Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Національний університет «Львівська політехніка» Кафедра ЕМА Лабораторна робота №4 Тема: Дослідження нагріву котушок електричних апаратів Львів - 2013  Мета роботи: розрахувати і дослідити перевищення температури котушок електричних апаратів над температурою довкілля в залежності від їх конструктивного виконання в перехідному і усталеному режимах роботи. Ознайомитись з методами експериментального визначення перевищення температури. 1. Теоретичні відомості В багатьох практичних задачах для визначення температури зовнішньої поверхні котушки в усталеному режимі користуються формулою Ньютона, відповідно з якою потужність P, яка виділяється нагрітим тілом, дорівнює:
Вт (1.1)  де S – площа охолоджувальної поверхні;
– коефіцієнт тепловіддачі з поверхні, Вт/(м2 К);
– відповідно, температура нагрітого тіла і довкілля. Для котушок постійного струму
Вт. (1.2)  Якщо розглядати котушку як ізотермічне тіло масою M з постійною теплоємністю
і тепловіддачею
, то для періоду неусталеного теплового стану рівняння теплового балансу запишеться у вигляді:
, (1.3)  де
– перевищення температури поверхні котушки над температурою довкілля. При теплових розрахунках котушок коефіцієнт тепловіддачі вибирають, виходячи з узагальнених дослідних даних. При виконанні даної лабораторної роботи можна скористатись емпіричними залежностями:
, Вт/(м2 К), для 1<S≤100 cм2;
, Вт/(м2 К), для 100<S<5000 cм2. Котушки в електричних апаратах, як правило, виконуються багатошаровими. Тому в котушці спостерігається теплоперепад за висотою намотки внаслідок теплопередачі із внутрішніх шарів до зовнішніх і при тепловому розрахунку необхідно визначити температуру найбільш нагрітого шару. Для циліндричної котушки при тепловіддачі лише із зовнішньої бокової поверхні максимальна температура буде при
(рис.1), а мінімальна – при
.
а) б)  Рис.1. Теплоперепад за висотою намотування котушки (а) і схема розташування термопар (б)   2. Лабораторна установка В роботі досліджуються 4 котушки, які мають однакові розміри магнітопроводу і намотані проводом марки ПЭВ-2 діаметром 0,38 мм. Для вимірювання температури котушок за висотою намотки закладено по 6 термопар (рис.2) мідь-константан з постійною 41 мкВ/К. Котушки 1 і 2 досліджуються на постійному струмі, а котушки 3 і 4 – на змінному струмі. Послідовно в коло кожної котушки необхідно ввімкнути реостат і амперметр для встановлення необхідного струму. Схема увімкнення термопар зображена на рис.3. При положенні 1 перемикача П1 за допомогою перемикача П2 до входу цифрового мілівольтметра по черзі підключаються термопари котушки 1 (1-6 термопари) і котушки 2 (7-12 термопари), а при положенні 2 перемикача П1 – відповідно, термопари котушок 3 і 4.
 Рис.3. Схема підключення термопар   4. Завдання 4.1. Розрахувати допустимий струм для котушок 1 і 2 для довгочасного нагріву при умові, що ізоляція котушок класу А. 4.2. Розрахувати перепад температури за висотою намотки для котушок 1 і 2. 4.3. Поміряти опір котушок 1 і 2 в холодному стані. 4.4. Зняти і побудувати криві нагріву
для шести шарів всіх котушок. 4.5. Поміряти опір котушок 1 і 2 в гарячому стані. 4.6. За даними п.4.4 побудувати
для верхніх шарів котушок, а також
для усталеного режиму нагріву і порівняти одержані експериментальні величини з розрахованими в п.4.2. 4.7. За даними п.п. 4.3 і 4.5 визначити середнє перевищення температури котушок 1 і 2 за методом опору і порівняти його з виміряним значенням за допомогою термопар. 4.8. Визначити непрямим методом усталене значення перевищення температури для однієї котушки (за вказівкою викладача), використовуючи початкову криву нагріву, і порівняти одержаний результат із знятим експериментальним в п.4.4. 4.9. За даними п.4.6, використовуючи зняті експериментально
, визначити коефіцієнти тепловіддачі з поверхні
і постійні нагріву
для всіх котушок. 4.10. Зробити письмові ви...