2. Основы теории гидравлических
И АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ 21
2.1. Основные понятия и уравнения аэродинамики и гидравлики 22
2.2. Охлаждающие среды 23
2.3. Основные понятия и уравнения гидростатики 31
2.4. Кинематика жидкости, основные понятия и уравнения
гидродинамики 35
2.5. Элементы теории сопротивления жидкостей 47
3. Вентиляторы электрических машин
И ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ 62
3.1. Устройство и принцип действия вентиляторов 63
3.2. Теория идеального центробежного вентилятора 65
3.3. Потери давления и мощности в центробежном вентиляторе 69
3.4. Характеристика давления центробежного вентилятора 70
3.5. Вентиляционные расчеты. Графическое решение уравнения
равновесия 71
3.6. Проектирование вентиляторов 74
4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ 82
4.1. Основные процессы передачи тепла. Поле температуры 82
4.2. Основной закон теплопроводности. Формулировка уравнения
теплопроводности 84
4.3. Начальные и граничные условия для уравнения
теплопроводности 86
4.4. Фундаментальное решение уравнения теплопроводности 87
4.5. Простейшие задачи теплопроводности 92
4.6. Основное уравнение конвективного процесса 96
5. ТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН 105
5.1. Задачи и методы теплового расчета 105
5.2. Эквивалентные тепловые схемы 107
5.3. Тепловой расчет с помощью тепловых схем замещения 110
5.4. Упрощенный тепловой расчет установившегося
режима работы 113
5.5. Классическая теория нестационарного теплового процесса
в электрической машине………………………………………………………………… 116
5.6. Нестационарный нагрев в стандартных режимах работы
электрических машин 119
5.7. Общий метод расчета нестационарных процессов
по тепловой схеме 122
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 125
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 126
Предисловие
Учебное пособие «Гидравлические и тепловые расчёты в электрических машинах» состоит из пяти основных глав:
1. Общие вопросы теплообмена в электрических машинах.
2. Основы теории гидравлических и аэродинамических расчетов.
3. Вентиляторы электрических машин и вентиляционные расчеты.
4. Основы теории теплопередачи.
5. Тепловые расчеты электрических машин.
В учебном пособии сформулированы задачи тепловых и вентиляционных расчётов электрических машин (ЭМ), показана связь между тепловыми и вентиляционными расчётами при проектировании ЭМ, а также указаны нормы нагрева и регламентирующие их документы. На основе теории гидравлических и аэродинамических расчётов выполняется расчёт вентиляторов электрических машин и трактов охлаждения.
Показано как строится инженерная методика расчёта, которая основана на эквивалентных гидравлических схемах замещения (ЭГС) машины.
Аналогично на основе теории теплопередачи выполняются тепловые расчёты электрических машин, которые также сводятся к инженерным методикам расчёта, базирующимся на эквивалентных тепловых схемах замещения (ЭТС).
ЭГС и ЭТС являются частным случаем полевых методов расчёта связанных с решением сложных дифференциальных уравнений в частных производных. Применение современных программ высокого уровня, таких как MATHCAD, MATLAB, Quick Field, ANSYS позволяет поднять инженерные методы расчёта на новый более высокий уровень. Структурно-логическая схема дисциплины приведена на рисунке.
ВВЕДЕНИЕ
Охлаждение электрических машин является одной из главных проблем современной электромеханики, определяющих прогресс электромашиностроения. В настоящее время решение проблем теплообмена является неотъемлемой частью теории электрических машин. Повышение технического уровня производства электрических машин, уменьшение их массы и габаритных размеров требуют наряду с улучшением свойств изоляционных и магнитных материалов, совершенствования конструкции машин и интенсификации их охлаждения. Предельные допустимые температуры активных частей машины относятся к числу важнейших ограничений, которые необходимо соблюдать при создании электрических машин, наряду с максимальными допустимыми механическими и электрическими напряжениями. Таким образом, очевидна актуальность курса, рассматривающего тепловые и вентиляционные расчеты электрических машин в неразрывной связи с электромеханическим преобразованием энергии.
Цели и задачи изучения дисциплины освоение теоретических и прикладных вопросов тепло- и массопереноса в электрических машинах, связанных с функционированием их систем охлаждения и формированием их термического состояния, а также приобретение студентами умения решать в комплексе проблемы нагрева и охлаждения электрических машин при их проектировании |