7. Тепловой расчет

Преобразование электрической энергии в механическую сопровождается потерями, которые переходят в теплоту и вызывают нагревание асинхронного двигателя. Наиболее нагретыми частями его чаще всего являются обмотки статора и ротора. Для нормальной работы машины необходимо, чтобы температура изоляции обмоток не превышала установленные для нее пределы.

Тепловой расчет производится для класса изоляции В, предельно допустимая температура 120 ⁰С.

Определим превышение температуры внутренней поверхности сердечника статора над температурой воздуха внутри двигателя по формуле

; (177)

,

где К – коэффициент, учитывающий, что часть потерь в сердечнике статора и в пазовой части обмотки передается через станину непосредственно в окружающую

среду, К=0,2;

₁ - коэффициент теплоотдачи с поверхности, ;

Р_э.п1 – электрические потери в пазовой части обмотки статора

; (178)

,

где k_ – коэффициент увеличения потерь по сравнению с полученными, для класса изоляции В рассчитаем по формуле

Определим перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки статора

; (179)

,

где П_П1 - расчетный параметр поперечного сечения паза статора

; (180)

;

_экв - средняя эквивалентная теплопроводность пазовой изоляции для класса нагревостойкости:

.

Так как .

Определим перепад температуры по толщине изоляции лобовых частей

; (181)

,

где Р_э.л1 – электрические потери в лобовых частях катушек статора

; (182)

;

П_л1 - периметр условной поверхности охлаждения лобовой части одной катушки

П_л1 =П_п1 = 40,3 мм;

b_из.л1 – односторонняя толщина изоляции лобовой части катушки, b_из.л1= 0,05 мм.

Определим превышение температуры наружной поверхности лобовых частей над температурой воздуха внутри двигателя по формуле (183) и среднее превышение температуры обмотки статора над температурой воздуха внутри двигателя по формуле (184)

; (183)

;

(184)

.

Определим превышение температуры воздуха внутри двигателя над температурой окружающей среды по формуле

; (185)

,

где Р_В – сумма потерь, отводимых в воздух внутри двигателя

; (186)

,

где Р - сумма потерь, которая определяется по формуле

(187)

S_кор - эквивалентная поверхность охлаждения корпуса

; (188)

;

_в – коэффициент подогрева воздуха, для .

Определим среднее превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды по формуле

; (189)

.

Вычислим требуемый для охлаждения расход воздуха по формуле

; (190)

м³/с.

где k_m – коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения по длине поверхности корпуса обдуваемого наружным диаметром

; (191)

.

Вычислим расход воздуха, обеспечиваемый наружным вентилятором

; (192)

м³/с.

Нагрев частей двигателя находится в допустимых пределах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте был рассчитан асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 3,4 кВт. Для этой электрической машины были рассчитаны размеры статора и ротора, выбраны типы обмоток, обмоточные провода, изоляция, материалы активных и конструктивных частей двигателя.

В курсовом проекте был спроектирован асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии, его технические характеристики приведены в таблице 4 в сравнении с техническими характеристиками асинхронных двигателей серий 4А100S4У3 и 4А100L4У3.

Таблица 4 – Технические данные двигателей

-	, кВт	S, %	, %
4А100S4У3	3	4	82,5	0,85	2,2	2,0	6,5
Спроектированный двигатель	3,4	3,85	84,8	0,865	2,3	1,23	4,92
4А100L4У3	4	3,67	85	0,87	2,2	2	6,5