Превышений температуры

Метод экспериментального моделирования. Применяется в тех случаях, когда проектируемая электрическая машина не имеет схожих в тепловом отношении аналогов. Для получения требуемых при расчете параметров необходимо проведение экспериментов на моделях или на макетах. Для определения искомых превышений температур отдельных частей электрических машин находят перепады температур, происходящие на пути движения тепловых потоков от источников теплоты к охлаждающей среде. Перепады температур происходят в изоляции, в активных частях, а также между охлаждающими поверхностями машины и охлаждаемой средой. Кроме того, необходимо учитывать подогрев охлаждающей среды от нагретой машины.

Несмотря на малую толщину изоляции и вследствие небольшого значения еэ коэффициента X (см. табл. II. 1), перепад температуры в изоляции значительно больше, чем в активных материалах, и может достигать 20° С и более. Величины предельно допустимых превышений температур т по отношению к окружающему машину воздуху (с учетом превышения температуры охлаждающей среды над температурой внешнего окружающего воздуха) для изоляционных материалов различного класса см. в табл. 1.1.

Метод экспериментального моделирования. Применяется в тех случаях, когда проектируемая электрическая машина не име/ ет схожих в тепловом отношении аналогов. Для получения требуемых при расчете параметров необходимо проведение экспериментов на моделях или на макетах. Для определения искомых превышений температур отдельных частей электрических машин находят перепады температур, происходящие на пути движения тепловых потоков от источников теплоты к охлаждающей среде, Перепады температур происходят в изоляции, в активных частях, а также между охлаждающими поверхностями машины и охлаждаемой средой. Кроме того, необходимо учитывать подогрев охлаждающей среды рт нагретой машины.

Пределы допускаемых превышений температур при стандартной температуре охлаждающего воздуха +35° С

Большинство электрических машин, за исключением тяговых, предназначается для продолжительного режима работы. Кроме того, расчет превышений температуры продолжительного режима работы кладется также в основу расчетов превышений температур при кратковременных и повторно-кратковременных режимах работы. Поэтому тепловой расчет продолжительного режима работы является основным.

Чтобы определить распределение превышений температур в пло-

Постоянные А и В необходимо найти из граничных условий. В частном случае положим на одном конце стержня заданным превышение температуры 8 (0). Пусть на другом конце при л' = / тепловой поток равен нулю. Подставив первое условие в общее решение (8.55), получим А~\-В — 0. Выражая тепловой поток в соответствии с законом Фурье и используя общее решение (8.55), найдем с учетом второго условия — рА ехр ( — р/) + -\-рВ ехр ( + РО =0. Решение полученной системы двух алгебраических уравнений дает Л"=9(0) ехр (р/) /(2 ch pi] , В=6(0)ехрХ Х( — p/)/i2 ch /Я). Тогда распределение превышений температур запишется в виде

Для решения задачи о неоднородном токопроводе можно использовать метод локальных координат, сущность которого состоит в том, что весь кусочно-однородный токопровод представляют в виде расчлененных однородных участков. Для каждого выделенного однородного участка вводится своя локальная система координат ( 8.5). Дифференциальное уравнение распределения превышений температур вдоль каждого такого /-го участка должно включать в себя как стоки, так и источники теплоты, и поэтому такое уравнение запишется в виде . = 0. Общий интеграл его есть

Если рассматриваемые токопроводы дополнительно к естественному теплоотводу с наружной поверхности начать охлаждать еще каким-либо способом, например путем принудительного движения воды или воздуха вдоль внутренней полости, то установившиеся значения превышений температур начнут снижаться. В зависимости от интенсивности этого внутреннего охлаждения установившиеся превышения температур могут уменьшаться до нуля и даже получать отрицательные значения, когда с наружной поверхности не только не отводится теплота, но через эту поверхность поглощается теплота от более высоко нагретого окружающего воз-

тельного охлаждения соответствует кривым <2д = / (Ф), построенным на 1.24 для зоны положительных превышений температур. Ординаты этих кривых взяты как разность ординат кривых Q = f (в) и QH = == / {&) с одинаковыми индексами. Обозначение этих кривых QA выбрано исходя из того, что в рассматриваемом случае важны участки этих кривых, которые отражают естественный теплоотвод через вводимые зазоры между параллельными шинами токопроводов.

