3.3 Расчёт теплового режима

Тепловой режим обмотки зависит от значительного числа конструктивных факторов и физических свойств материалов, использованных в обмотке ЭМ: способа намотки, толщины изоляции провода и его материала, наличия изоляционных прокладок , размеров заполненного воздухом (лаком) пространства обмотки и др. Расположение этих элементов в обмотке можно иллюстрировать эквивалентной картиной, приведенной на рис. 4.

Рис. 4. Эквивалентная схема расположения элементов рабочей изоляции в обмотке.

Приведенное значение коэффициента теплопроводности для изоляции всей катушки , Вт/град см²:

,

где - толщина изоляции провода;=0- толщина прокладки;- эквивалентная толщина участка обмотки, заполненного воздухом или лаком (компаундом), которая определяется способом намотки катушки и составляет величину см, примем ,

и из таблицы 7.1{1}.

Приведенное значение коэффициента теплопроводности для изоляции всей катушки:

Эквивалентный коэффициент теплопроводности для всей катушки определяется как

,

где -некоторый экспериментально определенный, корректирующий коэффициент, характеризующий технологию выполнения обмотки, определяемый по графику зависимости рис. 7.2.{1} и .

Рис.5. График зависимости корректирующего коэффициента .

Посчитаем эквивалентный коэффициент теплопроводности для всей катушки:

Далее необходимо произвести расчет температурного режима обмотки (катушки). Определяющим в работе материала катушки является максимальная температура нагрева ее элементов, так как от ее значения зависит срок службы всех изоляционных материалов и изменение физических свойств металла обмотки.

Определение максимальной температуры и температурного поля внутри катушки при реальных условиях ее нагрева в аналитической форме достаточно сложно и практически неприемлемо для инженерных расчетов. Поэтому используются приближенные методы с учетом привлечения ряда экспериментально полученных зависимостей. В этом случае среднее и максимальное превышение температуры внутренних частей обмотки определяют по отношению к температуре ее поверхности , предполагая в первом приближении равномерное распределение источников нагрева по сечению обмотки. Используя полученную для ЭМ постоянного тока эмперическую формулу, температуру перегрева наружной поверхности катушки относительно окружающей среды () можно определить как

,

где - мощность, потребляемая катушкой при сопротивлении проводов обмотки при температуре 0⁰С;

- поверхность охлаждения через наружную поверхность и внутреннюю боковые поверхности;

- коэффициент, учитывающий рост теплопередачи с внутренней поверхности катушки.

Тогда температура поверхности катушки:

⁰С

⁰С

С достаточной степенью можно считать, что средняя температура тела катушки на ()⁰С будет превышать температуру боковой ее поверхности

⁰С.

Выбираем провод с эмалевой изоляцией класса А согласно приложения 2{1}, и делаем вывод, что класс изоляции А подходит.

Теперь можно найти сопротивление провода катушки при этой температуре, Ом:

,

где - температурный коэффициент металла (меди).

Потребляемый нагретой катушкой ток:

Общую МДС электромагнита (АВ) при температуре найти из

Результат определения следует сравнить с общим значением МДС катушки. Далее определим мощность, потребную для работы электромагнита в нагретом состоянии, Вт: