একটি এয়ার-কুলড সিস্টেম এবং একটি ইন্টিগ্রেটেড ওয়াটার-কুলিং সিস্টেমের সমন্বয়ে ইন্ডাকশন মোটরগুলির তাপ ব্যবস্থাপনা বিশ্লেষণ

Nature.com পরিদর্শন করার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ.আপনি সীমিত CSS সমর্থন সহ একটি ব্রাউজার সংস্করণ ব্যবহার করছেন।সেরা অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে একটি আপডেট করা ব্রাউজার ব্যবহার করার পরামর্শ দিই (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে সামঞ্জস্য মোড অক্ষম করুন)৷ইতিমধ্যে, চলমান সমর্থন নিশ্চিত করতে, আমরা স্টাইল এবং জাভাস্ক্রিপ্ট ছাড়া সাইটটি দেখাচ্ছি।
ইঞ্জিনের অপারেটিং খরচ এবং দীর্ঘায়ুর কারণে, একটি সঠিক ইঞ্জিন তাপ ব্যবস্থাপনা কৌশল অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।এই নিবন্ধটি আরও ভাল স্থায়িত্ব প্রদান এবং দক্ষতা উন্নত করার জন্য ইন্ডাকশন মোটরগুলির জন্য একটি তাপ ব্যবস্থাপনা কৌশল তৈরি করেছে।এছাড়াও, ইঞ্জিন কুলিং পদ্ধতির উপর সাহিত্যের একটি বিস্তৃত পর্যালোচনা করা হয়েছিল।প্রধান ফলাফল হিসাবে, তাপ বিতরণের সুপরিচিত সমস্যাকে বিবেচনায় নিয়ে একটি উচ্চ-শক্তির এয়ার-কুলড অ্যাসিঙ্ক্রোনাস মোটরের একটি তাপীয় গণনা দেওয়া হয়।উপরন্তু, এই অধ্যয়ন বর্তমান চাহিদা মেটাতে দুই বা ততোধিক কুলিং কৌশল সহ একটি সমন্বিত পদ্ধতির প্রস্তাব করে।একটি 100 কিলোওয়াট এয়ার-কুলড অ্যাসিঙ্ক্রোনাস মোটরের একটি মডেল এবং একই মোটরের একটি উন্নত তাপ ব্যবস্থাপনা মডেলের একটি সংখ্যাগত অধ্যয়ন, যেখানে বায়ু শীতলকরণ এবং একটি সমন্বিত জল কুলিং সিস্টেমের সংমিশ্রণের মাধ্যমে মোটর দক্ষতায় একটি উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি অর্জন করা হয়েছে, করা হয়েছে সম্পন্ন করা.সলিডওয়ার্কস 2017 এবং ANSYS ফ্লুয়েন্ট 2021 সংস্করণ ব্যবহার করে একটি সমন্বিত এয়ার-কুলড এবং ওয়াটার-কুলড সিস্টেম অধ্যয়ন করা হয়েছিল।তিনটি ভিন্ন জল প্রবাহ (5 L/মিনিট, 10 L/min, এবং 15 L/min) প্রচলিত এয়ার-কুলড ইন্ডাকশন মোটরগুলির বিরুদ্ধে বিশ্লেষণ করা হয়েছিল এবং উপলব্ধ প্রকাশিত সংস্থানগুলি ব্যবহার করে যাচাই করা হয়েছিল।বিশ্লেষণটি দেখায় যে বিভিন্ন প্রবাহ হারের জন্য (যথাক্রমে 5 L/min, 10 L/min এবং 15 L/min) আমরা 2.94%, 4.79% এবং 7.69% অনুরূপ তাপমাত্রা হ্রাস পেয়েছি৷অতএব, ফলাফলগুলি দেখায় যে এমবেডেড ইন্ডাকশন মোটর এয়ার-কুলড ইন্ডাকশন মোটরের তুলনায় কার্যকরভাবে তাপমাত্রা কমাতে পারে।
বৈদ্যুতিক মোটর আধুনিক প্রকৌশল বিজ্ঞানের অন্যতম প্রধান আবিষ্কার।বৈদ্যুতিক মোটরগুলি স্বয়ংচালিত এবং মহাকাশ শিল্প সহ গৃহস্থালী যন্ত্রপাতি থেকে যানবাহন পর্যন্ত সমস্ত কিছুতে ব্যবহৃত হয়।সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, ইন্ডাকশন মোটরগুলির জনপ্রিয়তা (AM) তাদের উচ্চ স্টার্টিং টর্ক, ভাল গতি নিয়ন্ত্রণ এবং মাঝারি ওভারলোড ক্ষমতা (চিত্র 1) এর কারণে বেড়েছে।ইন্ডাকশন মোটরগুলি শুধুমাত্র আপনার লাইট বাল্বগুলিকে আলোকিত করে না, তারা আপনার টুথব্রাশ থেকে আপনার টেসলা পর্যন্ত আপনার বাড়ির বেশিরভাগ গ্যাজেটকে শক্তি দেয়৷IM-এ যান্ত্রিক শক্তি স্টেটর এবং রটার উইন্ডিংয়ের চৌম্বক ক্ষেত্রের যোগাযোগ দ্বারা তৈরি হয়।উপরন্তু, বিরল আর্থ ধাতুর সীমিত সরবরাহের কারণে IM একটি কার্যকর বিকল্প।যাইহোক, AD-এর প্রধান অসুবিধা হল তাদের জীবনকাল এবং কার্যক্ষমতা তাপমাত্রার প্রতি খুবই সংবেদনশীল।ইন্ডাকশন মোটরগুলি বিশ্বের বিদ্যুতের প্রায় 40% ব্যবহার করে, যা আমাদের এই মেশিনগুলির বিদ্যুৎ খরচ পরিচালনা করা গুরুত্বপূর্ণ বলে মনে করতে বাধ্য করে৷
আরহেনিয়াস সমীকরণ বলে যে অপারেটিং তাপমাত্রায় প্রতি 10 ডিগ্রি সেলসিয়াস বৃদ্ধির জন্য, সমগ্র ইঞ্জিনের আয়ু অর্ধেক হয়ে যায়।অতএব, নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করতে এবং মেশিনের উত্পাদনশীলতা বাড়ানোর জন্য, রক্তচাপের তাপ নিয়ন্ত্রণে মনোযোগ দেওয়া প্রয়োজন।অতীতে, তাপীয় বিশ্লেষণকে উপেক্ষা করা হয়েছে এবং মোটর ডিজাইনাররা নকশার অভিজ্ঞতা বা অন্যান্য মাত্রিক ভেরিয়েবলের উপর ভিত্তি করে সমস্যাটিকে শুধুমাত্র পরিধিতে বিবেচনা করেছেন, যেমন বর্তমান ঘনত্ব ঘুরিয়ে দেওয়া ইত্যাদি। কেস গরম করার অবস্থা, যার ফলে মেশিনের আকার বৃদ্ধি পায় এবং সেইজন্য খরচ বৃদ্ধি পায়।
দুই ধরনের তাপীয় বিশ্লেষণ রয়েছে: লম্পড সার্কিট বিশ্লেষণ এবং সংখ্যাসূচক পদ্ধতি।বিশ্লেষণমূলক পদ্ধতির প্রধান সুবিধা হল দ্রুত এবং নির্ভুলভাবে গণনা করার ক্ষমতা।যাইহোক, তাপীয় পথ অনুকরণ করার জন্য যথেষ্ট নির্ভুলতার সাথে সার্কিটগুলিকে সংজ্ঞায়িত করার জন্য যথেষ্ট প্রচেষ্টা করা আবশ্যক।অন্যদিকে, সংখ্যাসূচক পদ্ধতিগুলিকে মোটামুটিভাবে কম্পিউটেশনাল ফ্লুইড ডাইনামিকস (CFD) এবং স্ট্রাকচারাল থার্মাল অ্যানালাইসিস (STA) এ বিভক্ত করা হয়, উভয়ই সীমিত উপাদান বিশ্লেষণ (এফইএ) ব্যবহার করে।সংখ্যাসূচক বিশ্লেষণের সুবিধা হল যে এটি আপনাকে ডিভাইসের জ্যামিতি মডেল করতে দেয়।যাইহোক, সিস্টেম সেটআপ এবং গণনা কখনও কখনও কঠিন হতে পারে।নীচে আলোচনা করা বৈজ্ঞানিক নিবন্ধগুলি বিভিন্ন আধুনিক ইন্ডাকশন মোটরগুলির তাপীয় এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিশ্লেষণের নির্বাচিত উদাহরণ।এই নিবন্ধগুলি লেখকদের অ্যাসিঙ্ক্রোনাস মোটরগুলিতে তাপীয় ঘটনা এবং তাদের শীতল করার পদ্ধতিগুলি অধ্যয়ন করতে প্ররোচিত করেছিল।
পিল-ওয়ান হান 1 এমআই-এর তাপীয় এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিশ্লেষণে নিযুক্ত ছিল।লম্পড সার্কিট বিশ্লেষণ পদ্ধতি তাপীয় বিশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয়, এবং সময়-পরিবর্তিত চৌম্বকীয় সসীম উপাদান পদ্ধতিটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয়।যেকোন শিল্প প্রয়োগে সঠিকভাবে তাপ ওভারলোড সুরক্ষা প্রদান করার জন্য, স্টেটর উইন্ডিং এর তাপমাত্রা নির্ভরযোগ্যভাবে অনুমান করা আবশ্যক।আহমেদ এট আল.২ গভীর তাপীয় এবং তাপগতিগত বিবেচনার উপর ভিত্তি করে একটি উচ্চতর অর্ডার হিট নেটওয়ার্ক মডেলের প্রস্তাব করেছেন।শিল্প তাপ সুরক্ষার উদ্দেশ্যে তাপীয় মডেলিং পদ্ধতির বিকাশ বিশ্লেষণাত্মক সমাধান এবং তাপীয় পরামিতিগুলির বিবেচনা থেকে উপকৃত হয়।
Nair et al.3 একটি বৈদ্যুতিক মেশিনে তাপ বিতরণের পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য একটি 39 কিলোওয়াট IM এবং একটি 3D সংখ্যাসূচক তাপীয় বিশ্লেষণের সম্মিলিত বিশ্লেষণ ব্যবহার করেছে।Ying et al.4 3D তাপমাত্রা অনুমান সহ ফ্যান-কুলড সম্পূর্ণরূপে আবদ্ধ (TEFC) IMs বিশ্লেষণ করেছে।মুন এট আল।5 CFD ব্যবহার করে IM TEFC-এর তাপ প্রবাহ বৈশিষ্ট্য অধ্যয়ন করেছে।এলপিটিএন মোটর ট্রানজিশন মডেলটি টড এট আল.6 দ্বারা দেওয়া হয়েছিল।প্রস্তাবিত এলপিটিএন মডেল থেকে প্রাপ্ত গণনাকৃত তাপমাত্রা সহ পরীক্ষামূলক তাপমাত্রা ডেটা ব্যবহার করা হয়।Peter et al.7 বায়ু প্রবাহ অধ্যয়ন করতে CFD ব্যবহার করেছেন যা বৈদ্যুতিক মোটরের তাপীয় আচরণকে প্রভাবিত করে।
Cabral et al8 একটি সাধারণ IM তাপীয় মডেলের প্রস্তাব করেছে যাতে মেশিনের তাপমাত্রা সিলিন্ডারের তাপ প্রসারণ সমীকরণ প্রয়োগ করে পাওয়া যায়।Nategh et al.9 অপ্টিমাইজ করা উপাদানগুলির নির্ভুলতা পরীক্ষা করার জন্য CFD ব্যবহার করে একটি স্ব-বাতাসবাহী ট্র্যাকশন মোটর সিস্টেম অধ্যয়ন করেছে।এইভাবে, সংখ্যাসূচক এবং পরীক্ষামূলক অধ্যয়নগুলি ইন্ডাকশন মোটরগুলির তাপীয় বিশ্লেষণকে অনুকরণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, ডুমুর দেখুন।2.
Yinye et al.10 স্ট্যান্ডার্ড উপকরণের সাধারণ তাপীয় বৈশিষ্ট্য এবং মেশিনের অংশ ক্ষতির সাধারণ উত্সগুলিকে কাজে লাগিয়ে তাপ ব্যবস্থাপনার উন্নতির জন্য একটি নকশা প্রস্তাব করেছে।Marco et al.11 CFD এবং LPTN মডেল ব্যবহার করে মেশিনের উপাদানগুলির জন্য কুলিং সিস্টেম এবং জল জ্যাকেট ডিজাইন করার জন্য মানদণ্ড উপস্থাপন করেছে।Yaohui et al.12 একটি উপযুক্ত শীতল পদ্ধতি নির্বাচন এবং নকশা প্রক্রিয়ার প্রথম দিকে কর্মক্ষমতা মূল্যায়ন করার জন্য বিভিন্ন নির্দেশিকা প্রদান করে।Nell et al.13 একটি মাল্টিফিজিক্স সমস্যার জন্য প্রদত্ত মান, বিশদ স্তর এবং কম্পিউটেশনাল শক্তির জন্য যুগল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক-থার্মাল সিমুলেশনের জন্য মডেলগুলি ব্যবহার করার প্রস্তাব করেছে।Jean et al.14 এবং Kim et al.15 একটি 3D কাপলড FEM ফিল্ড ব্যবহার করে একটি এয়ার-কুলড ইন্ডাকশন মোটরের তাপমাত্রা বন্টন অধ্যয়ন করেছেন৷জুলের ক্ষয়ক্ষতি খুঁজে পেতে 3D এডি বর্তমান ক্ষেত্র বিশ্লেষণ ব্যবহার করে ইনপুট ডেটা গণনা করুন এবং তাপ বিশ্লেষণের জন্য ব্যবহার করুন।
Michel et al.16 সিমুলেশন এবং পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে বিভিন্ন ডিজাইনের অক্ষীয় ফ্যানের সাথে প্রচলিত সেন্ট্রিফিউগাল কুলিং ফ্যান তুলনা করেছেন।এই ডিজাইনগুলির মধ্যে একটি একই অপারেটিং তাপমাত্রা বজায় রেখে ইঞ্জিনের দক্ষতায় ছোট কিন্তু উল্লেখযোগ্য উন্নতি অর্জন করেছে।
Lu et al.17 একটি ইন্ডাকশন মোটরের শ্যাফ্টে লোহার ক্ষয়ক্ষতি অনুমান করার জন্য বোগলিয়েটি মডেলের সাথে সমতুল্য চৌম্বকীয় সার্কিট পদ্ধতি ব্যবহার করেছে।লেখকরা অনুমান করেন যে স্পিন্ডেল মোটরের অভ্যন্তরে যেকোনো ক্রস বিভাগে চৌম্বকীয় প্রবাহের ঘনত্বের বন্টন অভিন্ন।তারা তাদের পদ্ধতিকে সীমিত উপাদান বিশ্লেষণ এবং পরীক্ষামূলক মডেলের ফলাফলের সাথে তুলনা করেছে।এই পদ্ধতিটি MI এর এক্সপ্রেস বিশ্লেষণের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে এর যথার্থতা সীমিত।
18 লিনিয়ার ইন্ডাকশন মোটরের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্ষেত্র বিশ্লেষণের জন্য বিভিন্ন পদ্ধতি উপস্থাপন করে।তাদের মধ্যে, প্রতিক্রিয়াশীল রেলগুলিতে শক্তির ক্ষতি অনুমান করার পদ্ধতি এবং ট্র্যাকশন লিনিয়ার ইন্ডাকশন মোটরগুলির তাপমাত্রা বৃদ্ধির পূর্বাভাস দেওয়ার পদ্ধতিগুলি বর্ণনা করা হয়েছে।এই পদ্ধতিগুলি লিনিয়ার ইন্ডাকশন মোটরগুলির শক্তি রূপান্তর দক্ষতা উন্নত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
জাবদুর ইত্যাদি।19 একটি ত্রিমাত্রিক সংখ্যাসূচক পদ্ধতি ব্যবহার করে কুলিং জ্যাকেটের কার্যকারিতা তদন্ত করেছে।কুলিং জ্যাকেট তিন-ফেজ আইএম-এর জন্য কুল্যান্টের প্রধান উত্স হিসাবে জল ব্যবহার করে, যা পাম্পিংয়ের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি এবং সর্বাধিক তাপমাত্রার জন্য গুরুত্বপূর্ণ।রিপেল এট আল।20 তরল কুলিং সিস্টেমের জন্য একটি নতুন পদ্ধতির পেটেন্ট করেছে যাকে ট্রান্সভার্স লেমিনেটেড কুলিং বলা হয়, যেখানে রেফ্রিজারেন্ট একে অপরের ম্যাগনেটিক ল্যামিনেশনের গর্ত দ্বারা গঠিত সরু অঞ্চলের মধ্য দিয়ে ট্রান্সভার্সিভাবে প্রবাহিত হয়।