Основы аэродинамических и тепловых расчетов в электромеханике (стр. 11 )

Наиболее широкое распространение в электрических машинах получил профиль, представленный на рис. 3.14, размеры которого определяются в соответствии с таблицей 3.2.

Рис. 3.14. Профиль крыловидной лопатки

Таблица 3.2.

Размеры крыловидного профиля в относительных единицах

x	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	0,95	1,0
yверх	-0,31	-0,034	0,172	0,347	0,473	0,501	0,591	0,6	0,561	0,386	0,192	-0,28
yниж	-0,31	-0,4	-0,4	-0,4	-0,4	-0,4	-0,4	-0,4	-0,4	-0,4	-0,4	-0,28

Коэффициенты подъемной силы и силы лобового сопротивления, полученные для данного профиля экспериментальным путем, приведены на рис. 3.15.

Рис. 3.15. Опытные кривые Сy, Cx и ν для профиля по рис. 3.14.

Расчет осевого вентилятора с крыловидным профилем производится на требуемый расход охлаждающего газа (м3/сек) и напор (кг/м2).

Из конструктивных соображений в зависимости от места расположения вентилятора в электрической машине задаются (рис.3.12):

-  внешний диаметр, м -;

-  внутренний диаметр, м -.

Аксиальная скорость охлаждающего газа, м/сек:

Полный напор вентилятора, кг/м2:

Высота лопасти вентилятора, м:

Ширина лопасти на внутреннем диаметре выбирается из условия, м:

Пределы возможного числа лопастей определяются соотношением:

где: - коэффициент массивности колеса.

При посадке вентилятора непосредственной на вал ротора принимают , для вентиляторов большого размера (большой диаметр ) - . По результатам расчета выбирают число лопаток вентилятора и уточняют их ширину

.

Скорость потока у основании лопасти и угол притекания соответственно равны (м/сек и град):

где: - окружная скорость на внутреннем диаметре, м/сек;

- частота вращения вентилятора, об/мин.

Предварительно задаются качеством крыла и рассчитывают коэффициент подъемной силы . Для профилей, используемых в электрических машинах, обычно .

где .

Выбирают профиль крыла (рис. 3.14) и для рассчитанного значения по рис.3.15 находят:

-  коэффициент лобового сопротивления - ,

-  угол атаки - α (град),

-  коэффициент качества крыла - ν.

Если значение ν сильно отличается от предварительно принятого, то расчет повторяют (сходимость результатов в пределах ).

Угол установки лопаток на внутреннем диаметре (град)

.

Аэродинамический коэффициент полезного действия у основания лопаток равен:

где: .

Аналогичные расчеты проводятся для сечения лопасти на внешнем диаметре при значениях , полученных при расчете лопасти на диаметре .

Скорость закручивания струи на внешнем диаметре, м/сек

Скорость потока на внешней кромке лопасти (м/сек) и угол притекания (град) равны

где , м/сек – окружная скорость на внешней кромке лопасти.

Угол установки сечения на внешней кромке, град:

.

Ширина лопасти на внешнем диаметре, м:

где: .

Аэродинамический коэффициент полезного действия на внешней кромке:

где:

Коэффициент полезного действия вентилятора

.

Мощность потребляемая вентилятором, Вт

.

Ширина лопасти и угол установки других сечений определяются аналогично. Можно также ширину лопатки в сечении определить по соотношению:

,

где - диаметр i – го сечения.

Максимальная толщина лопасти в сечении выбирается в пределах , а размеры сечения рассчитываются в соответствии с таблицей 3.2.

Внешняя аэродинамическая характеристика осевого вентилятора в относительных единицах представляется в виде зависимости, полученной на основе обработки результатов экспериментальных исследований [4].

,

где: - угол установки лопатки на внутреннем диаметре,

- относительный шаг лопаток,

- средний диаметр вентилятора, м,

- ширина лопатки на среднем диаметре, м,

- относительная толщина профиля.

За базисные значения напора и расхода приняты:

-  базисный напор, кг/м2 - ;

-  базисный расход, м3/сек -

Определение рабочей точки производится аналогично, как и для центробежного вентилятора.

3.6. Графоаналитический расчет вентиляционных схем.

В электрических машинах применяются разнообразные вентиляционные системы, некоторые из них приведены в табл. 3.3. В схемах типа1 и 2 имеется лишь один вентилятор, а соединение аэродинамических сопротивлений легко сводится к одному эквивалентному сопротивлению. Такие схемы типичны для машин постоянного и переменного тока с аксиальной системой вентиляции, а также машин с радиальной системой в случае наличия только одного напорного элемента (вентилятора).