книги из ГПНТБ / Борисенко А.И. Аэродинамика и теплопередача в электрических машинах

221

Рис. 6-10. Безразмерные характеристики системы радиальных кана­ лов ротора и статора при вращении.

------- — центростремительное течение;------------ центробежное течение.

где Н — напор системы каналов; Н0 — теоретический на­ пор; Q — расход воздуха через систему; р — плотность воздуха; D2— наружный диаметр ротора; и2— окружная скорость ротора на диаметре D2.

В заключение отметим, что все данные по влиянию вращения на гидравлическое сопротивление, приведен­ ные в данном параграфе, получены для изотермического течения.

6-4. Схемы замещения вентиляционных систем электромашин

а) Классификация схем замещения

Существует много конструкций вентиляционных си­ стем эле-ктрических машин, которые можно свести к не­ скольким наиболее характерным типам схем замещения.

222

В табл. 6-2 приведены наиболее часто встречающиеся схемы замещения вентиляционных систем различных машин.

К типу 1 относятся схемы, у которых имеется лишь один вентилятор, а соединение сопротивлений легко сво­ дится к одному эквивалентному сопротивлению. Таковы схемы замещения вентиляционных систем машин посто­ янного и переменного тока с осевой вентиляцией. Кроме того, сюда могут быть отнесены асинхронные и сихронные машины с осевой вентиляцией, имеющие один вен­ тилятор или ротор с радиальными каналами, работаю­ щими как центробежный вентилятор.

Схема типа 2 состоит из двух или нескольких венти­ ляторов или активных элементов (радиальные каналы ротора, лопатки ротора и т. д.), включенных параллельно и работающих на общее эквивалентное сопротивление. К такому типу могут относиться схемы замещения венти­ ляционных систем асинхронных машин с радиальной си­ стемой вентиляции, у которых активными элементами служат радиальные каналы ротора, прямолинейные уча­ стки лобовых частей и головки лобовых частей обмотки ротора с впаянными вентиляторными лопатками. Выход из камеры горячего воздуха (пространство над спинкой статора) и камер лобовых частей может быть раздель­ ным, как показано на вентиляционной схеме типа 2, или общим, как у схемы типа 3.

Схема типа 3 содержит один активный элемент, ра­ ботающий на сопротивления, соединенные по схеме мо­ ста. Эту схему приближенно, пренебрегая нелинейностью характеристик ее элементов, можно свести [Л. 4] к схе­ ме типа 1.

К типу 4 относятся схемы замещения вентиляцион­ ных систем синхронных явнополюсных машин с радиаль­ ной системой вентиляции, у которых имеется один активный элемент — явнополюсный ротор без вентилято­ ров, а камеры горячего воздуха связаны с камерами лобовых частей.

Схемы типа 5 и 6 — мостовые с активными элемен­ тами в двух плечах моста. Такую схему имеет асинхрон­ ная машина с радиальной системой вентиляции. Роль активных элементов играют радиальные каналы и венти­ ляторы на лобовых частях ротора. Воздух выходит из камеры горячего воздуха и камер лобовых частей, кото­ рые соединены между собой.

223

Т а б л и ц а 6-2

224

Тип 7 схемы замещения отличается от типа 4 тем, что диагональ моста имеет активный элемент вместо со­ противления. К этому типу относятся машины постоян­ ного тока, имеющие смешанную систему вентиляции. Роль активного элемента в диагонали моста играют вен­ тиляторные распорки в радиальных каналах якоря.

Все перечисленные выше схемы замещения относи­ лись к машинам с самовентиляцией, работающим по разомкнутому циклу.

Машины, работающие с принудительной вентиляцией при разомкнутом или замкнутом цикле, могут иметь любую из перечисленных схем с добавлением одного активного элемента — внешнего вентилятора. Таким об­ разом, схемы типа 8 и 9 имеют или последовательное, или смешанное соединение активных элементов. В каче­ стве примера может быть взята схема замещения асин­ хронной машины, имеющей схему типа 5, работающей с принудительной вентиляцией по разомкнутому циклу.

Перечисленные типы схем замещения не охватывают всего многообразия существующих вентиляционных си­ стем электрических машин. Однако большинство схем замещения после упрощения можно свести к одному из указанных типов.

б) Система внешнего охлаждения оребренных электродвигателей

Потери давления в наружной системе охлаждения обдуваемого оребренного электродвигателя (рис. 6-11), схема замещения которой относится к типу 1, определя­ ются формулой і[Л. 339]

А рвы х — потери с выходной скоростью ( £ в ы х = 1 ) . Эти со­ ставляющие потери определяются для данного расхода Q по формулам (6-3) и (6-4); коэффициенты сопротив­ ления решетки и трения о кожух приведены в табл. П-10.

Коэффициенты гидравлического сопротивления оребрения были получены нами в результате специально проведенных опытов на закрытом электродвигателе

226

Рис. 6-11. Вентиляторный узел обдуваемого электродвигателя и тре­ угольники скоростей на лопатках вентилятора.

(рис. 6-11) [Л. 306]. Экспериментальные данные аппро­ ксимируются зависимостью

X(2,52 — 0,043аа) —]—0,17;

аа— 0-21 + 5 . 10 -Ц -1+ (5 8 + 4,76 X

Здесь I — шаг ребер; 6 и h — толщина и высота ре­ бер; X — перекрытие ребер козырьком; аг — угол нате­ кания потока на ребра в плоскости, перпендикулярной

Коэффициент епе учитывает влияние числа Рейнольд­

при числах Рейнольдса, отличных от имевшегося в опы­

четах гидравлического сопротивления оребренных кор­ пусов электродвигателей проверялась нами непосредст­ венно на электродвигателях. Для этого определялись зависимости полного напора вентилятора от расхода при наличии оребрения и без него, а затем смещение напор­ ной характеристики сравнивалось с изменением напора, вызванным оребрением и подсчитанным по данным, по­ лученным на плоской модели. Расхождение в измерен­

двигателя были определены в специальных опытах, вы­

ниях от колеса вентилятора (в четырех точках по окруж­ ности для каждого расстояния). На рис. 6-13 показано влияние окружной скорости вентилятора на осредненный угол наклона вектора скорости воздуха к направлению ребер. Эксперименты показали, что угол натекания воз­ духа на оребрение независимо от частоты вращения можно принимать равным сі2~400.

Пример. Рассмотрим расчет системы внешнего охлаждения (рис. 6-11) электродвигателя Да-112/4 при исходных данных:

2 2 8

коэффициент трения для кольцевого зазора между корпусом и кожу-

Рис. 6-13. Зависимость угла между скоростью воздуха под кожухом

инаправлением ребер а2сР от окружной скорости иг на разных рас­ стояниях от лобовой поверхности корпуса электродвигателя /.

229