Расчет теплового сопротивления между пазовой частью статора и сердечником. Тепловое сопротивление воздушного зазора

где  – для меди марок М1, М2 при температуре 100 °С по [3],

S_M – сечение меди в пазу, м²,

 м²

5.2.2   Тепловое сопротивление между пазовой частью статора и сердечником R₁₃,  ºС/Вт

,

где R_внп – внутреннее сопротивление обмотки

где П_п – периметр паза статора при креплении обмотки пазовой крышкой

 мм,

где мм

 м – односторонняя толщина пазовой (корпусной) изоляции

 м – двусторонняя толщина изоляции провода обмотки статора

Δ – средний зазор в зоне перехода тепла между проводниками

 м,

где Θ_m – допустимая температура для выбранного класса изоляции

Θ_m = 115 °С

k_п – коэффициент пропитки (всыпная обмотка, укладываемая в полуоткрытые пазы, при пропитке компаундами) k_п = 0.5

 – коэффициент теплопроводности пропиточного лака (Компаунд КП-103 (B,F))

 – коэффициент теплопроводности изоляции обмоточного провода (ПЭТ-155 (B,F))

 – тепловое сопротивление пазовой изоляции

,

где  - коэффициент теплопроводности пазовой изоляции (класс B,F)

 – тепловое сопротивление воздушных прослоек (отсутствуют)

5.2.3 Тепловое сопротивление воздушного зазора R₃₄, °C/Вт

,

где R₃₄ – тепловое сопротивление между статором и ротором,

α_δ – коэффициент теплопередачи в воздушном зазоре,

 – теплопроводность воздуха при расчетной тепмературе

Nu – число Нуссельта (характер движения - турбулентный)

,

где β = 1.25 – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности

Re – число Рейнольдса, по [3]

n – номинальная частота вращения об/мин.

n = 3000 об/мин.

ν – кинематическая вязкость воздуха при расчетной температуре 75 °С

ν = 20.5·10^-6 м²/c

5.2.4 Тепловое сопротивление лобовых частей обмотки статора R₂₅, °C/Вт

,

где

где  –эквивалентный коэффициент теплопроводности лобовой части

 – лобовые части не изолированы

 – лобовые части не покрыты эмалью

,

где k_л = 0.409 – коэффициент, учитывающий действительную площадь теплообмена (2p=2)

 м²

 – теплопроводность воздуха при расчетной тепмературе

 мм – эквивалентный диаметр стержня обмотки

 число Нуссельта для поверхности, обращенной к станине

 число Рейнольдса

 м/с – средняя скорость потока воздуха на выходе из роторных лопаток

 м – внешний диаметр лопаток ротора

,

где ,

5.2.5 Тепловое сопротивление ротора R₄₅, °C/Вт

,

где ,

 число Нуссельта

,

 м/с

 – ширина (длина) лопатки ротора

 – средняя высота лопатки ротора

N_л = 19 – число лопаток ротора

 – диаметр короткозамыкающего кольца

5.2.6 Тепловое сопротивление ярма статора R₃₅, °C/Вт

,

где R_Z1 – тепловое сопротивление зубцов статора

 – коэффициент теплопроводности вдоль листов (проката)

 – тепловое сопротивление ярма сердечника статора

 – конвективное тепловое сопротивление с поверхности сердечника статора

где α_a – коэффициент, который определяется из критериального уравнения:

,

,

,

 – аксиальная составляющая скорости воздушного потока в канале между спинкой статора и корпусом

 м/с (значения напора и сечения взяты из вентиляционного расчета)

h_k1 – определяет размер кольцевого канала

5.3  Определение перегревов активных частей

Для определения перегревов необходимо составить систему уравнений, связывающих между собой разность температур, тепловые потоки и тепловые сопротивления.

Расчёт перегревов активных частей производится по отношению к охлаждающему воздуху, циркулирующему внутри электрической машины.

5.4  Система уравнений для расчёта перегревов активных частей относительно охлаждающего воздуха.

    ,

    ,

    ,

    .

Для упрощения вида уравнений используется понятие тепловой проводимости, которая определяется отношением Λ_i = 1/R_i

5.5  Определение тепловых источников

На основании электромагнитного расчета находим потери P_i.

5.5.1 Потери в пазовой части обмотки статора

5.5.2 Потери в лобовой части обмотки статора

Потери P₁ и P₂ пропорциональны длине пазовой и лобовой части проводника.

5.5.3 Потери в стали статора, состоящие из основных потерь в зубцах и ярме, пульсационных и поверхностных потерь в статоре и половины добавочных потерь при нагрузке

5.5.4 Потери в роторе, включающие в себя электрические потери в обмотке, пульсационные и поверхностные потери в роторе и половину добавочных потерь при нагрузке

5.6  Перегревы

В результате решения системы уравнений из п. 5.4 получаются следующие значения перегревов:

5.6.1  – перегрев пазовой части обмотки статора

5.6.2  – перегрев лобовой части обмотки статора

5.6.3  – перегрев стали сердечника статора

5.6.4  – перегрев ротора

5.6.5

5.7 Перегрев активных частей над охлаждающим воздухом

5.7.1 Перегрев пазовой части обмотки статора

5.7.2 Перегрев лобовой части обмотки статора

5.7.3 Перегрев стали сердечника статора

5.7.4 Перегрев короткозамкнутого ротора

5.7.5 Среднее превышение температуры обмотки статора