8. Упрощенный тепловой расчёт машины постоянного тока малой мощности

Потери выделяемые в элементах электрических машин превращаются в тепло которое вызывает их нагрев и рассеивается в окружающее пространство. По мере увеличения температуры деталей машины увеличивается их теплоотдача в результате чего температура не возрастает до бесконечности а принимает установившееся значение. В этом случае выделившееся в машине тепло полностью отдаётся в окружающую среду. Величина установившейся температуры определяется мощностью потерь габаритами машины и должна соответствовать температурной устойчивости изоляции. Поскольку точный учёт всех факторов нагрева и условий теплоотдачи в машинах малой мощности затруднителен то расчёт превышений температуры элементов машины над окружающей средой производится приближёнными методами.

49. Превышение температуры якоря. При расчётах считается что всё тепло выделяющееся в обмотке якоря передаётся через пазовую изоляцию стали якоря. Поэтому суммарные потери якоря определяемые потерями в обмотке стали якоря и потерями от трения о воздух снимаются охлаждающим воздухом с его поверхности.

Среднее превышение температуры обмотки якоря при установившемся режиме определяется выражением

(8.1)

здесь _a результирующий коэффициент теплоотдачи наружной поверхности якоря Вт/(м² К)

_a = (1 + 01 V_a) (8.2)

^’ коэффициент теплоотдачи наружной поверхности неподвижного якоря для машин закрытого исполнения = 14 18 Вт/(м² К); для машин защищённого исполнения с вентиляцией = 36 44 Вт/(м² К);

b_Z1 ширина вершины зубца якоря;

общая толщина изоляции от меди до стенки паза

= ₁ +₂ (8.3)

где ₁ толщина пазовой изоляции плюс односторонняя толщина изоляции проводника;

₂ эквивалентная межвитковая изоляция проводников в пазу

; (8.4)

здесь m_a число проводников в ряду по средней ширине паза;

d_a.из диаметр изолированного проводника;

K_с коэффициент определяемый выражением

K_с = 1 + 4 (d_a / d_a.из 04); (8.5)

коэффициент теплопроводности междувитковой и пазовой изоляции

= (012 013) Вт/(м К);

П периметр паза;

w_м.a удельные потери в меди обмотки якоря на единицу длины

(8.6)

w_с.a удельные потери в стали якоря на единицу его длины

(8.7)

w_ТР.В удельные потери трения якоря о воздух на единицу длины якоря

(8.8)

50. Превышение температуры коллектора. Полные потери в коллекторе

Р_К = Р_Щ + Р_ТР.Щ (8.9)

Поверхность охлаждения коллектора

S_К.ОХ = D_К l_К (8.10)

Среднее превышение температуры коллектора над температурой окружающей среды

(8.11)

где _к коэффициент теплоотдачи коллектора_к = 40 70 Вт/(м² К).

51. Превышение температуры обмотки возбуждения. Потери в одной катушке обмотки возбуждения

w_M.B = P_M.B / 2p. (8.12)

Поверхность охлаждения одной катушки обмотки возбуждения для машины с отъёмными полюсами

S_В.ОХ = 2 (b_ПЛ + l_ПЛ + 4 _К) h_К + 2 (b_ПЛ + 2 _К) _К (8.13)

для машины с шихтованной станиной

S_В.ОХ = (b₀ + b_ПЛ + 2l_ПЛ + 8 _К) h_К + (b₀ + b_ПЛ + 4 _К) _К. (8.14)

В этих выражениях: b_ПЛ и l_ПЛ ширина и длина сердечника полюса;

_К и h_К ширина и высота катушки обмотки возбуждения.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды

(8.15)

где ₀ коэффициент теплоотдачи катушек обмотки возбуждения, для машин закрытого исполнения ₀ = 26 30 Вт/(м² К); для машин защищённого исполнения с вентиляцией ₀ = 52 60` Вт/(м² К).

Рассчитанные значения превышений температуры элементов электрических машин над температурой окружающей среды (_ОКР = 40⁰ С) не должны превышать допустимых для выбранного класса изоляции.