Электротехника \ Проектирование электрических машин

Тепловые расчеты электрических машин. Поле температуры. Процессы передачи тепла. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Понятие тепловых сопротивлений, страница 3

Материалы применяемые в электрических машинах, в подавляющем большинстве являются изотропными и значения коэффициентов теплопроводности полученные на базе экспериментальных исследований, приводятся в специальной литературе [1, 2, 3, 4, 5, 6, 11]. Однако сама электрическая машина является сложной композицией проводниковых, магнитных, изоляционных и конструктивных материалов. Так корпусная изоляция представляет собой слоистую систему из материалов с различными коэффициентами теплопроводности и наличием воздушных прослоек, сердечники магнитопроводов композицию из стальных листов, изолированных друг от друга. Наиболее сложную систему представляют из себя обмотки электрических машин, включающие проводниковые материалы (медь, алюминий) и воздушные промежутки между проводниками. Эти обстоятельства обусловили необходимость расчетов эквивалентных коэффициентов теплопроводности композиционных структур, методика определения которых наиболее полно отражена в [4, 5, 6].

Коэффициенты теплопроводности ряда проводниковых, магнитных, изоляционных и конструктивных материалов, применяемых в электрических машинах приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Коэффициенты теплопроводности материалов, применяемых в электрических машинах

Наименование материала

Коэффициент теплопроводности l

Медь М00 при t=20°C

395

Медь М00 при t=100°C

392

Медь М1, М2 при t=20°C

387

Медь М1, М2 при t=100°C

380

Алюминий при t=20°C

198

Алюминий при t=100°C

189

Электротехническая сталь

1211¸1213

1311¸1312

1411¸1413

1511¸1513

2011¸2013

2112¸2411

35¸37

24

19¸21

15¸18

31¸37

31¸33

Сталь конструкционная (Ст.3-Ст.45)

48

Дюралюминий (силумин)

160

Текстолит

0,17¸0,22

Стеклотекстолит

0,31¸0,34

Гетинакс

0,23¸0,28

Дерево (поперек волокн)

0,11¸0,13

Миканит

0,18¸0,24

Электрокартон

0,15¸0,18

Стеклоткань

0,18¸0,2

Стукломикафолий

0,2

Стекломиканит

0,14¸0,16

Асбестовая бумага

0,18¸0,19

Микафолий

0,23

4.3.1.1 Эквивалентный коэффициент теплопроводности слоистой композиции.

На рис. 4.1 представлена конструкция корпусной изоляции, состоящая из различных материалов

Рис. 4.1. Определение эквивалентной теплопроводности изоляции

Температурный перепад  равен сумме температурных перепадов по слоям:

.

Тепловой поток через все слои одинаков и, следовательно. суммарное тепловое сопротивление равно:

.

Обозначив через lэкв эквивалентную теплопроводность получаем (площадь также одинакова):

.

Из полученного выражения находим эквивалентную проводимость слоистой композиции:

          (4.1)

или в общем виде:

          (4.2)

При расчете lэкв наиболее неопределенным представляется учет воздушных промежутков между слоями, т.к. в основном их величина определяется технологией производства (наложением изоляции, пропиткой и другими факторами). Поэтому в практике тепловых расчетов электрических машин обычно используют значение lэкв , полученное для различных комбинаций материалов на основании опыта производства электрических машин. Значения коэффициентов теплопроводности для различных изоляционных материалов и композиций приведены в [1, 2, 5, 6], а значения lэкв, для наиболее применяемых в электрических машинах композиций  - в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Эквивалентные коэффициенты теплопроводности корпусной изоляции электрических машин.

Корпусная (пазовая) изоляция

Коэффициент теплопроводности lэкв

Изоляция класса А, Е, В

0,186

Изоляция класса F, H

0,2

Изоляция типа «Изофлекс»

0,24¸0,31

Микалентавая компаундированная изоляция

0,2¸0,27

Изоляция типа «Слюдотерм»

0,24¸0,27

Изоляция типа «Монолит»

0,26¸0,32
Скачать файл