Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Naggamit ka usa ka bersyon sa browser nga adunay limitado nga suporta sa CSS.Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka bag-ong browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Sa kasamtangan, aron maseguro ang padayon nga suporta, gipakita namo ang site nga walay mga estilo ug JavaScript.
Tungod sa gasto sa pagpaandar ug taas nga kinabuhi sa makina, ang usa ka husto nga estratehiya sa pagdumala sa thermal sa makina hinungdanon kaayo.Kini nga artikulo nakahimo usa ka estratehiya sa pagdumala sa thermal alang sa mga induction motor aron mahatagan ang labi ka maayo nga kalig-on ug mapaayo ang kahusayan.Dugang pa, ang usa ka halapad nga pagrepaso sa literatura sa mga pamaagi sa pagpabugnaw sa makina gihimo.Ingon nga nag-unang resulta, gihatag ang usa ka thermal kalkulasyon sa usa ka high-power air-cooled asynchronous motor, nga gikonsiderar ang nahibal-an nga problema sa pag-apod-apod sa kainit.Dugang pa, kini nga pagtuon nagsugyot og usa ka hiniusa nga pamaagi nga adunay duha o daghan pa nga mga estratehiya sa pagpabugnaw aron matubag ang mga panginahanglanon karon.Ang usa ka numerical nga pagtuon sa usa ka modelo sa usa ka 100 kW air-cooled asynchronous motor ug usa ka gipaayo nga thermal management model sa parehas nga motor, diin ang usa ka hinungdanon nga pagtaas sa kahusayan sa motor nakab-ot pinaagi sa usa ka kombinasyon sa pagpabugnaw sa hangin ug usa ka integrated water cooling system, nahimo na. gipatuman.Usa ka integrated air-cooled ug water-cooled nga sistema gitun-an gamit ang SolidWorks 2017 ug ANSYS Fluent 2021 nga mga bersyon.Tulo ka lain-laing mga agos sa tubig (5 L/min, 10 L/min, ug 15 L/min) ang gi-analisa batok sa conventional air-cooled induction motors ug gipamatud-an gamit ang magamit nga gipatik nga mga kapanguhaan.Gipakita sa pag-analisar nga alang sa lainlaing mga rate sa pag-agos (5 L / min, 10 L / min ug 15 L / min matag usa) nakuha namon ang katugbang nga pagkunhod sa temperatura nga 2.94%, 4.79% ug 7.69%.Busa, ang mga resulta nagpakita nga ang naka-embed nga induction motor epektibo nga makunhuran ang temperatura kumpara sa air-cooled induction motor.
Ang de-koryenteng motor usa sa mga nag-unang imbensyon sa modernong siyensya sa engineering.Ang mga de-koryenteng motor gigamit sa tanan gikan sa mga gamit sa balay hangtod sa mga salakyanan, lakip ang industriya sa automotive ug aerospace.Sa bag-ohay nga mga tuig, ang pagkapopular sa induction motors (AM) misaka tungod sa ilang taas nga pagsugod sa torque, maayo nga pagkontrol sa tulin ug kasarangan nga overload nga kapasidad (Fig. 1).Ang mga motor sa induction dili lamang makapasiga sa imong mga bombilya, gipaandar nila ang kadaghanan sa mga gadyet sa imong balay, gikan sa imong toothbrush hangtod sa imong Tesla.Ang mekanikal nga enerhiya sa IM gimugna pinaagi sa pagkontak sa magnetic field sa stator ug rotor windings.Dugang pa, ang IM usa ka praktikal nga kapilian tungod sa limitado nga suplay sa mga metal nga talagsaon nga yuta.Bisan pa, ang panguna nga disbentaha sa mga AD mao nga ang ilang kinabuhi ug kaepektibo sensitibo kaayo sa temperatura.Ang mga motor sa induction nagkonsumo mga 40% sa elektrisidad sa kalibutan, nga kinahanglan magdala kanato sa paghunahuna nga ang pagdumala sa pagkonsumo sa kuryente sa kini nga mga makina kritikal.
