Расчет перегрева обмотки якоря
Тепловой расчет выполняется для номинального (часового) и длительного режимов работы двигателя.
Определение перегрева в часовом режиме
Предполагаем, что при длительном протекании часового (номинального) тока 500A перегрев обмотки якоря составит 125 . При этом потери в обмотке якоря будут равны
Вт.
При
расчете добавочных потерь в стали
половина их, оцениваемая коэффициентом
,
относится к стали, а половина – к меди.
Потери в стали
Вт.
Расчетные потери в меди с учетом добавочных
Вт.
Тепловые
сопротивления схемы замещения якоря
определяются с учетом скорости движения
воздуха (таблица 17) относительно
теплоотдающих поверхностей при расходе
воздуха
1,75м3/с
и коэффициенте его подогрева a=0,3.
Таблица 17
Расчет скоростей движения воздуха относительно теплоотдающих поверхностей
Название поверхности |
Формула для определения скорости воздуха |
Скорость воздуха, м/c |
Поверхность катушек |
|
29,3 |
Наружная поверхность якоря |
|
42,87 |
Каналы коллекторной втулки |
|
19,25 |
Каналы обмоткодержателя |
|
8,25 |
Вентиляционные каналы якоря |
|
15,86 |
Расчёт тепловых сопротивлений
1.Тепловое
сопротивление пазовой изоляции при
теплопроводности
Вт/м·град
град/Вт,
где
25339см2=2,53м2
см;
2.Тепловое сопротивление наружной поверхности лобовых соединений
а)толщина изоляции лобовых соединений с учетом толщины стеклобандажа
м;
б)теплоотдающая поверхность
9952см2=0,995м2,
где
-сумма
вылетов лобовых частей обмотки якоря,
определяется по [1, рис.2].
3.Тепловое сопротивление изоляции обмоткодержателей
а)толщина изоляции принимается в 2,5 раза больше пазовой, т.е.
;
б)поверхность соприкосновения лобовых частей обмотки с обмоткодержателями (на обе стороны лобовых частей)
8411см2=0,8411м2,
в)скорость воздуха в каналах обмоткодержателей
8,25м/с
г)коэффициент теплоотдачи с поверхностей обмоткодержателей при V=0
16,7Вт/м2·град.
4.Тепловое сопротивление наружной поверхности якоря
a)
7775см2=0,7775м2,
б)
16,7Вт/м2·град.
5.Тепловое сопротивление поверхности вентиляционных каналов
а)
20605см2=2,06м2,
б) 16,7Вт/м2·град.
6.Общее
тепловое сопротивление параллельно
включенных сопротивлений
и
град/Вт.
7.Общее
тепловое сопротивление параллельно
включенных сопротивлений
и
град/Вт.
Расчет перегрева обмотки якоря производится по тепловым схемам (рис.11) методом наложения. Перегрев обмотки якоря равен произведению теплового потока, проходящего по сопротивлению , на это сопротивление
.
Суммарный
поток определяется частью теплового
потока
,
равного
,
и частью теплового потока
,
равного
,
.
Для
определения теплового потока
рассматриваем схему только с одним
источником -
,
(рис. 11б).
Составляем уравнения, аналогичные уравнениям электрических цепей
, (1)
. (2)
Рис.11. Тепловые схемы для расчёта перегрева обмотки якоря над температурой окружающей среды
Решая эти уравнения, получаем
кВт.
Аналогично решается задача, когда рассматриваются в качестве источника тепловой энергии потери в стали (рис. 11в)
кВт.
кВт.
Суммарный тепловой поток, проходящий по
сопротивлению
кВт.
Перегрев при установившемся тепловом равновесии и потерях, соответствующих часовому режиму
˚C
Перегрев обмотки якоря при работе машины в течении часа
1.Определение постоянной времени нагревания
а)тепловое сопротивление поверхности от якоря к воздуху
град/Вт.
б)значение теплоемкостей принимаются по [1, табл.11-4];
в)масса изоляции обмотки
Плотность изоляции
кг/дм3;
-высота
клина паза; (все размеры даны в дециметрах).
г)масса железа якоря
кг.
2. Перегрев в часовом режиме работы
Полученные
перегревы обмотки якоря в часовом и
длительном режимах свидетельствуют о
возможности некоторого увеличения
плотности тока в обмотке якоря,
пропорционально произведению принятой
в расчете плотности тока на квадратный
корень из отношения допустимого перегрева
к расчетному. При классе изоляции B
и температуре окружающей среды 25
С
допустимый перегрев обмотки якоря
120
С.
Тогда скорректированная плотность тока
A/мм2.
Возможно также уменьшение расхода воздуха, охлаждающего якорь, при исходной плотности тока.