Методические рекомендации по выполнению поверочного расчета

12 3

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Уральский энергетический институт

Кафедра «Электрические машины»

ТЕПЛОВЫЕ И ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ

В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ

Методические материалы к выполнению курсовой работы по дисциплине “Тепловые и гидравлические расчеты в электрических машинах”

направления № 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», профиль №9 «Электромеханика» для студентов всех форм обучения.

Екатеринбург 2011

УДК 621.313

Денисенко В.И. Тепловые и вентиляционные расчеты электрических машин: Методические материалы к выполнению курсовой работы по дисциплине “Тепловые и гидравлические расчеты в электрических машинах” для студентов всех форм обучения направления № 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», профиль №9 «Электромеханика» – «Электромеханика». Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2011. 60с.

Методическое указания предназначены для самостоятельной работы по курсу "Тепловые, гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах" для студентов всех форм обучения бакалавриата и специалитета специальности "Электромеханика". Издание может быть использовано также для проведения практических занятий студентов дневной формы обучения.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы методическим семинаром кафедры электрических машин ____января 2011 г.

Заведующий кафедрой А.Т.Пластун

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Выполнение курсовой работы по дисциплине « Тепловые и гидравлические расчеты в электрических машинах» являются важнейшим этапом в её освоении для решения проблем нагрева и охлаждения электрических машин при их проектировании, что является одним из условий обеспечения прогрессивных технико-экономических показателей машин, их долговечности и надежности в эксплуатации.

Цель курсовой работы заключается в приобретении навыков составления и расчета параметров эквивалентных гидравлических и тепловых схем замещения электрических машин различного конструктивного исполнения, обоснования целесообразности применения тех или иных систем охлаждения и конструкций их элементов, решения частных задач определения нагрева различных элементов электрических машин.

Каждый студент выполняет свой вариант задания, выданный ему преподавателем. Формулировки условий вариантов задач нужно переписывать полностью. Курсовая работа включает два раздела. В первом разделе студенты очного обучения решают три задания по вентиляционным расчетам. В первом задании составляется эквивалентная гидравлическая схема замещения вентиляционного тракта для заданного преподавателем конструктивного варианта электрической машины и выполняется её решение аналитическими методами в рамках поверочного вентиляционного расчета. Второе задание связано с освоением метода уравнивания потерь напора для расчета сложных вентиляционных схем с одним напорным элементом. В третьем задании студенты изучают и осваивают широко используемый в инженерной практике наглядный графический метод расчета вентиляционных схем. Во втором разделе выполняется решение задач по тепловым расчетам электрических машин, включая определение температуры нагрева активных частей с использованием метода эквивалентных тепловых схем.

Студенты заочного и очно – заочного обучения в первом разделе курсовой работы выполняют два задания. Кроме обязательного освоения графического метода расчета вентиляционных схем они изучают и осваивают поверочный вентиляционный расчет на примере вентиляционного тракта двигателя постоянного тока с осевой вентиляцией и проводят оценку вентилятора с заданными геометрическими размерами: обеспечивает ли он требуемое давление и расход охлаждаемой среды. Содержание заданий во втором разделе аналогично заданиям для студентов очного обучения.

Решения задач в курсовой работе должны сопровождаться краткими объяснениями и подробными вычислениями. При определении какой-либо величины нужно словами указать, какая величина определяется. В процессе выполнения заданий необходимо сначала привести формулы, лежащие в основе вычислений, проделать с ними выкладки (в буквенном выражении) и лишь после этого подставлять соответствующие численные значения и производить вычисление. Нужно указать размерности величин как заданных в условии задачи, так и найденных в результате решения задач.

Недопустимо приводить формулы только в буквенном выражении без подстановки в них численных значений величин, входящих в формулу, ограничиваясь только численным ответом.

Выполнение расчетов должно сопровождаться пояснениями, ссылками на справочную литературу. Каждая задача должна заканчиваться анализом проделанной работы и выводами.

Задание оформляется в соответствии с ГОСТ, а также в соответствии с требованиями, предъявляемых к оформлению курсовых и дипломных работ. Курсовая работа оформляется в рукописном варианте в формате А4 и брошюруется в жестком переплете. Указывается список используемой литературы.

ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИНАХ

Задание № 1

Данное задание рекомендуется для студентов бакалавриата и специалитета очной формы обучения.

Электрическая машина имеет вентиляционный тракт, схема которого приведена на рис.1.1-1.5 в зависимости от варианта задания. Данные, необходимые для решения задачи приведены в таблицах 1.1-1.5.

Требуется:

1. Определить характер каждого местного сопротивления и вычислить его величину.

2. Построить эквивалентную гидравлическую схему замещения (ЭГС) вентиляционного тракта машины.

3. Произвести свертывание ЭГС и определить суммарное гидравлическое сопротивление вентиляционного тракта.

4. Определить затраты мощности на вентиляцию.

Ниже даются варианты заданий для электрических машин различного назначения с независимой или осевой вентиляцией: сдвоенной машины постоянного тока, лифтового асинхронного двигателя, мощной машины постоянного тока, электромашинного усилителя и синхронного генератора малой мощности. Студент выполняет вариант задания для одного из перечисленных конструктивных типов электрических маши.

Рис. 1.1. Вентиляционная схема сдвоенной электрической машиной

с независимой вентиляцией.

Обозначения размеров участков вентиляционного тракта по рис. 1.1:

S₁– площадь сечения при входе в машину;

S₂ – площадь сечения перед входом в междукатушечное пространство;

S₃ – площадь сечения междукатушечного пространства;

S₄ – площадь сечения после входа из междукатушечного пространства;

S₅ – площадь сечения под обмоткодержателем;

S₆ – площадь сечения вентиляционных каналов в якоре генератора;

d₆ и l₆ - диаметр и длина вентиляционного канала в якоре генератора;

S₇ - площадь сечения под обмоткодержателем;

S₈ – площадь сечения вентиляционных каналов в коллекторе;

S₉– площадь сечения в полости подшипникового щита со стороны генератора;

S₁₀ – площадь выходного сечения со стороны генератора;

S₁₁ – площадь сечения перед входом в междукатушечное пространство двигателя;

S₁₂ – площадь сечения междукатушечного пространства;

S₁₃ – площадь сечения после входа из междукатушечного пространства;

S₁₄ – площадь сечения под обмоткодержателем;

S₁₅ – площадь сечения вентиляционных каналов в якоре двигателя;

d₁₅и l₁₅ - диаметр и длина вентиляционного канала в якоре двигателя;

S₁₆ – площадь сечения при выходе из канала якоря;

S₁₇ – площадь сечения в полости подшипникового щита со стороны двигателя;

S₁₈ – площадь сечения при выходе воздуха со стороны двигателя;

Таблица 1.1. Исходные данные к рис. 1.1

Вариант	Размеры участков вентиляционного тракта, м ,м²
S₁	S₂=S₄	S₃	S₅=S₇	S₆	d₆	l₆	S₈	S₉	S₁₀	S₁₁=S₁₃
	0.082 0.096 0.102 0.082 0.089 0.108 0.108 0.164 0.099 0.184	0.45 0.52 0.56 0.43 0.40 0.80 0.92 0.96 0.54 0.96	0.036 0.041 0.042 0.034 0.032 0.071 0.083 0.098 0.042 0.039	0.080 0.093 0.080 0.063 0.060 0.160 0.140 0.018 0.120 0.200	0.019 0.022 0.024 0.019 0.018 0.034 0.032 0.036 0.036 0.063	0.020 0.025 0.025 0.020 0.025 0.025 0.025 0.030 0.025 0.030	0.020 0.25 0.27 0.20 0.25 0.30 0.30 0.35 0.27 0.40	0.019 0.022 0.022 0.019 0.018 0.034 0.032 0.038 0.035 0.063	0.52 0.69 0.64 0.49 0.45 0.90 0.93 0.88 0.56 0.98	0.060 0.080 0.092 0.060 0.060 0.120 0.14 0.18 0.068 0.140	0.36 0.41 0.38 0.36 0.32 0.70 0.74 0.68 0.39 0.87

Таблица 1.1. (продолжение)

Вариант	Размеры участков вентиляционного тракта, м ,м²	Греющие потери P_гр, Вт
S₁₂	S₁₄	S₁₅	d₁₅	l₁₅	S₁₆	S₁₇	S₁₈
	0.02 0.023 0.022 0.019 0.018 0.036 0.042 0.046 0.023 0.050	0.016 0.019 0.0185 0.015 0.016 0.031 0.042 0.046 0.018 0.042	0.036 0.041 0.042 0.034 0.032 0.071 0.083 0.098 0.042 0.039	0.080 0.093 0.080 0.063 0.060 0.160 0.140 0.018 0.120 0.200	0.0192 0.022 0.024 0.0188 0.018 0.034 0.032 0.036 0.0362 0.063	0.020 0.025 0.025 0.020 0.025 0.025 0.025 0.030 0.025 0.030	0.020 0.25 0.27 0.20 0.25 0.30 0.30 0.35 0.27 0.40	0.0192 0.022 0.022 0.0192 0.018 0.034 0.032 0.038 0.0346 0.063

Примечание: вентилятор – наездник имеет рабочее колесо с лопатками, загнутыми вперед.

Рис. 1.2. Схема вентиляции лифтового асинхронного двигателя

с независимой вентиляцией.

Обозначения размеров участков вентиляционного тракта по рис. 1.2:

S₁ – площадь решетки на входе воздуха в машину;

S₂ – площадь сечения камеры вентилятора;

S₃ – площадь сечения «окон» в заднем подшипниковом щите;

S₄ – площадь сечения при входе воздуха в машину;

S₅ – площадь сечения в зоне лобовых частей обмотки статора;

S₆ – площадь сечения каналов между сердечником статора и станиной;

S₇ – площадь сечения в зоне лобовых частей обмотки статора;

S₈ – площадь сечения в полости переднего подшипникового щита;

S₉– площадь сечения каналов в роторе;

d₉ и l₉ – диаметр и длина вентиляционного канала в роторе;

S₁₀ – площадь сечения при выходе воздуха из каналов ротора;

S₁₁ – площадь решетки на выходе воздуха из машины;

Таблица 1.2. Исходные данные к рис. 1.2

Вариант	Размеры участков вентиляционного тракта, м ,м²	Греющие потери P_гр, Вт
S₁	S₂	S₃	S₄ =S₁₀	S₅ =S₇	S₆	S₈	S₉	d₉	l₉	S₁₁
	0.025 0.022 0.020 0.012 0.016 0.032 0.026 0.030 0.014 0.034	0.042 0.036 0.030 0.019 0.024 0.058 0.046 0.048 0.021 0.065	0.030 0.028 0.025 0.015 0.018 0.042 0.033 0.035 0.016 0.050	0.040 0.035 0.030 0.018 0.024 0.051 0.044 0.046 0.021 0.062	0.085 0.072 0.065 0.040 0.056 0.098 0.090 0.094 0.048 0.124	0.008 0.006 0.005 0.005 0.006 0.010 0.009 0.01 0.006 0.012	0.115 0.107 0.095 0.058 0.080 0.149 0.134 0.014 0.069 0.186	0.006 0.005 0.004 0.004 0.005 0.008 0.007 0.007 0.005 0.009	0.022 0.020 0.018 0.018 0.020 0.024 0.022 0.022 0.018 0.024	0.20 0.18 0.16 0.16 0.018 0.24 0.20 0.21 0.17 0.28	0.093 0.060 0.052 0.040 0.050 0.090 0.080 0.082 0.046 0.112

Примечание: вентилятор – наездник, примененный для охлаждения лифтового двигателя, для уменьшения аэродинамических шумов имеет рабочее колесо с лопатками, загнутыми назад.