Ang Arrhenius equation nag-ingon nga sa matag 10°C nga pagtaas sa operating temperature, ang kinabuhi sa tibuok makina gitunga.Busa, aron masiguro ang kasaligan ug madugangan ang pagka-produktibo sa makina, kinahanglan nga hatagan pagtagad ang pagkontrol sa kainit sa presyon sa dugo.Kaniadto, ang thermal analysis napasagdan ug ang mga tigdesinyo sa motor nagkonsiderar sa problema lamang sa periphery, base sa kasinatian sa disenyo o uban pang mga dimensyon nga mga variable sama sa winding current density, ug uban pa. kahimtang sa pagpainit sa kaso, nga miresulta sa pagtaas sa gidak-on sa makina ug busa pagtaas sa gasto.
Adunay duha ka matang sa thermal analysis: lumped circuit analysis ug numerical nga mga pamaagi.Ang nag-unang bentaha sa mga pamaagi sa analitikal mao ang abilidad sa paghimo sa mga kalkulasyon nga dali ug tukma.Bisan pa, kinahanglan nga himuon ang daghang paningkamot aron mahibal-an ang mga sirkito nga adunay igo nga katukma aron masundog ang mga agianan sa init.Sa laing bahin, ang numerical nga mga pamaagi halos gibahin sa computational fluid dynamics (CFD) ug structural thermal analysis (STA), nga pareho niini naggamit ug finite element analysis (FEA).Ang bentaha sa numerical analysis mao nga kini nagtugot kanimo sa pagmodelo sa geometry sa device.Bisan pa, ang pag-setup sa sistema ug mga kalkulasyon usahay lisud.Ang mga artikulo sa siyensya nga gihisgutan sa ubos mao ang mga pinili nga mga pananglitan sa thermal ug electromagnetic nga pagtuki sa lainlaing mga modernong induction motor.Kini nga mga artikulo nag-aghat sa mga tagsulat sa pagtuon sa thermal phenomena sa mga asynchronous nga motor ug mga pamaagi alang sa ilang pagpabugnaw.
Ang Pil-Wan Han1 nakigbahin sa thermal ug electromagnetic analysis sa MI.Ang lumped circuit analysis nga pamaagi gigamit alang sa thermal analysis, ug ang time-varying magnetic finite element method gigamit alang sa electromagnetic analysis.Aron sa husto nga paghatag sa thermal overload nga proteksyon sa bisan unsang industriyal nga aplikasyon, ang temperatura sa stator winding kinahanglan nga kasaligan nga gibanabana.Gisugyot ni Ahmed et al.2 ang usa ka mas taas nga order nga modelo sa network sa kainit base sa lawom nga thermal ug thermodynamic nga mga konsiderasyon.Ang pag-uswag sa mga pamaagi sa pagmodelo sa thermal alang sa mga katuyoan sa pagpanalipod sa thermal sa industriya nakabenepisyo gikan sa mga solusyon sa analitikal ug pagkonsiderar sa mga parameter sa thermal.
Gigamit ni Nair et al.3 ang hiniusang pagtuki sa 39 kW IM ug 3D numerical thermal analysis aron matagna ang thermal distribution sa usa ka electrical machine.Gi-analisar ni Ying et al.4 ang fan-cooled fully enclosed (TEFC) IMs nga adunay 3D nga pagtantiya sa temperatura.Moon ug uban pa.5 nagtuon sa heat flow properties sa IM TEFC gamit ang CFD.Ang LPTN motor transition model gihatag ni Todd et al.6.Ang datos sa eksperimento sa temperatura gigamit uban sa mga kalkulado nga temperatura nga nakuha gikan sa gisugyot nga modelo sa LPTN.Gigamit ni Peter et al.7 ang CFD aron tun-an ang agos sa hangin nga makaapekto sa thermal nga kinaiya sa mga de-koryenteng motor.
