2. Тепловой расчёт двигателя

Целью теплового расчёта является определение превышений температуры изоляции и элементов конструкции машины над температурой охлаждающего воздуха. Величина допус-тимой предельной температуры определяется классом нагревостойкости изоляции. При тем-пературах, не превышающих допустимых значений, срок службы изоляции составляет 15…20 лет. Постоянное превышение допустимой температуры нагрева на 10…12 ºС сокра-щает срок службы изоляции приблизительно вдвое. Согласно ГОСТ 8865-70 предельная температура нагрева изоляции класса нагревостойкости В составляет 130ºС. Расчётная рабочая температура нагрева изоляции обмоток должна быть несколько ниже предельно допустимого значения. Такой запас обусловлен приближённостью инженерных методик те-пловых расчётов, дающих лишь усреднённые результаты. Однако строгая технологическая дисциплина на предприятии позволяет привести полуэмпирические и эмпирические расчёт-ные методики в хорошее соответствие с результатами производственных испытаний.

В продолжительном режиме работы машины температура её составных частей дости-гает установившихся значений. Разность между установившейся температурой определён-ного элемента машины и температурой окружающей среды называется превышением темпе-ратуры этого элемента. ГОСТ 183-74, на основе которого составлена таблица 7, регламенти-рует предельно допустимые превышения температуры (перегрев) важнейших частей маши-ны постоянного тока над температурой охлаждающего воздуха, которая принимается равной 40ºС. Определяемые в тепловом расчёте превышения температур при выбранных электро-

магнитных нагрузках должны быть ниже предельных допускаемых значений не менее чем на 10%. Степень перегрева того или иного элемента машины определяется потерями мощности

в этом элементе, его размерами и условиями отвода тепла. Таким образом, при известной

конструкции, исходной информацией для вентиляционных и тепловых расчётов машины являются результаты расчёта потерь, выделяющихся в её основных узлах и элементах.

Таблица 7

Предельные превышения температуры частей машин постоянного тока с изоляцией класса В.

Часть машины	Превышение температуры, ºС, при измерении
	методом термометра	методом сопротивления
1. Обмотка якоря 2. Обмотки возбуждения – последовательная и комму-тирующих полюсов 3. Обмотки возбуждения – параллельная и независимая 4. Сердечники и другие части, соприкасающиеся с обмотками 5. Коллектор	70 80 70 80 80	80 80 80 - -

2.1. Расчёт потерь и коэффициента полезного действия в номинальном режиме

В соответствии с ГОСТ 183-74 расчётной рабочей температурой обмоток с изоляцией класса В следует считать 75ºС. При этой температуре удельная электрическая проводимость меди составляет .

Сопротивление обмотки якоря при рабочей температуре –

(151)

Потери в обмотке якоря –

(152)

Средняя длина витка параллельной обмотки возбуждения (по эскизам на рис. 17 и 18 с учётом внутреннего технологического радиуса закругления 5…7 мм) –

(153)

Сопротивление параллельной обмотки возбуждения при рабочей температуре –

(154)

Потери в параллельной обмотке возбуждения –

(155)

Средняя длина витка последовательной (стабилизирующей) обмотки возбуждения (по эскизам на рис. 17 и 18; при намотке на ребро внутренний технологический радиус закруг-ления должен составлять не менее 10…12 мм) –

(156)

Рис. 18

Сопротивление последовательной обмотки возбуждения –

(157)

Потери в последовательной обмотке возбуждения –

(158)

Средняя длина витка обмотки коммутирующих полюсов (по эскизам на рис. 17 и 18; при намотке на ребро внутренний технологический радиус закругления должен составлять не менее 10…12 мм) –

(159)

Сопротивление обмотки коммутирующих полюсов –

(160)

Потери в обмотке коммутирующих полюсов –

(161)

Электрические потери в скользящем контакте щётки-коллектор (падение напряже-ния, независимо от силы тока, принимается равным 2 В) –

(162)

Масса стали зубцового слоя якоря –

(163)

Фактор магнитных потерь, учитывающий изменение свойств стали марки 2013 в зави-симости от частоты перемагничивания при индукции 1 Тл и особенности технологического процесса изготовления якоря (по графику на рис. 19) –

(164)

Потери в стали зубцов якоря –

(165)

Масса спинки якоря –

(166)

Потери в стали спинки якоря –

(167)

Суммарная площадь контактной поверхности щёток –

(168)

Окружная скорость коллектора –

(169)

Рис. 19

Потери на трение в скользящем контакте –

(170)

Механические потери (включают в себя потери на трение в подшипниках качения, на вентиляцию, на трение ротора о воздух и в первом приближении составляют 2…3 % от но-минальной мощности машины; уточнение возможно и целесообразно только при известных конструкции и размерах вентилятора) –

(171)

Добавочные потери –

(172)

Результаты расчёта потерь мощности в номинальном режиме следует свести в таблицу с соответствующим названием. На этом этапе целесообразно оценить коэффициент полезного действия и сравнить его с принятым предварительно.

Сумма всех потерь –

(173)

Расчётный коэффициент полезного действия (окончательное значение устанавливается по результатам испытаний) –

(174)

Потери мощности и коэффициент полезного действия в номинальном режиме