ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

V.P. Metelkov

doi:10.14529/power160211

Authors

V.P. Metelkov Ural Federal University named after the first President of Russia B.N. Yeltsin, Ekaterinburg, Russian Federation

DOI:

https://doi.org/10.14529/power160211

Keywords:

thermodynamic moedl, electric motor, thermal circuit, differential equations, eigenvalues

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, intime 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).
Keywords: thermodynamic moedl, electric motor, thermal circuit, differential equations, eigenvalues.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Онищенко, Г.Б. Проблемы и перспективы развития электропривода / Г.Б Онищенко, М.Г. Юньков // Труды VIII Международной (XIX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2014: в 2 т. Т. 1. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2014. − С. 5−9.

Зюзев, А.М. К оценке теплового состояния асинхронного двигателя в повторно-кратковременном режиме / А.М. Зюзев, В.П. Метельков // Электротехника. − 2014. − № 9.− С. 19−23. DOI: 10.3103/S1068371214090090

Программный комплекс для исследования эксплуатационных режимов электроприводов буровых установок / А.М. Зюзев, В.М. Липанов, В.П. Метельков и др. // Электротехника. − 2003. − № 7. − С. 25−31.

Зюзев, А.М. Математическая модель спуско-подъемного агрегата буровой установки / А.М. Зюзев, В.П. Метельков, В.Н. Радченко // Изв. вузов. Горный журнал. − 2003. − № 5. − С. 22−30.

Boglietti, A. TEFC Induction Motors Thermal Models: A Parameter Sensitivity Analysis / A. Boglietti, A. Cavagnino, D.A. Staton // IEEE Transactions on Industry Applications. − 2005. − Vol. 41, issue 3. − pp. 756–763. DOI: 10.1109/TIA.2005.847311

Chin, Y.K. Transient Thermal Analysis using both Lumped-Circuit Approach and Finite Element Method of a Permanent Magnet Traction Motor / Y.K. Chin, D.A. Staton. // IEEE Africon. − Gaborone, Botswana, 2004. − pp. 1027–1035. DOI: 10.1109/AFRICON.2004.1406847

Evolution and Modern Approaches for Thermal Analysis of electrical machines / A. Boglietti, A. Cavagnino, D. Staton et al. // IEEE Transactions on Industrial Electronics. − 2009. − Vol. 56, no. 3. − pp. 871–882. DOI: 10.1109/TIE.2008.2011622

Tang, W.H. A Simplified Transformer Thermal Model Based on Thermal-Electric Analogy /

W.H. Tang, Q.H. Wu, Z.J. Richardson // IEEE Transactions on Power Delivery. − 2004. − Vol. 19, no. 3. –

pp. 1112–1119. DOI: 10.1109/TPWRD.2003.822968

Копылов, И.П. Проектирование электрических машин / Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев. – М.: Высш. шк., 2005. – 767 с.

Филиппов, И.Ф. Теплообмен в электрических машинах / И.Ф. Филиппов. – Л.: Энергоатомиздат, 1986. – 256 с.

Гольдберг, О.Д. Проектирование электрических машин / О.Д. Гольдберг, И.С. Свириденко. –

М.: Высш. шк., 2006. − 430 с.

Федоров, М.М. Динамические тепловые модели узлов электрических машин / М.М. Федоров // Електромашинобудування та електрообладнання: Міжвід. наук.-техн. зб.– 1999. – Вип. 53. – C. 70–73.

Электромеханические и тепловые режимы асинхронных двигателей в системах частотного управления / Р.Т. Шрейнер, А.В. Костылев, В.К. Кривовяз, С.И. Шилин. − Екатеринбург: ГОУ

ВПО «Рос. гос. проф.-пед. ун-т», 2008. − 361 с.

Расчетно-теоретическое определение изменения теплового состояния обдуваемых асинхронных двигателей в режиме короткого замыкания и после него / А.Н. Бурковский, О.И. Пилипенко,

О.А. Рыбалко, А.А. Мельник // Взрывозащищенное электрооборудование: сб. науч. тр. УкрНИИВЭ. − Донецк, 2007. − С. 183−193.

Воробьев, В.А. Нагревание и тепловая защита асинхронных двигателей средней мощности

при периодической нагрузке: дис. … канд. техн. наук. − Свердловск, 1982. − 181 с.

Петрушин, В.С. Тепловые расчеты нестационарных режимов работы асинхронных двигателей регулируемых электроприводов / В.С. Петрушин, А.М. Якимец, В.Л. Кобрин // Електротехнiк і електромеханiка. − 2003. − № 4. − С. 65–68.

Петрушин, В.С. Особенности тепловых расчетов неустановившихся режимов работы

регулируемых асинхронных двигателей / В.С. Петрушин, А.М. Якимец, О.В. Каленик. // Електромашинобудування та електрообладнання: міжвід. наук.-техн. зб. − 2008. − Вип. 71. − С. 47–51.

Вареник, Е.А. Тепловые переходные процессы в элементах конструкции асинхронных двигателей при неподвижном роторе / Е.А. Вареник, М.М. Федоров, В.Е. Михайлов // Взрывозащищенное электрооборудование: сб. науч. тр. УкрНИИВЭ. – Донецк, 2009. − С. 146−154.

Савин, Б.В. Исследования и разработки взрывозащищенных асинхронных двигателей мощностью 0,25−2000 кВт / Б.В. Савин, И.Г. Ширнин // Электротехническая промышленность. Сер.

Электрические машины. − 1977. − № 10 (80). − С. 7−8.

Продукция ООО «ПО «Ленинградский электромашиностроительный завод». Технический каталог [Диск]. – Русэлпром, 2009. − 160 с.

Борисенко, А.И. Охлаждение промышленных электрических машин / А.И. Борисенко,

О.Н. Костиков, А.И. Яковлев – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 296 с.

Сипайлов, Г.А. Тепловые гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах / Г.А. Сипайлов, Д.И. Санников, В.А. Жадан. – М.: Высш. шк., 1989. – 239 c.

Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. − М.: Наука, 1984. − 832 с.

Гантмахер, Ф.Р.Теория матриц /Ф.Р. Гантмахер. − М.: Наука, 1966. − 576 с.

Ланкастер, П. Теория матриц / П. Ланкастер. − М.: Наука, 1973. − 280 с.