Gisugyot ni Cabral et al8 ang usa ka yano nga IM thermal model diin ang temperatura sa makina nakuha pinaagi sa paggamit sa cylinder heat diffusion equation.Gitun-an ni Nategh et al.9 ang usa ka self-ventilated traction motor system gamit ang CFD aron sulayan ang katukma sa na-optimize nga mga sangkap.Busa, ang numerical ug experimental nga mga pagtuon mahimong magamit aron masundog ang thermal analysis sa induction motors, tan-awa ang fig.2.
Gisugyot ni Yinye et al.10 ang usa ka disenyo aron mapauswag ang pagdumala sa kainit pinaagi sa pagpahimulos sa sagad nga mga kabtangan sa thermal sa mga standard nga materyales ug sagad nga gigikanan sa pagkawala sa bahin sa makina.Gipresentar ni Marco et al.11 ang mga pamatasan alang sa pagdesinyo sa mga sistema sa pagpabugnaw ug mga dyaket sa tubig alang sa mga sangkap sa makina gamit ang mga modelo sa CFD ug LPTN.Ang Yaohui et al.12 naghatag ug lain-laing mga giya alang sa pagpili sa angay nga paagi sa pagpabugnaw ug pagtimbang-timbang sa pasundayag sayo sa proseso sa pagdesinyo.Gisugyot ni Nell et al.13 nga mogamit og mga modelo alang sa gidugtong nga electromagnetic-thermal simulation para sa gihatag nga range sa values, level sa detalye ug computational power para sa multiphysics nga problema.Gitun-an ni Jean et al.14 ug Kim et al.15 ang pag-apod-apod sa temperatura sa usa ka air-cooled induction motor gamit ang 3D coupled FEM field.Kalkulahin ang input data gamit ang 3D eddy current field analysis aron makit-an ang Joule losses ug gamiton kini para sa thermal analysis.
Gikumpara ni Michel et al.16 ang conventional centrifugal cooling fans nga adunay axial fans sa lain-laing mga disenyo pinaagi sa simulation ug eksperimento.Ang usa niini nga mga disenyo nakab-ot ang gamay apan mahinungdanong mga pag-uswag sa kahusayan sa makina samtang nagpabilin ang parehas nga temperatura sa operasyon.
Gigamit sa Lu et al.17 ang katumbas nga magnetic circuit nga pamaagi sa kombinasyon sa modelo sa Boglietti aron mabanabana ang pagkawala sa puthaw sa shaft sa usa ka induction motor.Ang mga tigsulat nagtuo nga ang pag-apod-apod sa magnetic flux density sa bisan unsang cross section sa sulod sa spindle motor parehas.Ilang gitandi ang ilang pamaagi sa mga resulta sa finite element analysis ug experimental models.Kini nga pamaagi mahimong gamiton alang sa dayag nga pagtuki sa MI, apan ang katukma niini limitado.
18 nagpresentar sa lainlaing mga pamaagi alang sa pag-analisar sa electromagnetic field sa linear induction motors.Lakip niini, ang mga pamaagi sa pagbanabana sa pagkawala sa kuryente sa mga reaktibo nga riles ug mga pamaagi alang sa pagtagna sa pagtaas sa temperatura sa traction linear induction motors gihulagway.Kini nga mga pamaagi mahimong magamit aron mapauswag ang kahusayan sa pagkakabig sa enerhiya sa mga linear induction motor.
