Расчет необходимого количества воздуха для охлаждения

Оценка эффективности охлаждения может быть проведена приближенным методом. Этот метод заключается в сопоставлении рас­хода воздуха, необходимого для охлаждения двигателя, и расхода, кото­рый может быть получен при данной конструкции и размерах двигателя.

Для двигателей со степенью защиты IP23 требуемый для охлаждения расход воздуха, м³/с, составит:

(11.28)

где Р'_В — по (11.15); _В — превышение температуры выходящего из двигателя воздуха над температурой входящего; приближенно _В=2_В, где _В – по (11.11).

Расход воздуха, который может быть получен при данных размерах двигателя, оценивается по эмпирической формуле

(11.29)

где n_к и b_к — число и ширина, м, радиальных вентиляционных каналов;

n – частота вращения двигателя, об/мин; m — коэффициент (m = 2,6 для двигателя с 2р = 2; m = 3,15 для двигателя с 2р 4).

Формула (11.28) приближенно учитывает суммарное действие всех нагнетательных элементов в двигателе: лопаток на замыкающих коль­цах литой клетки, вылетов стержней при сварных клетках короткозамкнутых роторов, лобовых частей фазных роторов, вентиляционных рас­порок в радиальных каналах и др.

Для двигателей со степенью защиты IP44 требуемый для охлаждения расход воздуха, м³/составит:

(11.30)

где k_m — коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса, обдуваемого наружным вентилятором:

(11.31)

Коэффициент m'= 2,6 для двигателей с 2р = 2 при h  132 мм и m'=3,3 при h160мм; m' = 1,8 для двигателей с 2р  4 при h 132 мм и m'=2,5 при h160 мм.

Расход воздуха, м³/с, обеспечиваемый наружным вентилятором, может быть приближенно определен по следующей формуле:

(11.32)

Расход воздуха, Q_В должен быть больше требуемого для охлаждения машины Q_B.

12. Пример расчета трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Введение

Асинхронные двигатели выпускают сериями. Серия – ряд двигателей возрастающей мощности, имеющих одну конструкцию и единую технологию изготовления. При проектировании серий машин важнейшее значение имеют вопросы унификации деталей, конструктивных узлов и нормализации ряда размеров. Внешние диаметры статора выбирают таким образом, чтобы на одном и том же диаметре при изменении длины машины можно было получить несколько машин на различные мощности и частоты вращения. Такое построение серий приводит к сокращению количества штампов, уменьшению количества моделей для отливки станин и подшипниковых щитов, сохранению одних и тех же диаметров валов, унификации подшипниковых щитов, сокращению количества оснастки и измерительного инструмента.

В настоящее время выпускается единая серия асинхронных двигателей 4А и АИ. В серии 4А 17 габаритов, число ступеней мощности составляет 33, диапазон мощностей 0,06—400 кВт; высоты осей вращения 50—355 мм. На базе единых серий изготовляются двигатели различных исполнений, предназначенные для работы в специальных условиях. Так, на базе серии 4А выпускаются следующие электрические модификации: с повышенным пусковым моментом, с повышенным скольжением, многоскоростные, на частоту сети 60 Гц, однофазные, с фазным ротором и другие.

При проектировании индивидуальной машины необходимо по возможности использовать имеющиеся на заводе штампы, модели, шаблоны и так выбирать размеры, чтобы максимально использовать существующие узлы и детали.

Большинство двигателей серии 4А – это трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, рассчитанные на частоту сети 50 Гц. Они имеют исполнение по степени защиты IP44 во всем диапазоне высот оси вращения и IP23 – в диапазоне высот осей вращения 160-355 мм.

Значительное увеличение производства асинхронных двигателей в последнее время ставит перед инженерами-электромеханиками с особой остротой проблемы экономии материалов и электроэнергии, снижения трудоемкости и повышения надежности электрических машин. Решение этих проблем во многом зависит от умения проектировать электрические машины с высокими технико-экономическими показателями.

Проектирование асинхронного двигателя – сложная многовариантная задача, которая сводится к многократному повторению расчетов для получения более близкого к заданию расчетного варианта.

Уравнениями проектирования асинхронного двигателя является цепочка формул, эмпирические коэффициенты, графические зависимости. Причем, число неизвестных переменных больше числа уравнений проектирования, поэтому при одних и тех же исходных данных можно получить различные варианты расчета. Выбрать лучший вариант расчета из всех возможных является задачей оптимизации. Для этого используют специальные методы и ЭВМ.

В учебном проектировании используются обычные методики расчета. Если строго следовать рекомендациям, выработанным на основе длительного опыта проектирования, можно получить вариант расчета с высокими технико-экономическими показателями.

Проектирование электрической машины связано с расчетом размеров статора и ротора, выбором типа обмотки, обмоточных проводов, изоляции, материалов активных и конструктивных частей машины. При этом необходимо соблюдение требований государственных и отраслевых стандартов.