Охлаждение электродвигателей

[Freude]

Цитата:

количественная мера способности материала быть проводником магнитного поля

А зачем его проводить? Оно ведь само распространяется. Среда взаимодействует с полем, информацию о взаимодействии (отклик) содержат в себе диэлектрическая и магнитная проницаемость. Электропроводимость - это величина, обратная электрическому сопротивлению, а сопротивление - мера способности тел препятствовать прохождению через них электрического тока. В справочнике о магнитопроводности ни слова Что же это такое?

[e2e4]

Freude писал(а):

А зачем его проводить? Оно ведь само распространяется. Среда взаимодействует с полем, информацию о взаимодействии (отклик) содержат в себе диэлектрическая и магнитная проницаемость. Электропроводимость - это величина, обратная электрическому сопротивлению, а сопротивление - мера способности тел препятствовать прохождению через них электрического тока. В справочнике о магнитопроводности ни слова Что же это такое?

Наврал я Вам. Действительно, термин "магнитопроводность" не применяется, вместо него используют понятие магнитной проницаемости. У разных материалов она разная, следовательно и магнитное поле в одних матерниалах создастся сильное, в других слабое при одном и том же протекающем в обмотке статора токе.
В общем, аналогия между электрическим током и магнитным поток почти полная, в магнитном поле нет проводноков поля, это верно, но есть элементарные домены, которые поворачиваются (или не поворачиваются) по вектору магнитной напряженнсти, усиливая или уменьшая магнитный поток, т.е. являются тем фактором, который определяет магнитную проницаемость.
Как-то так.

Парджеттер, вот некоторый авторы методик и книг по рассчету электрических машин:
1. Сергеевский - основоположник школы, МЭИ.
2. Петров, Копылов, Иванов-Смоленский - его продолжатели, МЭИ.
3. Находкин - рассчет электрических машин для ж/д специфики.

Не знаю, правда, насколько эти книги могут быть полезны в рассчете "разгона" ЭД. Теорию разве что в них можно почитать.

[Парджеттер]

e2e4 писал(а):

Парджеттер, вот некоторый авторы методик и книг по рассчету электрических машин:
1. Сергеевский - основоположник школы, МЭИ.
2. Петров, Копылов, Иванов-Смоленский - его продолжатели, МЭИ.
3. Находкин - рассчет электрических машин для ж/д специфики.

Не знаю, правда, насколько эти книги могут быть полезны в рассчете "разгона" ЭД. Теорию разве что в них можно почитать.

Благодарю вас.
Ну, полезны или нет, посмотрим.

[e2e4]

Я ошибся, не Сергеевский, а П. С. Сергеев. Сегодня посмотрел поточнее, вот две хороших книжки нашел:
1. П. С. Сергеев, Н. В. Виноградов, Ф. А. Горяинов "Проектирование Электрических Машин". Изд. 3-е, переработ. и доп. М., "Энергия", 1969.
2. Проектирование Электрических Машин под редакцией профессора И. П. Копылова. Издание претье, переработанное и дополненное, Москва, "Высшая школа" 2002. ISBN 5-06-004032-1. ФГУП "Издательство "Высшая школа"", 2002.

[Парджеттер]

e2e4 писал(а):

1. П. С. Сергеев, Н. В. Виноградов, Ф. А. Горяинов "Проектирование Электрических Машин". Изд. 3-е, переработ. и доп. М., "Энергия", 1969.

А вот интересно, неужели методы расчета электродвигателей не совершенствовались с 1969 г. Т.е. это уже почти 40 лет прошло. Хотя, вполне может быть.

[e2e4]

Парджеттер писал(а):

А вот интересно, неужели методы расчета электродвигателей не совершенствовались с 1969 г. Т.е. это уже почти 40 лет прошло. Хотя, вполне может быть.

Вот конкретно те две книжки что я привел, по словам наших расчетчиков, содержат практически одинаковые методы и формулы. Сам не знаю, не проверял, это не моя область.