ডেরিসজাদে এট আল।21 পরীক্ষামূলকভাবে ইথিলিন গ্লাইকোল এবং জলের মিশ্রণ ব্যবহার করে স্বয়ংচালিত শিল্পে ট্র্যাকশন মোটর শীতল করার তদন্ত করেছে।CFD এবং 3D অশান্ত তরল বিশ্লেষণের সাথে বিভিন্ন মিশ্রণের কর্মক্ষমতা মূল্যায়ন করুন।Boopathi et al.22 এর একটি সিমুলেশন গবেষণায় দেখা গেছে যে জল-ঠান্ডা ইঞ্জিনের তাপমাত্রার পরিসর (17-124°C) এয়ার-কুলড ইঞ্জিনের (104-250°C) তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে ছোট।অ্যালুমিনিয়াম ওয়াটার-কুলড মোটরের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা 50.4% হ্রাস পেয়েছে এবং PA6GF30 ওয়াটার-কুলড মোটরের সর্বোচ্চ তাপমাত্রা 48.4% হ্রাস পেয়েছে।Bezukov et al.23 একটি তরল কুলিং সিস্টেমের সাথে ইঞ্জিন প্রাচীরের তাপ পরিবাহিতার উপর স্কেল গঠনের প্রভাব মূল্যায়ন করেছে।গবেষণায় দেখা গেছে যে একটি 1.5 মিমি পুরু অক্সাইড ফিল্ম তাপ স্থানান্তর 30% হ্রাস করে, জ্বালানী খরচ বাড়ায় এবং ইঞ্জিনের শক্তি হ্রাস করে।
Tanguy et al.24 কুল্যান্ট হিসাবে লুব্রিকেটিং তেল ব্যবহার করে বৈদ্যুতিক মোটরের জন্য বিভিন্ন প্রবাহের হার, তেলের তাপমাত্রা, ঘূর্ণন গতি এবং ইনজেকশন মোড নিয়ে পরীক্ষা চালিয়েছে।প্রবাহ হার এবং সামগ্রিক শীতল দক্ষতার মধ্যে একটি শক্তিশালী সম্পর্ক প্রতিষ্ঠিত হয়েছে।Ha et al.25 তেল ফিল্মকে সমানভাবে বিতরণ করতে এবং ইঞ্জিন শীতল করার দক্ষতা সর্বাধিক করার জন্য অগ্রভাগ হিসাবে ড্রিপ অগ্রভাগ ব্যবহার করার পরামর্শ দিয়েছে।
Nandi et al.26 ইঞ্জিন কর্মক্ষমতা এবং তাপ ব্যবস্থাপনার উপর L-আকৃতির ফ্ল্যাট হিট পাইপের প্রভাব বিশ্লেষণ করেছেন।হিট পাইপ বাষ্পীভবনকারী অংশটি মোটর আবরণে ইনস্টল করা হয় বা মোটর শ্যাফ্টে পুঁতে থাকে এবং কনডেনসার অংশটি তরল বা বায়ু সঞ্চালন করে ইনস্টল এবং শীতল করা হয়।Bellettre et al.27 একটি ক্ষণস্থায়ী মোটর স্টেটরের জন্য একটি PCM কঠিন-তরল কুলিং সিস্টেম অধ্যয়ন করেছে।পিসিএম উইন্ডিং হেডকে গর্ভধারণ করে, সুপ্ত তাপ শক্তি সঞ্চয় করে হট স্পট তাপমাত্রা কমিয়ে দেয়।
এইভাবে, মোটর কর্মক্ষমতা এবং তাপমাত্রা বিভিন্ন শীতল কৌশল ব্যবহার করে মূল্যায়ন করা হয়, ডুমুর দেখুন।3. এই কুলিং সার্কিটগুলি উইন্ডিং, প্লেট, উইন্ডিং হেড, চুম্বক, মৃতদেহ এবং শেষ প্লেটের তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।
তরল কুলিং সিস্টেমগুলি তাদের দক্ষ তাপ স্থানান্তরের জন্য পরিচিত।যাইহোক, ইঞ্জিনের চারপাশে কুল্যান্ট পাম্প করা প্রচুর শক্তি খরচ করে, যা ইঞ্জিনের কার্যকর পাওয়ার আউটপুটকে হ্রাস করে।অন্যদিকে, এয়ার কুলিং সিস্টেমগুলি তাদের কম খরচে এবং আপগ্রেড করার সহজতার কারণে একটি বহুল ব্যবহৃত পদ্ধতি।যাইহোক, এটি এখনও তরল কুলিং সিস্টেমের তুলনায় কম দক্ষ।একটি সমন্বিত পদ্ধতির প্রয়োজন যা একটি তরল-ঠান্ডা সিস্টেমের উচ্চ তাপ স্থানান্তর কার্যকারিতাকে অতিরিক্ত শক্তি ব্যবহার না করে একটি বায়ু শীতল সিস্টেমের কম খরচের সাথে একত্রিত করতে পারে।
