Список использованных источников
1. Алекссев А.Е. Конструкция электрических машин. – М.: ГЭИ, 1949. – 562 с.
2. Борисенко А.И., Костиков А.И., Яковлев А.И. Охлаждение промышленных электрических машин. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 296 с.
3. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. – М.: Энергоатомиздат, 1981. – 346 с.
4. Сипайлов Г.А., Санников Д.И., Жадан В.А. Тепловые, гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах. – М.: Высш. шк., 1989. – 239 с.
5. Филиппов И.Ф. Теплообмен в электрических машинах. – Л.: Энергоатомиздат, 1986. – 256 с.
6. Ковалев В.З. Моделирование электротехнических комплексов и систем как совокупности взаимодействующих подсистем различной физической природы: Дисс. д-ра техн. наук: 05.09.03/ОмГТУ. – Омск, 2000. – 338 с.
7. Ключев В.И. Теория электропривода. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 560 с.
8. Михайлов О.П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов. – М.: Машиностроение, 1990. – 238 с.
9. Беспалов В.Я., Мощинский Ю.А., Цуканов В.И. Упрощенная математическая модель нестационарного нагрева и охлаждения обмотки статора асинхронного двигателя. // Электричество. – 2003. – №4. – С. 20–26.
10. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0. – СПб.: Корона принт, 2001. – 320 с.
11. Синчук О.Н., Чумак В.В., Михайлов С.Л. Тепловая модель кранового АД для диагностирования и настройки цифровой защиты от перегрузок. // Электротехника. – 2003. – №3. – С. 61–65.
12. Бугаев Г.А., Леонтьев А.Н., Ерохин Е.Ю., Павлова Д.А. Математические модели нагрева и охлаждения асинхронных двигателей для микропроцессорного реле тепловой защиты. // Электротехника. – 2001. – №2. – С. 31–36.
13. Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. – М.: Высш. шк., 1984. – 431 с.
14. Копылов И.П. Электрические машины. – М.: Высш. шк., 2000. – 607 с.
15. Домбровский В.В., Зайчик В.М. Асинхронные машины: Теория, расчет, элементы проектирования. – Л.: Энергоатомиздат, 1990. – 368 с.
16. Дьяконов В.П. MatLab 6/6.1/6.5+Simulink 4/5. Основы применения. Полное руководство пользователя. – М.: СОЛОН-Пресс, 2002. – 768 с.
17. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/А.Э. Кравчик и др. – М.: Энергоатомиздат, 1982. – 504 с.
Приложение А
Текст m-файла, рассчитывающего параметры тепловой модели
%–1. Исходные данные–%
% Основные параметры
P2=11000;%Номинальная мощность на валу двигателя
KPD=[eps 0.8 0.87 0.88 0.88 0.87];%Коэффициент полезного действия
cosf=[eps 0.65 0.82 0.87 0.9 0.9];%Коэффициент мощности
U1_lin=380;%Номинальное линейное напряжение
n1=3000;%Синхронная частота вращения
m=3;%Количество фаз статора
h=132;%Высота оси вращения, мм
p=1;%Число пар полюсов
% Параметры станины
Dc=0.245;%Диаметр станины у основания ребер
l_svp=0.15;%Длина свисающей части станины со стороны привода
l_svv=0.15;% Длина свисающей части станины со стороны вентилятора
d_dsh=0;%Зазор между диффузором и щитом в месте крепления
Z_rs=12;%Количество ребер станины
h_rs=23*10^(-3);%Высота ребра станины
d_rs=0.002;%Толщина ребра станины
% Параметры вентилятора
D_v=0.214;%Внешний диаметр вентилятора
% Параметры статора
Da=0.225;%Внешний диаметр сердечника
D=0.13;%Внутренний диаметр сердечника
l_p=0.13;%Длина паза
Z1=24;%Число пазов статора
kc=0.97;%Коэффициент шихтовки
%Параметры паза статора
b1=0.0134;%Ширина паза статора у основания
b2=0.0102;%Ширина паза статора в вершине
h_p=0.0165;%Высота паза
k_zp=0.75;% Коэффициент заполнения паза
