Обзор системных исследований электрических машин в специфических условиях эксплуатации энергоустановок - Шайтор, Николай Михайлович (Интеллектуальные системы в производстве, 2024)
Рассматривается проблема уязвимости жизненного цикла, предопределяемая стадиями разработки, эксплуатации и модернизации электрических машин, связанными с ограничениями габаритов и массы, с динамическими электромагнитными и тепловыми перегрузками, с возможными затоплениями и изменениями условий вентилирования и охлаждения. Снижение массогабаритных показателей электрических машин лежит на путях исключения пассивных участков магнитных цепей и оптимизации соотношения меди и стали. Стремление к снижению массогабаритных показателей и увеличению энергетической плотности влечет за собой повышенные тепловыделения и температурные нагрузки структурных элементов. Возрастание температур, при которых работают современные машины, указывает на необходимость разработки математических моделей, отражающих реакцию электротехнических материалов структурных элементов на совместное воздействие тепловых и магнитных полей. Подобные модели востребованы для исследования температурной зависимости изоляционных, магнитных и рабочих свойств электрических машин в ходе установления необходимых ограничений режимов работы с целью сохранения и продления жизненного цикла. Критерием принятия управленческих решений, направленных на изменение режимов работы в ходе эксплуатации, могут быть максимальные нагрузки, ограничивающие выход за предельно допустимые температуры используемого класса электрической изоляции, а также за критические значения индукции, определяемые температурной зависимостью магнитных свойств ферромагнетиков, влияющих на рабочие характеристики электрических машин. Дальнейшее решение проблемы лежит на пути создания цифровых двойников, содержащих полные математические и компьютерные имитационные модели, описывающие процессы в электрических машинах с учетом температурной зависимости физических свойств материалов структурных элементов вследствие наложения тепловых, магнитных и электрических полей.