После изучения дисциплины необходимо знать

 Роль и значение тепловых, гидравлических и аэродинамических явлений в электрических машинах, типы систем охлаждения, области их применения.

 Основы гидравлики, аэродинамики и теории теплопередачи применительно к электрическим машинам, теплофизические свойства используемых материалов и охлаждающих сред.

 Задачи тепловых и вентиляционных расчетов и методы их решения.

 Методы экспериментальной проверки данных расчета.

После изучения дисциплины необходимо уметь

 Выполнять проектный и поверочный расчеты вентиляторов электрических машин.

 Составлять тепловые и гидравлические схемы замещения электрических машин, определять их параметры, составлять расчетные алгоритмы и выполнять расчеты на основе современных методов компьютерного моделирования.

 Решать частные задачи определения тепловых полей в элементах электрических машин.

1.1. Содержание дисциплины

Учебным планом бакалавров, обучающихся по направлению 110800.62 «Агроинженерия», профиль «Электроснабжение и электрооборудование сельскохозяйственных предприятий» предусмотрено изучение дисциплины «Гидравлические и тепловые расчеты в электрических машинах», программный материал которой включает изучение следующих тем.

 Общие вопросы теплообмена в электрических машинах. Роль и значение тепловых и гидродинамических явлений в электрических машинах (ЭМ). Требования к ЭМ по уровню нагрева. Общая характеристика физических процессов тепловыделения и теплопередачи в ЭМ.

 Источники тепловыделения в ЭМ. Теплостоки и их рациональное размещение. Виды, способы и системы охлаждения ЭМ. Эффективность и экономичность систем охлаждения. Оценка эффективности охлаждения ЭМ.

 Расчёт и проектирование систем охлаждения. Связь теплового и вентиляционного расчётов и роль эксперимента. Теория подобия. Перенос теплоты. Конвективный теплообмен.

 Достижения отечественных научных школ в создании прогрессивных систем охлаждения ЭМ.

 Основы теории гидравлических и аэродинамических расчётов. Основные понятия и уравнения аэродинамики и гидравлики. Охлаждающие среды. Жидкости и газы. Вязкость среды. Законы для идеального газа. Уравнение состояния реальных газов. Кривые фазового перехода.

 Кинематика жидкости. Описание движения жидкости. Сплошные среды. Линии и трубки тока в поле скоростей. Гидравлические элементы потока. Основные понятия гидростатики и уравнения гидростатики. Уравнение движения жидкости. Основные уравнения гидродинамики.

 Элементы теории сопротивления жидкостей. Гидромеханическое подобие течений. Природа сопротивления жидкости. Пограничный слой. Обобщения уравнения Бернулли для движения жидкости с трением. Режимы движения жидкости. Сопротивление жидкости при ламинарном движении. Сопротивление жидкости при турбулентном движении.

 Теорема количества движения. Потери давления при внезапном расширении канала. Потери давления при сужении канала, движении через отверстия и решётки, при плавном изменении сечения и поворотах. Аэродинамическое и гидродинамическое сопротивление электрической машины.

 Вентиляторы электрических машин и вентиляционные расчёты. Устройство и принцип действия вентиляторов. Схемы вентиляции. Задачи вентиляционного расчёта. Графическое решение уравнения равновесия. Проектирование вентиляторов. Проектирование центробежных вентиляторов электрических машин. Проектирование осевых вентиляторов электрических машин.

 Основы теории теплопередачи. Основные процессы передачи тепла: теплопроводность, конвективный и лучистый теплообмен. Поле температуры, его аналитическое и графическое представление. Градиент температуры. Основной закон теплопроводности.

 Формулировка уравнения теплопроводности. Начальные и граничные условия для уравнения теплопроводности. Решение задач теплопроводности. Фундаментальное решение уравнения теплопроводности. Простейшие задачи теплопроводности. Стационарные одномерные температурные поля в плоской и цилиндрической стенках. Понятия о тепловом сопротивлении и тепловой проводимости.

 Конвективный теплоперенос. Понятие о тепловом пограничном слое. Дифферен-циальные уравнения конвективного процесса. Применение теории физического подобия к расчёту теплоотдачи конвекцией.

 Критериальные уравнения. Теплообмен оболочки закрытых ЭМ. Результирующий коэффициент теплоотдачи при совместном действий конвекции и излучения.

 Тепловые расчёты электрических машин. Задачи тепловых расчётов ЭМ. Исходные данные для расчёта: распределение потерь, геометрические размеры основных частей, теплофизические свойства материалов, расходы и скорости охлаждающей среды.

 Режимы работы электрических машин и их учёт при тепловых расчётах. Роль теплового расчёта в проектировании ЭМ. Предварительный учёт условий охлаждения при выборе удельных электромагнитных нагрузок.

 Тепловые расчёты на основе методов температурного поля. Примеры расчёта температурных полей в обмотках и сердечниках ЭМ методом сеток с помощью современной вычислительной техники.

 Сущность метода эквивалентных схем и его связь с методом поля. Тепловые схемы защищённой электрической машины постоянного тока. Принципы расчёта тепловых сопротивлений различных элементов ЭМ. Тепловые схемы машин закрытого исполнения. Тепловые расчёты в трансформаторах.

 Системы уравнений теплового баланса для тепловых схем и способы их решения. Аналогия между тепловыми и электрическими схемами. Учёт в тепловых схемах зависимости потерь в обмотках ЭМ от температуры. Учёт подогрева охлаждающих потоков. Применение вычислительной техники для расчёта сложных тепловых схем; анализ результатов расчёта.

 Упрощённые тепловые расчёты по методам эквивалентных греющих потерь и удельных тепловых потоков.

 Система дифференциальных уравнений теплового баланса элементов ЭМ при нестационарном тепловом режиме. Постоянные времени теплового процесса. Принципы определения допустимой нагрузки ЭМ в кратковременном и повторно кратковременном режимах работы. Общие методы решения систем дифференциальных уравнений нагрева.

 Тепловые испытания ЭМ, методы измерений, обеспечение требуемой точности. Анализ результатов испытаний.