Упрощенный тепловой расчет

8. УПРОЩЕННЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ [5]

Предельно допустимые превышения температуры элементов МПТ при температуре охлаждающей среды приведены в табл. 8.1.

Таблицы 8.1 – Допустимые перегревы частей МПТ.

Элементы МПТ	Допустимая температура, °С для изоляции классов
B	F	H
Обмотка якоря	80	110	125
Коллектор	80	80	100
ОВ с изолированными поверхностями	80	100	125
Однослойные ОВ из неизолированной шины	90	110	135
Многослойные обмотки малого сопротивления – ОВ, ОДП, КО	80	100	125
Сердечник якоря	80	100	125

Обмотка якоря.

а. б. Рис. 8.1. Средние значения : а – 2р = 2; б – 2р=4

Превышение температуры поверхности сердеч­ника якоря над температурой воздуха внутри машины, °С

, (8.1)

где – средняя длина витка ОЯ, мм;

– коэффициент теплоотдачи с поверхности сердечника якоря , значения которого приведены на рис. 8.1.

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки якоря, уложенной в полузакрытые пазы якоря, °С

(8.2)

здесь– периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения паза якоря, мм:

- при овальных полузакрытых пазах

, (8.3)

- при прямоугольных открытых пазах

(8.4)

Рис. 8.2 Значение

– эквивалентный коэффициент теплопроводности изоляции обмотки из круглого провода (рис. 8.2), Вт/(мм2-0С); — эквивалентный коэффициент теплопроводности пазовой изоляции и изоляции лобовых частей с учетом воздушных промежутков, ;

– двухсторонняя толщина изоля­ции по ширине паза якоря, мм.

Для обмоток якоря из жестких секций, уложенных в открытые пазы, °С

(8.5)

Превышение температуры наружной поверхности лобовых час­тей обмотки якоря над температурой воздуха внутри машины при отсутствии аксиальных вентиляционных каналов в якоре, °С,

(8.6)

При наличии в сердечнике якоря аксиальных каналов значение, рассчитанное по (8.6), следует уменьшить в 2 раза.

Перепад температуры в изоляции лобовых частей обмотки яко­ря из круглого провода, уложенной в полузакрытые пазы якоря, °С

(8.7)

где – периметр поперечного сечения условной поверхности ох­лаждения лобовой части одной катушки якоря, мм:

– для овальных полузакрытых пазов

; (8.8)

– для прямоугольных открытых пазов

(8.9)

– двухсторонняя толщина изоляции лобовой части обмотки якоря, мм.

Для обмоток якоря из жестких секций, уложенных в открытые пазы

(8.10)

Среднее превышение температуры обмотки якоря над темпера­турой воздуха внутри машины, °С

(8.11)

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

(8.12)

где – сумма всех потерь, за исключением доли потерь в обмот­ках главных и добавочных полюсов, а также пазовой части компен­сационной обмотки, передаваемая через наружную поверхность станины непосредственно в окружающую среду машины, Вт.

Для машин защищенного исполнения 1Р22

(8.13)

Условная поверхность охлаждения машины, мм2,

(8.14)

Среднее значение коэффициента , учитывающего подогрев воздуха, определяют по рис. 8.3.

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

(8.15)

Обмотка возбуждения

Превышение температуры наружной по­верхности охлаждения многослойной катушки ОВ над температурой воздуха внутри машины, °С

. (8.16)

Условная поверхность охлаждения, мм2

. (8.17)

– периметр поперечного сечения условной поверхности ох­лаждения катушки, мм.

При определении следует воспользоваться эскизом межполюсного окна, выполненным в масштабе (рис. 8.4). При этом поверхность катушки, прилегающая к сер­дечнику полюса, не учитывается; поверхность, прилегающая к изо­ляционным рамкам, учитывается с коэффициентом 0,3; поверхность в аксиальных каналах секционированных катушек учитывается с коэффициентом 0,5; наружная поверхность катушки учитывается полностью. Средние значения периметра катушки возбуждения представлены на рис. 8.4.

Рис. 8.3 Средние значения

Рис. 8.4. Поверхность охлаждения катушки ОВ

Коэффициент теплоотдачи с наружной поверхности охлаждения катушки возбуждения определяют по рис. 8.6.

Рис. 8.5. Средине значения : 1 – сплошные катушки при 2р=2; 2 – то же при 2р=4; 3 – секционированные катушки при 2р=4

….

