Основы теплового расчета ТЭД.

Задачей теплового расчета является определение превышения температуры обмоток ТЭД над температурой окружающей воздуха, что необходимо для проверки выбора нагревостойкости изоляции, а также электрических нагрузок, однако не один из известных методов не позволяет получить точные результаты, т.к. многие параметры системы уравнений, описывающие тепловые процессы в ТЭД оказываются нестабильными, кроме того на теплопроводность изоляции существенное влияние оказывает качество применяемых материалов.

Тепловой поток – W, через данную поверхность S показывает количество тепловой энергии, которая проходит через эту поверхность в единицу времени. Плотность теплового потока – А

Это количество тепловой энергии, которая протекает за 1 сек. через площадь 1 м².

A=W/S

Падение температуры по толщине изоляции линейно

W=ΔΘS·λ/b_И

ΔΘ – падение температуры на изоляции

λ – коэффициент теплопередачи материала изоляции

b_И – толщина изоляции

ΔΘ=A· b_И / λ

Теплопроводимость изоляционных материалов в значительной степени зависит от качества их изготовления и имеет большой разброс.

Небольшое включение воздуха между слоями изоляции значительно снижает их теплопроводность. Для практических расчетов можно принимать данные, полученные опытным путем. При тепловых расчетах широко используется метод эквивалентных тепловых схем замещения. вместо коэффициента теплопроводности и теплоотдачи используются обратные величины тепловыми сопротивлениями. Так теплоотдача поверхности площадью S соответствует сопротивление вида

R_+a=1/a-S R_тl= b_И/lS_Z

t`<sub>¥</sub>=∆P<sub>a</sub>· R<sub>тl</sub> t`_¥=∆P_b· R_тl

t`_¥ - превышение температуры тела под охлаждающим воздухом

∆P_a – тепловой поток передаваемый с поверхности тела к охлождающему воздуху за счет теплоотдачи.

∆P_b - тепловой поток проходящий через изоляцию за счет теплопроводности.

Тепловые потоки соответствуют потери мощности в узлах ТЭД в продолжительном режиме работы при мах допустимой температуре.

40 Расчет нагрева элементов ТЭД методом тепловых схем. При расчете принимаются следующие допущения: 1) добавочные потери делят пополам и одну половину относят к потерям в меди, а вторую – к потерям в стали; 2) тепловой поток от коллектора к обмотке якоря не передается; 3) температура обмотки якоря при расчете потерь в меди принимается максимально допустимой: H – 160 ºC; F – ºC; 5) пренебрегают отводом тепла через клинья паза, а также с торцевых сторон якоря, т. к. теплопроводность якоря в 40–50 раз меньше из-за лаковых прослоек. 1) R тп – термосопротивление изоляции паза. Тепловой поток здесь передается за счет теплоотдачи., где. 2) R тл – тепловое сопротивление наружной поверхности лобовых частей и воздуха. Этот резистор состоит из 2 ^х составляющих:, где. 3) R то – тепловой резистор участков: лобовые соединения → изоляция → обмоткодержатели → воздух. Тепловой поток передается 2-мя механизмами:, где b обд – толщина участка теплопроводности; S 0 – площадь,. 4). 5) R тн – тепловое сопротивление тепловому потоку наружной поверхности якоря,, где. 6) R ­тк – термическое сопротивление тепловому потоку с поверхности вентиляционных каналов,, где рекомендуется принимать αк = 0,5αня;, где m к – количество вентиляционных каналов; d к – диаметр вентиляционных каналов. 7). Превышение температуры обмотки якоря над средней температурой охлаждающего воздуха:. Для определения Δ Р в приравниваем падение теплового потенциала между точками ab и контура acd: R т1(Δ P ’мя – Δ Р в) = R тнΔ P в + R т2(Δ P ’ст + Δ Р в). Получаем:. Превышение температуры над температурой наружного воздуха:, где, где τ1 – температура при входе воздуха в машину; τ2 – температура воздуха при выходе из машины. Превышение температуры сердечника якоря над средней температурой окружающего воздуха:.

41. Расчет числа витков главных полюсов производим по формуле:

Wв=Fв/ Iдн;

Где Fв- МДС главных полюсов,

Iдн- номинальный ток двигателя,

Число витков определяется в режиме полного поля.

Магнитные полюсы машины с компенсационной обмоткой исполняются с наконечниками, утолщенными для размещения в них пазов. Обычно пазы располагаются радиально и выполняются полузакрытыми. Крайние пазы крупных полюсов делаются закрытыми с целью придания большей прочности ограничивающим их зубцам. Компенсационная обмотка выполняется из стержней, изоляция которых рассчитана на напряжение машины по отношению к земле. При полузакрытых пазах обмотка в виде вилок заводится в пазы, затем концы этих вилок загибаются и припаиваются к таким же загнутым концам вилок обмотки другого полюса. После размещения катушек в пвзах они закрепляются клиньями.

44. Методика магнитного расчета зубцового слоя якоря ТЭД.

