Проектирование краново-металлургического электродвигателя постоянного тока, страница 13

R₁₂ – тепловое сопротивление обмотки между пазовой и лобовой частями в направлении к коллектору;

R₁₃ – тепловое сопротивление между пазовой частью обмотки якоря и сердечником;

R₂₄ – тепловое сопротивление коллектора;

R₃₄ – тепловое сопротивление сердечника якоря;

5.1 Тепловой расчет якоря

5.1.1 Тепловое сопротивление обмотки между пазовой и лобовой частями в направлении к коллектору

где  – длина сердечника якоря, м

        – длина лобовой части обмотки якоря, м;

     l_м = 380 – коэффициент удельной теплопроводности меди;

     Z₁ – число зубцов якоря;

     u_п – число эффективных проводников в пазу;

    q_эл – сечение элементарного проводника, м².

5.1.2 Тепловое сопротивление от стенки паза к обмотки

где  - тепловое сопротивление пазовой изоляции;

где  D_из.п = 1.85×10^{-3 м – односторонняя толщина пазовой изоляции;}

       D_из.пр = 0.22×10^{-3 м – двухсторонняя толщина изоляции провода обмотки}

       якоря;

      l_из.п = 0.16 Вт/м°С – коэффициент теплопроводности пазовой изоляции (класс

      изоляции Н) по [6];

      П_п – периметр паза якоря:

         - тепловое сопротивление воздушных прослоек;

5.1.3 Тепловое сопротивление лобовой частей обмотки якоря со стороны коллектора

где R_и.л1 – тепловое сопротивление лобовой изоляции:

      D_из.л = 1.85×10^{-3 м – односторонняя толщина лобовой изоляции;}

      l_из.л = 0.16 Вт/м°С – коэффициент теплопроводности лобовой изоляции (класс

      изоляции Н) по [6];

      R_л.a1 – тепловое сопротивление теплоотдачи с поверхности лобовых частей

      - коэффициент теплоотдачи с поверхности лобовых частей:

    v_а – скорость якоря.

5.1.4 Тепловое сопротивление обмотки между пазовой и лобовой частями в направлении, противоположном коллектору

5.1.5 Тепловое сопротивление лобовой части обмотки якоря со стороны, противоположной коллектору.

5.1.6 Тепловое сопротивление пазовой части обмотки якоря через клинья

где

       .

5.1.7 Тепловое сопротивление обмотки якоря

5.1.8 Тепловое сопротивление внешней поверхности сердечника якоря

где  - тепловое сопротивление зубцов якоря

  - тепловое сопротивление теплоотдачи с внешней поверхности

      сердечника якоря

5.1.9 Тепловое сопротивление сердечника якоря

5.1.10 Тепловое сопротивление внешней поверхности коллектора

где

5.1.11 Тепловое сопротивление теплоотдачи с торцевой поверхности петушков коллектора

где

5.1.12 Тепловое сопротивление коллектора

5.2 Определение потерь

где  – электрические потери в якоре при максимально допустимой температуре 165°С.

Р_эла, Р_ст, Р_доб, принимаются равными величинам, полученным в результате электромагнитного расчета.

5.3  Исходная система уравнений:

В соответствии с тепловой схемой замещения (рис.5.1) составляем систему уравнений:

где Q₁ – перегрев пазовой части обмотки якоря,

Q₂ – перегрев стали сердечника якоря,

Q₃ – перегрев лобовой части обмотки якоря

5.4  Система уравнений для расчета перегревов внутренних частей электродвигателя:

Данная система уравнений получена из предыдущей путем исключения тепловых потоков между активными частями:

После подстановки найденных выше тепловых сопротивлений и потерь система уравнений приобретает следующий вид:

Превышение температуры активных частей над охлаждающим воздухом:

Решая систему уравнений п.5.4 определяем перегревы активных частей:

Перегрев активных частей над охлаждающим воздухом:

Перегрев пазовой части обмотки якоря:

Перегрев лобовой части обмотки якоря:

Перегрев стали сердечника якоря:

Среднее превышение температуры обмотки якоря:

5.5  Тепловой расчёт обмоток, расположенных на полюсах:

5.5.1 Превышение температуры последовательной обмотки возбуждения над охлаждающим воздухом:

         где R_{послед.ов} – тепловое сопротивление от последовательной обмотки возбуждения к охлаждающему воздуху: