3 Ориентировочная температура обмотки по формуле ньютона

3.1 Потребляемая мощность

(3.2)

,

где - потребляемая мощность, ;

- максимально допустимое напряжение питания, ;

- электрическое сопротивление нагретой обмотки, ;

.

3

(3.3)

.2 Определение площади наружной поверхности охлаждения

,

где - площадь наружной поверхности охлаждения, ;

- внутренний диаметр цилиндрической обмотки, ;

- толщина обмотки, ;

- длина обмотки, ;

.

3

(3.4)

.3 Площадь внутренней поверхности охлаждения

,

где - площадь внутренней поверхности охлаждения, ;

- внутренний диаметр цилиндрической обмотки, ;

- длина обмотки, ;

.

3

(3.5)

.4 Площадь полной поверхности охлаждения

,

где - площадь полной поверхности охлаждения, ;

- площадь наружной поверхности охлаждения, ;

- коэффициент, учитывающий теплоотдачу с внутренней и торцевой поверхностей катушки;

- площадь внутренней поверхности охлаждения, ;

.

3.5 Определение коэффициента теплопередачи

(3.6)

,

где - эквивалентный коэффициент теплопередачи, ;

- допустимая температура нагрева катушки, ;

- температура окружающей среды, ;

- площадь полной поверхности охлаждения, ;

.

3.6 Определение температуры перегрева обмотки

Определение температуры перегрева обмотки:

(3.7)

,

где - температура перегрева, ;

- потребляемая мощность, ;

- эквивалентный коэффициент теплопередачи, ;

- площадь наружной поверхности охлаждения, ;

- коэффициент, учитывающий теплоотдачу с внутренней и торцевой поверхностей катушки;

- площадь внутренней поверхности охлаждения, ;

- коэффициент перегрузки по мощности;

.

3

(3.8)

.7 Определение температуры нагрева катушки

,

где - температура нагрева катушки, ;

- температура перегрева катушки, ;

- температура окружающей среды, ;

.

4 Тепловая схема замещения

На схеме замещения (рисунок 4.1) обозначены:

, - тепловые сопротивления наружных и внутренних слоев обмотки;

, - тепловые сопротивления слоев изоляции;

- тепловое сопротивление каркаса;

- тепловое сопротивление воздушной прослойки;

, - тепловое сопротивление теплоотдачи в окружающую среду от наружной поверхности катушки и магнитопровода;

, - температура внутренней и наружной поверхности обмотки;

- температура наружных слоев внутренней изоляции обмотки;

- температура наружной поверхности обмотки наружной изоляции;

- температура на наружной стенке каркаса;

- максимальная температура нагрева;

- температура окружающей среды;

Р еальную схему замещения (рисунок 4.1, а) заменяют эквивалентной схемой (рисунок 4.1, б).

а)

б)

Рисунок 4.1 Тепловая схема замещения катушки с магнитопроводом:

а – полная; б - эквивалентная

5 Коэффициенты теплопередачи с наружной поверхности катушки и магнитопровода с учетом

КОНВЕКЦИИ И ИЗЛУЧЕНИЯ

Геометрические размеры:

- толщина воздушной прослойки: ;

- толщина каркаса: ;

- диаметр цилиндрической обмотки: ;

- внутренняя поверхность изолированная фторопластовой пленкой толщиной: ;

- наружная поверхность изолированная бумагой толщиной: ;

- длина обмотки катушки: ;

- толщина обмотки катушки: ;

- диаметр сердечника: ;

- толщина магнитопровода: ;

- ширина магнитопровода:

- длина сердечника: ;

- длина прорези в магнитопроводе: ;

Рисунок 5.1 Эскиз катушки с магнитопроводом

5.1 Определение коэффициента теплопередачи с наружной поверхности катушки

5.1.1 Определение средней температуры нагрева катушки

(5.1)

,

где - средняя температура нагрева катушки, ;

- температура нагрева катушки, ;

- температура окружающей среды, ;

.

5.1.2 Определение среднего коэффициента теплового расширения

(5.2)

,

где - средний коэффициент теплового расширения, ;

- средняя температура нагрева катушки, ;

.

5

(5.3)

.1.3 Определение критерия Грасгофа и Прандтля

,

где - критерий Грасгофа;

- критерий Прандтля;

- средний коэффициент теплового расширения, ;

- ускорение силы тяжести, ;

- определяющий размер катушки, ;

- температура нагрева катушки, ;

- температура окружающей среды, ;

- средняя кинематическая вязкость, ;

Ускорение силы тяжести .

Катушка располагается вертикально, то определяющий размер .

Критерий Прандтля примем .

Среднюю кинематическую вязкость примем .

.

5

(5.4)

.1.4 Определение критерия Нуссельта

,

где - критерий Нуссельта;

- критерий Грасгофа;

- критерий Прандтля;

- удельная теплоемкость при постоянном давлении;

- коэффициент;

Удельная теплоемкость примем .

Коэффициента примем .

.

5.1.5 Определение коэффициент теплоотдачи излучением с поверхности катушки

(5.5)

,

где - коэффициент теплоотдачи с наружной поверхности катушки излучением, ;

- температура нагрева катушки, ;

- температура окружающей среды, ;

- степень черноты нагретого тела;

Степень черноты нагретого тела для бумаги примем .

.

5.1.6 Определение коэффициента теплоотдачи с наружной поверхности катушки конвекций

(5.6)

,

где - коэффициент теплоотдачи с наружной поверхности конвекцией, ;

- критерий Нуссельта;

- коэффициент теплопроводности воздуха, ;

- определяющий размер катушки, ;

Коэффициента теплопроводности воздуха примем .

.

5

(5.7)

.1.7 Определение коэффициента теплоотдачи с наружной поверхности катушки

,

где - коэффициент теплоотдачи с наружной поверхности катушки, ;

- коэффициент теплоотдачи с наружной поверхности катушки конвекцией, ;

- коэффициент теплоотдачи с наружной поверхности катушки излучением, ;

.

5.2 Определение коэффициента теплопередачи с поверхности магнитопровода

5.2.1 Определение средней температуры нагрева магнитопровода

,

(5.8)

где - средняя температура нагрева магнитопровода, ;

- температура нагрева магнитопровода, ;

- температура окружающей среды, ;

Будем считать температуру нагрева магнитопровода , тогда .

.

5.2.2 Определение среднего коэффициента теплового расширения

(5.9)

,

где - средний коэффициент теплового расширения, ;

- средняя температура нагрева магнитопровода, ;

.

5

(5.10)

.2.3 Определение критерия Грасгофа и Прандтля

,

где - критерий Грасгофа;

- критерий Прандтля;

- средний коэффициент теплового расширения, ;

- ускорение силы тяжести, ;

- определяющий размер магнитопровода, ;

- температура нагрева магнитопровода, ;

- температура окружающей среды, ;

- средняя кинематическая вязкость, ;

Ускорение силы тяжести .

Средняя длина магнитопровода

.

Критерий Прандтля примем .

Среднюю кинематическую вязкость примем .

.

5

(5.11)

.2.4 Определение критерия Нуссельта

,

где - критерий Нуссельта;

- критерий Грасгофа;

- критерий Прандтля;

- удельная теплоемкость при постоянном давлении;

- коэффициент;

Удельная теплоемкость примем .

Коэффициента примем .

.

5.2.5 Определение коэффициент теплоотдачи излучением с поверхности магнитопровода

(5.12)

,

где - коэффициент теплоотдачи с поверхности магнитопровода излучением, ;

- температура нагрева магнитопровода, ;

- температура окружающей среды, ;

- степень черноты нагретого тела;

.

5.2.6 Определение коэффициента теплоотдачи с поверхности магнитопровода конвекций

(5.13)

,

где - коэффициент теплоотдачи с поверхности магнитопровода конвекцией, ;

- критерий Нуссельта;

- коэффициент теплопроводности воздуха, ;

- определяющий размер магнитопровода, ;

Коэффициента теплопроводности воздуха примем .

.

5

(5.14)

.2.7 Определение коэффициента теплоотдачи с поверхности магнитопровода

,

где - коэффициент теплоотдачи с наружной поверхности катушки, ;

- коэффициент теплоотдачи с поверхности магнитопровода конвекцией, ;

- коэффициент теплоотдачи с поверхности магнитопровода излучением, ;

.