Structural and functional modeling of thermal regimes of asynchronous motors in an air bag during flooding
Authors: Шайтор Н.М. , Якимович Б.А. 
Published: November 2022

Анализируются технологии подводной электромеханики, позволяющие увеличить надежность и эффективность электродвигателей осушительных станций, препятствующих затоплению объектов. В основу исследования положено изучение тепловых явлений, так как изоляция обмоток электрических машин чувствительна к температурам и является наиболее уязвимым элементом. Показано, что основным условием эффективного исследования температурных режимов и предупреждения последствий перегрева электрической изоляции двигателей в различных условиях эксплуатации является применение системного подхода при представлении сложных организационно-технических систем в виде взаимосвязанных функциональных подсистем, объединяющих в своем составе математическое описание различных физических явлений и процессов. На основе методологии системного подхода и функционального моделирования разработана структурно-функциональная модель имитации работающего под водой асинхронного электрического привода. Она позволяет обеспечивать возможность выбора наиболее рациональных температурных режимов работы, осуществлять предупреждение перегрева и сохранение ресурса электрической изоляции двигателей, работающих в воздушной подушке. Описаны структура и процесс функционирования модели электрического привода и тепловой модели асинхронного двигателя. Их основу составляют подсистемы моделей нагрузки непосредственно электрического двигателя, энергетических показателей, электротепловой модели, системы вентиляции и охлаждения, ресурса электрической изоляции. Разработанная модель позволяет определять температуру и прогнозировать достаточный ресурс системы изоляции с учетом характера нагрузки, параметров регулирования, способов охлаждения и глубины погружения. Результаты моделирования дают возможность принимать правильные управленческие решения, связанные с режимами эксплуатации электрических машин, работающих под водой в динамической воздушной подушке.
An analysis is given of the technologies of underwater electromechanics, which make it possible to increase the reliability and efficiency of electric motors of pumping stations intended for draining flooded objects. The study is based on the study of thermal phenomena, since the insulation of the windings of electrical machines is sensitive to temperatures and is the most vulnerable element. Based on the methodology of the systems approach and functional modeling, a structural-functional model of imitation of an asynchronous electric drive operating under water is presented. It allows you to provide the ability to select the most rational temperature modes of operation, to prevent overheating of electrical insulation and to predict the service life of an electric motor. The structure and process of functioning of the electric drive model and the thermal model of the induction motor are described. They are based on the subsystems of load models, the electric motor itself, energy indicators, the electrothermal model, ventilation and cooling systems, and the resource of electrical insulation. It is concluded that the developed model makes it possible to determine the temperature and predict the residual life of the insulation system, taking into account the nature of the load, control parameters, cooling methods and immersion depth. The simulation results make it possible to make the right management decisions related to the operating modes of electric machines operating under water in a dynamic air cushion.