а. б. Рис. 8.6. Средние значения : а – при 2р=2; б – при 2р=4

Перепад температуры в изоляции катушки, °С,

(8.18)

где и – ширина катушки и односторонняя толщина на­ружной изоляции катушки, мм.

Для катушек без наружной изоляции = 0.

Для катушек из провода прямоугольного сечения принять в (8.18) .

При круглых обмоточных проводах и пропитке катушек ла­ком принимают по рис. 8.2, если же катушки компаундирова­ны, то значение , принятое по рис. 8.2, увеличивают в 2 раза.

Коэффици­ент

Среднее превышение температуры обмотки возбуждения над температурой воздуха внутри машины, °С

(8.19)

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

, (8.20)

где определяют по (8.12).

Если плотность тока в стабилизирующей обмотке не превышает плотности тока в обмотке добавочных полюсов, то тепловой расчет стабилизирующей обмотки можно не проводить.

Обмотка добавочных полюсов.

Превышение температуры на­ружной поверхности катушки добавочного полюса над температу­рой воздуха внутри машины, °С,

(8.21)

где – электрические потери в обмотке добавочных полю­сов, Вт;

– условная поверхность охлаждения катушки добавоч­ного полюса, мм2.

Для многослойных катушек из изолированного провода

(8.22)

где – периметр поперечного сечения условной поверхности ох­лаждения полюсной катушки, мм.

Указания к определению относятся и к определению (рис. 8.4). Средние значения приведены на рис. 8.8.

Для однослойных катушек из голой шинной меди

, (8.23)

где , – меньший размер (по высоте ДП) и больший размер шины, мм.

Средние значения коэффициента теплоотдачи для машин со степенью защиты 1Р22 приведены на рис. 8.9.

Рис. 8.7 Средние значения : 1 – многослойные катушки при 2р=2; 2 – то же при 2р=4; 3 – однослойные из голой шинной меди для ДПТ без КО и 2р=4; 4 – тоже для компенсированных ДПТ

Рис. 8.8 Средние значения

Перепад температуры в изоляции многослойных катушек доба­вочных полюсов, °С,

(8.24)

где – ширина катушки добавочного полюса, мм; = 0,2 мм – односторонняя толщина дополнительной изоляции катушки доба­вочного полюса; при отсутствии такой изоляции = 0;

, определяют так же, как и для обмотки возбуждения; для катушек из провода прямоугольного сечения .

Среднее превышение температуры обмотки добавочных полюсов над температурой воздуха внутри машины, °С

(8.25)

Среднее превышение температуры обмотки добавочных полю­сов над температурой охлаждающей среды, °С,

(8.26)

где определяют по (8.12).

Компенсационная обмотка (стержневая).

Превышение темпера­туры поверхности полюсного наконечника главного полюса над температурой воздуха внутри машины, °С

, (8.27)

Где – электрические потери в стержнях компенсационной об­мотки, Вт:

(8.28)

– поверхностные потери в полюсных наконечниках, обусловленные пульсацией магнитной индукции, Вт

Условная поверхность охлаждения полюсных наконечников главных полюсов, мм2,

(8.29)

Перепад температуры в изоляции стержней, °С,

(8.3)

где – односторонняя толщина изоляции в пазу главного по­люса, мм:

; (8.31)

– условная поверхность охлаждения стержней в пазах, мм2

(8.32)

– периметр поперечного сечения условной поверхности охлаж­дения паза КО, мм:

. (8.33)

Среднее превышение температуры поверхности соединительных дуг компенсационной обмотки над температурой воздуха внутри машины, °С,

(8.34)

где – электрические потери в соединительных дугах компен­сационной обмотки, Вт

(8.35)

– условная поверхность охлаждения дуг компенсационной об­мотки, мм2

(8.36)

Среднее превышение температуры компенсационной обмотки над темпера­турой воздуха внутри машины, °С

. (8.37)

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

(8.38)

Коллектор

Превышение температуры наружной поверхности коллектора над температурой воздуха внутри машины, °С

Рис. 8.9. Средние значе­ния

, (8.39) где – условная поверхность охлаждения коллектора, мм2 ; (8.40) – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности коллекто­ра (рис. 8.9).

Превышение температуры коллектора над температурой охлаж­дающей среды (°С) для машин защищенного исполнения (1Р22) со способом охлаждения 1С01:

– при входе охлаждающего воздуха со стороны коллектора

(8.41)

– при входе охлаждающего воздуха со стороны, противоположной коллектору

(8.42)