Sida 295
ELEKTROTEKNIK
: )ec. 1908
’ «7
några synpunkter vid beräkning af elektriska maskiners uppvärmning.
Af ingeniör Emil Alm , Vesterås.
Med den riktning den nuvarande elektriska maskinniken tagit, synes den ur driftsäkerhetssynpunkt till- ,a maximala temperaturstegringen allt mer och mer lera till att bli den utslagsgifvande faktorn vid konktionen af elektriska maskiner. Frågan om förutbeaning af uppvärmningen af en maskin har därigenom vit af ökad betydelse, något som äfven framgår af det de intresse denna fråga ägnats inom den elektroteka facklitteraturen.
Här vilja vi inskränka oss till att påpeka den friande lindningsdelens inflytande å hela maskinens uppnning, och begränsa vi oss därvid ytterligare till den växelströmsgeneratorer och motorer mest brukliga 2- r 3-plans härflindningen.
I allmänhet förfar man, som bekant, vid beräkningen dessa maskiners uppvärmning sålunda, att man såsom oms afkylningsyta bestämmer plåtkärnans yttre yta + Va ytan i ventilationskanalerna.
'=—( Dy 2 — (2+ antal luftkanaler) +nl [Dy-\-Dt)
fig. 1).
Te.MP.STE&f{.
r/cT. /.
TiCr. Z .
Genom denna yta skola de inom statorn uppstående usterna afges till den omgifvande luften. Dessa ut- ! as af järnförlusterna -+- kopparförlusterna i den del af ;ningen, som ligger inom järnet. Äro dessa tillsammans
c m ^ v 1 3,
V och C betecknar — — - för i° temperaturstegring
watt
ligt Arnold, Die Wechselstromtechnik Bd IV. C= 00 — 300) så blir temperaturökningen
_C. W
Y
Vid Allmänna Svenska Elektriska A. B. utförda prof amma motortyp vid olika hvarfantal visa emellertid, man får likformigare resultat, om man äfven för starnas uppvärmning korrigerar för den i följd af rotaen förstärkta afkylningen genom att använda formeln
_ C. W Y (1 4- k. v)
y=rotorns periferihastighet.*
Genomför man en sådan beräkning för olika belastar, så får man en kurva för temperaturstegringen unge-
—
* Allra riktigast är naturligtvis att uppdela Y i två delar, en är utsatt för ventilationens inverkan och en, som ej är det, och ' intma värmeledningsförmågan med olika konstanter för dessa men då förhållandet mellan dessa båda ytor är ganska konstant, r sig detta vara en i praktikt n onödig komplikation.
fär = tf (fig. 2); utföres emellertid värmeprof å maskinen, så fås en kurva ungefär — b, d. v. s. de uppmätta temperaturerna bli till en början lägre, men vid stora belastningar högre än de beräknade värdena. Å en trefasmotor kan ju detta delvis förklaras af, att förlusterna i rotorn, som hufvudsakligen äro kopparförluster, stiga kvadratiskt med belastningen, och att således vid höga belastningar de sekundära förlusterna hinna uppvärma kylluften, innan den träffar statorn, men å en växelströmsgenerator variera ju förlusterna å roterande delen mycket mindre, och man finner äfven vid närmare undersökning, att dessa förluster ej ensamt kunna förklara denna afvikelse. Hufvudorsaken härtill måste sökas i inverkan af härfändarne.
Då maskinen går i tomgäng äro de enda förlusterna i statorn järnförluster; dessa sträfva att höja temperaturen hos armaturkroppen. I härfändarne åter äro förlusterna praktiskt taget = o, och i följd häraf uppstår naturligtvis en värmeströmning från plåtmassan till den fria delen af lindningen, hvarigenom temperaturen å plåten sänkes och å lindningen höjes. Lindningens med motstånd uppmätta temperatur blir då ett medelvärde af temperaturen af den fria och den i järnet inbäddade delen.
Vid stora belastningar blir förhållandet omvändt. Förlusterna i härfvorna ha stigit kvadratiskt, medan sum man af järn- och kopparförluster inom järnet naturligtvis stigit långsammare. Vid en viss strömstyrka bli då de i härfvorna alstrade förlusterna så stora, att de kräfva högre temperatur å lindningen än å järnet. Resultatet blir då en värmeströmning i motsatt riktning mot nyss, så att nu järnet har att afgifva mera förluster, än hvad som alstras inom armaturkroppen.
Ti g, 3.
För att på analytisk väg bestämma detta värmeutbyte, skola vi till en början göra det förenklande antagandet, att vi ersätta maskinen och den omgifvande luften med två medier / och L (fig. 3) af konstant temperatur 7} och o° resp. samt lindningen med ett visst antal, 2, ledare, som till en del ligga i J och till en del i L. Vi skola nu undersöka, på hvad sätt värme kan föras exempelvis från J till L förmedelst dessa ledare.
Nedanstående beteckningar komma i det följande till användning:
Y = statorns afkylningsyta (se fig. 1), p = poltalet,
v = periferihastigheten å den roterande delen, lj = ledarens längd i J,
lL = ledarens längd i L,
0 = ledarens omkrets,
a — ledarens area,
I
I
]
Källa: Internet Archive ·