h_sh=0.0009;%Высота шлица
b_sh=0.004;%Ширина шлица
b_z=0.00656;%Ширина зубца
h_z=0.0165;%Высота зубца
%Параметры ротора
D_rot=0.129;%Внешний диаметр ротора
Z2=19;%Число пазов ротора
b_k=0.025;%Ширина короткозамыкающего кольца
a_k=0.023;%Высота короткозамыкающего кольца
b_l=0.041;%Ширина лопатки ротора
a_l=0.022;%Высота лопатки ротора
n_l=12;%Количество лопаток ротора
KPD_lr=0.6;%Коэффициент качества лопатки, рассматриваемой как ребро
d=0.6*10^(-3);%Толщина воздушного зазора между ротором и статором
%Параметры паза ротора
b1_rot=10.8*10^(-3);%Ширина паза ротора в вершине
b2_rot=7.1*10^(-3);%Ширина паза ротора у основания
h_p_rot=20.2*10^(-3);%Высота паза ротора
% Параметры обмотки статора
w_1=84;%Число витков в фазе обмотки
a=1;%Число параллельных ветвей в фазе обмотки статора
n=3;%Число элементарных проводников в эффективном
l_sr=0.772;%Средняя длина витка обмотки статора
l_lob=0.256;%Развернутая длина лобовой части с одной стороны
l_lobv=0.07;%Длина вылета лобовой части
d_i=1.28;%Диаметр изолированного элементарного проводника обмотки
k_p=0.9;%Коэффициент пропитки обмотки статора
k_obm=0.958;%Обмоточный коэффициент обмотки статора
d_okr=0;%Толщина окраски обмотки в лобовой части
T_sr=100;%Средняя температура обмотки, град
% Параметры изоляции
d_ip=0.25*10^(-3);%Толщина пазовой изоляции
% Коэффициенты, характеризующие физические свойства материалов
v=15.8*10^(-6);%Кинематическая вязкость воздуха
lam_v=0.03;%Коэффициент теплопроводности воздуха
lam_m=384;%Коэффициент теплопроводности меди
lam_a=189;%Коэффициент теплопроводности алюминия клетки
lam_st=47;% Коэффициент теплопроводности материала станины
lam_s=34;% Коэффициент теплопроводности стали пакета статора
lam_p=0.28;% Коэффициент теплопроводности пропиточного состава
lam_i=0.26;% Коэффициент теплопроводности изоляции проводов
lam_okr=0.2;%Коэффициент теплопроводности окраски обмотки в лобовой части
lam_p_iz=0.41;% Коэффициент теплопроводности пазовой изоляции
gamma_m=8.89*(10^3);%Плотность меди обмотки статора
gamma_st=7.65*(10^3);%Плотность стали пакета статора
c_m=386;%Удельная теплоемкость меди обмотки статора
c_st=500;%Удельная теплоемкость стали пакета статора
r_m=(1/57)*(10^(-6));%Удельное сопротивление меди обмотки статора
r_al=(1/22)*(10^(-6));%Удельное сопротивление алюминия клетки ротора
%–2. Промежуточные вычисления–%
%Окружная скорость ротора
u=(pi*n1*D_rot)/60;
% Окружная скорость вентилятора
u_vent=(pi*n1*D_v)/60;
%Эффективная (по меди) ширина паза
b_p_ef=((b1+b2)/2) – 2*d_ip;
%Эффективная (по меди) высота паза
h_p_ef=h_p-2*d_ip-h_sh – ((b2-b_sh)/2);
%Средняя ширина паза
b_p=(b1+b2)/2;
%Внутренний диаметр лобовой части
D_l_vt=D+h_sh+d_ip+(b2-b_sh)/2;
%Внешний диаметр лобовой части
D_l_vsh=D_l_vt+1.4*h_p_ef;
%Диаметр окружности касательной к дну пазов
D_dp=D+2*h_p;
%Эквивалентный коэффициент теплопроводности обмотки
lam_ekv=exp (-4*k_zp)*(4.65*(k_zp^1.5) – 0.7053)*(1+0.81*(d_i^2)-…
0.32*d_i*(1–9.2*k_p+5.2*(k_p^2)))*…
(1+(0.0428*k_zp0.0253)*T_sr)*((lam_p/0.162)^0.33)*((lam_i/0.143)^0.25);
%Эквивалентный коэффициент теплопроводности воздушных прослоек в пазу
lam_v_ekv=2*lam_v*lam_p*(lam_p*k_p+lam_v*(1 – k_p))/(lam_v*lam_p+…
(lam_p*k_p+lam_v*(1-k_p))*(lam_v*k_p+lam_p*(1-k_p)));
%Термическое сопротивление зубца
R_z=h_z/(3*lam_s*b_z*l_p*Z1*kc);
%Площадь меди в пазу статора
F_m=(3*a*w_1*pi*(d_i^2)/(2*Z1))*10^(-6);
%Площадь алюминия в пазу ротора
F_a=(pi/8)*((b1_rot^2)+(b2_rot^2))+(h_p_rot/2)*(b1_rot+b2_rot);
