Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Дослідження нагріву котушок електричних апаратів
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2013
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Інші
Група:
ЕМ
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
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 висновки про причини розбіжності розрахунку й експерименту.
5. Методичні вказівки
5.1. В електричних апаратах використовуються три методи вимірювання температури: а) термометра, б) опору, в) закладених термоперетворювачів (термоперетворювачі опору, термопари або півпровідникові терморезистори).
Метод опору базується на зміні опору провідника в залежності від його температури і використовується для визначення температури ізольованих обмоток.
Якщо в холодному стані при температурі опір дорівнює , а в нагрітому стані, відповідно, і , то перевищення температури τ над температурою довкілля для мідного провідника ( 1/K)
.
(1.11)
Метод опору дає середнє перевищення температури обмотки.
Метод закладених термоперетворювачів переважно використовують при проведенні дослідницьких випробувань. Відповідні термоперетворювачі закладають в точках, де очікуються найвищі значення температури.
6. Результати роботи
№терм.
5
10
15
20
35
50
65
80
1
12
7,0
22
10,7
30,5
14,9
37,5
18,3
53
25,9
65
31,7
73,8
36,0
78,8
38,4
2
13
11,0
16,5
8,0
24
11,7
30,5
14,9
44,5
21,7
57,5
28,0
62,5
30,5
67,5
32,9
3
13
11,5
23
11,2
32
15,6
39
19,0
54,5
26,6
66,3
32,3
73,8
36,0
78,8
38,4
4
13,5
14,0
23,5
11,5
32
15,6
39
19,0
54,5
26,6
66,3
32,3
73,8
36,0
77,5
37,8
5
14
11,5
23,5
11,5
32
15,6
38,5
18,8
53
25,9
65
31,7
72,5
35,4
76,3
37,2
6
12,5
10,5
21
10,2
29
14,1
35,5
17,3
48
23,4
57,5
28,0
65
31,7
68,8
33,5
7
9
19,5
16
7,8
22,5
11,0
28,5
13,9
42,5
20,7
52,5
25,6
58,8
28,7
65
31,7
8
16
16,5
27
13,2
36
17,6
44
21,5
60,5
29,5
72,5
35,4
80
39,0
85
41,5
9
17,5
15,0
28,5
13,9
38
18,5
45,5
22,2
62,5
30,5
73,8
36,0
81,3
39,6
85
41,5
10
18
15,0
29
14,1
38,5
18,8
47
22,9
63,5
31,0
75
36,6
82,5
40,2
87,5
42,7
11
17,5
14,5
28,5
13,9
38
18,5
46,5
22,7
61,5
30,0
72,5
35,4
78,8
38,4
83,8
40,9
12
15,5
13,0
24,5
12,0
33
16,1
39,5
19,3
53
25,9
62,5
30,5
68,8
33,5
72,5
35,4
1
7
3,4
12
5,9
16
7,8
19,5
9,5
27,5
13,4
32,5
15,9
36,3
17,7
38,8
18,9
2
10,5
5,1
17
8,3
22
10,7
26,5
12,9
35
17,1
41,3
20,1
45
22,0
47,5
23,2
3
11
5,4
17,5
8,5
22
10,7
27
13,2
35
17,1
41,3
20,1
45
22,0
47,5
23,2
4
11
5,4
18
8,8
22,5
11,0
27
13,2
35
17,1
41,3
20,1
45
22,0
46,3
22,6
5
11
5,4
17,5
8,5
22
10,7
26,5
12,9
34
16,6
40
19,5
42,5
20,7
45
22,0
6
10,5
5,1
16
7,8
20
9,8
23,5
11,5
31
15,1
36,3
17,7
38,8
18,9
41,3
20,1
7
18,5
9,0
34
16,6
43,5
21,2
62
30,2
91,5
44,6
111
54,3
124
60,4
130
63,4
8
15
7,3
29
14,1
42
20,5
55
26,8
84
41,0
105
51,2
118
57,3
123
59,8
9
14
6,8
26,5
12,9
38
18,5
50
24,4
78
38,0
97,5
47,6
110
53,7
115
56,1
10
13,5
6,6
25
12,2
36
17,6
47,5
23,2
74
36,1
92,5
45,1
104
50,6
110
53,7
11
13
6,3
23,5
11,5
33,5
16,3
44,5
21,7
68,5
33,4
85
41,5
96,3
47,0
101
49,4
12
12
5,9
21,5
10,5
29,5
14,4
38,5
18,8
59,5
29,0
75
36,6
83,8
40,9
88,8
43,3
Розрахунок допустимого струму для котушки 1
І, А
0.25
0.5
0.75
0.5 (середнє)
U, B
7.8
15.7
23.5
15.667(середнє)
Розрахунок допустимого струму для котушки 2
І, А
0.25
0.5
0.75
0.5 (середнє)
U, B
5.9
11.9
18
11.26 (середнє)
Середнє перевищення температури котушок 1 і 2
І, А
0.25
0.5
0.75
0.5 (середнє)
U, B
8.6
17.1
25.7
17.133 (середнє)
І, А
0.25
0.5
0.75
0.5 (середнє)
U, B
6.5
13
19.7
13.067 (середнє)
Висновок: на цій лабораторній роботі я розрахував і дослідив перевищення температури котушок електричних апаратів над температурою довкілля в залежності від їх конструктивного виконання в перехідному і усталеному режимах роботи. Ознайомився з методами експериментального визначення перевищення температури. Переконався що котушка найбільше гріється в середніх її шарах. Це можна побачити з графіка. Я також порівняв опір на котушках в холодному і гарячому стані методом амперметра-вольтметра та порівняв їх. Розрахував допустимий струм для котушок 1 і 2 для довгочасного нагріву.
21.12.2015 17:12-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора