- •Гидравлические и тепловые расчеты в электрических машинах
- •Воронеж 2012
- •Оглавление
- •1. Общие вопросы теплообмена
- •2. Основы теории гидравлических
- •3. Вентиляторы электрических машин
- •Предисловие
- •После изучения дисциплины необходимо знать
- •После изучения дисциплины необходимо уметь
- •1.1. Содержание дисциплины
- •1.2. Самостоятельная работа и контроль знаний студентов
- •1.3. Учебно-методические материалы по дисциплине
- •1 . Общие вопросы теплообмена в электрических машинах
- •1.1. Требования к электрическим машинам
- •1.2. Общая характеристика физических процессов
- •1.3. Эффективность и экономичность систем охлаждения электрических машин
- •1.4. Расчёт и проектирование систем охлаждения электрических машин
- •1.5. Достижения отечественных научных школ в создании
- •2 . Основы теории гидравлических
- •2.1. Основные понятия и уравнения аэродинамики гидравлики
- •2.2. Охлаждающие среды
- •Удельный объём жидкости – это объем единицы массы
- •В практических расчётах часто используют кинематической коэффициент вязкости
- •2.3. Основные понятия и уравнения гидростатики
- •2.4. Кинематика жидкости, основные понятия и уравнения гидродинамики
- •Потенциальная энергия
- •2.5. Элементы теории сопротивления жидкостей
- •Сопротивление жидкости при турбулентном движении
- •Теорема количества движения
- •3 . Вентиляторы электрических машин
- •3.1. Устройство и принцип действия вентиляторов
- •3.2. Теория идеального центробежного вентилятора
- •Следовательно
- •Центробежного вентилятора
- •Подставляя (3.12) и (3.13) в (3.9) получим
- •Из (3.19) получим
- •Подставив (3.20) в (3.18), получим
- •3.3. Потери давления и мощности в центробежном
- •Баланс энергии и кпд вентилятора
- •Коэффициент полезного действия вентилятора
- •3.4. Характеристика давления центробежного вентилятора
- •3.5. Вентиляционные расчеты.
- •Классификация систем охлаждения или классификация систем вентиляции
- •Нагнетательные и вытяжные схемы подразделяют на одноструйные и многоструйные.
- •3.6. Проектирование вентиляторов
- •4 . Основы теории теплопередачи
- •4.1. Основные процессы передачи тепла. Поле температуры
- •4.2. Основной закон теплопроводности.
- •4.3. Начальные и граничные условия для уравнения теплопроводности
- •4.4. Фундаментальное решение уравнения теплопроводности
- •4.5. Простейшие задачи теплопроводности
- •4.6. Основное уравнение конвективного процесса
- •5 . Тепловые расчёты электрических машин
- •5.1. Задачи и методы теплового расчета
- •5.2. Эквивалентные тепловые схемы
- •5.3. Тепловой расчёт с помощью тепловых схем
- •5.4. Упрощенный тепловой расчет установившегося режима работы
- •5.5. Классическая теория нестационарного теплового процесса
- •5.6. Нестационарный нагрев в стандартных режимах
- •Гост 183-74 устанавливает восемь типов номинальных режимов работы электрических машин s1-s8. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся режимы работы s1, s2, s3.
- •Допустимые потери для продолжительного режима работы при том же доп
- •Соотношение допустимых потерь
- •5.7. Общий метод расчета нестационарных процессов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Гидравлические и тепловые расчеты в электрических машинах в авторской редакции
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
1.5. Достижения отечественных научных школ в создании
прогрессивных систем охлаждения электрических машин
Достижения отечественных научных школ в создании прогрессивных систем охлаждения электрических машин реализованы в наиболее крупных машинах турбо- и гидрогенераторах, в которых, применяется водородное охлаждение и форсированное непосредственное водяное охлаждение. Например, серийные турбогенераторы Ленинградского электрообъединения «Электросила» мощностью 800 МВт имеют тройное водяное охлаждение (обмоток статора, ротора и стали статора). С уверенностью можно сказать, что достигнутый уровень мощностей обеспечен по преимуществу применением новых прогрессивных систем охлаждения электрических машин.
Перспективы дальнейшей интенсификации охлаждения машин связаны с применением сжиженных газов и эффекта сверхпроводимости. Разработка и испытания опытных образцов таких генераторов успешно осуществляется в нашей стране.
Важнейшие научно-исследовательские и опытно-конструкторение работы по системам охлаждения машин и вопросам их теплового расчёта были выполнены в АЭО «Электросила», ВНИИЭМ (г. Москва), ВНИИЭлектромаш (г. Ленинград), институте электродинамики АН УССР, ПО «Электротяжмаш» (г. Харьков), ВНИИПТИЭМ (г. Владимир), Харьковском ордене Ленина авиационном институте им. Н.Е. Жуковского, Всесоюзном НИИ взрывобезопасного электрооборудования (г. Донецк), ПО «Сибэлектротяжмаш» (г. Новосибирск) и др. Дальнейшее развитие данного научного направления идёт по пути исследования теплофизических и гидрогазодинамических процессов, как в традиционных, так и в принципиально новых системах охлаждения с использованием современной лабораторной и математической базы.
Выводы
Эффективность теплоотдачи электрических машин можно повысить различными способами, но при этом следует иметь в виду прежде всего экономические соображения. Можно считать, что наиболее экономичной будет машина, спроектированная с использованием оптимизационных расчётов по минимуму приведённой стоимости (суммарной стоимости капитальных и эксплутационных затрат).
Такая машина будет иметь оптимальный КПД и, следовательно, оптимальный уровень потерь. Требование к эффективности системы охлаждения при этом ограничивается необходимостью отвода потерь при обеспечении допустимого превышения температуры основных частей.
Всякое повышение интенсивности охлаждения сверх необходимого уровня экономически не оправдано, так как сопровождается повышением вентиляционных потерь и шума, создаваемого вентилятором, а также не оправдано возрастает стоимость системы охлаждения.
Таким образом, очевидно, что роль вентиляционных (гидравлических) и тепловых расчётов в обеспечении требуемых технико-экономических показателей электрической машины чрезвычайно высока.
Вопросы для самоКОНТРОЛЯ
Каковы допустимые значения температур обмоток электрических машин с классом изоляции В, F, Н?
Почему по ГОСТ 183-74 регламентируются не только допустимые значения температур, но и допустимые превышения температур обмоток электрических машин?
Сформулируйте правило Монтзингера?
Классификация потерь энергии в электрических машинах?
Как оценивается эффективность и экономичность системы охлаждения электрической машины?