Electri c Machines and Control Vol. 21 No. 7 Jul totally enclosed fan-cool TEFC 55 kw DOI 10.

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1 Electri c Machines and Control Vol. 21 No. 7 Jul totally enclosed fan-cool TEFC 55 kw DOI /j. emc TM 15 A X Calculation of 3D whole domain steady temperature fields for TEFC motor FENG Hai-jun 1 DING Shu-ye 2 ZHOU Pu 1 LI Guan-nan 3 1. No. 704 Research Institute of CSIC Shanghai China 2. Nari School of Electrical and Automation Nanjing Normal Univerisity Nanjing China 3. College of Electrical and Electronic Engineering Harbin University of Science and Technology Harbin China Abstract In order to research the temperature field of the TEFC induction motor under rated load conditions a 55 kw asynchronous motor was taken as an example. The motor real structure was simplified using equivalent method and the equivalent model of the actual windings was established by the method of insulation equivalent. Based on the basic law of heat conduction and steady-state heat conduction equation the simulation model of the temperature field was established and the steady temperature field was calculated with finite-element method. The problem of rotor rotation and air flow in motor was solved by using the concept of equivalent coefficient of heat conductivity. Temperature distribution characteristics of the motor was obtained. Temperature field of different positions of the stator core was studied in detail. The temperature distribution inside the rotor was analyzed and temperature rise of single winding and the windings a- long the circumferential direction was also numerically analyzed. At last the experimental test was carried out on the prototype comparing the calculated results with the experimental value and accuracy of the calculation method was verified RAXXJ NCET

2 88 21 Keywords totally enclosed fan-cool induction motor 3D temperature field finite elements method numerical analysis loss characteristic TEFC 1 14 TEFC Fig. 1 Structural schematic of electrical machine 2 2 a 2 b Y2-250M kw Fig. 2 Physical model and interior x λ T x x + y λ T y y + z λ T z = - q } z - λ T n = α T - T f T λ x λ y λ z q 1 α T f x y z 3 n 15 λ eff λ eff

3 Table 1 Heat flux density of each part Re = uδ γ 2 u δ γ R i Re er = 槡 δ Re > Re er 2. 1 λ eff = η Re ln η 3 4 η = r 0 /R i R i r 0 λ eq = n δ i / n δ i /λ i 5 i = 1 i = 1 λ eq δ i i = n λ i 1. 4 α 16 α = v v 6 17 / W /m α 1 = u α 2 = u 0. 6 Fig. 3 Temperature rise of motor casing 0 8 u

4 K 58 K a b c AB 66 K BC CD 62 K DE 61 K 57 K mm 86 K 1 /4 76 K 63 K 3 Fig. 6 6 Temperature change of tooth top in axial length Fig. 4 4 Temperature rise inside of the motor 7 Fig. 5 5 Temperature change in the middle of the axial along radial direction 6 a b c 7 Fig. 7 7 Temperature change of windings along the circumferential direction

5 K 18 K 85 K 4 K π /2 3π /4 1 / Fig. 9 Temperature rise distribution of the single winding K K 8 Fig. 8 Schematic diagram of temperature rise distribution and extraction path 9 11 K 2 K 8 K 4 K

6 K % PT100 Fig Embedding location of the sensor Fig Temperature rise distribution of rotor section 11 Fig. 11 Experimental test platform 13 Fig. 13 Contrast of measured temperature and calculated temperature U D G 1 20 K K K K % K K - 3%

7 K 1 GNACINSKI P PEPLINSKI M SZWEDA M. The effect of subharmonics on induction machine heating C / /13th International Power Electronics and Motion Control Conference September Poznań Poland VONG P K RODGER D. Coupled electromagnetic thermal modeling of electrical machines J. IEEE Transactions on Magnetics XYPTERAS J HATZIATHANASSIOU V. Thermal analysis of an electrical machine taking into account the iron losses and the deepbar effect J. IEEE Transactions on Energy Conversion J. Proceedings of the CSEE BOGLIETTI A CAVAGNINO A LAZARRI M et al. A simplified J DING Shuye GUAN Tianyu CUI Guanghui. The research on temperature field of asynchronous motor for ship drive J. Journal of Harbin University of Science and Technology BASTOS J P CABREIRA M F R R. A thermal analysis of induction motors using a weak coupled modeling J. IEEE Transactions on Magnetics STATON D BOGLIETTI A CAVAGNINO A. Solving the more difficult aspects of electric motor thermal analysis in small and medium size industrial induction motors J. IEEE Transactions on Energy Conversion J KONG Han LIU Jinglin. Study of rotor eccentricity effect on permanent magnet servo motor performance J. Electric Machines and Control M. J DING Shuye GE Yunzhong SUN Zhaoqiong et al. Numerical research on temperature and fluid field for high-altitude wind power generator J. Proceedings of the CSEE J LU Yiping LI Huilan HAN Jiade et al. Three dimensional flow field numerical simulation for some axial ventilation brushless exciter J. Journal of Harbin University of Science and Technology J DING Shuye GE Yunzhong CHEN Weijie et al. Coupling calculation and analysis of three-dimensional temperature field for doubly-fed wind generator J. Electric Machines and Control MW J DING Shuye SUN Zhaoqiong XU Dianguo et al. Numerical investigation of heat transfer for 3MW doubly-fed wind generator thermal model for variable-speed self-cooled induction motor J. IEEE Transactions on Industry Applications BOGLIETTI A CAVAGNINO A STATON D. TEFC induction motors thermal models a parameter sensitivity analysis J. IEEE Transactions on Industry Applications J CHEN Weijie DING Shuye MIAO Lijie. Research on temperature field non-uniformly distributive heat source coupled investigation of ventilator-driving motor J. Journal of Mechanical Engineering YABIKU R FIALHO R TERAN L et al. Use of thermal network on determining the temperature distribution inside electric motors in steady-state and dynamic conditions J. IEEE Transactions on Industry Applications M

34 22 f t = f 0 w t + f r t f w θ t = F cos p - ω 0 t - φ 1 2 f r θ t = F cos p - ω 0 t - φ 2 3 p ω 0 F F φ 1 φ 2 t A B s Fig. 1

34 22 f t = f 0 w t + f r t f w θ t = F cos p - ω 0 t - φ 1 2 f r θ t = F cos p - ω 0 t - φ 2 3 p ω 0 F F φ 1 φ 2 t A B s Fig. 1 22 2 2018 2 Electri c Machines and Control Vol. 22 No. 2 Feb. 2018 1 2 3 3 1. 214082 2. 214082 3. 150001 DOI 10. 15938 /j. emc. 2018. 02. 005 TM 301. 4 A 1007-449X 2018 02-0033- 08 Research of permanent

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