9. ПоверочныйТепловой расчет

Для обеспечения надежной работы электрической машины в течение установленного срока службы необходимо, чтобы температура отдельных частей машины (обмотки, магнитопровода и т. п.) не превышала допустимых значений, установленных стандартом. Задача теплового расчета состоит в определении превышения температуры отдельных частей машины. Результаты расчетов показывают правильность выбора электромагнитных нагрузок и подтверждают целесообразность применения в машине электроизоляционных материалов выбранного класса нагревостойкости.

При поверочном тепловом расчете исполь­зованы средние значения различных коэффициентов, характерные для АД.

Коэффициент теплоотдачи с поверхности сердечника статора ₁, Вт/(мм²С), определяется для двигателей со степенью защитыIP44 по рис. 19, дляIP23 – по рис. 20.

Коэффициент k, учитывающий долю потерь в сердечнике статора, передаваемых воздуху внутри двигателя, определяется по табл. 19.

Таблица19

Значения коэффициента k

Исполнение АД по способу защиты	Значения коэффициента k при числе полюсов 2р
	2	4	6	8	10	12
IP44	0,22	0,20	0,19	0,18	0,17	0,16
IP23	0,84	0,80	0,78	0,76	0,74	0,72

Коэффициентопределяет отношение значений удельной электрической проводимости меди при расчетной рабочей температуре и при максимальной допустимой температуре в соответствии с классом нагревостойкости: для класса нагревостойкостиF= 1,07.

Превышение температуры внутренней поверх­ности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя, С,

(9.1)

Периметр поперечного сечения условной поверхности обмотки статора, С: для трапецеидального полузакрытого паза –

П₁ = 2h_п1 + b_п1+ b_п1; (9.2)

для прямоугольных полуоткрытых и открытых пазов –

П₁ = 2(h_п1 + b_п1). (9.3)

Среднее значение эквивалентного коэффициента теплопровод­ности изоляции обмотки в пазу_экв, учитывающего воздушные прослойки, для изоляции класса нагревостойкостиFсоставляет 1610^5Вт/(ммС).

Эквивалент­ный коэффициент теплопроводности изоляции провода _эквопределяется по рис. 21.

Перепад температуры в изоляции части пазовой обмотки статора, С,

, (9.4) гдеC_п1 односторонняя толщина изоляции в пазу статора, мм (табл. П. 2.1, П. 2.2). Для обмоток статоров из жестких катушек второе слагае­мое в скобках формулы (9.4) прини­мают равным нулю.

Превышение температуры наруж­ной поверхности лобовых частей об­мотки статора над температурой воз­духа внутри двигателя, °С,

. (9.5) Периметр поперечного сечения условной поверхности ох­лаждения лобовой части одной катушки обмотки статора, мм:

для трапецеидального полузакрытого паза –

П_л1  2h_п1 + b_п1+ b_п1; (9.6)

для прямоугольных полуоткрытого и открытого пазов –

П_л1  2(h_п1 + b_п1). (9.7)

Перепад температуры в изоляции лобовой части обмотки стато­ра, °С,

, (9.8)

где С_л1 односторонняя толщина изоляции лобовой части, мм, которую можно принять равнойC_п1.

Для статоров с открытыми и полуоткрытыми пазами второе слагаемое в скобках выражения (9.8) принимают равным нулю. Для обмоток, не имеющих изоляции лобовых частей, первое слага­емое в скобках равно нулю.

Среднее превышение температуры обмотки статора над темпе­ратурой воздуха внутри двигателя, °С,

(9.9)

Э

IP23

лектрические потери в лобовых частях обмотки статора, Вт,

P_эл.л1 = k_P_э12l_л1/l_ср1. (9.10)

Электрические потери в пазовых частях обмотки статора, Вт,

P_эл.п1 = k_P_э12l₁/l_ср1. (9.11)

Суммарные потери (за исключением потерь в подшипни­ках), отводимые в воздух внутри двигателя, Вт:

для двигателей со степенью защиты IP23 –

P_в = P  (1  k)(P_эл.л1 + P_м); (9.12)

для двигателей со степенью защиты IP44 –

P_в = P  (1  k)(P_эл.п1 + P_м)  0,9P_мех; (9.13)

где P = P  (k_  1)(P_э1 + P_э2);

Условная поверхность охлаждения двигателя, мм²:

для двигателей со степенью защиты IP23 –

S_дв = D_1н(l₁ + 2l_в1);(9.14)

для двигателей со степенью защиты IP44 (с охлаждающими ребрами) –

S_дв = (D_1н + 8n_рh_р)(l₁ + 2l_в1),(9.15)

где n_риh_рчисло охлаждающих ребер и их высота, определяются по рис. 22 и 23 в зависимости от высоты оси вращения машины.

Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой охлаждающей среды, °С,

_в = ΣР_в/S_двα_в. (9.16)

Значение коэффициента подогрева воздуха _в=f(D_1н), Вт/(мм²С), опре­деляется по графикам: для степени защитыIP44 – рис. 24, дляIP23 – рис. 25.

4

Среднее превышение температуры обмотки статора над темпе­ратурой охлаждающей среды, °С,

₁ = ₁ +_в. (9.17)

Это значение не должно превышать допустимой величины, ограниченной классом нагревостойкости изоляции (рабочая температура для класс изоляции F– 155^oC), следовательно, с учетом температуры окружающей среды 40 °С₁ ≤ 115 ^oC.

По полученным результатам необходимо сделать вывод о тепловом состоянии рассчитанного двигателя.