Diseño Innovador de Sistema de Refrigeración para una Máquina Eléctrica de Alto Par Integrada con Electrónica de Potencia
Autores: Sadeghianjahromi, Ali; Bradley, Stuart I.; McMahon, Richard A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño Innovador de Sistema de Refrigeración para una Máquina Eléctrica de Alto Par Integrada con Electrónica de Potencia
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Crecimiento
Máquina eléctrica
Entornos de alto par
Refrigeración por aire
Electrónica de potencia
Caída de presión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
El crecimiento de las aplicaciones de máquinas eléctricas en entornos de alto par, como la propulsión marina y la energía eólica, está fomentando el desarrollo de máquinas de mayor densidad de potencia con eficiencias cada vez más altas y bajo presión competitiva para satisfacer demandas más elevadas. En este estudio, se realizan simulaciones numéricas para investigar las características del enfriamiento por aire aplicado a una máquina eléctrica de imán permanente interno de 3 MW de alto par con electrónica de potencia integrada. Todo el sistema de la máquina principal y dos convertidores en cada extremo se modela con todos los detalles. Se examinan los efectos de diferentes parámetros sobre la caída de presión total y el caudal de aire hacia la máquina y los convertidores. Los resultados muestran que al cambiar el tamaño del orificio de salida del convertidor, se puede ajustar el caudal de aire hacia la máquina y el convertidor. Las guías de aire y las salidas de pin revelan un excelente rendimiento en la distribución de aire a las laminaciones y bobinas, con una penalización de un aumento en la caída de presión, que es más pronunciada al usar orificios de salida más pequeños. Además, el colector de retorno de aire aumenta la caída de presión y causa una reducción en el caudal de aire hacia el convertidor. El aislamiento entre la placa de compresión y las laminaciones es un componente inevitable utilizado en máquinas eléctricas y actúa como un aislante térmico. Sin embargo, también puede aumentar significativamente la caída de presión, especialmente en combinación con orificios de salida más pequeños. Los estudios térmicos de la electrónica de potencia integrada ilustran que las temperaturas de los componentes son inferiores al límite de temperatura, confirmando suficiente aire a través del convertidor. El análisis de la electrónica de potencia en caso de fallo del ventilador proporciona la ventana de tiempo operativo para que los operadores respondan.
Descripción
El crecimiento de las aplicaciones de máquinas eléctricas en entornos de alto par, como la propulsión marina y la energía eólica, está fomentando el desarrollo de máquinas de mayor densidad de potencia con eficiencias cada vez más altas y bajo presión competitiva para satisfacer demandas más elevadas. En este estudio, se realizan simulaciones numéricas para investigar las características del enfriamiento por aire aplicado a una máquina eléctrica de imán permanente interno de 3 MW de alto par con electrónica de potencia integrada. Todo el sistema de la máquina principal y dos convertidores en cada extremo se modela con todos los detalles. Se examinan los efectos de diferentes parámetros sobre la caída de presión total y el caudal de aire hacia la máquina y los convertidores. Los resultados muestran que al cambiar el tamaño del orificio de salida del convertidor, se puede ajustar el caudal de aire hacia la máquina y el convertidor. Las guías de aire y las salidas de pin revelan un excelente rendimiento en la distribución de aire a las laminaciones y bobinas, con una penalización de un aumento en la caída de presión, que es más pronunciada al usar orificios de salida más pequeños. Además, el colector de retorno de aire aumenta la caída de presión y causa una reducción en el caudal de aire hacia el convertidor. El aislamiento entre la placa de compresión y las laminaciones es un componente inevitable utilizado en máquinas eléctricas y actúa como un aislante térmico. Sin embargo, también puede aumentar significativamente la caída de presión, especialmente en combinación con orificios de salida más pequeños. Los estudios térmicos de la electrónica de potencia integrada ilustran que las temperaturas de los componentes son inferiores al límite de temperatura, confirmando suficiente aire a través del convertidor. El análisis de la electrónica de potencia en caso de fallo del ventilador proporciona la ventana de tiempo operativo para que los operadores respondan.