Думаю, что методы конечно совершенствовались. В первую очередь для вентильных двигателей, т.е. двигателей, управляемых вентилями (инверторами). Там своя специфика.
Ну и потом, с начала 90-х по текущий день вы наверное сами знаете, насколько были востребованы новые методы и технологии в любой ресурсоемкой области техники... Так что считать надо 1990-1969 всего 21 год...

[Парджеттер]

e2e4 писал(а):

Вот конкретно те две книжки что я привел, по словам наших расчетчиков, содержат практически одинаковые методы и формулы.

Почему я не удивлен?

e2e4 писал(а):

Ну и потом, с начала 90-х по текущий день вы наверное сами знаете, насколько были востребованы новые методы и технологии в любой ресурсоемкой области техники...

Ну текущий день я бы не брал, а ограничился 90-ми. Сейчас кое-что поднимается с колен, наконец-то. Правда очень и очень медленно.

[CyXOB][]

Электродвигатель как и бензиновый - для пуска нужен определенный диапазон температур, а при эксплуатации он греется до рабочей температуры. И занижать её тоже не следует - это нарушает нормальный режим работы двигателя. Вентилировать надо с умом - не переборщить.

[e2e4]

CyXOB писал(а):

Электродвигатель как и бензиновый - для пуска нужен определенный диапазон температур, а при эксплуатации он греется до рабочей температуры. И занижать её тоже не следует - это нарушает нормальный режим работы двигателя.

Абсолютно не так. С чего Вы это взяли? Единственное ограничение - зазоры и смазка в подшипниках, но по сравнению с ДВС там потери - мелочи. Главное - чтобы ЭД находился в рабочем диапазоне температур, да и то тут требования гораздо ниже чем для ДВС.

[ГАЗ-67]

Позвольте и мне высказать своё мнение .
Предположим , что имеется некий материальный объект с одинаковой температурой в каждой точке и с нулевыми напряжениями и смещениями . Теперь объект стали нагревать . Начинают возникать напряжения и смещения . А применительно к двигателю все это выглядит примерно так : в валу возникают напряжения , на них накладывается динамическая нагрузка от железа и меди ротора и повышается риск возникновения усталостных трещин ( в качестве иллюстрации советую посмотреть на шпильки , крепящие верхнюю часть кожуха паровой турбины - в них сделано сквозное отверстие вдоль оси именно по этой причине ). Далее , вал удлиняется , следовательно , подшипники будут работать со смещением . Чтобы оценить - попробуйте посчитать с помощью какой-нибудь программы напряжения ( МКЭ , КОН.РАЗН.).
Едем дальше . Изменяется длина проводов в обмотках статора и ротора и достаточно сильно , изменяется форма железа , изменяется форма кожуха , изменяются зазоры и , как следствие , конфигурация магнитного поля . Всё это может привести к сильным вибрациям .
Об изменениях магнитных свойств железа ротора и статора говорилось выше .
Словом , охлаждение требуется . Особенно для мощных ЭД . Для очень мощных эл.машин применяют охлаждение водородом .

[e2e4]

ГАЗ-67, да тут собственно вроде бы уже все сошлись на мнении, что надо не допустить перегрева выше допустимой температуры. Сейчас обсуждаем работу ЭД при более низких, чем рассчетные, температуры.

ГАЗ-67 писал(а):

Предположим , что имеется некий материальный объект с одинаковой температурой в каждой точке и с нулевыми напряжениями и смещениями . Теперь объект стали нагревать . Начинают возникать напряжения и смещения .

Эээ. Вообще-то в зависимости от конструкции и материалов могут как возникнуть напряжения, так и наоборот (см., например, процесс отпуска металлов).

