УДК 621. 313. 017. 072

ББК 31. 261

Т…..

Рецензенты:

Доктор техн. наук, профессор ПГТУ Е. Ф. Беляев.

Заместитель главного конструктора ООО «Пермский электротехнический завод» И. В. Бабушкин.

Тиунов В. В. Методическое пособие к практическим занятиям по тепловым, гидравлическим и аэродинамическим расчетам в электрических машинах. – ПГТУ, Пермь, 2008. - 101 с, ил.

В пособии излагаются методики вентиляционных и тепловых расчетов электрических машин различных типов и трансформаторов.

Приведены данные вариантов индивидуальных заданий к расчетной работе по вентиляционному расчету электрической машины постоянного тока (МПТ), исполнения IP23, примеры вентиляционных расчетов МПТ другой конструкции и асинхронного трехфазного электродвигателя. Приведен развернутый пример оформления расчетной работы в соответствии с ГОСТ 7. 32 – 2001.

Решение поставленной в расчетной работе задачи вентиля-ционного расчета МПТ выполнено с использованием программного продукта Mathcad 11. Также данная задача была реализована на прог-раммных языках Delphi и Turbo Pascal.

По имеющимся сведениям, пособие обладает новизной и относится к учебным изданиям инновационного типа, способствую-щим повышению качества подготовки специалистов. Пособие предназначено для студентов вузов, обучающихся по направлению 140600 – «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», специальность 140601 – «Электромеханика». Оно может быть рекомендовано для специалистов в области электромеханики и самообразования.

ISBN….

© ГОУ ВПО «Пермский

государственный техни-

ческий университет », 2008.

© Тиунов В. В., 2008.

Оглавление

Введение…………………………..………………………………………..4

1. Вентиляционный расчет электрической машины…………………………………………………...…….…..7

1. Постановка задачи……………………...…………………...….…7

2. Опорные источники учебно-методической информации….......7

3. Задание на выполнение расчетно-графической работы……......8

2. Примеры вентиляционных расчетов электрических машин для выполнения расчетной работы…………………………....13

1. Пример 1. Вентиляционный расчет машины постоянного тока, 1-я конструкция……………………………………………...….14

2. Образец выполнения расчетного задания………………….….15

3. Приложения к примеру 1…………………..……………..….…37

4. Пример 2. Вентиляционный расчет машины постоянного тока, другая конструкция……..…………………………………...….39

5. Пример 3. Вентиляционный расчет асинхронного двигателя…………………………..……………………...….….52

3. Примеры тепловых расчетов трансформаторов и электрических машин……...………………..………………….65

1. Пример 4. Нагрев бака трансформатора……………..…...…..65

2. Пример 5. Теплопроводность пазовой изоляции электрической машины…………………...……………..……..69

3. Пример 6. Нагрев стержня магнитопровода трансформатора……………...………………….……………...70

4. Пример 7. Теплоотдача с поверхности бака трансформатора………………………….…...…………..….…74

5. Пример 8. Влияние отдельных факторов на нагрев статора асинхронного двигателя…………………………….……........76

6. Пример 9. Эквивалентная тепловая схема замещения ДПТ и расчет температуры его элементов………………………......78

4. Вопросы для самопроверки и тематики учебно-исследовательской работы студентов (УИРС)…………......93

5. Предметный указатель

Список литературы……………………………………………………100

Введение

Изучение дисциплины «Тепловые и гидравлические расчеты электрических машин (ТиГР ЭМ)» является важным этапом в подготовке инженеров – электромехаников.

Цель преподавания дисциплины состоит:

• в изучение теоретических и прикладных вопросов тепло- и массопереноса в электрических машинах, связанных с функционированием их систем охлаждения и формированием их термического состояния;

• в освоении способов решения комплексной проблемы нагрева и охлаждения электрических машин при их проектировании, что является одним из условий обеспечения наилучших технико-экономических показателей машин, их долговечности и надежности в эксплуатации.

Достижение поставленной цели обеспечивается путём проведения теоретических и практических занятий, позволяющих познать и освоить:

• роль и значение тепловых, гидравлических и аэро-динамических явлений в электрических машинах, типы их систем охлаждения, области применения и возможности этих систем;

• основы гидравлики, аэродинамики и теории теплопередачи применительно к электрическим машинам;

• теплофизические свойства используемых материалов и охлаждающих сред;

• задачи тепловых и вентиляционных расчетов электрических машин и методы их решения.

В результате изучения дисциплины студент должен уметь:

• обосновывать целесообразность применения тех или иных систем охлаждения электрических машин и конструкций их элементов;

• выполнять поверочные расчеты вентиляционных трактов электрических машин;

• составлять гидравлические и тепловые схемы замещения электрических машин, определять их параметры, составлять расчетные алгоритмы и анализировать результаты компьютерных расчетов.

В настоящее время имеется лишь очень небольшое число публикаций, посвященных методике и практике преподавания дисциплины ТиГР ЭМ, что существенно затрудняет освоение студентами этого сложного учебного курса. Поэтому публикация данного учебного пособия, содержание которого апробировано в течение ряда лет на кафедре электротехники и электромеханики ПГТУ, позволит студентам лучше разобраться со сложными гидравлическим и тепловыми процессами в электрических машинах и основами методики их расчетов.

В рамках выполнения расчетно-практических работ по дисциплине студент должен получить устойчивые навыки пользования персональным компьютером для тепловых и гидравлических расчетов электрических машин.

Закрепление и контроль полученных знаний, умений и навыков осуществляется путем проведения практических занятий, коллоквиумов по всем основным разделам курса, защиты расчетно-графических работ и выполнения учебно-исследовательских работ студентов по индивидуальной тематике, направленной на творческое развитие учебно-научных достижений обучаемых.

Большое внимание в рамках самостоятельной деятельности студентов уделяется работе со справочной литературой, знакомству с государственными стандартами (ГОСТ) по проблематике дисциплины и оформлению отчетной документации, а также с иностранными источниками, включая оригинальные издания на английском языке.

Все это позволит настроить учебно-научный процесс на приобретение студентами более глубоких теоретических знаний, на овладение методами анализа и синтеза современных электромеханических систем, инновационного и креативного мышления. Работа с данным пособием будет способствовать формированию и совершенствованию универсальных и профессиональных компетенций выпускника, включая профильно-специализированные компетенции современного специалиста в области электромашиностроения.

Для успешного освоения дисциплиной ТиГР ЭМ студенту необходима основательная физико-математическая, компьютерная, общетехническая и специальная подготовка в соответствии с программой обучения бакалавра или специалиста с высшим профессиональным образованием.

Успех обучения по дисциплине ТиГР ЭМ обеспечивается, прежде всего, знаниями, умениями и навыками, полученными при изучении следующих дисциплин: «Математика», «Физика», «Информатика», «Теплотехника», «Теоретические основы электротехники», «Электрические машины и аппараты».

Автор выражает искреннюю благодарность профессору кафедры электрических машин Уральского государственного технического университета (УГТУ – УПИ), доктору технических наук Денисенко В. И. за предоставленные материалы по параметрам электрических машин и студентам -электромеханикам группы ЭМ-05 Пермского государственного технического университета Беляеву Н. А., Быкову Е. О., Васёхе В. А. и Панову М. И. за помощь в компьютерной верстке материала пособия и в проведении расчетов.