При сохранении превышений температур обмоток статора и ротора и основных размеров это позволяет увеличить мощность турбогенераторов в 1,2 раза.

Используя закон теплопроводности Фурье, из уравнений теплового баланса для каждого источника теплоты и каждого узла можно составить число уравнений, равное числу искомых превышений температуры Д^ — Д?7:

Метод эквивалентных греющих потерь. Этот метод основан на принципе суперпозиции (наложений превышений температуры, вызываемых каждым источником потерь) и применим для вентилируемых машин.

Для расчета тепловой напряженности электрической машины и определения средних значений превышений температуры отдельных частей принимают температуру охлаждающего воздуха у теплорассеивающих поверхностей одинаковой и равной средней температуре нагрева воздуха в объеме машины, в ряде случаев пренебрегают тепловым сопротивлением обмоток вдоль проводников. В этом случае тепловую схему машины сводят к упрощенной тепловой схеме замещения ( 7.4).

При расчете средних превышений температуры активных частей машины сопротивления обмоток приводят к предельным допускаемым температурам для выбранного класса нагревостойкости изоляции. Для этого сопротивления, вычисленные при расчете рабочих характеристик, необходимо умножить на коэффициент Лт. При классе нагревостойкости изоляции В ?т = 1,15, при классе нагревостойкости F ifcT = 1,07, при классе нагревостойкости Н ?т = 1 ,145 .

увеличивать мощность машины, доводя абсолютную температуру обмоток до летнего уровня. Однако при этом разность температур обмотки и среды может оказаться недопустимо большой. Исходя из этого в нормах и стандартах ограничивается диапазон температуры охлаждающей среды и превышений температуры изоляции. При этом, разумеется, оказывается заданной и абсолютная температура обмоток, но она уже является величиной переменной — функцией температуры охлаждающей среды.

В электрических машинах с непосредственным охлаждением необходимость тепловых расчетов по прототипам становится более актуальной, а сами расчеты существенно упрощаются. Благодаря тому что число разнотипных тепловых сопротивлений на путях основных тепловых потоков сокращается, точность предопределения максимальных превышений температуры увеличивается; с другой стороны, по этой же причине оказывается удобным применять в расчете метод относительных единиц.

При работе машины в горных местностях, где из-за понижения атмосферного давления ухудшается теплоотдача, стандарты предусматривают некоторое уменьшение допустимых превышений температуры.

9.6. Расчет превышений температуры *

9.6. Расчет превышений температуры................ 286

Прямой пуск. Этот способ применяют для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Двигатели этого типа малой и средней мощности обычно проектируют так, чтобы при непосредственном подключении обмотки статора к сети возникающие пусковые токи не создавали чрезмерных электродинамических усилий и превышений температуры, опасных с точки зрения механической и термической прочности основных элементов машины.

Максимально допустимая температура обмотки может быть найдена путем сложения максимального допустимого превышения температуры бмакс с условной температурой окружающей среды (для табл. 13.2 принято, что 9-0 = 40°С) Ь макс = 9макс + &„. Если температура окружающей среды превышает расчетную, допустимое превышение температуры обмотки в эксплуатации должно быть снижено, чтобы температура обмотки не превосходила &Макс- Если температура окружающей среды меньше расчетной, то в эксплуатации допускается соответственно увеличивать максимально допустимое превышение температуры обмотки 9Макс. но не более чем на 10°С по сравнению с величиной, установленной ГОСТом. При работе машины в горных местностях, где из-за понижения барометрического давления ухудшается теплоотдача, стандарты предусматривают некоторое уменьшение допустимых превышений температуры.