Расчет выполняем по магнитной индукции, определяемой в расчетном сечении зубца, отстоящем от его основания на 1/3 высоты, Тл , где – ширина зубца на высоте 1/3 от его основания, мм; , Если <= 1,8 Тл, то условно считают, что весь магнитный поток проходит по зубцам. В этом случае для получения значения индукции по кривой намагничивания для выбранной марки электротехнической стали, определяют напряженность магнитного поля . Если >1,8 Тл, то условно считают, что магнитный поток проходит как по зубцам, так и частично по пазам. Полученная в этом случае индукция является кажущейся, а действительное ее значение определяется с учетом ответвления магнитного потока в паз. Величина этого ответвления зависит от насыщения зубцового слоя и от соотношения размеров по ширине зубца и паза, что определяется коэффициентом зубца якоря: , Шаг по зубцам на высоте 1/3 от основания, мм , В этом случае действительная индукция в зубце , При расчете принято, что напряженность магнитного пол в зубце и пазе, т.е. = . Тем не менее в уравнении два неизвестных ( и ) и решить можно методом последовательного приближения. Однако в инженерной практике чаще используют метод, который позволяет по семейству кривых намагничивания, находить напряженность магнитного поля, соответствующую действительной индукции по коэффициенту формы зубца и кажущейся индукции по формуле (1). В конечном счете, находим магнитное напряжение в зубцовом слое, А , При этом, если <=1, можно пользоваться одной усредненной кривой намагничивания стали зубцового слоя, а при >1 – семейством кривых намагничивания, построенных для различных значений =0...3. Площадь сечения зубцового слоя, м2 ; С целью получения умеренных потерь в стали индукция в зубце в зависимости от частоты перемагничивания сердечника якоря не должна выходить за пределы.

46 Виды изоляции проводников в пазу и другие элементы конструкции паза. При определении размеров паза следует учитывать толщину всех видов изоляции: витковой, корпусной и покровной. В тяговом электромашиностроении при S a ≤ 60 мм2 обычно используются изолированные обмоточные провода, выпускаемые для разных классов нагревостойкости изоляции. Так, витковая изоляция класса F состоит из одного слоя вполуперекрышу стеклослюденитовой ленты толщиной 0,08–0,11 мм. В последнее время для этого класса изоляции широко используется провод марки ПЭТВСД с эмалестекловолокнистой изоляцией двусторонней толщины 0,3–0,4 мм. А витковая изоляция класса H при использовании полиамидной пленки позволяет уменьшить толщину изоляции в 2–2,5 раза при одновременном увеличении диэлектрической прочности и надежности якорной обмотки. Корпусная изоляция является основной и накладывается вполуперекрышу изоляционной лентой в несколько слоев, число кот. зависит от класса изоляции и величины напряжения по отношению к корпусу машины. При максимальном напряжении до 750 В рекомендуется 3 слоя изоляции, а при напряжении до 1000 В – 4 слоя. При классе изоляции F используется стеклослюденитовая лента толщиной 0,08–0,1 мм, а при классе изоляции H – полиамидная пленка толщиной 0,04–0,05 мм. Покровная изоляция предохраняет корпусную от механических повреждений. Вне зависимости от напряжения её всегда выполняют из стеклоленты толщиной 0,1 мм одним слоем вполуперекрышу или толщиной 0,15 мм встык. По высоте паза на дне, между сторонами катушек и под клин устанавливают изоляционные прокладки из стеклотекстолита толщиной 0,35–0,5 мм. Под клином должно быть не меньше двух прокладок для удобства забивки клиньев в паз. Кроме того предусматривается по высоте паза место для клина – 5–6 мм. Зазор на укладку по ширине паза принимается 0,2–0,3 мм, по высоте – 0,15–0,2 мм или же вообще не предусматривается. Необходимо также учитывать, что листы сердечника якоря при сборке несколько смещаются друг относительно друга, т. е. имеет место некоторая расшихтовка, и поэтому реальная ширина паза в свету на 0,15–0,2 мм меньше, чем ширина паза в штампе.

47. Методика магнитного расчета сердечника якоря.

При Тл, для стали 2212 [2] .Магнитное напряжение в сердечнике якоря [2], А , где – длина средней силовой магнитной линии в сердечнике якоря, см;

48. Расчет размагничивающего действия реакций якоря.

Рекомендуется посчитать по примеру Иоффа. В этом случае для компенсации размагничивающего действия реакций якоря соответствует МДС:

F^’_ря = K_р F_{ря (1),} где K_р – коэффициент размагничивания К_р = f(F_ря/F_в; B_{z 1/3}) F_в = F₀ + F^’_{рэ (2)}

Расчет производится методом приближения. Задаемся К_р и находим F_ря, затем находим F_в, F_ря/F_в→К^’_р Если К^’_р Если полученное значение F_B отличается от ранее принятого F_B более чем на +-5%, то следует повторить, скорректировать значение k_p.

49. Методика расчета главных полюсов.

МДС главных полюсов, А ; F’ря=кр·Fря По отношению и кривой для данного значения индукции Тл находим по графику, [2], коэффициент . Расчет производиться методом произвольного приближения. Вначале задаемся kp=0.12…0.15 и находим F’ря. Затем по отношению , и кривой для данного значения , находим коэф. k_p и новое значение F_B. Если полученное значение F_B отличается от ранее принятого F_B более чем на +-5%, то следует повторить, скорректировать значение k_p.

Дата добавления: 2015-12-08