Рис. 1.3. Схема вентиляции крупной машины постоянного тока

Обозначения размеров участков вентиляционного тракта по рис. 1.3:

S₁ – площадь решетки на входе воздуха в машину;

S₂ – площадь сечения коллекторной камеры;

S₃ – площадь сечения каналов в коллекторе;

S₄ = S₈– площадь сечения при входе в «решетку» лобовых частей обмотки якоря;

S₅ = S₇– площадь сечения пространства под обмоткой;

S₆ – площадь сечения вентиляционных каналов в якоре;

d₆– диаметр вентиляционного канала в якоре;

l₆– длина вентиляционного канала в якоре;

S₉– площадь сечения в полости вентилятора;

S₁₀ – площадь сечения междуполостных каналов;

S₁₁ – площадь сечения в полости заднего подшипникового щита;

S₁₂ – площадь сечения решетки на выходе воздуха из машины;

Таблица 1.3.

Исходные данные к рис. 1.3

Вариант	Размеры участков вентиляционного тракта, м ,м²	Греющие потери P_гр, Вт
S₁	S₂	S₃	S₄=S₈	S₅=S₇	S₆	d₆	l₆	S₉	S₁₀	S₁₁	S₁₂
	0.12 0.04 0.083 0.092 0.098 0.102 0.114 0.064 0.132 0.144	0.240 0.154 0.300 0.386 0.403 0.482 0.506 0.180 0.268 0.286	0.010 0.003 0.007 0.008 0.009 0.009 0.010 0.007 0.014 0.016	0.008 0.003 0.005 0.006 0.006 0.007 0.007 0.006 0.011 0.013	0.06 0.026 0.054 0.060 0.069 0.049 0.081 0.082 0.083 0.098	0.008 0.007 0.009 0.010 0.012 0.013 0.015 0.010 0.009 0.010	0.020 0.016 0.016 0.018 0.020 0.020 0.020 0.015 0.030 0.030	0.55 0.40 0.45 0.50 0.50 0.50 0.55 0.40 0.60 0.60	0.240 0.152 0.300 0.306 0.327 0.351 0.378 0.184 0.260 0.306	0.038 0.032 0.068 0.083 0.091 0.099 0.0103 0.054 0.051 0.063	0.220 0.110 0.214 0.287 0.324 0.338 0.342 0.184 0.260 0.312	0.160 0.032 0.0512 0.0586 0.0614 0.0821 0.0883 0.108 0.183 0.202

Примечание: вентилятор имеет радиальные лопатки.

Рис. 1.4. Схема вентиляции электромашинного усилителя поперечного поля

с приводным асинхронным двигателем.

Обозначения размеров участков вентиляционного тракта по рис. 1.4:

S₁– площадь сечения входной решетки;

S₂ – площадь сечения камеры коллектора;

S₃ = S₅– площадь сечения между лобовыми частями обмоток статора генератора и станиной;

S₄ – площадь сечения каналов между сердечником статора генератора и станиной;

S₆ – площадь сечения вентиляционных каналов в коллекторе;

S₇ = S₉– площадь сечения под обмоткодержателем генератора;

S₈ – площадь сечения вентиляционных каналов якоря генератора;

S₁₀ – площадь выходного сечения между генераторам и двигателем;

S₁₁= S₁₃– площадь сечения под лобовыми частями ротора двигателя;

S₁₂ – площадь сечения вентиляционных каналов в роторе двигателя;

S₁₄= S₁₆ – площадь сечения канала между лобовыми частями обмотки статора двигателя и станиной;

S₁₅ – площадь сечения канала между статором двигателя и станиной;

S₁₇ – площадь сечения в полости заднего подшипникового щита;

S₁₈ – площадь сечения отверстий в подшипниковом щите;

S₁₉ – площадь решетки на выходе воздуха из машины;

Таблица 1.4.