ГАЗ-67 писал(а):

А применительно к двигателю все это выглядит примерно так : в валу возникают напряжения , на них накладывается динамическая нагрузка от железа и меди ротора и повышается риск возникновения усталостных трещин ( в качестве иллюстрации советую посмотреть на шпильки , крепящие верхнюю часть кожуха паровой турбины - в них сделано сквозное отверстие вдоль оси именно по этой причине ). Далее , вал удлиняется , следовательно , подшипники будут работать со смещением .
Едем дальше . Изменяется длина проводов в обмотках статора и ротора и достаточно сильно , изменяется форма железа , изменяется форма кожуха , изменяются зазоры и , как следствие , конфигурация магнитного поля . Всё это может привести к сильным вибрациям .

Уверяю Вас, в современных рассчетах ЭД это все а) посчитано б)заложено в конструкцию таким образом, чтобы ЭД соответствовал требования ТЗ и прочих документов все всемя наработки на отказ (ну или как там это называется). Изменить конфигурацию магнитного поля... хмм... это вряд ли, разве что нагреем статорное железо до точки Кюри .
Вот что реально изменяется - это сопротивление проводника. Так что максимальную мощность снять с нагретого ЭД, как правило, можно меньшую, чем с холодного.

[ГАЗ-67]

Виноват , невнимательно читал . А конфигурация поля может меняться вследствие деформации кожуха и , соответственно , смещения обмоток .

[Негамильтон]

e2e4, (в развитие темки про некруглый провод) - не попадалось никогда ничего вот о чем: насколько "туго" стоит мотать - в смысле улучшения охлаждения (лучше сказать, отвода тепла)?

[anton85]

Интересно написано насчет охлаждения, но почему то не написали ничего про изоляцию.
Ведь увеличивая мощность и тем самым разогревая электродвигатель вы сильно снижаете ресурс изоляции.
ГАЗ-67писал насчет разогрева вала и и его удлинения смещения подшипников - в корне не согласен. Если двигатели сравнительно малой мощности то повышенный нагрев вала ривидет к настолько малым его смещениям что ими можно пренебречь. Если мы говорим о турбине и подсоединенному к ней турбогенератору или крупной электрической машины то смещение(удлинение) вала вызванное повышенным нагревом компенсируют подшипники скольжения которые способны выдерживать значительные нагрузки и перекосы и осевые смещения вала (ведь шейка вала шире чем поверхность касания подшиника скольжения) - это если мы говорим о мощностях 2-500 МВт и о скоростях - 1000-3000 об/мин.
Насчет водяного охлаждения посмотрите на двигатели АДКВ например - взрывозащищенные водяное охлаждение, или 2АДЖ воздуховодяное охлаждение.
Если есть вопросы о конструкции крупных электрических машин могу кое чего подсказать.

[Dmitro]

Уважаемый Endor.
Задача которую Вы сформулировали не нова и успешно решаема. Вооружитесь любой книгой по теории электропривода (любого из авторов Андреев В.П., Сабинин Ю.А., Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С.) и внимательно изучите разделы «нагрев и охлаждение электродвигателей» и «выбор мощности электродвигателей». Мощности, которые можно «снимать» с двигателя в разных режимах работы можно пересчитать, также с учетом влияния охлаждения, зная мощность в одном из режимов. Для этого нужно знать коэффициент отношения потерь ($a$) и коэффициент ухудшения охлаждения ($\beta$) как минимум.
Кстати в этом вопросе также будут полезны ГОСТы 183-74 и 28173-89 (там даже значения $a$ и $\beta$ приводятся, формула хорошая есть, и про генераторы говорится в режимах S1 и S2).

Сейчас вычислительная техника позволяет решить эту задачу более точно, исключая допущения в методах эквивалентирования, тем более, если известна конструкция машины.

Е2е4, то, что в экспериментальном образце, обнаруживается отклонение от расчетных характеристик в 1,7 раза (хуже естественно), я думаю, говорит не об ошибках в проектировании, а о качестве материалов и качестве изготовления. Может при проектировании заложились на лучшее качество материалов, а на самом деле поучилось как всегда. Методы расчета двигателей в общем-то более-менее сложились, если конечно речь идет не о новом типе двигателя. А конструкторы не читают Копылова – они его на память знают. Конструкторы работают со справочниками, и следят за информацией о новых материалах и технологиях.