Zabdur et al.19 nag-imbestigar sa performance sa makapabugnaw nga mga jacket gamit ang three-dimensional numerical method.Ang makapabugnaw nga jacket naggamit sa tubig isip ang nag-unang tinubdan sa coolant alang sa tulo ka hugna nga IM, nga importante alang sa gahum ug labing taas nga temperatura nga gikinahanglan alang sa pumping.Rippel ug uban pa.20 nag patente og bag-ong pamaagi sa mga liquid cooling system nga gitawag ug transverse laminated cooling, diin ang refrigerant modagayday transversely agi sa pig-ot nga mga rehiyon nga naporma sa mga buho sa usag usa nga magnetic lamination.Deriszade ug uban pa.21 eksperimento nga nag-imbestigar sa pagpabugnaw sa mga traction motor sa industriya sa automotive gamit ang usa ka sinagol nga ethylene glycol ug tubig.Pag-evaluate sa performance sa lain-laing mga mixtures sa CFD ug 3D turbulent fluid analysis.Usa ka simulation nga pagtuon sa Boopathi et al.22 nagpakita nga ang temperatura range alang sa tubig-cooled nga mga makina (17-124 ° C) mao ang kamahinungdanon mas gamay kay sa hangin-cooled makina (104-250 °C).Ang pinakataas nga temperatura sa aluminum water-cooled motor gipakunhod sa 50.4%, ug ang maximum nga temperatura sa PA6GF30 water-cooled motor gipakunhod sa 48.4%.Gisusi ni Bezukov et al.23 ang epekto sa pagporma sa timbangan sa thermal conductivity sa bungbong sa makina nga adunay liquid cooling system.Gipakita sa mga pagtuon nga ang usa ka 1.5 mm nga baga nga oxide nga pelikula makapakunhod sa pagbalhin sa kainit sa 30%, makadugang sa konsumo sa gasolina ug makapamenos sa gahum sa makina.
Ang Tanguy et al.24 nagpahigayon og mga eksperimento nga adunay lain-laing mga flow rate, temperatura sa lana, rotational speeds ug injection modes alang sa electric motors gamit ang lubricating oil isip coolant.Natukod ang usa ka lig-on nga relasyon tali sa rate sa pag-agos ug sa kinatibuk-ang kahusayan sa pagpabugnaw.Gisugyot ni Ha et al.25 ang paggamit sa mga drip nozzles isip mga nozzle aron parehas nga maapod-apod ang oil film ug mapataas ang kahusayan sa pagpabugnaw sa makina.
Gisusi ni Nandi et al.26 ang epekto sa L-shaped flat heat pipes sa performance sa makina ug thermal management.Ang heat pipe evaporator nga bahin gi-install sa motor casing o gilubong sa motor shaft, ug ang condenser nga bahin gi-install ug gipabugnaw pinaagi sa sirkulasyon nga likido o hangin.Bellettre ug uban pa.27 nagtuon sa usa ka PCM solid-liquid cooling system alang sa usa ka lumalabay nga motor stator.Ang PCM nag-impregnates sa mga winding head, nga nagpaubos sa init nga temperatura sa lugar pinaagi sa pagtipig sa tinago nga thermal energy.
Sa ingon, ang pasundayag sa motor ug temperatura gisusi gamit ang lainlaing mga estratehiya sa pagpabugnaw, tan-awa ang fig.3. Kini nga mga makapabugnaw nga sirkito gidisenyo aron makontrol ang temperatura sa windings, plates, winding heads, magnets, carcass ug end plates.
Ang mga sistema sa pagpabugnaw sa likido nailhan tungod sa ilang episyente nga pagbalhin sa kainit.Bisan pa, ang pagbomba sa coolant sa palibot sa makina mogamit daghang kusog, nga makapamenos sa epektibo nga output sa kuryente sa makina.Ang mga sistema sa pagpabugnaw sa hangin, sa laing bahin, usa ka kaylap nga gigamit nga pamaagi tungod sa ilang mubu nga gasto ug kadali sa pag-upgrade.Bisan pa, kini dili kaayo epektibo kaysa mga sistema sa pagpabugnaw sa likido.Gikinahanglan ang usa ka hiniusa nga pamaagi nga makakombinar sa taas nga performance sa pagbalhin sa kainit sa usa ka liquid-cooled nga sistema nga adunay mubu nga gasto sa usa ka air-cooled nga sistema nga wala mag-usik og dugang nga enerhiya.