Исходные данные к рис. 1.4

Вариант	Размеры участков вентиляционного тракта, м ,м²	Греющие поте ри P_гр, Вт
S₁	S₂	S₃ = S₅	S₄	S₆	S₇ = S₉	S₈	S₁₀	S₁₁ = S₁₃	S₁₂	S₁₄ = S₁₆	S₁₅	S₁₇	S₁₈	S₁₉
	0.008 0.012 0.024 0.036 0.042 0.064 0.080 0.102 0.127 0.144	0.028 0.036 0.066 0.090 0.111 0.146 0.160 0.296 0.308 0.432	0.016 0.022 0.040 0.065 0.073 0.090 0.096 0.141 0.165 0.178	0.008 0.012 0.024 0.036 0.042 0.064 0.035 0.048 0.082 0.098	0.004 0.006 0.012 0.018 0.020 0.025 0.048 0.036 0.074 0.092	0.012 0.018 0.042 0.072 0.082 0.100 0.131 0.222 0.236 0.286	0.006 0.008 0.012 0.018 0.020 0.025 0.048 0.036 0.078 0.098	0.031 0.042 0.080 0.120 0.180 0.240 0.280 0.398 0.365 0.486	0.014 0.020 0.035 0.048 0.065 0.092 0.098 0.206 0.244 0.282	0.008 0.012 0.024 0.028 0.037 0.048 0.063 0.074 0.082 0.102	0.016 0.022 0.040 0.065 0.078 0.080 0.090 0.125 0.180 0.204	0.008 0.012 0.024 0.038 0.044 0.068 0.065 0.088 0.091 0.122	0.010 0.014 0.026 0.040 0.048 0.076 0.081 0.131 0.098 0.124	0.012 0.018 0.042 0.070 0.080 0.120 0.131 0.214 0.220 0.246	0.010 0.015 0.032 0.062 0.075 0.095 0.110 0.162 0.170 0.198

Примечание: вентилятор имеет радиальные лопатки.

Рис. 1.5. Схема вентиляции синхронного генератора малой мощности.

Обозначения размеров участков вентиляционного тракта по рис. 1.5:

S₁ – площадь сечения входа в станину;

S₂ – площадь сечения полости переднего подшипникового щита;

S₃ = S₅ – площадь сечения между станиной и лобовыми частями обмотки статора;

S₄ – площадь сечения канала между сердечником статора и станиной;

S₆ – площадь сечения полости заднего подшипникового щита;

S₇= S₁₃ – площадь сечения между катушкой ротора и подшипниковым щитом;

S₈= S₁₂ – площадь сечения между катушкой ротора и валом;

S_{9 =}S₁₁– площадь сечения зазора между катушкой ротора и сердечником ротора;

S₁₀ – площадь сечения междуполюсных окон;

S₁₄ – площадь сечения окон левого подшипникового щита;

S₁₅ – площадь сечения выходного окна;

Таблица 1.5.

Исходные данные к рис. 1.5

Вариант	Размеры участков вентиляционного тракта, м ,м²	Греющие потери P_гр, Вт
S₁	S₂	S₃= S₅	S₄	S₆	S₇= S₁₃	S₈= S₁₂	S₉= S₁₁	S₁₀	S₁₄	S₁₅
	0.011 0.009 0.018 0.008	0.038 0.034 0.063 0.032	0.012 0.011 0.024 0.010	0.005 0.004 0.008 0.003	0.038 0.034 0.066 0.032	0.005 0.004 0.009 0.004	0.003 0.003 0.005 0.003	0.001 0.001 0.003 0.001	0.006 0.004 0.014 0.003	0.004 0.003 0.009 0.002	0.012 0.010 0.024 0.090
	0.013 0.015 0.021 0.024 0.006 0.026	0.041 0.046 0.068 0.078 0.027 0.084	0.014 0.016 0.030 0.032 0.009 0.028	0.005 0.006 0.009 0.011 0.002 0.010	0.041 0.048 0.071 0.083 0.027 0.082	0.006 0.007 0.010 0.012 0.003 0.012	0.003 0.004 0.006 0.007 0.002 0.006	0.001 0.002 0.004 0.005 0.001 0.002	0.008 0.010 0.016 0.019 0.002 0.016	0.005 0.007 0.010 0.014 0.001 0.010	0.014 0.018 0.032 0.041 0.080 0.028

Примечание: вентилятор имеет рабочее колесо с радиальными лопатками

Методические указания к заданию №1:

К пункту 1.Рассмотрим порядок вычисления местных гидравлических сопротивлений на примере машины постоянного тока небольшой мощности 33с аксиальной вентиляцией без вентиляционных каналов на якоре (рис. 1.6)

Взяв за основу рис.1.6, составим схематическое изображение вентиляционного тракта (рис.1.7). Для этого нужно разбить вентиляционный тракт на участки, установить причину местного сопротивления для каждого участка, благодаря чему можно определить коэффициент местного сопротивления и местное гидравлическое сопротивление i– того участка.

Z_i = ξ_i∙ r/(2∙S_i²)

где: ξ_i - коэффициент местного сопротивления;

r - плотность воздуха кг / м³ , которую можно определить по табл.1.6;

S_i - площадь сечения i-того участка вентиляционного тракта, м².

Рис. 1.6. Схема машины постоянного тока малой мощности.

Рис. 1.7. Схематическое изображение вентиляционного тракта машины,

приведенной на рис. 1.6.

Описание вентиляционного тракта и причин возникновения местного сопротивления удобно представить в табл.1.7. Здесь же можно привести расчетные формулы и результаты расчета коэффициентов местных сопротивлений и самих гидравлических сопротивлений.

К пункту 2.В соответствии с распределением воздушных струй в машине (рис.1.6) и схематическим изображением вентиляционного тракта (рис.1.7) можно составить ЭГС вентиляционного тракта (рис. 1.8), которая в данном случае представляет собой последовательное соединение местных гидравлических сопротивлений.

Рис. 1.8. Эквивалентная гидравлическая схема замещения машины,

изображенной на рис 1.6

Если схема вентиляции в задании более сложная, то составление ЭГС в принципе остается таким же.

К пункту 3.ЭГС составляют, главным образом, для того чтобы применить для их преобразования методы, разработанные для сложных электрических цепей. Однако, ввиду неполной аналогии между ЭГС и электрической цепью, формулы для преобразования ЭГС получаются сложнее, чем для электрических цепей.

Эквивалентное сопротивление при последовательном соединении гидравлических сопротивлений определяется по формуле:

n – число последовательно соединенных сопротивлений;

Таблица 1.6.

Физические свойства сухого воздуха.

Параметр	При температуре, С⁰

Плотность r, кг / м³	1.252	1.247	1.205	1.165	1.127	1.093	1.060	1.029	1.000	0.972
Удельная теплоемкость C, Дж /( кг ∙ K)
Удельная теплопроводностьλ, Вт /( м ∙ K)	0.023	0.025	0.026	0.026	0.027	0.028	0.028	0.029	0.029	0.031

При параллельном соединении гидравлических сопротивлений эквивалентное сопротивление определяется по формуле:

n – число параллельно соединенных сопротивлений;

К пункту 4.Необходимый расход Q_Нвоздуха зависит от величины греющих потерь электрической машины, схемы вентиляции, превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды в рабочем режиме, которое предварительно можно принять равным допустимому превышению температуры обмоток для известного класса нагревостойкости изоляционных материалов, и физических параметров охлаждающей среды и определяется по формуле:

Q_Н = Р_гр / (r·С_Р·q_B, м³/ с,

где Р_гр- греющие потери в электрической машине, Вт;

· r - плотность воздуха кг / м³, которая зависит от давления и температуры
окружающей среды. Плотность воздуха можно определить по справоч-

ным данным табл.2.6;

С_Р- удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении Дж / (кг К),

которую можно определить по табл.1.6;

q_B = Θ_В1 – Θ_В2 – подогрев воздуха в машине, К;

Θ _В1 - температура входящего «холодного» воздуха;

Θ_В2 - температура выходящего «горячего» воздуха.

Подогрев воздуха q_B в машине зависит от схемы вентиляции и от допустимого превышения температуры изолированных обмоток. Подогрев воздуха можно определить по рис. 1.9.

