Основы аэродинамических и тепловых расчетов в электромеханике (стр. 23 )

dпр. в – двухсторонняя толщина изоляции проводника обмотки, м;

m – число слоев катушки в наиболее широкой ее части.

5.9.2.2. Однорядная обмотка возбуждения (рис. 5.11)

Рис. 5.11. Полюс с однорядной катушкой обмотки возбуждения

Перегрев обмотки над температурой охлаждающего воздуха определяется соотношением:

,

где b2 – ширина проводника обмотки возбуждения, м.

В [13] на базе результатов экспериментальных исследований для определения перегрева обмотки возбуждения предложено соотношение:

Коэффициент k рассчитывается по соотношению:

,

а коэффициент теплоотдачи aв выбирается в функции окружной скорости ротора uр по кривым, приведенным на рис. 5.12.

5.10. Тепловой расчет машины постоянного тока с аксиальной системой вентиляции

Результаты экспериментальных исследований машин постоянного тока показывают, что нагрев полюсов не влияет на температуру якоря. Поэтому тепловой расчет якоря и полюсов проводят раздельно по соответствующим тепловым схемам замещения.

5.10.1. Тепловой расчет якоря

В машинах постоянного тока с низкими частотами вращения и малыми электромагнитными нагрузками допущение о разрыве тепловой связи между коллектором и обмоткой не дает большой погрешности. Однако в машинах с высоким использованием активного объема проявляется значительное тепловое влияние коллектора на нагрев обмоток, что должно быть учтено в тепловом расчете якоря машины постоянного тока. На рис. 5.13 приведена тепловая схема замещения якоря машины постоянного тока. Обмотка якоря выполнена из проводников прямоугольного сечения, укладывается в открытые пазы и закрепляется клиньями. При расчете тепловых сопротивлений не учитывается внутреннее тепловое сопротивление катушек обмотки (в обоснованных случаях учет его, особенно в обмотках из круглых проводников, укладываемых в полузакрытые пазы, производится аналогично рассмотренному в предыдущих примерах расчета).

В схеме обозначены:

Р1 – электрические потери в обмотке якоря и половина добавочных потерь при нагрузке;

Р2 – потери на коллекторе, состоящие из электрических потерь в щеточном контакте и механических потерь от трения щеток о поверхность коллектора;

Р3 – потери с стали якоря и половина добавочных потерь при нагрузке.

Расчет тепловых сопротивлений приведен в табл. 5.16, вспомогательных величин – в табл. 5.17.

Таблица 5.16

Расчет тепловых сопротивлений якоря машины постоянного тока с аксиальной системой вентиляции

№	Наименование теплового сопротивления	Расчетная формула (размерность °С/Вт)	Примечание
1	Тепловое сопротивление между пазовой частью обмотки статора и сердечником
1а	Тепловое сопротивление пазовой изоляции		lиз. п. – табл.4.2
1б	Тепловое сопротивление воздушных прослоек		lв – табл. 4.4 для t=tрасч dв=(0.1¸0.2) мм
2	Тепловое сопротивление обмотки между пазовой и лобовой частями в направлении к коллектору		lм – табл. 4.1
3	Тепловое сопротивление обмотки якоря
3а	Тепловое сопротивление лобовой части обмотки якоря со стороны коллектора Тепловое сопротивление изоляции лобовой части обмотки Тепловое сопротивление теплоотдачи с поверхности лобовой части		lиз. л.=lиз. п aл - табл. П3

Продолжение таблицы 5.16

№	Наименование теплового сопротивления	Расчетная формула (размерность °С/Вт)	Примечание
3б	Тепловое сопротивление обмотки между пазовой и лобовой частями в направлении, противоположном коллектору		lм - табл. 4.1
3в	Тепловое сопротивление лобовой части обмотки якоря со стороны, противоположной коллектору
3г	Тепловое сопротивление пазовой части обмотки якоря через клинья Тепловое сопротивление изоляции под клином Тепловое сопротивление клина Тепловое сопротивление теплоотдачи с поверхности клина		lиз. кл=lиз. п lкл – табл. 4.1 aкл – табл. П3
4	Тепловое сопротивление сердечника якоря
4а	Тепловое сопротивление внешней поверхности сердечника якоря Тепловое сопротивление зубцов якоря Тепловое сопротивление теплоотдачи с внешней поверхности сердечника якоря		lст – табл. 4.1 ad – табл. П3

Окончание таблицы 5.16

№	Наименование теплового сопротивления	Расчетная формула (размерность °С/Вт)	Примечание
4б	Тепловое сопротивление сердечника якоря в направлении аксиальных каналов Тепловое сопротивление ярма сердечника якоря Тепловое сопротивление теплоотдачи в каналах сердечника якоря		lст – табл. 4.1 aк – табл. П3
5	Тепловое сопротивление коллектора
5а	Тепловое сопротивление внешней поверхности коллектора		aкн–табл. П3
5б	Тепловое сопротивление внутренней поверхности коллектора Тепловое сопротивление изоляции между коллекторными пластинами и корпусом (втулкой) коллектора Тепловое сопротивление теплоотдачи в каналах корпуса (втулки) коллектора		lиз. вт – табл. 4.1 aвт – табл. П3
5в	Тепловое сопротивление теплоотдачи с торцевой поверхности петушков коллектора		aп – табл. П3

Таблица 5.17.

Вспомогательные величины и расчетные соотношения

№	Наименование величины	Обозначение	Размерность	Расчетная формула	Примечание
1	Толщина изоляции под клином	dиз. кл	м		Sd пр–суммарная величина прокладки под клином
2	Диаметр по центрам охлаждающих каналов в сердечнике якоря	Dц. к	м	Определяется из чертежа
3	Толщина изоляции между коллекторными пластинами и втулкой (корпусом) коллектора	dиз. вт	м	Определяется с учетом конструкции коллектора
4	Суммарная площадь каналов в коллекторной втулке (корпусе)	SSк. вт	м2	где Sк. вт– площадь одного канала; пк. вт. – число каналов

5.10.2. Тепловой расчет главных и добавочных полюсов

Потери обмоток главных и добавочных полюсов передаются как непосредственно в охлаждающий воздух, так и в сердечники полюсов и станину, которая также охлаждается наружным и внутренним воздухом. Собственно катушки полюсов могут изготавливаться из круглого и прямоугольного провода, наматываемого плашмя или на ребро, форма катушек также весьма разнообразна. В многослойных катушках существенную долю составляет внутреннее тепловое сопротивление, которое должно учитываться при тепловом расчете. На рис. 5.14 приведены различные конструктивные формы катушек главных полюсов. Катушки добавочных полюсов включаются последовательно с обмоткой якоря и, как правило, выполняются прямоугольной формы.