Таблица 3.2. Пред&пьно допустимые превышения температуры частей электрических машин при температуре газообразной охлаждающей

среды 40°С и высоте над уровнем моря не более J000 м

п/п.

Части электрических машин

Изоляционный материал класса нагревостойкости

Предельно допустимые превышения температур, С, при измерении

2 S 1&

w rt X

s §

с X >

о я

о S 4 о

il 11

4 S . о я ,

ш Ко й

5 н о. с

о S ч о Р S

о н Ч о

2 о.

2 р ч о 2 о.

<U Л X

о X 2 з:

о то о. с

о S ч о 2 S

S 5 °

>, о я н о. с

Обмотки переменного тока машин мощностью 50,00 кВ-А и выше или с длиной сердечника ] м и более

Обмотки:

а) переменного тока машин мощностью менее 5000 кВ-А с длиной сердечника менее 1 м

б) возбуждения машин постоянного и переменного тока с возбуждением постоянным токо.м, кроме указанных впп. 3 - 5 настоящей таблицы

в) якорные, соединенные с коллектором

Обмотки возбуждения неявнополюс-ных машин с возбуждением постоянным током

Одноякорные обмотки возбуждения с оголенными поверхностями

Обмотки возбуждения малого сопротивления, имеющие несколько слоев, и компенсационные обмотки

Изолированные обмотки, непрерывно замкнутые на себя

Неизолированные обмотки, непрерывно замкнутые на себя

Сердечники и другие стальные части, не соприкасающиеся с изолированными обмотками

Сердечники и другие стальные части, соприкасающиеся с изолированными обмотками

Коллекторы и контактные кольца незащищенные и защищенные

Превышение температуры этих частей не должно достигать значений, которые создавали бы опасность повреждения самих элементов пли соседних частей

Примечания: 1. Для стержневых обмоток ротора асинхронных машин допускается по согласованию с заказчиком иметь превышения температуры по п. 4. 2. Превышения температуры, указанные в п. 9, не должны превосходить допустимых значений для соприкасающихся обмоток.

В первом приближении для оценки нагрева электрическую маиншу можно представить как однородное тело с источниками тепла (потерями), равномерно распределенными внутри его объема. При неизменных во времени потерях процесс нагревания поверхности машины в этом случае описывается уравнением теплового баланса [18]

X;Pdf = Cd(AS) + ot5ASdt,

где ~ сумма потерь в объеме машины, Вт; С - теплоемкость машины, С = ст, с - удельная теплоемкость материала машины, ДжДкг °С); т - масса машины, кг; а - коэффициент теплоотдачи с поверхности, ВтДм-С), определяющий мощность, рассеиваемую с 1 площади поверхности при превышении температуры поверхности над охлаждающей средой, равной 1 С; S - поверхность охлаждения, м; Д9 - превышение температур поверхности машгаы над температурой охлаждающей среды, °С.

Из приведенного уравнения следует, что определенная доля потерь, выделяющихся в машине с момента ее включения, расходуется на нагрев самой машины, а остальные потери рассеиваются с поверхности в охлаждающую среду (соответственно первое и второе слагаемые правой части уравнения). По мере нагрева машины температура ее поверхности повышается, все большая часть тепла передается в окружающую среду и нагрев машины замедляется. При длительной (t = сю) работе с неизменной нагрузкой

Рис. 3.1. Кривые нагрева и охлаждения: а - процесс нагрева (при f = О ДЭр = О, при t - = ооДЭоо = АЭуст); б-процесс охлаждения (при < = 0 ДЭо=ДЭо = ДЭуст. при г = ооДЭоо = 0)

наступает тепловое равновесие, при котором уже все выделенные внутри машины потери рассеиваются в охлаждающую среду, а нагрев машины прекращается [й(ДЭ) = 0]. Такой режим называют установившимся тепловым режимом. Он характеризуется установившейся температурой машины ДЭуст = = const.

Общим решением уравнения теплового баланса является

ДЭ = ДЭо + (ДЭ - ДЭо) (1 -

где ДЭо - начальное (при i = 0) превьппение температуры поверхности машины над температурой охлаждающей среды, С; Д& - конечное (при t = оо) превышение температуры поверхности машины над температурой охлаждающей среды, °С; Т - постоянная времени нагрева, с:

T = C/(aS).

В частном случае нагрев машины из практически холодного состояния (при t = О Д8о = О, при t = с ДЭ = Дйуст)

Д& = Д&усти-е ).

Охлаждение отключенной от сети машины, достигшей установившейся температуры (при f = О Д&о = ДЭуст при ( = со Д9 = = 0),

Эти выражения графически иллюстрируются кривыми нагрева и охлаждения машины, приведенными на рис. 3.1,0 и б, на ко-торьж дана также графическая интерпретация постоянной времени нагрева Т.

Точный расчет нагрева электрических машин требует решения трехмерного температурного поля, осложненного неравномерным распределением источников тепла в объеме машины, различными тепловыми характеристиками элементов машины, существенно зависящими от технологии изготовления машины и системы охлаждения [21].

Расчетные методы в большинстве случаев основаны на условном подразделении всего объема машины или его симметричной в тепловом отношении части на ряд зон, обладающих постоянными в пределах каждой зоны тепловыми характеристиками (коэффициентом теплопроводности материала, отсутствием или наличием источников тепла и т. п.). По границам каждой из зон определяются условия теплопередачи, устанавливаются возможные направления тепловых потоков и для каждого из выбранных направлений рассчитьтаются тепловые сопро-