10. Тепловой расчёт
Оценка теплового режима двигателя выполняется приближённым методом расчёта, основанным на использовании средних коэффициентов теплоотдачи с поверхности и теплопроводности изоляции, характерных для двигателей серии 4А.
Расчёт нагрева выполняют, используя значения потерь, полученных для номинального режима, но потери в изолированной обмотке статора увеличивают по сравнению с расчётными в предположении, что обмотка может быть нагрета до предельно допустимой температуры 140 0С для класса нагревостойкости изоляции F, имеющего расчётную рабочую температуру 115 0С.
10.1. Электрические потери в обмотке статора в номинальном режиме, кВт
=3(I1н)2r110-3,
где I1н – из п.8.23.
10.2. Электрические потери в обмотке статора разделяют на две части:
- в пазовой части
,
- и в лобовой части
,
где
- коэффициент увеличения потерь по
сравнению с полученными для расчётной
температуры. Он представляет собой
отношение значений удельного сопротивления
медного провода обмотки при температурах
140 оС и 115 оС. Для обмоток с
изоляцией класса нагревостойкости F
величина
=1,07.
Размеры обмотки
,
и
-
см. п.6.1.
10.3. Превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя
,
где К – коэффициент, учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передается через станину непосредственно в окружающую среду (принимают по табл.10.1).
Таблица 10.1
Средние значения коэффициента К для асинхронных двигателей серий 4А
Степень защиты |
Число полюсов двигателя 2р |
|||||
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
|
IP44 |
0,22 |
0,20 |
0,19 |
0,18 |
0,17 |
0,16 |
IP23 |
0,84 |
0,80 |
0,78 |
0,76 |
0,74 |
0,72 |
- основные потери в стали (п.7.2);
- коэффициент теплоотдачи с поверхности,
определяемый по рис.10.1 с учётом исполнения
двигателя по степени защиты.
10.4. Расчётный периметр поперечного сечения полузакрытого трапецеидального паза статора, мм
Пп1 = 2hп1 + b1c + b2c.
Используемые размеры паза в штампе показаны на рис.3.1 и определены в п.3.2.
10.5. Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора, оС
106
,
где
- односторонняя толщина изоляции в пазу
статора (см. табл. 3.2);
-
средняя эквивалентная теплопроводность
пазовой изоляции; для классов
нагревостойкости B, F
и H величина
=
0,16 Вт/м 0С;
-
среднее значение коэффициента
теплопроводности внутренней изоляции
катушки всыпной обмотки из эмалированных
проводников;
определяется по рис.10.2 в зависимости
от соотношения диаметров голого и
изолированного проводника (см. п.2.10).
10.6. Перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей, оС
106
,
где
- периметр условной поверхности охлаждения
лобовой части одной катушки (
);
bиз..л1
- односторонняя толщина изоляции
лобовой части катушки. В лобовых частях
обычно устанавливают лишь междуфазные
прокладки, поэтому можно принять
=
0 .
10.7. Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри машины, оС
10 9,
где
-
длина вылета лобовой части обмотки
(см. п. 6.1).
10.8. Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины, оС
.
10.9. Сумма всех потерь в двигателе при номинальном режиме и расчетной температуре, кВт
=
Р2н
(1- н)/н
,
где н – номинальное значение КПД из п.8.23.
10.10. Сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя, кВт
а) для двигателей со степенью защиты IP44
-
0,9 Рмех,
б) для двигателей со степенью защиты IP23
.
Здесь
;
- электрические потери в обмотке ротора
в номинальном режиме, кВт
,
где
– из п.8.23; Рмех
– механические потери из п.7.7;
10.11. Площадь эквивалентной поверхности охлаждения корпуса двигателя, мм2
а) для двигателей со степенью защиты IP44
где
–
условный периметр поперечного сечения
ребер станины, определяемый по рис.
10.3;
б) для двигателей со степенью защиты IP23
.
10.12. Превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды в предположении, что температура корпуса равна температуре воздуха внутри машины, оС
109,
где
- коэффициент подогрева воздуха (Вт/м2оС),
учитывающий теплоотдающую способность
поверхности корпуса и интенсивность
перемешивания воздуха внутри машины.
Значение
определяется по рис.10.1.
10.13. Среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды
.
Полученное
значение
должно удовлетворять условию
100 оС