Kini nga artikulo naglista ug nag-analisar sa pagkawala sa init sa AD.Ang mekanismo sa kini nga problema, ingon man ang pagpainit ug pagpabugnaw sa mga induction motor, gipatin-aw sa Heat Loss sa Induction Motors nga seksyon pinaagi sa Cooling Strategies.Ang pagkawala sa kainit sa kinauyokan sa usa ka induction motor nahimo nga kainit.Busa, kini nga artikulo naghisgot sa mekanismo sa pagbalhin sa kainit sa sulod sa makina pinaagi sa conduction ug pinugos nga convection.Thermal modeling sa IM gamit ang continuity equation, Navier-Stokes/momentum equation ug energy equation ang gitaho.Ang mga tigdukiduki nagpahigayon analytical ug numerical thermal nga mga pagtuon sa IM aron mabanabana ang temperatura sa stator windings alang sa bugtong katuyoan sa pagkontrolar sa thermal nga rehimen sa electric motor.Kini nga artikulo nagtutok sa thermal analysis sa air-cooled IMs ug thermal analysis sa integrated air-cooled ug water-cooled IMs gamit ang CAD modeling ug ANSYS Fluent simulation.Ug ang thermal nga mga bentaha sa integrated nga gipaayo nga modelo sa mga air-cooled ug water-cooled nga mga sistema gisusi pag-ayo.Sama sa nahisgutan sa ibabaw, ang mga dokumento nga gilista dinhi dili usa ka katingbanan sa kahimtang sa arte sa natad sa thermal phenomena ug pagpabugnaw sa mga induction motor, apan gipakita nila ang daghang mga problema nga kinahanglan masulbad aron masiguro ang kasaligan nga operasyon sa mga induction motor. .
Ang pagkawala sa init kasagarang gibahin sa pagkawala sa tumbaga, pagkawala sa puthaw ug pagkawala sa friction/mekanikal.
Ang pagkawala sa tumbaga mao ang resulta sa pagpainit sa Joule tungod sa resistivity sa konduktor ug mahimong maihap nga 10.28:
diin ang q̇g mao ang init nga namugna, ang I ug Ve mao ang nominal nga kasamtangan ug boltahe, matag usa, ug ang Re mao ang tumbaga nga pagsukol.
Ang pagkawala sa iron, nailhan usab nga pagkawala sa parasitiko, mao ang ikaduha nga panguna nga tipo sa pagkawala nga hinungdan sa pagkawala sa hysteresis ug eddy sa AM, nga nag-una tungod sa nagbag-o nga oras sa magnetic field.Gi-quantified sila pinaagi sa gipalawig nga equation sa Steinmetz, kansang mga coefficient mahimong isipon nga kanunay o variable depende sa mga kondisyon sa operasyon10,28,29.
diin ang Khn mao ang hysteresis loss factor nga nakuha gikan sa core loss diagram, Ken mao ang eddy current loss factor, N ang harmonic index, Bn ug f ang peak flux density ug frequency sa non-sinusoidal excitation, matag usa.Ang labaw nga equation mahimong dugang nga pasimplehon sama sa mosunod 10,29:
Lakip niini, ang K1 ug K2 mao ang core loss factor ug eddy current loss (qec), hysteresis loss (qh), ug sobra nga pagkawala (qex), matag usa.
Ang wind load ug friction losses mao ang duha ka nag-unang hinungdan sa mekanikal nga pagkawala sa IM.Ang pagkawala sa hangin ug friction kay 10,
Sa pormula, n mao ang rotational speed, Kfb mao ang coefficient sa friction losses, D mao ang gawas nga diametro sa rotor, l mao ang gitas-on sa rotor, G mao ang gibug-aton sa rotor 10.
Ang nag-unang mekanismo sa pagbalhin sa kainit sulod sa makina mao ang pinaagi sa conduction ug internal nga pagpainit, sumala sa gitino sa Poisson equation30 nga gigamit niini nga pananglitan:
Atol sa operasyon, human sa usa ka piho nga punto sa panahon sa diha nga ang motor makaabot sa makanunayon nga kahimtang, ang kainit nga namugna mahimong gibana-bana pinaagi sa usa ka kanunay nga pagpainit sa nawong kainit flux.Busa, kini mahimong gituohan nga ang conduction sa sulod sa makina gihimo uban sa pagpagawas sa internal nga kainit.
Ang pagbalhin sa kainit tali sa mga kapay ug sa palibot nga atmospera giisip nga pinugos nga kombeksyon, kung ang pluwido napugos sa paglihok sa usa ka piho nga direksyon pinaagi sa usa ka eksternal nga puwersa.Ang convection mahimong ipahayag sa 30:
diin ang h mao ang heat transfer coefficient (W/m2 K), A mao ang surface area, ug ang ΔT mao ang temperature difference tali sa heat transfer surface ug sa refrigerant perpendicular sa ibabaw.Ang numero sa Nusselt (Nu) usa ka sukod sa ratio sa convective ug conductive heat transfer perpendicular sa utlanan ug gipili base sa mga kinaiya sa laminar ug turbulent flow.Sumala sa empirikal nga pamaagi, ang Nusselt nga gidaghanon sa gubot nga agos kasagaran nalangkit sa Reynolds nga numero ug sa Prandtl nga numero, nga gipahayag nga 30:
diin ang h mao ang convective heat transfer coefficient (W/m2 K), l ang kinaiya nga gitas-on, λ mao ang thermal conductivity sa fluid (W/m K), ug ang Prandtl number (Pr) usa ka sukod sa ratio sa ang momentum diffusion coefficient sa thermal diffusivity (o velocity ug relatibong gibag-on sa thermal boundary layer), gihubit nga 30:
diin ang k ug cp mao ang thermal conductivity ug piho nga kapasidad sa kainit sa likido, matag usa.Sa kinatibuk-an, ang hangin ug tubig mao ang labing kasagaran nga mga coolant alang sa mga de-koryenteng motor.Ang likido nga mga kabtangan sa hangin ug tubig sa ambient nga temperatura gipakita sa Talaan 1.
Ang IM thermal modeling gibase sa mosunod nga mga pangagpas: 3D steady state, turbulent flow, air is an ideal gas, negligible radiation, Newtonian fluid, incompressible fluid, no-slip condition, and constant properties.Busa, ang mosunod nga mga equation gigamit sa pagtuman sa mga balaod sa pagkonserba sa masa, momentum, ug enerhiya sa liquid nga rehiyon.
Sa kinatibuk-ang kaso, ang mass conservation equation parehas sa net mass flow ngadto sa cell nga adunay likido, nga gitino sa pormula:
Sumala sa ikaduhang balaod ni Newton, ang gikusgon sa pagbag-o sa momentum sa usa ka liquid nga partikulo mao ang kadaghanon sa mga pwersa nga naglihok niini, ug ang kinatibuk-ang momentum conservation equation mahimong isulat sa vector nga porma sama sa:
Ang mga termino nga ∇p, ∇∙τij, ug ρg sa ibabaw nga equation nagrepresentar sa pressure, viscosity, ug gravity, matag usa.Ang makapabugnaw nga media (hangin, tubig, lana, ug uban pa) nga gigamit isip mga coolant sa mga makina kasagarang giisip nga Newtonian.Ang mga equation nga gipakita dinhi naglakip lamang sa linear nga relasyon tali sa shear stress ug sa velocity gradient (strain rate) nga patindog sa direksyon sa shear.Sa pagkonsiderar sa kanunay nga viscosity ug steady flow, ang equation (12) mahimong mausab ngadto sa 31:
Sumala sa unang balaod sa thermodynamics, ang gikusgon sa pagbag-o sa enerhiya sa usa ka liquid nga partikulo mao ang kadaghanon sa net nga kainit nga namugna sa liquid particle ug ang net nga gahum nga gihimo sa liquid particle.Para sa Newtonian compressible viscous flow, ang energy conservation equation mahimong ipahayag nga31:
diin ang Cp mao ang kapasidad sa kainit sa kanunay nga presyur, ug ang termino ∇ ∙ (k∇T) nalangkit sa thermal conductivity pinaagi sa liquid cell boundary, diin ang k nagpasabot sa thermal conductivity.Ang pagkakabig sa mekanikal nga enerhiya ngadto sa kainit gikonsiderar sa termino sa \(\varnothing\) (ie, ang viscous dissipation function) ug gihubit nga:
Diin ang \(\rho\) mao ang densidad sa liquid, \(\mu\) mao ang viscosity sa liquid, u, v ug w mao ang potensyal sa direksyon x, y, z sa liquid velocity, matag usa.Kini nga termino naghulagway sa pagkakabig sa mekanikal nga enerhiya ngadto sa thermal energy ug mahimong dili tagdon tungod kay kini importante lamang kung ang viscosity sa fluid taas kaayo ug ang velocity gradient sa fluid dako kaayo.Sa kaso sa makanunayon nga pag-agos, kanunay nga piho nga kainit ug thermal conductivity, ang equation sa enerhiya giusab ingon sa mosunod:
Kini nga mga batakang equation gisulbad alang sa laminar flow sa Cartesian coordinate system.Bisan pa, sama sa daghang uban pang mga teknikal nga problema, ang operasyon sa mga de-koryenteng makina sa panguna nalangkit sa gubot nga mga agos.Busa, kini nga mga equation giusab aron maporma ang Reynolds Navier-Stokes (RANS) nga aberids nga pamaagi alang sa turbulence modeling.