%Выбор толщины воздушных прослоек
if 50<=h<=132
d_vp=0.05*(10^(-3));
elseif 160<=h<=250
d_vp=0.1*(10^(-3));
else
d_vp=0.15*(10^(-3));
end
%–3. Расчет тепловых сопротивлений–%
%–3.1 Сопротивление аксиальное меди статора–%
R_a=(l_p+l_lob)/(12*lam_m*F_m*Z1);
disp ('Сопротивление аксиальное меди статора'); disp (R_a);
%–3.2 Сопротивление между внутренним воздухом и корпусом–%
%Площадь внутренней поверхности свесов станины
F_st_pr=(Da*pi*l_svp)/2;
F_st_v=(Da*pi*l_svv)/2;
%Площадь поверхности подшипникового щита
F_sch=(Da^2)*pi/4;
%Коэффициент теплопередачи внутренней поверхности свесов станины
RE_s=(u*Da)/(2*v);
if h<160
NU_s=43.78*(RE_s^0.17)*((Da-D_l_vsh)/D)^0.25;
else
if d_dsh==0
NU_s=11.64*(RE_s^0.395);
else
NU_s=3*(RE_s^0.495)/ln (1.3*D/(Da-D));
end
end
a_s=NU_s*lam_v/Da;
%Сопротивление между внутренним воздухом и открытыми частями станины
R_st_pr=1/(F_st_pr*a_s);
R_st_v=1/(F_st_v*a_s);
%Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности подшипникового щита
RE_sch=u*(Da+D)/(4*v);
if h<160
NU_sch=8.34*(RE_sch^0.26)*((Da-D)/D)^(-0.5);
else
if d_dsh==0
NU_shs=5.12*(RE_sch^0.48)*(2*Da/(Da+D))^(-0.52);
else
NU_sch=1.01*(RE_sch^0.63)*ln (D/(5.25*d_dsh))*(2*Da/(Da+D))^(-0.52);
end
end
a_sch=(2*NU_sch*lam_v)/(Da+D);
%Сопротивление между внутренним воздухом и подшипниковым щитом
R_sch=1/(F_sch*a_sch);
%Сопротивление между внутренним воздухом и корпусом
R_vk=1/((1/R_st_pr)+(1/R_st_v)+(2/R_sch));
disp ('Сопротивление между внутренним воздухом и корпусом'); disp (R_vk);
%–3.3 Сопротивление между внешним воздухом и корпусом–%
%Расходная скорость на входе в каналы
w_vh=0.45*u_vent;
%Эффективная скорость
w_ef=sqrt((w_vh^2)+0.25*(u_vent^2));
%Шаг ребер
t_r=2*Dc*pi/(2*Z_rs);
%Гидравлический диаметр межреберного канала
d_g=4*h_rs*t_r/(2*h_rs+t_r);
%Коэффициент теплопроводности на входе в канал
RE_ef=w_ef*d_g/v;
NU_vh=0.627*(RE_ef^0.52);
a_vh=NU_vh*lam_v/d_g;
%Коэффициент уменьшения КТО
gamma=0.055*(1-tanh (0.062*((Dc/d_g) – 12.5)));
%Коэффициент теплоотдачи станины над пакетом
a_sp=a_vh*d_g*(1-exp (-gamma*l_p/d_g))/(gamma*l_p);
%Коэффициент теплоотдачи свисающей части станины со стороны привода
a_spr=a_vh*d_g*(1-exp (-gamma*l_svp/d_g))/(gamma*l_svp);
%Коэффициент теплоотдачи свисающей части станины со стороны вентилятора
a_sv=a_vh*d_g*(1-exp (-gamma*l_svv/d_g))/(gamma*l_svv);
%Коэффициент качества ребер станины
mh=h_rs*sqrt (2*a_sp/(d_rs*lam_st));
KPD_r=tanh(mh)/mh;
%Сопротивление между станиной над пакетом и внешним воздухом
R7=1/(a_sp*l_p*(pi*Dc-Z_rs*d_rs+2*h_rs*Z_rs*KPD_r));
%Сопротивление между свисающей частью станины со стороны привода и внешним воздухом
R6=1/(a_spr*l_svp*(pi*Dc-Z_rs*d_rs+2*h_rs*Z_rs*KPD_r));
%Сопротивление между свисающей частью станины со стороны вентилятора и внешним воздухом
R8=1/(a_sv*l_svv*(pi*Dc-Z_rs*d_rs+2*h_rs*Z_rs*KPD_r));
%Коэффициент теплоотдачи внешней поверхности подшипникового щита со стороны привода
a_sch_pr=20+1.6*(u_vent^0.7);
%Коэффициент теплоотдачи внешней поверхности подшипникового щита со стороны вентилятора
if h<160
a_sch_v=20+8.2*(u_vent^0.8);
else
a_sch_v=20+9.4*(u_vent^0.6);
end;
%Площадь поверхности подшипникового щита
F_sch=(Da^2)*pi/4;
%Сопротивление подшипникового щита со стороны привода
R26=1/(a_sch_pr*F_sch);
%Сопротивление подшипникового щита со стороны вентилятора
R11=1/(a_sch_v*F_sch);
%Сопротивление между внешним воздухом и корпусом
R_k=1/((1/R6)+(1/R7)+(1/R8)+(1/R11)+(1/R26));
disp ('Сопротивление между внешним воздухом и корпусом'); disp (R_k);