Решения
Разработка трёхмассовой тепловой модели асинхронного тягового двигателя
В данной статье продемонстрирована разработка трёхмассовой тепловой модели асинхронного тягового двигателя с использованием ПО REPEAT.
Разработка и постройка технологически сложных деталей огромных промышленных тяговых электродвигателей будет очень затратными и нерациональными мероприятием, если отсутствует необходимая базовая расчетная модель. В данной статье продемонстрирована разработка трёхмассовой тепловой модели асинхронного тягового двигателя с использованием ПО REPEAT. Трёхмассовая модель двигателя включает в себя ротор, статорную обмотку и магнитопровод статора с корпусом. Увеличение количества масс по сравнению с одно- и двухмассовыми моделями делает модель более точной и пригодной для расчетов. Вместе с этим увеличивается количество необходимой информации в виде конструктивных размеров и коэффициентов теплопроводностей и теплоотдачи.
1. В качестве моделируемого выбран асинхронный двигатель НТА – 1200.
2. Исходные данные для модели приняты в соответствии с таблицей 2.
3. Скорость воздуха в вентиляционных каналах статора принята - 26 м/с.
4. Скорость воздуха в вентиляционных каналах ротора принята - 25 м/с.
5. Скорость воздуха в воздушном зазоре принята - 17 м/с.
6. Геометрические параметры выбраны в соответствии с имеющими данными либо приняты.
7. Температура охлаждающего воздуха принята 20 ℃.
2. Исходные данные для модели приняты в соответствии с таблицей 2.
3. Скорость воздуха в вентиляционных каналах статора принята - 26 м/с.
4. Скорость воздуха в вентиляционных каналах ротора принята - 25 м/с.
5. Скорость воздуха в воздушном зазоре принята - 17 м/с.
6. Геометрические параметры выбраны в соответствии с имеющими данными либо приняты.
7. Температура охлаждающего воздуха принята 20 ℃.
| Тепловая масса | Температура, ℃ |
| Ротор | 104,6 |
| Обмотка статора | 116,1 |
| Магнитопровод статора, корпус | 108,6 |
Таблица №1. Результаты моделирования
Переходные процесс изображены на рисунках 1,2,3. Пики обусловлены маленькой массой, которая установлена с целью ускорения процесса моделирования.
Рис. 1 – Тепловая модель асинхронного тягового двигателя
| Режим работы | Продолжительный |
| Мощность \( P \), кВт | 1170 |
| Линейное напряжение \( U_л \), В | 2183 |
| Фазный ток \( I_ф \), А | 375 |
| Частота вращения \( n \), об/мин | 1295 |
| Частота тока \( f \), Гц | 65,4 |
| \( \cos\varphi \) | 0,861 |
| КПД, % | 95,8 |
| Скольжение \( S \), % | 1,03 |
| Момент \( M \), кНм | 8,629 |
| Сила тяги \( F \), кН | 51,58 |
| Момент \( M \), кНм | 8,629 |
| Активное сопротивление статора \( R_ст \), Ом | 0,0298 |
| Индуктивность рассеяния статора \( L_ст \), Гн | 0,001348 |
| Активное сопротивление ротора \( R_рт \), Ом | 0,0255 |
| Индуктивность рассеяния ротора \( L_рт \), Гн | 0,00107 |
| Масса двигателя, кг | 2600 |
Таблица №2. Основные параметры тягового электродвигателя НТА-1200
Результаты моделирования
Рис. 1 – Переходный процесс установления температуры в обмотке статора
Рис. 2 – Переходный процесс установления температуры в магнитопроводе статора, корпусе
Рис. 1 – Переходный процесс установления температуры в обмотке статора
