Основы аэродинамических и тепловых расчетов в электромеханике (стр. 24 )

Различные конструктивные формы катушек определяют сложность расчета поверхностей охлаждения и большое количество тепловых сопротивлений. Это обстоятельство обусловило проведение расчета нагрева главных и добавочных полюсов по упрощенным соотношениям, полученным на основании накопленного опыта проектирования машин постоянного тока, приводимых в [1,2,11,16,17] и дающих результаты достаточно приближенные к действительным.

Более достоверные результаты достигаются при проведении теплового расчета с использованием тепловых схем замещения. На рис. 5.15 представлена тепловая схема замещения главных и добавочных полюсов машины постоянного тока без компенсационной обмотки. При разработке тепловой схемы использованы рекомендации, приводимые в [5,6,16,17].

В приведенной схеме обозначены:

Рг – электрические потери на один полюс в обмотках главного полюса (обмотки возбуждения), Вт;

Рд – электрические потери в обмотке добавочного полюса (на один полюс), Вт.

При расчете тепловых сопротивлений не учитывается передача тепла через изоляционные шайбы и с поверхностей между катушкой полюса и станиной.

Расчет тепловых сопротивлений приведен в табл. 5.18, вспомогательных величин – в табл. 5.19.

Таблица 5.18

Расчет тепловых сопротивлений главных и добавочных полюсов

№	Наименование теплового сопротивления	Расчетная формула (размерность °С/Вт)	Примечание
1	Тепловое сопротивление внешней поверхности катушки главного полюса
1а	Внутреннее тепловое сопротивление катушки к внешней поверхности		lэкв. г – (4.4, 4.7, 4.8)
1б	Тепловое сопротивление корпусной изоляции катушки		lг. и. – (4.1, 4.2)
1в	Тепловое сопротивление теплоотдачи боковой поверхности катушки		aг – табл. П3
2	Тепловое сопротивление внутренней поверхности катушки главного полюса
2а	Внутреннее тепловое сопротивление катушки к внутренней поверхности		- (4.4, 4.7, 4.8)
2б	Тепловое сопротивление между проводниками обмотки и сердечником главного полюса Тепловое сопротивление корпусной изоляции катушки		- (4.1,4.2)

Продолжение таблицы 5.18

№	Наименование теплового сопротивления	Расчетная формула (размерность °С/Вт)	Примечание
	Тепловое сопротивление изоляции сердечника полюса Тепловое сопротивление воздушных прослоек		- (4.1, 4.2) - табл. 4.4 для t=tрасч
3	Тепловое сопротивление внешней поверхности катушки добавочного полюса
3а	Внутреннее тепловое сопротивление катушки к внешней поверхности		- (4.4, 4.7, 4.8)
3б	Тепловое сопротивление корпусной изоляции катушки		- (4.1, 4.2)
3в	Тепловое сопротивление теплоотдачи боковой поверхности катушки		aд=aг
4	Тепловое сопротивление внутренней поверхности катушки добавочного полюса
4а	Внутреннее тепловое сопротивление катушки к внутренней поверхности		- (4.4, 4.7, 4.8)
4б	Тепловое сопротивление между проводниками обмотки и сердечником добавочного полюса

Продолжение таблицы 5.18

№	Наименование теплового сопротивления	Расчетная формула (размерность °С/Вт)	Примечание
	Тепловое сопротивление корпусной изоляции катушек Тепловое сопротивление изоляции сердечника полюса Тепловое сопротивление воздушных прослоек		- (4.1, 4.2) lд.т. – (4.1,4.2) - табл. 4.4 для t=tрасч
5	Тепловое сопротивление полюсных наконечников и станины
5а	Тепловое сопротивление полюсного наконечника главного полюса Тепловое сопротивление сердечника главного полюса Тепловое сопротивление теплоотдачи с поверхности полюсного наконечника		lст – табл.4.1 aр.г – табл. П3
5б	Тепловое сопротивление полюсного наконечника добавочного полюса Тепловое сопротивление сердечника добавочного полюса Тепловое сопротивление теплоотдачи с поверхности полюсного наконечника		lст - табл. 4.1.

Окончание таблицы 5.18

№	Наименование теплового сопротивления	Расчетная формула (размерность °С/Вт)	Примечание
5в	Тепловое сопротивление теплоотдачи с внутренней поверхности станины
5г	Тепловое сопротивление теплоотдачи с внешней поверхности станины		- табл. П3

Таблица 5.19

Вспомогательные величины и расчетные соотношения

№	Наименование величины	Обозначение	Размерность	Расчетная формула	Примечание
1	Средняя ширина катушки главного (добавочного) полюса	bг, bд	м	Определяется по чертежу катушки	Рис. 5.14
2	Внешний периметр катушки главного (добавочного) полюса		м	h¢=dc h¢=fe+ed+dc h¢=ed+dc h¢=dc+d1c1+0.5× ×(bc+a1с1)	Рис. 5.14а Рис.5.14б Рис.5.14в Рис.5.14г
3	Длина торцевой части катушки главного (добавочного) полюса	lг. т., lд. т	м	Определяется по чертежу
4	Суммарная толщина корпусной изоляции катушки главного (добавочного полюса)	dг. и., dд. н.	м	dи=d1+d2+di	[2,11,16,17]

Окончание таблицы 5.19

№	Наименование величины	Обозначение	Размерность	Расчетная формула	Примечание
5	Внутренний периметр катушки главного (добавочного) полюса)		м		Рис. 5.14 а, б,в Рис. 5.14г
6	Суммарная толщина изоляции сердечника полюса	dг.т dд.т	м	dт=d1+d2+d3	[2,11,16,17]
7	Величина воздушных прослоек между катушкой и сердечником главного (добавочного) полюса	dг. в. dд. в	м	Определяется с учетом технологии изготовления	[2,11,16,17]
8	Расчетная длина внутренней части станины (расстояние между верхними сторонами катушек полюсов)	bвн	м	Определяется по чертежу	Рис.5.14а

5.11. Тепловой расчет повторно-кратковременных и кратковременных режимов работы электрических машин

Работа в повторно-кратковременных и кратковременных режимах наиболее характерна для краново-металлургических электродвигателей постоянного и переменного тока. Такие электродвигатели, как правило, выполняются закрытыми с естественным охлаждением. В этом случае все выделяющиеся потери отводятся в окружающее пространство через поверхности станины (корпуса), которая рассматривается как некоторая теплоотводящая поверхность, общая для всех обмоток и превышение температуры каждой из них следует определять как превышение над температурой станины. В этом случае результирующее превышение температуры равно