Примеры вентиляционных и тепловых расчетов электрических машин

5. Примеры вентиляционных и тепловых расчетов электрических машин

Результаты вентиляционных и тепловых расчетов тем достовернее, чем больше факторов учтено при составлении расчетных схем. Однако увеличение числа элементов значительно усложняет схемы, увеличивает трудоемкость вычислений, что не всегда оправдано, т.к. практически не оказывает существенного влияния на конечный результат.

При расчете вентиляционной цепи ЭМ можно пренебречь участками, где происходит плавное сужение (расширение) в диффузоре при малой длине и большом сечении или перетекание (рециркуляция) потока из одной параллельной ветви воздухопровода в другую через малые сечения.

При составлении тепловой схемы замещения можно не учитывать тепловое сопротивление за счет теплопроводности конструктивных элементов (станина и др.), передачу тепла в сердечниках магнитопровода (поперек шихтованных листов) или теплоотдачу с второстепенных поверхностей (торцевых), составляющих незначительную часть теплоотдающей поверхности. Следует отметить, что не учет тепловых сопротивлений за счет теплопроводности уменьшает результирующее сопротивление, а не учет теплоотдачи второстепенных поверхностей увеличивает конвективное тепловое сопротивление, т.е. достигается частичная компенсация, снижающая погрешность расчета.

Методики вентиляционных и тепловых расчетов, опубликованные в [2, 3, 4, 5, 6, 11, 14, 15, 16, 17], позволяют проводить необходимые определения значений температур и перегревов с учетом конструктивных особенностей систем охлаждения. Методика, представленная ниже, дополняет существующие и может быть использована в учебных целях.

5.1. Вентиляционный расчет закрытого оребренного асинхронного электродвигателя с внешним обдувом (исполнение IP-44)

       Схема вентиляции и соответствующая ей схема замещения вентиляционной цепи представлена на рис. 5.1.

Суммарное аэродинамическое сопротивление вентиляционной цепи (с учетом коэффициента запаса):

       Расчет аэродинамических сопротивлений вентиляционной цепи приведен в табл. 5.1, расчетные размеры – в табл. 5.2.

Таблица 5.1

Расчет аэродинамических сопротивлений закрытого электродвигателя

№ участка	Наименование сопротивления	Расчетное сечение, м2	Коэффициент сопротивления
1	Вход через решетку кожуха вентилятора		a1 – табл. 3.1
2	Поворот потока за решеткой перед входом в вентилятор		a2=f(j2)–табл. 3.1
3	Поворот потока перед входом в межреберные каналы		a3=f(j3) – табл. 3.1
4	Косой вход в межреберные каналы	SSреб – табл.5.2
5	Поворот потока в межреберных каналах	S5=S4	a5=f(j5) – табл. 3.1
6	Выход их межреберных каналов в окружающее пространство	S6=S5	a6 – табл. 3.1

Таблица 5.2

Расчетные размеры закрытого электродвигателя

№	Расчетный размер (расчетная формула)	Обозначение	Размерность	Примечание
1	Диаметр нижней кромки входной решетки	D1	м	Рис. 5.1
2	Диаметр втулки вентилятора	D2	м	Рис. 5.1
3	Диаметр верхней кромки входной решетки	D3	м	Рис. 5.1
4	Диаметр (расчетный) лопатки вентилятора	D4	м	Рис. 5.1
5	Угол поворота потока на входе в вентилятор	j2	град
6	Угол поворота потока на выходе из вентилятора	j3	град
7	Угол косого входа потока в межреберные каналы	j4=40°	град
8	Внешний диаметр станины	D5	м	Рис. 5.1
9	Внутренний диаметр кожуха вентилятора	D6	м	Рис. 5.1
10	Суммарная площадь ребер	SSреб	м2
11	Высота ребра	hp	м
12	Средняя ширина ребра	bр.ср	м	Подрезка ребер в нижней части станины и наличие уширенных ребер для крепления подшипниковых щитов должны быть учтены при расчете SSреб
13	Число ребер (при одинаковой высоте всех ребер)	пр	-
14	Угол поворота потока в межреберных каналах	j5=90°	град.

5.2. Вентиляционный расчет защищенного асинхронного электродвигателя (исполнение IP-23)

Схема вентиляции и схема замещения вентиляционной цепи приведены на рис. 5.2. Ввиду симметричности схемы вентиляции расчет проводится на половину электродвигателя. При расчете аэродинамических сопротивлений не учитываются потери напора (трение и плавное сужение) в диффузоре ввиду их малой величины.

Эквивалентное аэродинамическое сопротивление вентиляционной цепи

,

где ;

       ;

       ;

Таблица 5.3

Расчет аэродинамических сопротивлений защищенного электродвигателя