Niini nga trabaho, gipili ang ANSYS FLUENT 2021 nga programa alang sa CFD modeling nga adunay katugbang nga mga kondisyon sa utlanan, sama sa gikonsiderar nga modelo: usa ka asynchronous nga makina nga adunay air cooling nga adunay kapasidad nga 100 kW, ang diametro sa rotor 80.80 mm, ang diametro. sa stator 83.56 mm (internal) ug 190 mm (external), usa ka hangin gintang sa 1.38 mm, ang kinatibuk-ang gitas-on sa 234 mm, ang kantidad , ang gibag-on sa mga gusok 3 mm..
Ang modelo sa makina nga gipabugnaw sa hangin sa SolidWorks gi-import sa ANSYS Fluent ug gi-simulate.Dugang pa, ang mga resulta nga nakuha gisusi aron masiguro ang katukma sa gihimo nga simulation.Dugang pa, ang usa ka integrated air- ug water-cooled IM gimodelo gamit ang SolidWorks 2017 software ug gi-simulate gamit ang ANSYS Fluent 2021 software (Figure 4).
Ang disenyo ug mga sukod niini nga modelo giinspirar sa Siemens 1LA9 aluminum series ug gimodelo sa SolidWorks 2017. Ang modelo gamay nga giusab aron mohaum sa mga panginahanglan sa simulation software.Usba ang mga modelo sa CAD pinaagi sa pagtangtang sa dili gusto nga mga bahin, pagtangtang sa mga fillet, chamfer, ug uban pa kung magmodelo gamit ang ANSYS Workbench 2021.
Ang usa ka kabag-ohan sa disenyo mao ang dyaket sa tubig, ang gitas-on niini gitino gikan sa mga resulta sa simulation sa unang modelo.Ang pipila ka mga pagbag-o gihimo sa simulation sa dyaket sa tubig aron makuha ang labing kaayo nga mga sangputanan kung gigamit ang hawak sa ANSYS.Ang lainlaing mga bahin sa IM gipakita sa fig.5a–f.
(A).Rotor core ug IM shaft.(b) IM stator core.(c) IM stator winding.(d) External nga bayanan sa MI.(e) IM water jacket.f) kombinasyon sa hangin ug tubig nga gipabugnaw sa IM nga mga modelo.
Ang shaft-mount fan naghatag og kanunay nga pag-agos sa hangin nga 10 m/s ug temperatura nga 30 °C sa ibabaw sa mga kapay.Ang bili sa rate gipili nga random depende sa kapasidad sa presyon sa dugo nga gisusi niini nga artikulo, nga mas dako kay sa gipakita sa literatura.Ang init nga sona naglakip sa rotor, stator, stator windings ug rotor cage bars.Ang mga materyales sa stator ug rotor mga asero, ang mga windings ug cage rods tumbaga, ang frame ug mga gusok mga aluminum.Ang kainit nga namugna sa niini nga mga lugar tungod sa electromagnetic phenomena, sama sa pagpainit sa Joule kung ang usa ka gawas nga sulud gipaagi sa usa ka coil coil, ingon man ang mga pagbag-o sa magnetic field.Ang mga rate sa pagpagawas sa kainit sa lainlaing mga sangkap gikuha gikan sa lainlaing literatura nga magamit alang sa usa ka 100 kW IM.
