Основы аэродинамических и тепловых расчетов в электромеханике (200,00 руб.)

Стр.1

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Министерство образования и науки Российской Федерации НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Ю.Г. БУХГОЛЬЦ, В.А. ТЮКОВ, Т.В. ЧЕСТЮНИНА ОСНОВЫ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ РАСЧЕТОВ В ЭЛЕКТРОМЕХАНИКЕ Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия НОВОСИБИРСК 2008

Стр.1

УДК 621.313.001.24(075.8) Б 943 Инновационная образовательная программа НГТУ «Высокие технологии» Рецензенты: канд. техн. наук, доц. В.Н. Аносов; д-р техн. наук, проф. О.П. Муравлев, Томский политехнический университет Работа подготовлена на кафедре электромеханики Бухгольц Ю.Г. Б 943 Основы аэродинамических и тепловых расчетов в электромеханике : учеб. пособие / Ю.Г. Бухгольц, В.А. Тюков, Т.В. Честюнина. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2008. – 196 с. ISBN 978-5-7782-1141-4 Приведены основные положения теории аэродинамики и теплопередачи, принципы составления эквивалентных схем вентиляционной цепи, процессов теплопередачи, соотношения для расчетов коэффициентов аэродинамических сопротивлений теплопроводности и теплопередачи и другие справочные данные, не используемые в расчетах систем охлаждения. Предназначена для студентов, обучающихся по направлениям «Энергетика и электротехника», «Мехатроника и автоматизация». УДК 621.313.001.24(075.8) ISBN 978-5-7782-1141-4 © Бухгольц Ю.Г., Тюков В.А., Честюнина Т.В., 2008 © Новосибирский государственный технический университет, 2008 2

Стр.2

ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ............................................................................................................ 6 Глава 1. ЗАДАЧИ И ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ .............................................................................................. 7 Глава 2. НАГРЕВ И ОХЛАЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН...... 16 2.1. Системы охлаждения электрических машин, их эффективность и экономичность.................................................................... 17 2.2. Основы проектирования систем охлаждения, связь электромагнитного, вентиляционного и теплового расчетов ......................... 20 Глава 3. ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН .............................................................................................. 22 3.1. Характеристики схем вентиляции ................................................... 22 3.2. Задачи вентиляционного расчета .................................................... 29 3.3. Аэродинамическая (гидравлическая) характеристика электрической машины ................................................................... 32 3.4. Определение аэродинамических (гидравлических) сопротивлений тракта охлаждения................................................................ 37 3.4.1. Сопротивление трения в каналах ............................................. 37 3.4.2. Местные аэродинамические и гидравлические сопротивления ........................................................................................... 39 3.4.3. Учет влияния вращения ротора на аэродинамическое (гидравлическое) сопротивление .............................................. 42 3.5. Вентиляторы электрических машин ............................................... 44 3.5.1. Общие сведения о вентиляторах .............................................. 44 3.5.2. Особенности проектирования вентиляторов электрических машин .......................................................................................... 48 3.5.3. Проектирование центробежных вентиляторов ....................... 50 3.5.4. Проектирование осевых вентиляторов .................................... 56 3.6. Графоаналитический расчет вентиляционных схем ..................... 62 3.6.1. Параллельное включение ветвей с напорными элементами ................................................................................. 66 3.6.2. Последовательное включение основного вентилятора с параллельной цепочкой, содержащей в одной ветви напорный элемент ...................................................................... 67 3

Стр.3

Глава 4. ТЕПЛОВЫЕ РАСЧЕТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ............ 70 4.1. Поле температуры. Процессы передачи тепла ............................... 70 4.2. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Понятие тепловых сопротивлений ................................................................ 74 4.3. Определение коэффициентов теплопроводности и теплоотдачи при тепловых расчетах электрических машин ................. 76 4.3.1. Коэффициент теплопроводности композиционных структур ...................................................................................... 76 4.3.1.1. Эквивалентный коэффициент теплопроводности слоистой композиции ......................................................... 78 4.3.1.2. Коэффициент теплопроводности шихтованных пакетов магнитопровода поперек листов ......................... 80 4.3.1.3. Эквивалентные коэффициенты теплопроводности обмоток ................................................................................ 81 4.3.2. Определение коэффициентов теплоотдачи ............................. 87 4.4. Задачи теплового расчета................................................................. 90 4.5. Тепловой расчет электрических машин ......................................... 92 4.5.1. Принципы составления эквивалентных тепловых схем замещения. Расчет установившегося теплового режима ....... 93 4.5.1.1. Асинхронный электродвигатель закрытого исполнения с внешним обдувом (электродвигатели типа А4, АИ, исполнение IP-44) ........................................ 94 4.5.1.2. Статор машины переменного тока с радиальной системой вентиляции .......................................................... 99 4.5.2. Тепловой расчет неустановившихся тепловых режимов ..... 102 4.5.2.1. Тепловой режим повторно-кратковременного режима................................................................................ 108 4.5.2.2. Тепловой режим кратковременных режимов ................. 110 Глава 5. ПРИМЕРЫ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ И ТЕПЛОВЫХ РАСЧЕТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ............................... 112 5.1. Вентиляционный расчет закрытого оребренного асинхронного электродвигателя с внешним обдувом (исполнение IP-44) ....... 113 5.2. Вентиляционный расчет защищенного асинхронного электродвигателя (исполнение IP-23) ....................................................... 116 5.3. Вентиляционный расчет закрытого асинхронного электродвигателя с форсированным охлаждением ротора (исполнение IP-44) .................................................................................... 120 5.4. Вентиляционный расчет синхронной машины с радиальной системой вентиляции и разомкнутым циклом ............................ 125 5.5. Вентиляционный расчет синхронной машины с радиальной системой и замкнутым циклом вентиляции ................................ 129 4

Стр.4

5.6. Вентиляционный расчет машины постоянного тока с аксиальной системой вентиляции ............................................. 133 5.7. Тепловой расчет закрытого обдуваемого асинхронного электродвигателя серий 4А, АИ ................................................... 139 5.8. Тепловой расчет защищенного асинхронного электродвигателя серий 4А, АИ (hв ≤ 250 мм) ......................................... 147 5.9. Тепловой расчет синхронной машины с радиальной системой вентиляции ................................................................... 148 5.9.1. Тепловой расчет статора ........................................................ 148 5.9.2. Тепловой расчет обмотки возбуждения................................ 151 5.9.2.1. Многорядная обмотка возбуждения ................................ 152 5.9.2.2. Однорядная обмотка возбуждения .................................. 153 5.10. Тепловой расчет машины постоянного тока с аксиальной системой вентиляции ................................................................... 154 5.10.1. Тепловой расчет якоря ........................................................... 155 5.10.2. Тепловой расчет главных и добавочных полюсов ............... 160 5.11. Тепловой расчет повторно-кратковременных и кратковременных режимов работы электрических машин ................. 166 5.11.1. Тепловой расчет закрытого электродвигателя постоянного тока с естественным охлаждением в повторнократковременных режимах .................................................... 167 5.11.2. Тепловой расчет закрытого электродвигателя постоянного тока с естественным охлаждением в кратковременном режиме .............................................................................. 170 5.11.3. Тепловой расчет закрытого асинхронного электродвигателя с естественным охлаждением в повторно-кратковременных режимах ............................................................... 173 Литература ........................................................................................................... 174 Приложение ......................................................................................................... 175 5

Стр.5