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

Рис. 8-32. Распределение температуры по длине и высоте в сердечни­ ке статора двигателя 4AO-100L4 с оребренной спинкой.

Исследование распределения температуры по длине сердечника машин с обдуваемой спинкой при различных внешних диаметрах Da показало, что максимальная тем­ пература сердечника уменьшается с увеличением внеш­ него диаметра сердечника, а максимальный перепад тем­ ператур в спинке сердечника увеличивается (рис. 8-32) с ростом диаметра по зависимости

ЛТ'макс = const/);;'4 .

При этом предполагалось, что объем сердечника, те­ плопотери и условия его охлаждения остаются неизмен­ ными. Сохранялось также постоянным отношение йг= = (D0+D H) /2 к высоте зубца сердечника hi.

8-7, Неравномерность нагрева обмоток статора закрытого обдуваемого электродвигателя

В ряде работ, например [Л. 123, 128], было показано экспериментально, что нагрев обмоток статора закрыто­ го электродвигателя с воздушным охлаждением имеет значительную неравномерность, особенно по длине сек­ ций. При этом, как правило, максимально нагретое сече­ ние обмоток наблюдалось в лобовых частях, за исклю­ чением тех случаев, когда принимались специальные ме-

370

Анализ опытных и расчетных данных показывает, что aiIIi7’1cp>Poß7’icp, так как аіПі7’іСр— средний отводимый обмоткой теплопоток, а величина Ро&Т\Ср— средняя не­ равномерность тепловыделения по длине обмотки. Эта неравномерность незначительна по сравнению со средни­ ми потерями в обмотке, которые отводятся через тепло­ отдающий периметр ІІі. Следовательно, т 2;> 0 практийё-

372

ски во всех рассматриваемых случаях расчета закрытых двигателей.

Используя результаты, полученные в § 8-6, распре­ деление температуры по длине сердечника статора с до­ статочной точностью можно описать параболой

Тс(х2) = — qx\ /2 — ах2 — Ъ.

Тогда решения уравнений (8 -86) имеют вид:

373

Для расчета Тѵ Т2 и Г3 капсулированных машин мо­ гут быть использованы полученные решения, если вместо члена dPa = — ajlLj(Tj — éB)dx в уравнениях (8-83) и

(8-84) для лобовых частей машин с воздушным охлажде­ нием учесть источник Рк= — ®И (Тj — ГСр) Hjdx, т. е.

374

Эти зависимости являются общими для расчета ма­ шин нормального и капсулированного исполнения.

Если пренебречь теплопотоком с торцов обмотки, т. е. полагать:

при *, = 0 и -2 ^ = 0 при х, = /3,

то решения уравнений (8-83), (8-84) получаются в виде

Г, = Dxch mlx l 4- dx\

375

4 — д— [от, ch от2х 2 -f- от, th от,/, sh от2л 2] -f~ + Ч[^С (■**) — !*]•

Пример. Рассмотрим расчет нагрева обмотки закрытого асин­ хронного двигателя 4AO-100L4 мощностью РПол—4 кет при исход­

376

□— то же. расчет;

Д— магнитные клинья, эксперимент.

Подставляя значения соответствующих параметров в (8-96), (8-92) и (8-93), получаем: ' Т2(х2) = 1,67 ch 0,167(12,5—х2) + + 0,97 sh 0,167(12,5—хг) +0,782 ch 0,167*2+0,454 sh 0,167 х2+0,851 х2 +

Среднее значение температуры обмотки, рассчитанное по (8-99), равно 7’Ср.общ=840С. Сравнение эксперимен­ тальных и расчетных кривых приведено на рис. 8-33.

Для ориентировочного расчета кривой распределения температуры по длине обмотки можно вместо распреде­ ления температуры в сердечнике по параболе принимать среднюю температуру сердечника, определяемую по ме­ тоду ЭТС в виде 7’с= Гм.п—АГлн.п—АТи.п + АГк.0р + 'б’В. При этом характер кривой следует точному решению, а значе­ ния температуры получаются на 1—3°С ниже.

8-8. Распределение температуры в роторах асинхронных двигателей

Нагрев короткозамкнутых роторов может быть симме­ тричным и несимметричным относительно их середины. Первый имеет место в машинах с двусторонней симме­ тричной вентиляцией, например в машинах серий А2 и АН і[Л. 131], второй в машинах с длинными роторами при аксиальной вентиляции, где перекосы температуры по длине ротора достигают большой величины. Для машин Средней мощности наибольшее распространение получи-

377

Рис. 8-34. Расчетная схема короткозамкнутого ротора.

ли конструкции короткозамкнутых роторов с залитыми под давлением алюминиевыми клетками со следующими системами охлаждения: 1 ) с вентиляционными каналами и роторными лопатками (общий случай); 2 ) с каналами, но без лопаток со стороны входа воздуха; 3) с каналами, но без лопаток со стороны выхода воздуха; 4) с канала­ ми, но без лопаток; 5) с лопатками, но без каналов; 6) без каналов и лопаток.

Рассмотрим случай 1при симметричном нагреве [Л. 52]. В общем случае' поле температур в роторах двухмер­ ное, однако для коротких роторов (при отношении длины ротора к диаметру 7 = 0,5-И ) без ущерба для точности расчета можно рассматривать одномерное распределение температуры. Проведенные нами эксперименты на маши­ нах серий AM, А2 и МА показали, что даже при аксиаль­ ной системе вентиляции наблюдается примерно симме­

тричный относительно середины нагрев ротора.

376

теплообмен происходит через поверхность ротора в зазор при среднем коэффициенте теплоотдачи а' и через по­ верхность каналов при коэффициенте теплоотдачи а" и 2 ) торцы ротора и роторные лопатки, теплосъем с кото­ рых характеризуется средним коэффициентом теплоот­ дачи аг. Пакет на длине h от середины ротора до корот­ козамкнутого кольца имеет эквивалентное сечение S, со-

1 Этн величины включают добавочные потери в роторе и потери

на гистерезисный скачок.

2 В строгой постановке задачи надо рассматривать три участка: пакет, кольца и лопатки. Нами было получено решение задачи в такой постановке, но оно является слишком громоздким и дает значения температур, не сильно отличающиеся (на 2—4°С) от тем­ ператур, рассчитанных по формулам излагаемого решения.

379