এই নিবন্ধটি AD সালে তাপের ক্ষতির তালিকা এবং বিশ্লেষণ করে।এই সমস্যার মেকানিজম, সেইসাথে ইন্ডাকশন মোটর গরম করা এবং ঠান্ডা করার পদ্ধতি, হিট লস ইন ইন্ডাকশন মোটর বিভাগে কুলিং স্ট্র্যাটেজির মাধ্যমে ব্যাখ্যা করা হয়েছে।একটি ইন্ডাকশন মোটরের কোরের তাপের ক্ষতি তাপে রূপান্তরিত হয়।অতএব, এই নিবন্ধটি ইঞ্জিনের অভ্যন্তরে পরিবাহী এবং জোরপূর্বক পরিচলনের মাধ্যমে তাপ স্থানান্তরের প্রক্রিয়া নিয়ে আলোচনা করে।ধারাবাহিকতা সমীকরণ, নেভিয়ার-স্টোকস/মোমেন্টাম সমীকরণ এবং শক্তি সমীকরণ ব্যবহার করে আইএম-এর তাপীয় মডেলিং রিপোর্ট করা হয়েছে।বৈদ্যুতিক মোটরের তাপ নিয়ন্ত্রণের একমাত্র উদ্দেশ্যে স্টেটর উইন্ডিংয়ের তাপমাত্রা অনুমান করতে গবেষকরা আইএম-এর বিশ্লেষণাত্মক এবং সংখ্যাসূচক তাপীয় অধ্যয়ন করেছেন।এই নিবন্ধটি এয়ার-কুলড IM-এর তাপীয় বিশ্লেষণ এবং CAD মডেলিং এবং ANSYS ফ্লুয়েন্ট সিমুলেশন ব্যবহার করে ইন্টিগ্রেটেড এয়ার-কুলড এবং ওয়াটার-কুলড IM-এর তাপীয় বিশ্লেষণের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে।এবং এয়ার-কুলড এবং ওয়াটার-কুলড সিস্টেমের সমন্বিত উন্নত মডেলের তাপীয় সুবিধাগুলি গভীরভাবে বিশ্লেষণ করা হয়েছে।উপরে উল্লিখিত হিসাবে, এখানে তালিকাভুক্ত নথিগুলি তাপীয় ঘটনা এবং ইন্ডাকশন মোটরগুলির শীতলকরণের ক্ষেত্রে শিল্পের অবস্থার সংক্ষিপ্তসার নয়, তবে তারা ইন্ডাকশন মোটরগুলির নির্ভরযোগ্য অপারেশন নিশ্চিত করার জন্য সমাধান করা প্রয়োজন এমন অনেক সমস্যা নির্দেশ করে। .
তাপের ক্ষতি সাধারণত তামার ক্ষতি, লোহার ক্ষতি এবং ঘর্ষণ/যান্ত্রিক ক্ষতিতে বিভক্ত।
কপার ক্ষয় হল কন্ডাক্টরের প্রতিরোধ ক্ষমতার কারণে জুল গরম করার ফলে এবং 10.28 হিসাবে পরিমাপ করা যেতে পারে:
যেখানে q̇g উৎপন্ন তাপ, I এবং Ve যথাক্রমে নামমাত্র কারেন্ট এবং ভোল্টেজ এবং Re হল তামার প্রতিরোধ।
আয়রন ক্ষয়, যা পরজীবী ক্ষয় নামেও পরিচিত, দ্বিতীয় প্রধান ধরনের ক্ষতি যা AM-তে হিস্টেরেসিস এবং এডি কারেন্ট ক্ষয়ক্ষতি ঘটায়, প্রধানত সময়-পরিবর্তিত চৌম্বক ক্ষেত্রের কারণে।বর্ধিত স্টেইনমেটজ সমীকরণ দ্বারা তাদের পরিমাপ করা হয়, যার সহগগুলি অপারেটিং অবস্থার উপর নির্ভর করে ধ্রুবক বা পরিবর্তনশীল হিসাবে বিবেচিত হতে পারে 10,28,29৷
যেখানে Khn হল হিস্টেরেসিস লস ফ্যাক্টর যা কোর লস ডায়াগ্রাম থেকে প্রাপ্ত, কেন হল এডি কারেন্ট লস ফ্যাক্টর, N হল হারমোনিক ইনডেক্স, Bn এবং f হল যথাক্রমে নন-সাইনোসয়েডাল উত্তেজনার সর্বোচ্চ ফ্লাক্স ঘনত্ব এবং ফ্রিকোয়েন্সি।উপরের সমীকরণটি আরও সরলীকৃত করা যেতে পারে নিম্নরূপ 10,29:
তাদের মধ্যে, K1 এবং K2 হল যথাক্রমে মূল লস ফ্যাক্টর এবং এডি কারেন্ট লস (qec), হিস্টেরেসিস লস (qh), এবং অতিরিক্ত ক্ষতি (qex),।
বায়ু লোড এবং ঘর্ষণ ক্ষতি IM এ যান্ত্রিক ক্ষতির দুটি প্রধান কারণ।বায়ু এবং ঘর্ষণ ক্ষতি 10,
সূত্রে, n হল ঘূর্ণন গতি, Kfb হল ঘর্ষণ ক্ষতির সহগ, D হল রটারের বাইরের ব্যাস, l হল রটারের দৈর্ঘ্য, G হল রটারের ওজন 10।
ইঞ্জিনের মধ্যে তাপ স্থানান্তরের প্রাথমিক প্রক্রিয়া হল পরিবাহী এবং অভ্যন্তরীণ উত্তাপের মাধ্যমে, এই উদাহরণে প্রয়োগ করা পয়সন সমীকরণ 30 দ্বারা নির্ধারিত:
