Теоретические аспекты построения термодинамических моделей электродвигателей

Владимир Павлович Метельков

doi:10.14529/power160211

Abstract

The paper provides a generalized mathematical description of the thermodynamic model for an electrical machine, which is based on thermal circuits for any number of nodes and cooling media. This description considers an influence of temperature of nodes on the thermal losses at these nodes. Considering the dependence of power losses in the nodes of the thermodynamic model on the temperature of these nodes due to temperature dependency of winding resistance does not change the model linearity. The analysis proves that if there is no dependence of the power losses in the nodes of the thermodynamic model on the temperature of these nodes, in-time change of transient components of thermodynamic processes of this model is always of an acyclic damped nature. However, if there is a temperature dependence of the power losses, this provision is not always relevant. The authors have analytically defined the conditions of non-limited temperature rise of electric machine components without switch to steady-state mode (provided there is a temperature dependence of the power losses).

Highlights

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙУральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, г
Введение В настоящее время в экономике России используются десятки миллионов электродвигателей
Это обусловливает актуальность создания и исследования таких термодинамических моделей (ТДМ) электрических машин

Summary

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Получено обобщенное математическое описание термодинамической модели электрической машины на основе тепловых схем для произвольного количества узлов и охлаждающих сред, учитывающее влияние температуры узлов на величину греющих потерь, выделяющихся в этих узлах. 1. Математическое описание термодинамической модели В литературе приводятся различные формы математического описания моделей электрических машин, пригодные для исследования термодинамических процессов и/или установившегося теплового режима. Также в некоторых случаях приходим к ТС с несколькими температурами охлаждающей среды и при необходимости учета постепенного повышения температуры охлаждающего потока внутри машины, как при аксиальной, так и при радиальной системе вентиляции [21, 22], что актуально для крупных машин как защищенного, так и закрытого исполнения. Получим обобщенное математическое описание термодинамических процессов в электрическом двигателе для произвольного количества греющихся элементов (узлов ТДМ) при произвольном количестве охлаждающих сред.

Уравнение теплового баланса

Электромеханические системы

Величины собственных чисел матрицы А

THEORETICAL ASPECTS OF DEVELOPING THERMODYNAMIC MODELS OF ELECTRIC MOTORS