Model matematyczny do badań cieplnych dwubiegowych silników górniczych

W silnikach indukcyjnych dwubiegowych przeznaczonych do pracy w podziemiach kopalń stosowane jest wodne chłodzenie kadłubów oraz tarcz łożyskowych. Z pomiarów cieplnych tego typu silników wynika, że w poszczególnych elementach konstrukcyjnych występują znaczne nierównomierności rozkładu temperatury. Najbardziej narażonymi na uszkodzenia termiczne elementami silnika dwubiegowego są uzwojenia stojana, w których przy znamionowym obciążeniu silnika różnica pomiędzy maksymalną a minimalną temperaturą (w zależności od mocy i typu silnika) osiąga wartość nawet kilkunastu °C. Stosowanie w obliczeniach projektowych [1, 5] tych silników uproszczonych modeli cieplnych, umożliwiających jedynie obliczenie średnich temperatur elementów, nie pozwala w pełni określić stopnia wykorzystania cieplnego poszczególnych jego elementów. Przeprowadzenie takiej oceny wymaga znajomości maksymalnych temperatur podstawowych elementów konstrukcyjnych silnika dwubiegowego w znamionowych warunkach zasilania i obciążenia.

The paper presents a thermal model of two‑speed induction motors with water‑cooled frames. This model is made basing on the method of finite differences with the use of interpretation of the heat conduction equations in the form of thermal-electrical networks. It enables calculating temperature distributions in all constructional elements of induction motor and in the stream of water flowing in the frame as well as in the streams of air flowing in ventilation ducts of the rotor core and the frame. Basing on the model, a computer program that can be used for computer aided design is developed. Exemplary thermal calculations are carried out for the two-speed induction motor of 85/250 kW. The results obtained from simulations are compared with those from thermal measurements.