Toplotni pogoji in nazivna moč motorja

Ko elektromotor teče, izgubi, da pokrije del porabljene električne energije, ki se izgubi. Izgube nastanejo v aktivnem uporu navitij, v jeklu, ko se magnetni tok spremeni v magnetnem krogu, pa tudi mehanske izgube zaradi trenja v ležajih in trenja vrtljivih delov stroja proti zraku. Na koncu se vsa izgubljena energija pretvori v toplotno energijo, ki se porabi za ogrevanje motorja in odvaja v okolje.

Izgube motorja so stalne in spremenljive. Konstante vključujejo izgube jekla in mehanske izgube v navitjih, kjer je tok konstanten, ter spremenljive izgube v navitjih motorja.

V začetnem času po vklopu gre večina sproščene toplote v motorju za zvišanje njegove temperature, manj pa v okolico. Potem, ko se temperatura motorja dvigne, se vedno več toplote prenaša v okolje in pride točka, ko se vsa proizvedena toplota razprši v prostor.Nato se vzpostavi toplotno ravnovesje in nadaljnje povečevanje temperature motorja se ustavi. Ta temperatura ogrevanja motorja se imenuje stabilno stanje. Temperatura v stanju dinamičnega ravnovesja ostane skozi čas konstantna, če se obremenitev motorja ne spremeni.

Količino toplote Q, ki se sprosti v motorju v 1 s, lahko določimo s formulo

kjer je η - učinkovitost motorja; P2 je moč gredi motorja.

Iz formule izhaja, da večja kot je obremenitev motorja, več toplote se v njem ustvari in višja je njegova stacionarna temperatura.

Izkušnje z delovanjem elektromotorjev kažejo, da je glavni vzrok njihove okvare pregrevanje navitja. Dokler temperatura izolacije ne preseže dovoljene vrednosti, se toplotna obraba izolacije nabira zelo počasi. Ko pa se temperatura dvigne, se obraba izolacije močno poveča. Praktično verjamejo, da pregrevanje izolacije za vsakih 8 °C prepolovi njeno življenjsko dobo. Torej, motor z bombažno izolacijo navitij pri nazivni obremenitvi in ​​temperaturi ogrevanja do 105 ° C lahko deluje približno 15 let, pri preobremenitvi in ​​​​temperatura naraste na 145 ° C, motor odpove po 1,5 meseca.

V skladu z GOST so izolacijski materiali, ki se uporabljajo v elektrotehniki, glede na toplotno odpornost razdeljeni v sedem razredov, za vsakega od njih je določena najvišja dovoljena temperatura (tabela 1).

Dovoljeni presežek temperature navitja motorja nad temperaturo okolice (v ZSSR je sprejeto + 35 ° C) za razred toplotne odpornosti Y je 55 ° C, za razred A - 70 ° C, za razred B - 95 ° C. , za razred I - 145 ° C, za razred G nad 155 ° C.Dvig temperature določenega motorja je odvisen od velikosti njegove obremenitve in načina delovanja. Pri temperaturi okolja pod 35 ° C je motor lahko obremenjen nad njegovo nazivno močjo, vendar tako, da temperatura segrevanja izolacije ne preseže dovoljenih meja.

Lastnosti materiala Razred toplotne odpornosti Najvišja dovoljena temperatura, °C Neimpregnirane bombažne tkanine, preja, papir in vlaknati materiali iz celuloze in svile Y 90 Isti materiali, vendar impregnirani z vezivi A 105 Nekateri sintetični organski filmi E 120 Sljuda, azbest in materiali iz steklenih vlaken, ki vsebujejo organska veziva V 130 Isti materiali v kombinaciji s sintetičnimi vezivi in ​​impregnacijskimi sredstvi F 155 Isti materiali, vendar v kombinaciji s silicijem, organskimi vezivi in ​​impregnacijskimi sredstvi H 180 Sljuda, keramični materiali, steklo, kremen, azbest, uporabljeni brez veziv ali z anorganskimi vezivi G več kot 180

Na podlagi znane količine toplote B, ki se odvaja med delovanjem motorja, se lahko izračuna presežna temperatura motorja τ° C nad temperaturo okolja, tj. temperatura pregretja

kjer je A prenos toplote motorja, J / deg • s; e je osnova naravnih logaritmov (e = 2,718); C je toplotna zmogljivost motorja, J / mesto; τО- začetno povečanje temperature motorja pri τ.

Temperaturo motorja v stanju dinamičnega ravnovesja τу lahko dobimo iz prejšnjega izraza tako, da vzamemo τ = ∞... Potem je τу = Q / А... Pri τо = 0 ima enačba (2) obliko

Nato označimo razmerje C / A proti T

kjer je T časovna konstanta ogrevanja, s.

Grelna konstanta je čas, ki je potreben, da se motor segreje na temperaturo stabilnega stanja brez prenosa toplote v okolje. V prisotnosti prenosa toplote bo temperatura ogrevanja manjša in enaka

Časovno konstanto lahko najdete grafično (slika 1, a). Da bi to naredili, se iz izhodišča koordinat nariše tangenta, dokler se ne seka z vodoravno ravno črto, ki poteka skozi točko a, ki ustreza temperaturi stacionarnega ogrevanja. Segment ss bo enak T in segment ab bo enak času Ty, v katerem motor doseže temperaturo v stanju ustaljenega stanja τу… Običajno se vzame enak 4T.

Grelna konstanta je odvisna od nazivne moči motorja, njegove hitrosti, izvedbe in načina hlajenja, ni pa odvisna od velikosti njegove obremenitve.

riž. 1. Krivulje ogrevanja in hlajenja motorja: a — grafična opredelitev ogrevalne konstante; b — ogrevalne krivulje pri različnih obremenitvah

Če motor po segrevanju izklopimo iz omrežja, od tega trenutka ne proizvaja več toplote, ampak akumulirano toploto še naprej odvaja v okolje, motor se ohlaja.

Enačba hlajenja ima obliko

in krivulja je prikazana na sl. 1, a.

V izrazu je To časovna konstanta ohlajanja. Razlikuje se od ogrevalne konstante T, ker se prenos toplote iz motorja v mirovanju razlikuje od prenosa toplote iz delujočega motorja.Enakopravnost je mogoča, če ima motor, izključen iz omrežja, zunanje prezračevanje. Običajno je krivulja hlajenja bolj položna kot krivulja ogrevanja. Pri motorjih z zunanjim pretokom zraka je To približno 2-krat večji od T. V praksi lahko domnevamo, da se po časovnem intervalu od 3To do 5To temperatura motorja izenači s temperaturo okolja.

Pri pravilni izbiri nazivne moči motorja mora biti stacionarna temperatura pregrevanja enaka dovoljenemu dvigu temperature τadd, ki ustreza izolacijskemu razredu žice za navijanje. Različne obremenitve P1 <P2 <P3 istega motorja ustrezajo določenim izgubam ΔP1 <ΔP2 <ΔP3 in vrednostim ugotovljene temperature pregrevanja (slika 1, b). Pri nazivni obremenitvi lahko motor deluje dolgo časa brez nevarnega pregrevanja, medtem ko ko se obremenitev poveča na dopustni preklopni čas, ne bo več kot t2, pri moči pa ne več kot t3.

Na podlagi navedenega lahko podamo naslednjo definicijo nazivne moči motorja. Nazivna moč motorja je moč gredi, pri kateri temperatura njegovega navitja presega temperaturo okolice za količino, ki ustreza sprejetim standardom pregrevanja.