Потери, выделяемые в элементах электрических машин, превращаются в тепло, которое вызывает их нагрев и рассеивается в окружающее пространство. По мере увеличения температуры деталей машины увеличивается их теплоотдача, в результате чего температура не возрастает до бесконечности, а принимает установившееся значение. В этом случае выделившееся в машине тепло полностью отдаётся в окружающую среду. Величина установившейся температуры определяется мощностью потерь, габаритами машины и должна соответствовать температурной устойчивости изоляции. Поскольку точный учёт всех факторов нагрева и условий теплоотдачи в машинах малой мощности затруднителен, то расчёт превышений температуры элементов машины над окружающей средой производится приближёнными методами.

49. Превышение температуры якоря. При расчётах считается, что всё тепло, выделяющееся в обмотке якоря, передаётся через пазовую изоляцию стали якоря. Поэтому суммарные потери якоря, определяемые потерями в обмотке, стали якоря и потерями от трения о воздух, снимаются охлаждающим воздухом с его поверхности.

Среднее превышение температуры обмотки якоря при установившемся режиме определяется выражением

,                       (8.1)

здесь a_a - результирующий коэффициент теплоотдачи наружной поверхности якоря, Вт/(м²× К),

a_a = a^¢ (1 + 01 V _a),                                       (8.2)

     a^’ - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности неподвижного якоря, для машин закрытого исполнения a^¢ = 14 - 18 Вт/(м²× К); для машин защищённого исполнения с вентиляцией a^¢ = 36 - 44 Вт/(м²× К);

     b _Z1 - ширина вершины зубца якоря;

       b - общая толщина изоляции от меди до стенки паза,

b = b₁ +b₂,                                              (8.3)

где b₁ - толщина пазовой изоляции плюс односторонняя толщина изоляции проводника;

     b₂ - эквивалентная межвитковая изоляция проводников в пазу,

;                                       (8.4)

здесь m _a - число проводников в ряду по средней ширине паза;

   d _a.из - диаметр изолированного проводника;

      K_с - коэффициент, определяемый выражением

K_с = 1 + 4 (d _a / d _a.из - 0,4);                              (8.5)

      l^¢ - коэффициент теплопроводности междувитковой и пазовой изоляции,

l^¢ = (0,12 - 0,13) Вт/(м ×К);

      П - периметр паза;

w_м.a - удельные потери в меди обмотки якоря на единицу длины,

                                         (8.6)

w_с.a - удельные потери в стали якоря на единицу его длины,

                                          (8.7)

w_ТР.В - удельные потери трения якоря о воздух на единицу длины якоря,

                                       (8.8)

50.  Превышение температуры коллектора. Полные потери в коллекторе

DР_К = DР_Щ + DР_ТР.Щ.                                    (8.9)

Поверхность охлаждения коллектора

S_К.ОХ = p D_К l_К.                                      (8.10)

Среднее превышение температуры коллектора над температурой окружающей среды

                                (8.11)

где a_к - коэффициент теплоотдачи коллектора,a_к = 40 - 70 Вт/(м² × К).

51. Превышение температуры обмотки возбуждения. Потери в одной катушке обмотки возбуждения

w_M.B = DP_M.B / 2p.                                       (8.12)

Поверхность охлаждения одной катушки обмотки возбуждения для машины с отъёмными полюсами

S_В.ОХ = 2 (b_ПЛ + l_ПЛ + 4 d_К) h_К + 2 (b_ПЛ + 2 d_К) d_К,               (8.13)

для машины с шихтованной станиной

S_В.ОХ = (b₀ + b_ПЛ + 2l_ПЛ + 8 d_К) h_К + (b₀ + b_ПЛ + 4 d_К) d_К.        (8.14)

В этих выражениях: b_ПЛ и l_ПЛ - ширина и длина сердечника полюса;

     d_К и h_К - ширина и высота катушки обмотки возбуждения.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды

                                        (8.15)

где a₀^¢ - коэффициент теплоотдачи катушек обмотки возбуждения, для машин закрытого исполнения a₀^¢ = 26 - 30 Вт/(м² × К); для машин защищённого исполнения с вентиляцией a₀^¢ = 52 - 60` Вт/(м² × К).

Рассчитанные значения превышений температуры элементов электрических машин над температурой окружающей среды (Q_ОКР = 40⁰ С) не должны превышать допустимых для выбранного класса изоляции.