Тепловой и вентиляционный расчет асинхронного двигателя

 

Работа асинхронного двигателя сопровождается потерями мощности, которые в форме потоков тепловой энергии передаются от наиболее нагретых частей машины к менее нагретым и, в конечном итоге, передаются с охлаждаемых поверхностей окружающей среде. Передача тепла в твердых телах происходит посредством теплопроводности, а с нагретых поверхностей отдача тепла происходит преимущественно посредством конвекции и лучеиспускания. На пути движения тепловых потоков возникают перепады температуры. Цель теплового расчета асинхронного двигателя – это определение превышения температуры его отдельных частей над температурой охлаждающего воздуха.

В асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором наиболее сильно, как правило, нагревается обмотка статора. Допустимое среднее значение превышения температуры обмотки статора над температурой охлаждающей среды (перегрев обмотки статора) зависит от класса нагревостойкости (температурного индекса) выбранного изоляционного материала. Перегрев обмотки статора должен быть ниже допустимых значений, установленных ГОСТ 183 – 74.

Определяем потери мощности в обмотке статора подразделяют на потери в пазовой и лобовой части обмотки статора, согласно [1] по формуле

 

, (10.1)

 

где — коэффициент увеличения потерь для изоляции класса нагревостойкости F.

 

Вт.

 

Определяем потери мощности в лобовой части обмотки статора, согласно по формуле

 

, (10.2)

 

Вт.

 

Определяем периметр поперечного сечения паза, согласно [1] по формуле:

 

, (10.3)

 

м.

 

Определяем перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки, согласно [1] по формуле:

 

, (10.4)

 

где мм – односторонняя толщина пазовой изоляции;

– средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции;

– среднее значение коэффициента теплопроводности внутри изоляции катушки всыпной обмотки.

 

°С.

 

Определяем превышение температуры внутренней поверхности магнитопровода статора над температурой воздуха внутри машины, согласно [1] по формуле:

 

, (10.5)

 

где – коэффициент, учитывающий, что только часть потерь мощности в стали и пазовой части обмотки статора передается воздуху внутри машины, а остальная часть потерь передается через станину наружному воздуху;

– коэффициент теплоотдачи с поверхности.

 

.

 

Определяем перепад температуры по толщине изоляции лобовой части катушки из круглого провода, согласно [1] по формуле:

 

 

, (10.6)

 

где — условный периметр охлаждения лобовой части одной катушки;

– односторонняя толщина изоляции лобовой части катушки, при отсутствии изоляции мм.

 

.

 

Определяем превышение температуры поверхности лобовых частей обмотки статора над температурой воздуха внутри машины, согласно [1] по формуле:

 

, (10.7)

 

.

 

Определяем среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри машины, согласно [1] по формуле

 

 

, (10.8)

 

.

 

Определяем потери мощности, отводимые в воздух внутри машины, согласно [1] по формуле:

 

, (10.9)

 

где ,

 

Вт;

 

Вт.

 

Определяем поверхность ребер станины, согласно [1] по формуле:

 

, (10.10)

 

где м — условный периметр поперечного сечения ребер корпуса двигателя.

 

.

 

Определяем превышение температуры воздуха внутри машины над температурой окружающей среды определяется в предположении, что температура корпуса равна температуре воздуха внутри машины, согласно [1] по формуле:

 

, (10.11)

 

где - коэффициент подогрева воздуха.

 

.

 

Определяем среднее значение превышения температуры обмотки статора над температурой окружающей среды, согласно [1] по формуле:

 

, (10.12)

 

.

 

Определяем требуемый расход воздуха, согласно [1] по формуле:

 

, (10.13)

 

где – коэффициент, учитывающий изменение теплоотдачи по длине корпуса машины.

 

, (10.14)

 

где – коэффициент;

об/мин – частота вращения ротора в номинальном режиме.

 

;

 

м³/сек.

 

Определяем расход воздуха, который может быть получен при заданных размерах двигателя, согласно [1] по формуле:

 

, (10.15)

 

м³/сек

 

Для нормального охлаждения асинхронных двигателей необходимо, чтобы расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором, был больше требуемого, то есть выполнялось условие:

 

; (10.16)

 

.