Сопротивление, приведенное на рис. 1.7 и рис.1.8	Наименование участка	Причина возникновения сопротивления	Сечение, м²	Коэффициент местного сопротивления x_i	Расчетная формула, подстановка численных значений	Значение сопротивления Н·с²/м⁷
Z₁	Вход воздуха через подшипниковый щит	Вход в отверстие с острыми краями	S₁ – сечение отверстий для входа воздуха		r/(2∙S_i²)
Z₂	Вход в камеру над коллектором	Внезапное расширение	S₂ – сечение камеры над коллетором	(1- S₁/S₂)²	(1- S₁/S₂)²·r/(2∙S_i²)
Z₃	Поворот в пространство между катушками	Поворот под углом 90⁰	То же		r/(2∙S_i²)
Z₄	Вход в пространство между катушками	Внезапное сужение	S₃ – сечение пространства между катушками	0.7·(1- S₃/S₂)	0.7·(1- S₃/S₂)·r/(2∙S_i²)
Z₅	Вход в камеру подшипникового щита	Внезапное расширение	S₄– сечение камеры подшипникового щита	(1- S₃/S₄)²	(1- S₃/S₄)²·r/(2∙S_i²)
Z₆	Вход в камеру вентилятора	Изменение направления потока воздуха: поворот под углом 45⁰	То же	0.3	0.3·r/(2∙S_i²)
Z₇	Вход в сетку подшипникового щита	Внезапное расширение	S₅– сечение камеры вентилятора	0.7·(1- S₅/S₆)	0.7·(1- S₅/S₆)·r/(2∙S_i²)
Z₈	Выход воздуха в атмосферу	Потери скоростного напора: выход	S₆– сечение отверстий сетки		r/(2∙S_i²)

Таблица 1.7

Расчет аэродинамических сопротивлений гидравлической схемы замещения электрической машины

Рабочий расход вентилятора Q_Р обычно принимается на 10% больше, чем требуемый. Тогда:

Q_Р = 1,1·Q_Н , м³ / с.

Рабочий напор вентилятора H_рможно определить из условия совместной работы вентилятора на вентиляционную сеть, суммарное гидравлическое сопротивление которой Z_ропределено в п.3.

Рабочий напор вентилятора определяется по формуле:

H_P =Z_C·Q_P², Па.

1 – аксиальная система вентиляции

с аксиальными каналами якоря;

2 – аксиальная система вентиляции

без аксиальных каналов;

3 – радиальная система вентиляции;

Рис. 1.9. Зависимость подогрева воздуха Q_в

от превышения температуры обмотки q_обм.

Мощность, потребляемая вентилятором,

P_B = H_P_· Q_P / h_Э , Вт.

h_Э - энергетический КПД вентилятора, который можно принять равным:

для вентилятора с радиальными лопатками h_Э = 0,15 - 0,20

для вентилятора с лопатками, загнутыми вперед h_Э = 0,3 - 0,4

для вентилятора с лопатками, загнутыми назад h_Э = 0,25 - 0,3

Задание № 2

Данное задание рекомендуется для студентов заочной и очно – заочной форм обучения, которые учатся по учебным планам бакалавриата и специалитета. Вариант задания выдается преподавателем на установочной лекции.

Выполнить проверочный вентиляционный расчет двигателя постоянного тока (рис. 1.1), если известны греющие потери Р_гр, частота вращения n и геометрические размеры центробежного вентилятора с радиальными лопатками, а также геометрические размеры всех участков вентиляционного тракта машины.

Рис. 1.10. Схема вентиляции двигателя постоянного тока

Для всех вариантов задания частота вращения центробежного вентилятора принимается равной n = 1500 об/мин.

При выполнении вентиляционного расчета необходимо выделить следующие участки вентиляционного тракта (рис. 1.10):

на входе в машину:

1 – вход через жалюзи подшипникового щита:

2- вход в камеру над коллектором;

в проходе воздуха между полюсными катушками:

3 – вход в пространство между полюсными катушками;

4 – межполюсные каналы;

5 – выход из межполюсных окон;

в проходе воздуха через вентиляционные каналы якоря:

6 – вход в вентиляционные каналы коллекторной втулки;

7 – каналы коллекторной втулки;

8 – выход из каналов коллектора;

9 – вход в аксиальные вентиляционные каналы якоря;

10 – вентиляционные каналы;

11 – выход из вентиляционных каналов;

на выходе из машины:

12 – проход через выходную решетку;

13 – выход воздуха в атмосферу.

Геометрические размеры всех выделенных участков вентиляционного тракта двигателя постоянного тока приведены в таблице 1.8.

Таблица 1.8.

Геометрические размеры вентиляционного тракта

12 3

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: