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

'Кi У Аг

По найденному решению определяем kyzi и 4P'і(у):

4ао

Используя приведенный коэффициент теплопередачи kyzi, уравнения теплопроводности для трех частей катуш­ ки можно записать в виде

в результате решения системы алгебраических линейных

еЫзСъ— е~г,1>Св = 0.

Изменение температуры іпо трем осям для каждой

в лобовой части со стороны входа охлаждающей среды распределение температуры описывается уравнением

482

Метод также применим для расчета главных полюсов без компенсационной обмотки и добавочных полюсов, катушки которых имеют изоляционные прокладки между витками только в одном направлении (рис. 10-15 и 10-16). В этом случае расчет несколько упрощается, так как температура по одной координате поперечного сече­ ния катушки постоянна, что объясняется высокой тепло­ проводностью меди по сравнению с теплопроводностью изоляции. Для полюса с вертикально расположенной ка­ тушкой (рис. 10-15) получаем:

77" J xtfs dy

о

ЬН —~2~ Ңс (b— bc)

kyzi ■

1

н Ь dy

Дтя полюса с горизонтально расположенной Гкатушкой (рис. 10-16) Фi(z), Фі(у) и kyZi определяются из вы­ ражений „

Рис. 10-15. Главный полюс тягового дви­ гателя электровоза.

Функции Туг и izi могут быть представлены как в ана­

и- Тз(х3), проводится так, как изложено выше.

В качестве примера определения туг- и т2г- в попереч­ ном сечении вертикально и горизонтально расположен­ ных катушек рассмотрим расчет главных полюсов тяго­ вых двигателей электровоза и тепловоза.

Конструкция главного полюса тягового двигателя электровоза приведена на рис. 10-15. Уравнение тепло­ проводности в направлении вертикальной оси 'в лобовой

4 8 4

Распределение температуры по оси у в лобовой части со стороны выхода охлаждающей среды определяется уравнением

Частные решения уравнений (10-100) и (10-103) при указанных граничных условиях имеют такой же вид, как и для уравнения (10-85) при граничных условиях (10-86).

4 8 5

Решение уравнения (1Ö-1Ö1) ищем приближенно, представляя его в виде конечного степенного ряда

Постоянные интегрирования в уравнениях (10-105) и (10-106) определяем, используя граничные условия (10-104) и метод избранных точек. Соответствующая си­ стема алгебраических уравнений имеет вид:

)

(10-107)

486

где

При ручном счете можно ограничиться п = 2, при ма­ шинном— целесообразно принять п = 4.

При определении 4^2(г/) и kyz2 следует иметь в виду, что в данном случае

Конструкция главного полюса тягового двигателя те­ пловоза приведена на рис. 10-16. Уравнения теплопро­ водности в направлении горизонтальной оси в лобовых и пазовой частях катушки имеют вид (0^ . z ^ B n):

где

Ri — '■>kyi == Ki ~j~ kcni•

Общим решением является функция

Превышение температуры в крайних витках тоі (на участке Bn^.z<^B) выражаем через хги используя урав­ нение теплового баланса

( 10- 110)

487

где

получаем два алгебраических уравнения для определения С,, и СѴ2:

( ' - - è r ^ O ^ + O + S r ^ ' ) ^ “

____дн .

Для проведения тепловых расчетов главных полюсов без компенсационной обмотки на ЦВМ «Минск-2» была составлена программа, диаграмма алгоритма которой приведена на рис. 9-16.

4 8 8

Результату расчета распределения температуры меДй по длине катушки главного полюса машины постоянного тока мощностью 1600 кет, а также температурные поля в нескольких поперечных сечениях катушки показаны на рис. 10-14.

Для расчета средних превышений температур шунтозых, сериеоных и добавочных катушек машин средней мощности можно применять приближенный метод, осно­ ванный на решении тепловой схемы. Эксперименты на машинах типов П и ПС показали [Л. 83, 264], что от катушек к полюсам и станине переходит незначительная часть тепла, так как температура корпуса машин всего на 5—7°С выше температуры окружающего воздуха. Следовательно, основная часть тепла отводится возду­ хом и без особого ущерба для точности расчета можно пренебречь теплоотводом через полюсы к станине. Кроме того, теплообменом через поверхности, покрытые изоли­ рующими прокладками, можно пренебречь и считать, что основной теплосъем осуществляется е открытых поверх­ ностей.

Для шунтовой катушки полное превышение темпера­ туры равно сумме перепадов температуры на поверх­ ности катушек (к воздуху) бш и на корпусной изоляции б'ш.и, среднего перепада температуры внутри катушки ■дер, подогрева воздуха катушками главных и вспомога­ тельных полюсов Ов.к и подогрева теплом, выделяемым якорем в зазоре, -QBa (см. § 10-1; 10-2)

Для сериесных и добавочных катушек с большим се­ чением меди без наружной изоляции перепады Ои и Фср равны нулю и полные превышения температуры опреде­ ляются из выражений

где Um и /ш — напряжение и ток шунтовых катушек; 5 Ш, Sc и — теплоотдающие поверхности шунтовых, сериес-

4 8 9