অপারেশন চলাকালীন, একটি নির্দিষ্ট বিন্দুর পরে যখন মোটরটি স্থির অবস্থায় পৌঁছায়, উত্পন্ন তাপটি পৃষ্ঠের তাপ প্রবাহের ধ্রুবক উত্তাপ দ্বারা আনুমানিক হতে পারে।অতএব, এটি অনুমান করা যেতে পারে যে ইঞ্জিনের অভ্যন্তরে পরিবাহী অভ্যন্তরীণ তাপ মুক্তির সাথে সঞ্চালিত হয়।
পাখনা এবং আশেপাশের বায়ুমণ্ডলের মধ্যে তাপ স্থানান্তর জোরপূর্বক পরিচলন হিসাবে বিবেচিত হয়, যখন তরল একটি বাহ্যিক শক্তি দ্বারা একটি নির্দিষ্ট দিকে যেতে বাধ্য হয়।পরিচলন 30 হিসাবে প্রকাশ করা যেতে পারে:
যেখানে h হল তাপ স্থানান্তর সহগ (W/m2 K), A হল ভূপৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল, এবং ΔT হল তাপ স্থানান্তরকারী পৃষ্ঠ এবং পৃষ্ঠের উপর লম্ব রেফ্রিজারেন্টের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য।নুসেল্ট সংখ্যা (Nu) হল সীমার লম্ব পরিবাহী এবং পরিবাহী তাপ স্থানান্তরের অনুপাতের একটি পরিমাপ এবং এটি ল্যামিনার এবং অশান্ত প্রবাহের বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে বেছে নেওয়া হয়।অভিজ্ঞতামূলক পদ্ধতি অনুসারে, অশান্ত প্রবাহের নুসেল্ট সংখ্যা সাধারণত রেনল্ডস সংখ্যা এবং প্রান্ডটিল সংখ্যার সাথে যুক্ত হয়, যা 30 হিসাবে প্রকাশ করা হয়:
যেখানে h হল পরিবাহী তাপ স্থানান্তর সহগ (W/m2 K), l হল চরিত্রগত দৈর্ঘ্য, λ হল তরলের তাপ পরিবাহিতা (W/m K), এবং Prandtl সংখ্যা (Pr) হল অনুপাতের একটি পরিমাপ থার্মাল ডিফিউসিভিটি (অথবা বেগ এবং তাপীয় সীমানা স্তরের আপেক্ষিক বেধ), 30 হিসাবে সংজ্ঞায়িত ভরবেগ প্রসারণ সহগ:
যেখানে k এবং cp যথাক্রমে তরলের তাপ পরিবাহিতা এবং নির্দিষ্ট তাপ ক্ষমতা।সাধারণভাবে, বৈদ্যুতিক মোটরগুলির জন্য বায়ু এবং জল সবচেয়ে সাধারণ কুল্যান্ট।পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায় বায়ু এবং জলের তরল বৈশিষ্ট্যগুলি সারণি 1 এ দেখানো হয়েছে।
IM তাপীয় মডেলিং নিম্নলিখিত অনুমানের উপর ভিত্তি করে: 3D স্থির অবস্থা, অশান্ত প্রবাহ, বায়ু একটি আদর্শ গ্যাস, নগণ্য বিকিরণ, নিউটনিয়ান তরল, অসংকোচনীয় তরল, নো-স্লিপ অবস্থা এবং ধ্রুবক বৈশিষ্ট্য।সুতরাং, তরল অঞ্চলে ভর, ভরবেগ এবং শক্তি সংরক্ষণের নিয়মগুলি পূরণ করতে নিম্নলিখিত সমীকরণগুলি ব্যবহার করা হয়।
সাধারণ ক্ষেত্রে, ভর সংরক্ষণ সমীকরণটি তরল সহ কোষে নেট ভর প্রবাহের সমান, সূত্র দ্বারা নির্ধারিত:
নিউটনের দ্বিতীয় সূত্র অনুসারে, একটি তরল কণার ভরবেগের পরিবর্তনের হার তার উপর ক্রিয়াশীল শক্তির যোগফলের সমান এবং সাধারণ ভরবেগ সংরক্ষণ সমীকরণটি ভেক্টর আকারে লেখা যেতে পারে:
উপরের সমীকরণে ∇p, ∇∙τij এবং ρg শব্দগুলো যথাক্রমে চাপ, সান্দ্রতা এবং মাধ্যাকর্ষণকে প্রতিনিধিত্ব করে।মেশিনে কুল্যান্ট হিসাবে ব্যবহৃত কুলিং মিডিয়া (বাতাস, জল, তেল ইত্যাদি) সাধারণত নিউটোনীয় বলে মনে করা হয়।এখানে দেখানো সমীকরণগুলি শুধুমাত্র শিয়ার স্ট্রেস এবং শিয়ার দিক থেকে লম্ব একটি বেগ গ্রেডিয়েন্ট (স্ট্রেন রেট) এর মধ্যে একটি রৈখিক সম্পর্ক অন্তর্ভুক্ত করে।ধ্রুবক সান্দ্রতা এবং অবিচলিত প্রবাহ বিবেচনা করে, সমীকরণ (12) 31 এ পরিবর্তন করা যেতে পারে:
তাপগতিবিদ্যার প্রথম সূত্র অনুসারে, একটি তরল কণার শক্তির পরিবর্তনের হার তরল কণা দ্বারা উৎপন্ন নেট তাপ এবং তরল কণা দ্বারা উৎপন্ন নেট শক্তির সমষ্টির সমান।একটি নিউটনিয়ান সংকোচনযোগ্য সান্দ্র প্রবাহের জন্য, শক্তি সংরক্ষণ সমীকরণটি 31 হিসাবে প্রকাশ করা যেতে পারে:
যেখানে Cp হল ধ্রুবক চাপে তাপ ক্ষমতা, এবং ∇ ∙ (k∇T) শব্দটি তরল কোষের সীমানার মধ্য দিয়ে তাপ পরিবাহিতার সাথে সম্পর্কিত, যেখানে k তাপ পরিবাহিতা নির্দেশ করে।তাপে যান্ত্রিক শক্তির রূপান্তরকে \(\varnothing\) (অর্থাৎ, সান্দ্র অপচয় ফাংশন) পরিপ্রেক্ষিতে বিবেচনা করা হয় এবং সংজ্ঞায়িত করা হয় নিম্নরূপ:
যেখানে \(\rho\) হল তরলের ঘনত্ব, \(\mu\) হল তরলের সান্দ্রতা, u, v এবং w হল যথাক্রমে তরল বেগের x, y, z অভিমুখের সম্ভাব্যতা।এই শব্দটি তাপ শক্তিতে যান্ত্রিক শক্তির রূপান্তরকে বর্ণনা করে এবং উপেক্ষা করা যেতে পারে কারণ এটি তখনই গুরুত্বপূর্ণ যখন তরলের সান্দ্রতা খুব বেশি হয় এবং তরলের বেগ গ্রেডিয়েন্ট খুব বড় হয়।অবিচলিত প্রবাহ, স্থির নির্দিষ্ট তাপ এবং তাপ পরিবাহিতার ক্ষেত্রে, শক্তির সমীকরণটি নিম্নরূপ পরিবর্তিত হয়:
এই মৌলিক সমীকরণগুলি কার্টেসিয়ান স্থানাঙ্ক ব্যবস্থায় ল্যামিনার প্রবাহের জন্য সমাধান করা হয়।যাইহোক, অন্যান্য অনেক প্রযুক্তিগত সমস্যার মত, বৈদ্যুতিক মেশিনের অপারেশন প্রাথমিকভাবে অশান্ত প্রবাহের সাথে যুক্ত।অতএব, এই সমীকরণগুলিকে রেনল্ডস নেভিয়ার-স্টোকস (RANS) গড়পড়তা পদ্ধতি গঠনের জন্য পরিবর্তিত করা হয়েছে টার্বুলেন্স মডেলিংয়ের জন্য।
এই কাজে, সংশ্লিষ্ট সীমানা শর্তগুলির সাথে CFD মডেলিংয়ের জন্য ANSYS FLUENT 2021 প্রোগ্রামটি বেছে নেওয়া হয়েছিল, যেমন বিবেচিত মডেল: 100 কিলোওয়াট ক্ষমতা সহ একটি এয়ার কুলিং সহ একটি অ্যাসিঙ্ক্রোনাস ইঞ্জিন, রটারের ব্যাস 80.80 মিমি, ব্যাস স্টেটরের 83.56 মিমি (অভ্যন্তরীণ) এবং 190 মিমি (বাহ্যিক), 1.38 মিমি একটি বায়ু ফাঁক, 234 মিমি মোট দৈর্ঘ্য, পরিমাণ , পাঁজরের বেধ 3 মিমি।.
সলিডওয়ার্কস এয়ার-কুলড ইঞ্জিন মডেলটি তারপর ANSYS ফ্লুয়েন্টে আমদানি করা হয় এবং সিমুলেটেড।উপরন্তু, প্রাপ্ত ফলাফলগুলি সঞ্চালিত সিমুলেশনের নির্ভুলতা নিশ্চিত করতে পরীক্ষা করা হয়।এছাড়াও, সলিডওয়ার্কস 2017 সফ্টওয়্যার ব্যবহার করে একটি ইন্টিগ্রেটেড এয়ার- এবং ওয়াটার-কুলড IM মডেল করা হয়েছিল এবং ANSYS ফ্লুয়েন্ট 2021 সফ্টওয়্যার ব্যবহার করে সিমুলেট করা হয়েছিল (চিত্র 4)।
এই মডেলের ডিজাইন এবং মাত্রাগুলি সিমেনস 1LA9 অ্যালুমিনিয়াম সিরিজ দ্বারা অনুপ্রাণিত এবং সলিডওয়ার্কস 2017-এ মডেল করা হয়েছে৷ সিমুলেশন সফ্টওয়্যারগুলির প্রয়োজন অনুসারে মডেলটিকে সামান্য পরিবর্তন করা হয়েছে৷ANSYS Workbench 2021 এর সাথে মডেলিং করার সময় অবাঞ্ছিত অংশগুলি সরিয়ে, ফিললেট, চেমফার এবং আরও অনেক কিছু সরিয়ে CAD মডেলগুলি পরিবর্তন করুন।
একটি নকশা উদ্ভাবন হল জল জ্যাকেট, যার দৈর্ঘ্য প্রথম মডেলের সিমুলেশন ফলাফল থেকে নির্ধারিত হয়েছিল।ANSYS-এ কোমর ব্যবহার করার সময় সেরা ফলাফল পেতে ওয়াটার জ্যাকেট সিমুলেশনে কিছু পরিবর্তন করা হয়েছে।IM এর বিভিন্ন অংশ চিত্রে দেখানো হয়েছে।5a–f.
