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

И с п о л ь з у я п о л у ч е н н ы е т е м п е р а т у р н ы е з а в и с и м о с т и

( 9 - 6 6 ) и ( 9 - 6 7 ) , о п р е д е л я е м к о э ф ф и ц и е н т ы т е п л о п е р е д а ­

ч и Ä02, k l 2 . R,

Г1 д х 2

[ ( ^ + ф ) ^ - ^ + ^ - k - x h

— 2 (і?| In /?2 — ф п Я . ) j - | _

—in/?,—«5in«,)J +

/00

*o Л . + J ]

\* = 2

440

где

в ( 9 - 5 3 ) и ( 9 - 5 4 ) , п о л у ч а е м ф у н к ц и и , о п и с ы в а ю щ и е т р е х ­ м е р н о е р а с п р е д е л е н и е т е м п е р а т у р ы .

441

X Л - - Т хт+ ( \ - \ ) х

Ц \ 4 > "Ol

U

Р а с ч е т н е я в н о п о л ю с н ы х р о т о р о в с ( к о с в е н н ы м о х л а ж ­ д е н и е м о б м о т к и п о о п и с а н н о м у м е т о д у м о ж е т п р о и з в о ­ д и т ь с я н а Ц В М с и с п о л ь з о в а н и е м п р о г р а м м ы , д и а г р а м ­ м а а л г о р и т м а к о т о р о й п р и в е д е н а н а р и с . 9 - 1 6 .

442

Аі = [1,221—1,128 • 10-3 е^ -0'4)60—0,873 е<°'4- г>в0]Х

X(98,3+1,152 ch 4,275 ло-40) +40=40+[1,221—1,128X ХЮ-з е(г-о,4)бо—0,873 е(о.4-г)бо] (58,3+1,152ch4,275ло);

443

7 W J ,0228—0,1794- 10-*ch 19,15cp) (16,794 + 11,299 ln r—

—33,222 r2) (125,4—1,875 • 10-4 ch 4,73*2—50) + 50=

= 50+(1,0228—0,1794 • 10-8ch 19,15rp):(16,794 +

+41,299 ln r—<33,222r2) (75,4—1,875 • 10~4 ch 4,73x2) .

Изменение средней температуры меди по длине обмотки и тем­ пературные поля в нескольких поперечных сечениях ротора пока­ заны на рис. 9-17.

£г~0

Рис. 9-17. Изменение температуры по длине обмотки неявнополюсно­ го ротора с косвенным охлаждением и температурные поля в четы­ рех поперечных сечениях.

444

Г л а в а д е с я т а я ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

10-1. Исследование распределения температуры в непакетированном якоре

П р о в е д е н н о е н а м и [ Л . 8 3 ] э к с п е р и м е н т а л ь н о е и с с л е ­ д о в а н и е п о л я т е м п е р а т у р ы в я к о р е м а ш и н ы П Н - 4 0 0 п о ­

к а з а л о , ч т о е е р а с п р е д е л е н и е п о д л и н е п р о в о д н и к а я к о ­ р я н е р а в н о м е р н о е , в н е к о т о р ы х с л у ч а я х м а к с и м а л ь н а я

т е м п е р а т у р а о б м о т к и п р е в ы ш а е т м и н и м а л ь н у ю т е м п е р а ­ т у р у в л о б о в ы х ч а с т я х н а 4 0 % ( р и с . 1 0 - 1 ) . П р и п о в ы ш е н и и ч а с т о т ы в р а щ е н и я и н а г р у з к и н е р а в н о м е р н о с т ь н а г р е в а я к о р я в о с е в о м и р а д и а л ь н о м н а п р а в л е н и я х у в е л и ч и в а ­

е т с я . Т а к к а к м а к с и м у м т е м п е р а т у р н а х о д и т с я в п а з о в о й

ч а с т и , т о т е п л о в о й п о т о к н а п р а в л е н о т с р е д н е й ч а с т и о б м о т к и к л о б о в о й .

В м а ш и н а х с н е п а к е т и р о в а н н ы м я к о р е м п р и а к с и а л ь ­

н о й с и с т е м е в е н т и л я ц и и о х л а ж д а ю щ и й в о з д у х д в и ж е т с я

в д о л ь о с и м а ш и н ы п о д в у м п а р а л л е л ь н ы м в е т в я м : ч е р е з

м е ж п о л ю с н ы е о к н а и з а з о р и ч е р е з в е н т и л я ц и о н н ы е к а ­ н а л ы я к о р я . Т е п л о , в ы д е л я е м о е в к а т у ш к а х г л а в н ы х и в с п о м о г а т е л ь н ы х п о л ю с о в , о т б и р а е т с я г л а в н ы м о б р а з о м

в о з д у х о м , д в и ж у щ и м с я в м е ж н о л ю с н ы х о к н а х , и п о э т о ­

м у н е о к а з ы в а е т з а м е т н о г о в л и я н и я « а т е п л о в о й р е ж и м я к о р я . Н а р и с . 1 0 - 2 п р и в е д е н ы з а в и с и м о с т и п р е в ы ш е н и я т е м п е р а т у р ы о б м о т к и я к о р я , ш у н т о в ы х к а т у ш е к и в о з ­ д у х а о т г р е ю щ и х п о т е р ь в м е д и я к о р я м а ш и н ы П - 1 0 2 и

з а в и с и м о с т ь п р е в ы ш е н и я т е м п е р а т у р ы с р е д н е й т о ч к и о б ­ м о т к и я к о р я о т с у м м ы п о т е р ь в м е д и и с т а л и я к о р я

п а р а л л е л е н т р а ф и к у п р е в ы ш е н и я т е м п е р а т у р ы в о з д у х а

( у г о л н а к л о н а о п р е д е л я е т с я р а с х о д о м в о з д у х а ) , в т о в р е м я к а к п р е в ы ш е н и е т е м п е р а т у р ы о б м о т к и я к о р я и з ­ м е н я е т с я б о л е е к р у т о .

Г р а ф и к и п р е в ы ш е н и я т е м п е р а т у р ы с р е д н е й ч а с т и о б ­ м о т к и п о к а з ы в а ю т , ч т о о н и с т р е м я т с я к н у л ю п р и у м е н ь ­ ш е н и и д о н у л я п о т е р ь в я к о р е . О т с ю д а м о ж н о с д е л а т ь в ы в о д , ч т о н а г р е в п о л ю с о в м а л о в л и я е т н а н а г р е в я к о ­ р я , т а к к а к в п р о т и в н о м с л у ч а е п р и р а в е н с т в е н у л ю п о т е р ь в я к о р е в с е ж е и м е л б ы м е с т о н е к о т о р ы й н а г р е в о б м о т о к я к о р я . П о л у ч е н н ы е в о п ы т а х р е з у л ь т а т ы п о к а ­ з ы в а ю т , ч т о в т а к и х м а ш и н а х м о ж н о п р о в о д и т ь р а з д е л ь ­ н ы й р а с ч е т я к о р я и к а т у ш е к п о л ю с о в . Р а с ч е т с р е д н и х

445

п р е д е л е н и е т е м п е р а т у р в о б м о т к а х и к а т у ш к а х — п о м е ­ т о д у т е м п е р а т у р н о г о п о л я с ц е л ь ю о п р е д е л е н и я м а к с и ­ м а л ь н о н а г р е т о г о м е с т а .

10-2. Расчет нагрева машин средней мощности по методу ЭТС

Р а с с м о т р и м д в а с л у ч а я Э Т С : б е з у ч е т а т е п л о в о й с в я ­

з и о б м о т к и я к о р я с к о л л е к т о р о м ( н о р м а л ь н ы е м а ш и н ы )

и с у ч е т о м э т о й с в я з и ( т я г о в ы е и д р у г и е в ы с о к о н а г р у ­ ж е н н ы е м а ш и н ы ) . Т е п л о в а я с х е м а я к о р я м а ш и н н е б о л ь ­ ш о й и с р е д н е й м о щ н о с т и , в к о т о р ы х п а к е т и р о в а н и е я к о ­

р и с . 1 0 -3 . И с т о ч н и к и т е п л а и т е п л о в ы е с о п р о т и в л е н и я

о б о з н а ч е н ы н е с и м в о л а м и , а и х н а з в а н и я м и . В с х е м е

и м е ю т с я д в а з а м к н у т ы х к о н т у р а : п о д о г р е в в о з д у х а — з у ­ б е ц я к о р я — б о к о в а я и з о л я ц и я о б м о т к и — и з о л я ц и я в е р х ­ н е й ч а с т и о б м о т к и — п о г р а н и ч н ы й с л о й н а д и з о л я ц и е й — п о д о г р е в в о з д у х а ( I к о н т у р ) и в х о д я щ и й в о з д у х — п о д о ­ г р е в в о з д у х а в к а н а л а х — п о г р а н и ч н ы й с л о й в я к о р н ы х

о ч е н ь с л а б о о б д у в а ю т с я о х л а ж д а ю щ и м в о з д у х о м , п о э т о ­ м у д о л я т е п л а , о т д а в а е м а я я к о р е м с е г о т о р ц е в ы х ч а с т е й ,

м а л а п о с р а в н е н и ю с о х л а ж д а ю щ и м д е й с т в и е м ц и л и н ­ д р и ч е с к о й п о в е р х н о с т и я к о р я и е г о о с е в ы х к а н а л о в , к о ­ т о р ы е и н т е н с и в н о о б д у в а ю т с я . С л е д о в а т е л ь н о , т е п л о о т ­ д а ч е й т о р ц е в ы х п о в е р х н о с т е й я к о р я м о ж н о п р е н е б р е ч ь .

447

Рис. 10-3. Тепловая схема якоря.

При вращении якоря под действием центробежных сил обмотка якоря несколько отжимается от дна паза и образуется тонкая прослойка воздуха. Кроме того, на дне паза обычно укладываются изоляционные проклад­ ки. Все это создает значительное тепловое сопротивление для теплопередачи через нижнюю часть изоляции, поэто­ му в расчете предполагается, что тепло от меди обмотки переходит только через боковую и верхнюю части изо­ ляции.

Согласно закону Кирхгофа ів замкнутом контуре те­ пловой сети сумма отдельных перепадов температуры равна нулю 2А7’г=0.

Для машин средней мощности с непакетированным якорем имеем (рис. 10-3):

высоте зубца; 'бв.кан— превышение температуры воздуха в канале; А7Ѵкан— перепад от стали к воздуху в канале;

обычно размещены довольно близко к зубцам и через спинку проходит небольшой тепловой поток, то перепад температуры в ней полагают равным нулю (АТ"2 = 0).

448

рость воздуха в межполюсных окнах и зазоре с общим сечением 5 ОКон

деляются уравнением (3-51). Целесообразно ввести сле­ дующие вспомогательные параметры: