Проектирование электротехнических изделий: Методические указания к практическим занятиям (Технологические карты-инструкции по выполнению практических занятий), страница 8

1 вариант	2 вариант	3 вариант	4 вариант	5 вариант	6 вариант
1	1,5	2	2,5	3	3,5

3  Определите:

-  число витков катушки;

-  сечение, марку, размеры обмоточного провода (в таблице 5 справочного пособия приведены диаметры и площади поперечного сечения медных проводов различных марок);

-  коэффициент заполнения окна для выбранного провода (по таблице 6 справочного пособия);

-  ширину катушки b_к и возможность размещения катушки в междуполюсном пространстве;

-  сопротивление катушки в нагретом состоянии.

4  Начертите схему внутренних соединений катушек.

5  Сделайте вывод по результатам расчетов.

3.4 Технологическая карта-инструкция к практическому занятию № 4

«Расчет перегрева электротехнического изделия»

Цель занятия: рассчитать потери и температуру нагрева коллектора электрической машины постоянного тока.

Используемые средства обучения: технологическая карта-инструкция, тетрадь, микрокалькулятор, ручка, линейка.

Краткие сведения из теории

Преобразование энергии в электротехнических изделиях (ЭТИ) сопровождается потерями энергии. Потери создают тепловые потоки, которые нагревают отдельные части изделия, повышая их температуру. Величина теплового потока численно равна мощности потерь, выделяемых в данной части изделия.

Направление теплового потока устанавливается от источника тепла к среде с меньшей температурой. Можно считать температуру тепловым потенциалом.

,                                                    (4.1)

где q – перегрев (превышение температуры тела θ_н над температурой окружающей среды θ_ос).

Практически холодным состоянием при расчёте считается температура +15°С, (q_ХОС= 15°С).

Температура окружающей среды лежит в диапазоне: q_ОС = (15…35) °С.

Стандарт определяет допустимые перегревы отдельных частей ЭТИ относительно 35°С.

При теплоотдаче с поверхности перегрев q, °С определяется по формуле

,                                            (4.2)

где ∑P – суммарная мощность потерь, Вт;

S_OX – суммарная поверхность охлаждения части тела, см²;

a - коэффициент теплоотдачи, Вт/см²×°С.

В электрических машинах различают электрические, механические, магнитные и прочие потери.

Электрические потери вычисляются по формулам:

P = ∆U∙I(4.3)

P = ∆U²/R(4.4)

P = I²∙R(4.5)

Механические потери от трения щеток о коллектор:

,                                   (4.6)

где К_тр – коэффициент трения щеток (принимается К_тр = 0,2);

р_уд – удельное нажатие щеток, Па

∑S_щ – суммарная контактная поверхность всех щеток.

,                                    (4.7)

где N_щ/б – число щеток на болт.

Магнитные потери зависят от частоты, магнитной индукции, массы и материала магнитопровода. Поэтому для расчета потерь пользуются приблизительными значениями удельных потерь, приводимых в справочниках.

P_м = p_уд∙G,                                                     (4.8)

где G –масса стали магнитопровода;

Коэффициент теплоотдачи a зависит от материала, от состояния поверхности, качества обработки, способа охлаждения, движения воздуха и от атмосферного давления.

Для электрических машин при вращении

,                                           (4.9)

где К_о – коэффициент интенсивности обдувания (К_о » 0,5…1).

При тепловом расчёте делаются допущения:

-  температура окружающей среды постоянна;

-  металлические части не обладают тепловым сопротивлением;

-  узлы и детали электрической машины имеют одинаковые температуры нагрева во всем своем объеме;

-  потери в определенной части изделия выделяются боковой поверхностью этой части изделия.

Электротехнические изделия неоднородны по своему составу (сталь, медь, изоляция, воздух). Физическая сущность тепловых процессов в ЭТИ очень сложна, и поэтому точное определение ожидаемых перегревов затруднительно. При проектировании ограничиваются приближённым ориентировочным расчётом с применением экспериментально установленных коэффициентов теплоотдачи.