Нагрев и охлаждение двигателей

Расчет мощностей и выбор двигателей в ЭП

Классификация режимов работы ЭП

Нагрев и охлаждение двигателей

Вопросы

Расчет мощности электроприводов

Потери энергии в двигателе вызывают нагрев его отдельных частей. Допустимый нагрев двигателя определяется нагревостойкостью применяемых изоляционных материалов.

В современных двигателях применяется изоляция нескольких классов, допустимая температура нагрева которой составляет: класса А- до 105⁰С, Е –до 120⁰С, В – до 130⁰С, F – до 155⁰С, Н – до 180⁰С, С – свыше 180⁰С. В настоящее время при изготовлении ЭД применяются в основном изоляции классов В,F,Н.

Соблюдение установленных ограничений по допустимой температуре нагрева обеспечивает срок службы равный 15…20 лет. Превышение температуры резко снижает срок службы, так превышение допустимой температуры нагрева на 8…10⁰С сокращает срок службы изоляции класса А вдвое.

Уравнение теплового баланса двигателя при неизменной нагрузке имеет вид

, (1)

где Q – количество теплоты (мощности потерь в двигателе), выделяемое

двигателем в единицу времени;

А – теплоотдача двигателя (количество теплоты, отдаваемой

двигателем в охлаждающую среду в единицу времени при

разности температур в 1⁰С);

τ- превышение температуры двигателя над температурой

охлаждающей среды;

, (2)

где t_д, t_о.с – соответственно температура двигателя и охлаждающей среды;

С - теплоемкость двигателя (количество теплоты, необходимое для

повышения температуры двигателя на 1⁰С).

Решение уравнения (1) имеет вид

, (3)

где τ _нач – начальный перегрев двигателя;

τ _уст – установившееся превышение температуры двигателя;

Т_н – постоянная времени нагрева или охлаждения двигателя, Т_н=С/А (определяет время достижения установившейся температуры, двигатели большей мощности и габаритов имеют и большую Т_н).

Если τ _нач=0, то (3) принимает вид

. (4)

Физический смысл постоянной времени нагрева состоит в том, что она равна времени нагрева двигателя до установившегося превышения температуры τ_уст, если бы отсутствовала отдача тепла в окружающую среду.

На рисунке 1 представлены кривые нагрева двигателя при τ_нач=0 и τ_нач>0. Там же иллюстрируется один из способов определения постоянной времени нагрева равной отрезку, заключенному между перпендикуляром к оси абсцисс, проведенным через точку касания касательной к кривой и точкой пересечения этой касательной с асимптотой.

Практически процесс нагрева можно считать установившемся, когда превышение температуры достигнет (0,95…0,98) τ_уст за время

t_уст=(3…4)Т_н. (5)

При охлаждении двигателя, вызванном его остановкой, условия теплоотдачи изменяются, изменяется и постоянная времени охлаждения

Т_о=С/β_оА=Т_н/β_о, (6)

где β_о – коэффициент ухудшения теплоотдачи (β_о=1 с независимой вентиляцией, β_о=0,5 для самовентилируемых двигателей).

Все выражения, характеризующие нагрев применимы и для охлаждения двигателей, лишь с заменой τ_уст, τ_нач и постоянной времени Т_о.

Рисунок 1 – Кривые нагрева для: 1- τ_нач>0; 2 -τ_нач= 0

При выполнении тепловых расчетов принимается стандартная температура окружающей среды, равная 40⁰С, которой соответствует номинальная мощность двигателя, указанная в паспорте.

При температуре окружающей среды отличной от 40⁰С производится перерасчет мощности

, (7)

где - фактическая температура окружающей среды.

Дата добавления: 2014-11-06