Análisis termodinámico en estado estable de un motor trifásico de 4 kilovatios mediante programación y código de elementos finitos utilizando Python

Abstract

En el diseño de máquinas eléctricas, es muy importante considerar el calor generado durante su funcionamiento debido a sus posibles efectos adversos. El presente estudio se centra en un motor de inducción trifásico, cuya geometría está claramente definida, para analizar el efecto del calentamiento y su impacto en el rendimiento de motor. Para ello, se aplicó la ecuación diferencial de calor de Fourier y se encontraron sus soluciones mediante algoritmos implementados en el lenguaje de programación Python. Durante su operación a vacío (sin carga mecánica), el motor trifásico en cuestión consume sólo una pequeña parte de su potencia nominal. En esta condición, el motor experimenta un incremento de temperatura, lo que proporciona una oportunidad para estudiar este efecto mediante el modelado matemático de la transferencia de calor en el mismo. La aplicación de la ecuación de Fourier permitió determinar la función de temperatura y obtener respuestas numéricas específicas para cada subconjunto analizado. Para abordar este problema, se utilizó el método de elementos finitos. Este método numérico permite simplificar la ecuación diferencial del calor dividiendo la superficie del motor en áreas elementales.