Ang integrated air-cooled ug water-cooled IMs, dugang sa mga kondisyon sa ibabaw, naglakip usab sa usa ka water jacket, diin ang mga kapabilidad sa pagbalhin sa kainit ug mga kinahanglanon sa pump power gisusi alang sa nagkalain-laing mga rate sa pag-agos sa tubig (5 l / min, 10 l / min. ug 15 l/min).Kini nga balbula gipili ingon nga labing gamay nga balbula, tungod kay ang mga resulta wala kaayo nagbag-o alang sa mga agos nga ubos sa 5 L/min.Dugang pa, ang usa ka dagan nga rate sa 15 L / min gipili ingon nga labing kataas nga kantidad, tungod kay ang gahum sa pumping miuswag pag-ayo bisan pa sa kamatuoran nga ang temperatura nagpadayon sa pagkahulog.
Lainlaing IM model ang gi-import sa ANSYS Fluent ug dugang gi-edit gamit ang ANSYS Design Modeler.Dugang pa, usa ka kahon nga pormag casing nga adunay mga sukat nga 0.3 × 0.3 × 0.5 m ang gitukod sa palibot sa AD aron analisahon ang paglihok sa hangin sa palibot sa makina ug tun-an ang pagtangtang sa kainit sa atmospera.Ang susamang pag-analisar gihimo alang sa integrated air- ug water-cooled IMs.
Ang IM model gimodelo gamit ang CFD ug FEM numerical nga mga pamaagi.Ang mga meshes gihimo sa CFD aron mabahin ang usa ka domain sa usa ka piho nga gidaghanon sa mga sangkap aron makapangita usa ka solusyon.Ang mga tetrahedral meshes nga adunay angay nga gidak-on sa elemento gigamit alang sa kinatibuk-ang komplikado nga geometry sa mga sangkap sa makina.Ang tanan nga mga interface napuno sa 10 ka mga lut-od aron makakuha og tukma nga mga resulta sa pagbalhin sa kainit sa nawong.Ang grid geometry sa duha ka mga modelo sa MI gipakita sa Fig.6a, b.
Ang equation sa enerhiya nagtugot kanimo sa pagtuon sa pagbalhin sa kainit sa lainlaing mga lugar sa makina.Ang K-epsilon turbulence model nga adunay standard wall functions ang gipili nga modelo sa turbulence sa palibot sa gawas nga nawong.Gikonsiderar sa modelo ang kinetic energy (Ek) ug gubot nga pagkawagtang (epsilon).Ang tumbaga, aluminyo, asero, hangin ug tubig gipili alang sa ilang standard nga mga kabtangan aron magamit sa ilang tagsa-tagsa nga mga aplikasyon.Ang mga rate sa pagwagtang sa kainit (tan-awa ang Talaan 2) gihatag ingon nga mga input, ug ang lainlaing mga kondisyon sa sona sa baterya gitakda sa 15, 17, 28, 32. Ang katulin sa hangin sa kaso sa motor gitakda sa 10 m / s alang sa parehong mga modelo sa motor, ug sa Dugang pa, tulo ka lainlaing mga rate sa tubig ang gikonsiderar alang sa dyaket sa tubig (5 l / min, 10 l / min ug 15 l / min).Alang sa labi ka tukma, ang mga nahabilin alang sa tanan nga mga equation gitakda nga katumbas sa 1 × 10-6.Pilia ang SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure Equation) algorithm aron masulbad ang Navier Prime (NS) equation.Human makompleto ang hybrid initialization, ang setup modagan ug 500 ka mga iteration, sama sa gipakita sa Figure 7.
Oras sa pag-post: Hul-24-2023