Die Wicklungsberechnung und die Auslegung der Kühlung von Fahrmotoren werden dadurch erschwert, dass im wechselnden Fahrbetrieb der Motorstrom bei sinkender Drehzahl stark zunehmen kann. Die Modellierung muss die Wärmeträgheit und die inhomogene Temperaturverteilung im Motor berücksichtigen. Innerhalb der Ankerwicklung kann die heißeste Stelle um 100 K über der Durchschnittstemperatur liegen. Es wird ein mathematisches Modell vorgestellt, bei dem der Motor in elementare Volumenelemente zerlegt wird, die mit den benachbarten Elementen über die Wärmeleitung und mit dem Kühlmittel über die Konvektion in Verbindung stehen. Es ergibt sich ein inhomogenes, nichtlineares Differenzialgleichungssystem, das in algebraische Gleichungen überführt wird. Dabei wird die Wärmeübertragung an der Außenfläche des Motors und die Erwärmung der Kühlmittelströmung in Längsrichtung des Motors berücksichtigt. Vor der thermischen Berechnung werden die Kühlluftgeschwindigkeiten in den Luftkanälen durch strömungstechnische Berechnungen bestimmt. Für einen typischen Fahrmotor einer dieselelektrischen Lokomotive werden die Temperaturverläufe an 34 Motorbauteilen berechnet. Verglichen mit Experimenten beträgt die Abweichung der Modellrechnung für diesen Fall nur 2 %. Das Modellierungsverfahren ist relativ einfach und kann auf dem System MathCAD Plus 7.0 umgesetzt werden. Die berechneten stationären Temperaturen und dynamischen Temperaturverläufe können für die Abschätzung der Lebensdauer eines Fahrmotors verwendet werden.


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    Title :

    Modeling nonsteady thermal fields in a tractional electrical machine


    Additional title:

    Modellierung instationärer Temperaturfelder in einem elektrischen Fahrmotor


    Contributors:

    Published in:

    Publication date :

    1999


    Size :

    4 Seiten, 3 Bilder, 4 Quellen



    Type of media :

    Article (Journal)


    Type of material :

    Print


    Language :

    English




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