Глава 7 Тепловой и вентиляционный расчет электрических машин (967519), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

где Дж/(^о C· м³) — удельная теплоемкость воздуха; — необходимое количество охлаждающего воздуха, м³/с.

Принимая линейный характер изменения нагрева воздуха вдоль пути его движения, считают, что среднее превышение его температуры над температурой входящего холодного воздуха равно примерно . В итоге средняя установившаяся температура обмотки электрической машины включает перепад температуры в изоляции , превышение температуры охлаждаемой поверхности и среднее превышение температуры воздуха :

. (7.29)

7.5. МЕТОД ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ТЕПЛОВЫХ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ

Точное решение задачи определения температурных полей электрических машин возможно с применением численных методов расчета трехмерных полей. Однако на практике тепловые расчеты машин выполняют чаще всего с помощью тепловых схем замещения. Этот метод можно рассматривать как приближенный для решения трехмерных задач. Он основан на аналогии тепловых и электрических сопротивлений. Эта аналогия вытекает из известных формул для элементарных участков тепловой и электрической цепи

(7.30)

При теплоотдаче с поверхности твердого тела уравнение (7.30)

, (7.31)

где ; — коэффициент теплоотдачи с поверхности охлажде­ния; S — площадь поверхности охлаждения.

Метод тепловых схем замещения может рассматриваться как метод конечных разностей, когда шаг сетки выбирают равным длине однородного участка тепловой схемы машины, и он становится соизмеримым с размерами отдельных элементов машины.

Для составления тепловой схемы замещения всю тепловую систему машины с непрерывно распределенными тепловыми источниками и тепловыми параметрами заменяют эквивалентной электрической схемой (сеткой), составленной из внутренних сопротивлений между узловыми точками и поверхностных сопротивлений . Точность решения увеличивается при увеличении числа узловых точек тепловой схемы. При этом необходимо помнить, что точность теплового расчета определяется не только количеством узловых точек, но в большой степени зависит от точности определения коэф­фициентов теплоотдачи с поверхностей нагрева, теплопроводности выбранных материалов и других факторов, вносящих неопределен­ность в исходные данные. Поэтому часто для определения тепловой напряженности отдельных участков или всей машины используют упрощенные тепловые схемы замещения с мальм числом узловых точек.

Применение тепловых схем замещения дает возможность опре­делять средние температуры частей электрической машины, прини­маемых за однородные тела.

Рассмотрим построение тепловой схемы замещения на примере статора асинхронной машины. Тепловую схему статора можно разбить на три условно однородные в тепловом отношении части, являющиеся источником тепла и имеющие внутренние тепловые сопротивления: пазовую и две лобовые части обмотки статора с источниками тепловых потерь мощностью и и стальной сердечник с потерями (рис. 7.3). В каждой части машины выделяются потери, мощность которых определяют тепловые потоки. Считая в общем случае, что условия охлаждения рассматриваемых частей машины различны, принимаем четыре пути рассеяния тепловых по­токов: тепловой поток к стенкам зубцов сердечника с перепадом температуры в тепловом сопротивлении изоляции паза ; тепло­вой поток к охлаждающему воздуху в радиальных вентиляционных каналах через тепловое сопротивление ; тепловые потоки от пазовых частей обмотки с перепадом температуры в тепловом со­противлении обмоток вдоль проводников ; тепловые потоки ло­бовых частей и с тепловыми сопротивлениями ; тепловые потоки с поверхностей статора , с перепадом температуры в тепловых сопротивлениях и поток в радиальном направлении наружной поверхности ярма статора и внутренней поверхности статора с перепадом температуры в тепловом сопротивлении .

Рис. 7.3. Тепловая схема замещения статора

Для расчета тепловой напряженности электрической машины и определения средних значений превышений температуры с отдельных частей принимают температуру охлаждающего воздуха у теплорассеивающих поверхностей одинаковой и равной средней температуре нагрева воздуха в объеме машины, в ряде случаев пренебрегают тепловым сопротивлением обмоток вдоль провод­ников. В этом случае тепловую схему машины сводят к упрощенной тепловой схеме замещения (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Упрощенная тепловая схема замещения машины

Расчет тепловых сопротивлений эле­ментов схемы замещения выполняют по формулам тепловых сопротивлений, при­веденным в табл. 7.4, которые являются усредненными и при тепловых расчетах могут дать превышения температуры с
большими отклонениями от действительно наблюдаемых. Более точные значения тепловых сопротивлений получают в результате тепловых испытаний на моделях или натурных образцах конкретных типов машин (см. главы 9—11).

Таблица 7.4. Тепловые элементы схемы замещения

7.6. ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

При вентиляционном расчете машины определяют количество воздуха, которое необходимо ежесекундно прогонять через машину, и давление (напор), обеспечивающее прохождение требуемого количества охлаждающего агента. Одновременно вентиляционный расчет проводится в целях определения рациональной схемы вентиляции, при которой количество охлаждающего воздуха, омывающего рассматриваемую поверхность, не должно быть чрезмерным, а должно соответствовать количеству снимаемого с поверхности тепла и обеспечивать заданный уровень превышения температуры обмоток машины. При расчетах считают, что воздушный поток обычно отводит все тепло машины, за исключением механических потерь в подшипниках и наружном вентиляторе.

Количество воздуха (м³), необходимое для охлаждения машины при рациональной схеме вентиляции (когда превышения температуры воздуха на пути всех струй и каналов внутри машины одинаковы):

, (7.32)

где — потери, отводимые воздухом, Вт; Дж/(° C·м³) — удельная теплоемкость воздуха; — превышение темпе­ратуры воздуха, ° С; — температура горячего воздуха, ° С; — температура холодного воздуха, ° С.

Характеристики

Список файлов книги