt bên chắn Trong chắn ổ trục phía sau, ổ trục cố địnhbởi lị xo sóng hình khun, cung cấp khoảng cách nhiệt độ trình giãn nở nhiệt rơto Ahộp đấu dây có nắp lắp kín hàn với chắn chịu lực phía sau, nơi xạ-cáp chống vỏ bọc thép không gỉ mềm dẻo gắn vào kết nối ren Hình Răng stato vớicuộn dây pha lắp rápstator nguyên mẫu đầu tiêncủa động không đồng bộvớimộtkhông đối xứngmạch từ, phát triểnbởi JSC UETM Việc sử dụng thiết kế ADAM với cấp bảo vệ IP 68 làm mát nước yêu cầuđiều chỉnh phương pháp tính tốn điện từ ban đầu, bao gồm phương pháp tính tốncác thơng số phân tán mạch từ, dịng khơng tải cuộn dây stato phát triển bởiBộ phận Máy điện dành cho động không đồng với mạch từ không đối xứng, vànghiên cứu tình trạng động nhiệt Phương pháp tính tốn nhiệt dựa phương phápmạch nhiệt tương đương (ETS) Trong khuôn khổ kỹ thuật này, nghiên cứu sơ nướcbộ làm mát thực để xác định hệ số truyền nhiệt tương quan với tốc độ dịng chảy củaMơi trường làm mát International Scientific Electric Power Conference – 2019 IOP Publishing IOP Conf Series: Materials Science and Engineering 643 (2019) 012032 doi:10.1088/1757-899X/643/1/012032 Tính tốn nhiệt làm mát nước AMAMCs Tính tốn thực phân tích FEM gói Ansys sử dụng Geometry, Meshervà mơ-đun CFX Ansys Hình cho thấy hình dạng kết làm mát phẳng tương đương với tính tốn áp dụnglưới Các vòi phun đặt theo cách thể làm mát hình trụ, chúng đặt đối diệnnhau (180 độ) cách chiều cao Đường kính ống 10 mm Tạicác cạnh tạo thành "đường nối" hình trụ, điều kiện biên "tính tuần hoàn" thiết lập,hoàn toàn cân làm mát phẳng tương đương với điều kiện làm mát hình trụ Sau đó, mơ-đun Ansys Mesher, lưới tính toán xây dựng cho hai miền: amiền rắn, vỏ miền lỏng, nước Tổng số vật phẩm nhận - 578 801cái Các lưới tính tốn thể Hình Hình Các lưới tính tốn Trong mô-đun CFX Ansys, miền tạo - vỏ nước, sau đâycác điều kiện biên giá trị gần ban đầu thiết lập để xây dựng tốn: • Bề mặt làm mát bên ngồi có điều kiện biên thuộc loại "Hệ số truyền nhiệt"với giá trị 15 W / m * C nhiệt độ môi trường 80 ° C; • • Bề mặt bên thân có điều kiện ranh giới thuộc loại “Tổng nguồn điện” vớigiá trị tương ứng với tổng tổn thất động nghiên cứu; • • Tại đầu vào nước, điều kiện biên loại “Đầu vào” thiết lập với vận tốc nước là1,0 m / s (hoặc tốc độ dịng thể tích 0,2 lít giây) nhiệt độ 32 ° C; • • Ở đầu cuộn dây, điều kiện biên loại "Khám phá" với người tương đốiáp suất Pa; Các mẫu trường hai phần trung tâm làm mát thể Hình Sautính tốn, kết sau thu được: Chênh lệch nhiệt độ nước với tốc độ 0,5 m / s lối vào làm mátvà lối ra: 5,48 ° C;• Tổn thất áp suất nước tốc độ 0,5 m / s ống 202 Pa; • Hệ số truyền nhiệt thân tàu với nước tốc độ 0,5 m / s 1068 W / (m2 * K) Hình cho thấy mối quan hệ giảm áp suất đường dẫn thủy lực làm mát, nhưcũng hệ số truyền nhiệt tường làm mát phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy làm mátTrung bình Theo đồ thị, kết luận hệ số truyền nhiệt yếubị ảnh hưởng tốc độ dòng chảy phương tiện, bạn tiết kiệm đáng kể tạốp suất đường dẫn thủy lực, bạn giảm nghiêm trọng tốc độ nó, trì hiệu cao củaloại bỏ nhiệt từ bề mặt làm mát International Scientific Electric Power Conference – 2019 IOP Publishing IOP Conf Series: Materials Science and Engineering 643 (2019) 012032 doi:10.1088/1757-899X/643/1/012032 Hình Phân bố nhiệt độ làm mát hai phần trung tâm Đánh giá trạng thái nhiệt Hình cho thấy ETS ADAM giả thiết làm mát đối xứng chắn ổ trục vàcác phận phía trước cuộn dây stato Việc tính tốn hệ số truyền nhiệt nhiệtđiện trở thực theo phương pháp phát triển cho máy điện công nghiệp [2].Việc tính tốn điện trở nhiệt phần rãnh cuộn dây stato thực dựa trênkỹ thuật ban đầu phát triển Khoa "Máy điện" cho động không đồng bộvới mạch từ không đối xứng Khi đánh giá trạng thái nhiệt động cơ, phụ thuộc củahệ số truyền nhiệt tốc độ dịng nước làm mát, tìm thấy kết việc tính tốnBộ làm mát chất lỏng phương pháp số (xem Hình 4) dựa thiết kế thân tàu phát triển, sử dụng Cácnghiệm hệ phương trình ETS thực dạng ma trận cho 14 nút MathCadMôi trường Một đặc điểm chế độ nhiệt động làm việc buồng bảo vệ xạ làsự đốt nóng vỏ động từ mơi trường bên ngồi, nơi có nhiệt độ cao Trongtính tốn nhiệt, độ nóng vỏ tính đến cách xấp xỉ cách tăngnhiệt độ nước đầu vào đến làm mát giá trị nhiệt độ gia nhiệt, tương ứng vớitổng dịng nhiệt qua bề mặt bên ngồi, áo khốc làm mát chắn, từmơi trường bên Độ lớn thành phần dòng chảy xác định phương phápxấp xỉ liên chênh lệch nhiệt độ bề mặt tương ứng môi trường α, Wt/m2K; ΔP, Pa 3500 3000 2500 2000 α 1500 ΔP 1000 500 0 0,05 0,1 0,15 0,2 Qw, l/s 0,25 Hinh 4.Mối quan hệ nhiệthệ số chuyển giaovà giảm áp suất trongmát giữadòng chảy chất làm mát trongkênh International Scientific Electric Power Conference – 2019 IOP Publishing IOP Conf Series: Materials Science and Engineering 643 (2019) 012032 doi:10.1088/1757-899X/643/1/012032 Do tiêu thụ thép động tăng lên kích thước tiết kiệm nóphù hợp, tạo hệ thống làm mát hiệu nhỏ gọn Độ lớn củahệ số truyền nhiệt trung bình bề mặt áo làm mát chắn xấp xỉđược xác định phụ thuộc thể Hình Nghiên cứu mơi trường mô cho hữu hạncác yếu tố cho thấy nhiệt độ áo thể Ở bước củatính tốn, thơng số nước làm mát hệ số truyền nhiệt phụ thuộc vàotốc độ dòng chảy xác định [6] Nhiệt độ phần phía trước cuộn dây stato (nút 11, Hình 2), xác địnhlựa chọn lớp cách điện máy, nhiệt độ trung bình chắn ổ đỡ (nút 2,Hình 2), xác định lựa chọn bơi trơn ổ trục, nhiệt độ nước làm mátổ cắm trình bày Hình Hình Mạch nhiệt tương đương AMAMC International Scientific Electric Power Conference – 2019 IOP Publishing IOP Conf Series: Materials Science and Engineering 643 (2019) 012032 doi:10.1088/1757-899X/643/1/012032 о Тnode, С 120 100 80 Тwinding 60 Тwater 40 20 Qw, l/s Тnode, оС 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,2 0,4 Tbearing Тinner.air Тshell Hình Kết tính tốnmối quan hệ nhiệt độ vàdịng nước làm mát động cơ, cơng suất 2,2 kW,1500 vòng / phút Qw, l/s 0,2 0,4 Như phân tích cho thấy kênh làm mát thiết kế, khuyến nghịlấy 0,05 l / s tốc độ dòng nước làm mát Việc tăng lượng nước tiêu thụ không dẫn đếnsự gia tăng đáng kể hiệu suất động gia tăng tương ứng tuổi thọ giảmtrong tổn thất điện cuộn dây, không nên giảm tiêu thụ, dẫn đếntăng q nhiệt cuộn dây stato giảm đặc tính máy quy định Tốc độ dòng nước làm mát tăng lên làm giảm nhiệt độ thành phần động Các động sử dụngcách điện cuộn dây stato, cho phép nhiệt độ gia nhiệt lên đến 180 ° C, mangmỡ chống xạ có nhiệt độ cho phép 160 ° C sử dụng Điều cho phép bạntiết kiệm đáng kể việc tạo áp suất cần thiết đường dẫn thủy lực, nghĩa giảm tốc độ nó,đồng thời trì hiệu thoát nhiệt cao khỏi bề mặt làm mát [7] Kết luận Mức gia nhiệt cuộn dây không 122 ° C không vượt giá trị cho phép của180 ° C để cách nhiệt chống xạ, đáp ứng yêu cầu đặc điểm kỹ thuật vàcung cấp biên độ nhiệt độ cho tải xảy ra.Trong điều kiện định đồng thời tạo áp suất cần thiết, làm mát thực thành côngchức - truyền tổn thất nhiệt từ động cảm ứng.Việc sử dụng tẩm kép tẩm ba cuộn dây khô với máy sấy trung gian đảm bảorằng tuổi thọ động khơng đồng vịng đến năm International Scientific Electric Power Conference – 2019 IOP Publishing IOP Conf Series: Materials Science and Engineering 643 (2019) 012032 doi:10.1088/1757-899X/643/1/012032 References [1] Bakubaev B, Denisenko V, Nedzelskiy V 2015 Developing a highly reliable asynchronous motor with an asymmetric magnetic core for special operating conditions Applied Mechanics and Materials 792 90-4 [2] Kopylov I P 2005 Electrical machine design 2005 767 [3] Briz F, Degner M, Guerrero J and Diez A 2008 Temperature Estimation in Inverter-Fed Machines Using High-Frequency Carrier Signal Injection IEEE Transactions on Industry Applications 44(3) 799-808 [4] Buchholz M 2010 Subspace-Identification zur Modellierung von PEM-Brennstoffzellen-Stacks, volume 07 of Schriften des Instituts fuăr Regelungs- und Steuerungssysteme, Universităat Karlsruhe (TH) KIT Scientic Publishing, Karlsruhe [5] Kral C, Habetler T, Harley R, Pirker F, Pascoli G, Oberguggenberger H and Fenz C J 2004 Rotor temperature estimation of squirrel-cage induction motors by means of a combined scheme of parameter estimation and a thermal equivalent model IEEE Transactions on Industry Applications 40(4) 1049–57 [6] Kral C, Haumer A and Lee S B 2012 Robust thermal model for the estimation of rotor cage and stator winding temperatures of induction machines In 20th International Conference on Electrical Machines (ICEM) 1810-6 [7] Rowan T M and Lipo T 1983 A quantitative analysis of induction motor performance improvement by SCR voltage control IEEE Trans Ind Appl IA-19(4) 545-53 [8] Deleroi W, Woudstra J B and Fahim A A 1989 Analysis and application of three-phase induction motor voltage controller with improved transient performance IEEE Trans Ind Appl 25(2) 280-6 [9] Ginart A, Esteller R, Maduro A, Pinero R and Moncada R 1999 High starting torque for AC SCR controller IEEE Trans Energy Convers 14(3) 553-9 [10] P R N C A S H D A Howey, 2012 Air-gap Convection in Rotating Electrical Machines [11] Lopez S, Cassoret B, Brudny J F, Lefebvre L, Vincent J N Grain 2009 Oriented Steel Assembly Characterization for the Development of High Efficiency AC Rotating Electrical Machines IEEE Tran Magn 45(10) 4161-4 ... "Máy điện" cho động không đồng bộvới mạch từ không đối xứng Khi đánh giá trạng thái nhiệt động cơ, phụ thuộc củahệ số truyền nhiệt tốc độ dịng nước làm mát, tìm thấy kết việc tính tốnBộ làm mát chất... tán mạch từ, dịng khơng tải cuộn dây stato phát triển bởiBộ phận Máy điện dành cho động không đồng với mạch từ không đối xứng, vànghiên cứu tình trạng động nhiệt Phương pháp tính tốn nhiệt dựa... Engineering 643 (2019) 012032 doi:10.1088/1757-899X/643/1/012032 Khảo sát trạng thái nhiệt động không đồng bộvới mạch từ không đối xứng V Smetanin*, V Denisenko, T Ataev and V Lytkin Electrical