(ক)।রটার কোর এবং IM খাদ.(b) IM স্টেটর কোর।(c) IM স্টেটর উইন্ডিং।(d) MI এর বাহ্যিক ফ্রেম।(ই) আইএম ওয়াটার জ্যাকেট।f) বায়ু এবং জল শীতল IM মডেলের সংমিশ্রণ।
শ্যাফ্ট-মাউন্ট করা পাখা পাখনার পৃষ্ঠে 10 মিটার/সেকেন্ড একটি ধ্রুবক বায়ু প্রবাহ এবং 30 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা প্রদান করে।এই নিবন্ধে বিশ্লেষণ করা রক্তচাপের ক্ষমতার উপর নির্ভর করে হারের মান এলোমেলোভাবে বেছে নেওয়া হয়েছে, যা সাহিত্যে নির্দেশিত তার চেয়ে বেশি।গরম অঞ্চলের মধ্যে রয়েছে রটার, স্টেটর, স্টেটর উইন্ডিং এবং রটার কেজ বার।স্টেটর এবং রটারের উপকরণগুলি ইস্পাত, উইন্ডিং এবং খাঁচার রডগুলি তামা, ফ্রেম এবং পাঁজরগুলি অ্যালুমিনিয়াম।এই অঞ্চলে উত্পন্ন তাপ ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ঘটনার কারণে হয়, যেমন জুল গরম করার সময় যখন একটি তামার কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে বাহ্যিক কারেন্ট চলে যায়, সেইসাথে চৌম্বক ক্ষেত্রের পরিবর্তন।100 kW IM এর জন্য উপলব্ধ বিভিন্ন সাহিত্য থেকে বিভিন্ন উপাদানের তাপ মুক্তির হার নেওয়া হয়েছে।
ইন্টিগ্রেটেড এয়ার-কুলড এবং ওয়াটার-কুলড আইএম, উপরোক্ত শর্তগুলি ছাড়াও, একটি জলের জ্যাকেটও অন্তর্ভুক্ত ছিল, যেখানে তাপ স্থানান্তর ক্ষমতা এবং পাম্প পাওয়ার প্রয়োজনীয়তা বিভিন্ন জল প্রবাহের হারের জন্য বিশ্লেষণ করা হয়েছিল (5 লি/মিনিট, 10 লি/মিনিট এবং 15 লি/মিনিট)।এই ভালভটিকে সর্বনিম্ন ভালভ হিসাবে বেছে নেওয়া হয়েছিল, যেহেতু ফলাফলগুলি 5 L/মিনিটের নীচে প্রবাহের জন্য উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়নি৷উপরন্তু, সর্বাধিক মান হিসাবে 15 এল/মিনিট প্রবাহের হার বেছে নেওয়া হয়েছিল, যেহেতু তাপমাত্রা ক্রমাগত হ্রাস হওয়া সত্ত্বেও পাম্পিং শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে।
ANSYS ফ্লুয়েন্টে বিভিন্ন IM মডেল আমদানি করা হয়েছে এবং ANSYS ডিজাইন মডেলার ব্যবহার করে আরও সম্পাদিত হয়েছে।আরও, ইঞ্জিনের চারপাশে বাতাসের গতিবিধি বিশ্লেষণ করতে এবং বায়ুমণ্ডলে তাপ অপসারণ অধ্যয়নের জন্য 0.3 × 0.3 × 0.5 মিটার মাত্রা সহ একটি বাক্স আকৃতির আবরণ তৈরি করা হয়েছিল।সমন্বিত এয়ার- এবং ওয়াটার-কুলড আইএম-এর জন্য অনুরূপ বিশ্লেষণ করা হয়েছিল।
IM মডেলটি CFD এবং FEM সংখ্যাসূচক পদ্ধতি ব্যবহার করে মডেল করা হয়েছে।একটি সমাধান খুঁজে বের করার জন্য একটি নির্দিষ্ট সংখ্যক উপাদানে একটি ডোমেনকে ভাগ করার জন্য মেশগুলি CFD-তে তৈরি করা হয়।ইঞ্জিন উপাদানগুলির সাধারণ জটিল জ্যামিতির জন্য উপযুক্ত উপাদানের আকার সহ টেট্রাহেড্রাল জাল ব্যবহার করা হয়।সঠিক পৃষ্ঠের তাপ স্থানান্তর ফলাফল পেতে সমস্ত ইন্টারফেস 10টি স্তর দিয়ে পূর্ণ ছিল।দুটি এমআই মডেলের গ্রিড জ্যামিতি চিত্রে দেখানো হয়েছে।6a, খ.
শক্তি সমীকরণ আপনাকে ইঞ্জিনের বিভিন্ন ক্ষেত্রে তাপ স্থানান্তর অধ্যয়ন করতে দেয়।স্ট্যান্ডার্ড প্রাচীর ফাংশন সহ কে-এপসিলন টার্বুলেন্স মডেলটি বাইরের পৃষ্ঠের চারপাশে অশান্তি মডেল করার জন্য বেছে নেওয়া হয়েছিল।মডেলটি গতিশক্তি (Ek) এবং অশান্ত অপচয় (এপসিলন) বিবেচনা করে।তামা, অ্যালুমিনিয়াম, ইস্পাত, বায়ু এবং জল তাদের নিজ নিজ অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহারের জন্য তাদের আদর্শ বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য নির্বাচিত হয়েছিল।তাপ অপচয়ের হার (টেবিল 2 দেখুন) ইনপুট হিসাবে দেওয়া হয়েছে, এবং বিভিন্ন ব্যাটারি জোনের শর্তগুলি 15, 17, 28, 32 এ সেট করা হয়েছে। মোটর কেসের উপর বায়ুর গতি উভয় মোটর মডেলের জন্য 10 m/s সেট করা হয়েছে, এবং এছাড়াও, জল জ্যাকেটের জন্য তিনটি ভিন্ন জলের হার বিবেচনা করা হয়েছিল (5 লি/মিন, 10 লি/মিন এবং 15 লি/মিন)।বৃহত্তর নির্ভুলতার জন্য, সমস্ত সমীকরণের অবশিষ্টাংশগুলি 1 × 10–6 এর সমান সেট করা হয়েছিল।নেভিয়ার প্রাইম (এনএস) সমীকরণগুলি সমাধান করার জন্য সিম্পল (চাপ সমীকরণের জন্য আধা-অন্তর্নিহিত পদ্ধতি) অ্যালগরিদম নির্বাচন করুন।হাইব্রিড প্রারম্ভিকতা সম্পূর্ণ হওয়ার পরে, সেটআপটি 500টি পুনরাবৃত্তি চালাবে, যেমন চিত্র 7 এ দেখানো হয়েছে।