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Bobinas de Rotor Hueco Refrigeradas por Aire Directo: Análisis de Transferencia de Calor Conjugada

Autores: Reinap, Avo; Estenlund, Samuel; Högmark, Conny

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Bobinas de Rotor Hueco Refrigeradas por Aire Directo: Análisis de Transferencia de Calor Conjugada


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Análisis
Refrigeración
Devanados
CHT
Altas densidades de corriente
Integración de refrigeración por aire

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 20

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este artículo se centra en el análisis de un devanado de rotor enfriado por aire directo de una máquina síncrona de campo devanado, cuya innovación radica en el aumento de la superficie de enfriamiento interna, el enfriamiento del devanado en comparación con el enfriamiento convencional entre polos y el desarrollo de un modelo de evaluación de CHT en consecuencia. El análisis de transferencia de calor conjugada (CHT) se utiliza para explorar la eficacia de enfriamiento de un devanado de conductor hueco enfriado en paralelo de un rotor de polos salientes e identificar un mapa de rendimiento de enfriamiento. El uso de altas densidades de corriente de 15-20 Arms/mm en devanados enfriados directamente requiere una alta intensidad de enfriamiento, que en el caso del enfriamiento por aire resulta no solo en velocidades de flujo superiores a 15 m/s para asegurar temperaturas de operación permisibles, sino también en la necesidad de estudios de distribución de refrigerante y transferencia de calor. Los experimentos y cálculos se basan en una máquina no rotativa y un túnel de viento utilizando la(s) misma(s) bobina(s) de rotor. Los cálculos térmicos basados en CHT proporcionan no solo resultados confiables en comparación con el trabajo experimental y circuitos térmicos de parámetros agrupados con parámetros agregados ajustados, sino también información relacionada con la presión y la distribución del flujo de enfriamiento, cargas térmicas y problemas de integración de enfriamiento que son necesarios para el desarrollo de máquinas eléctricas de alta densidad de potencia y confiables. Los resultados de la integración de enfriamiento por aire muestran que la alta densidad de corriente deseada es alcanzable a expensas de una alta intensidad de enfriamiento, donde la velocidad del aire varía de 15 a 30 m/s y de 30 a 55 m/s, distinguiendo la velocidad del aire del conductor hueco y el canal de derivación, en comparación con la misma bobina en una máquina eléctrica y un túnel de viento bajo la misma carga térmica y límite. Dado que la ubicación del punto caliente depende de la integración de enfriamiento y la intensidad de enfriamiento, modelar y estimar el flujo de enfriamiento es esencial en el desarrollo de máquinas síncronas de campo devanado.

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