Моделирование аэродинамики в асинхронном электродвигателе

Abstract

Распространение в агропромышленном комплексе частотного регулируемого электропривода приводит к необходимости проведения исследований теплового состояния электродвигателей при изменениях режимов работы. Такие исследования необходимо проводить с использованием современных программных продуктов типа «Comsol». В данном ПО есть возможность проводить совместные исследования разных физических процессов через мультифизические связки. На тепловое состояние электрической машины существенное влияние оказывает ее аэродинамика. Целью исследований было создание компьютерной модели, позволяющей анализировать аэродинамику машины при различных изменениях в конструкции или в окружающей среде. Рассматривался только электродвигатель с обдувом, создаваемым внутренним вентилятором. В работе проведен анализ аэродинамических процессов в электродвигателе малой мощности. Разработана геометрическая модель, которая впоследствии рассчитывалась методом конечных элементов в программном обеспечении. При расчетах скоростей воздушных потоков принималось турбулентное движение с соответствующим математическим описанием. Моделирование показало, насколько резко снижаются скорости воздуха, проходящие по внешней стороне оболочки статора: при снижении частоты вращения в три раза скорость потока уменьшается в 4 раза. Полученные изображения полей скоростей воздуха в отдельных частях машины позволяют оценить влияние основных конструктивных элементов электродвигателя на направление и величину воздушных потоков. Анализ полученных изображений позволяет увидеть наиболее труднодоступные места для обтекания воздухом. Разработанные модели могут быть использованы при анализе изменения теплового состояния электрической машины при конструктивных или режимных отклонениях в реальной эксплуатации. Модели полезны при проектировании новых машин или при их модернизации.