Hőviszonyok és névleges motorteljesítmény

Amikor az elektromos motor jár, elveszíti fedezetét, hogy az elfogyasztott elektromos energia mekkora része megy kárba. Veszteségek lépnek fel a tekercsek aktív ellenállásában, az acélban, amikor a mágneses fluxus megváltozik a mágneses körben, valamint a csapágyak súrlódásából és a gép forgó részeinek levegővel szembeni súrlódásából adódó mechanikai veszteségek. A végén az összes elvesztett energia hőenergiává alakul, amelyet a motor felfűtésére és a környezetbe való szétszórására használnak fel.

A motorveszteségek állandóak és változóak. Az állandók magukban foglalják az acél veszteségeket és a mechanikai veszteségeket a tekercsekben, ahol az áram állandó, és a változó veszteségeket a motor tekercseiben.

A bekapcsolás utáni kezdeti időszakban a motorban felszabaduló hő nagy része a hőmérséklet növelésére megy el, kevesebb kerül a környezetbe. Aztán ahogy a motor hőmérséklete emelkedik, egyre több hő kerül a környezetbe, és eljön az a pont, amikor az összes keletkező hő az űrbe kerül.Ekkor létrejön a termikus egyensúly, és a motor hőmérsékletének további emelkedése leáll. Ezt a motor felmelegedési hőmérsékletet állandó állapotnak nevezzük. Az állandósult állapot hőmérséklete idővel állandó marad, ha a motor terhelése nem változik.

A képlettel meghatározható a motorban 1 s alatt felszabaduló Q hőmennyiség

ahol η - a motor hatásfoka; P2 a motor tengely teljesítménye.

A képletből az következik, hogy minél nagyobb a motor terhelése, annál több hő keletkezik benne, és annál magasabb az állóhőmérséklete.

Az elektromos motorok működésével kapcsolatos tapasztalatok azt mutatják, hogy meghibásodásuk fő oka a tekercs túlmelegedése. Amíg a szigetelés hőmérséklete nem haladja meg a megengedett értéket, a szigetelés hőkopása nagyon lassan halmozódik fel. De ahogy a hőmérséklet emelkedik, a szigetelés kopása meredeken növekszik. Gyakorlatilag úgy gondoljuk, hogy a szigetelés túlmelegedése minden 8 ° C-on felére csökkenti élettartamát. Tehát a tekercsek pamutszigetelésével ellátott motor névleges terhelés mellett és 105 ° C-ig terjedő fűtési hőmérsékleten körülbelül 15 évig működhet, ha túlterhelt és a hőmérséklet 145 ° C-ra emelkedik, a motor 1,5 hónap után meghibásodik.

A GOST szerint az elektrotechnikában használt szigetelőanyagokat a hőállóság szempontjából hét osztályba sorolják, amelyek mindegyikére be van állítva a maximális megengedett hőmérséklet (1. táblázat).

A motortekercs hőmérsékletének megengedett túllépése a környezeti hőmérséklet felett (a Szovjetunióban + 35 ° C elfogadott) Y hőállósági osztály esetén 55 ° C, A osztály esetén 70 ° C, B osztály esetén 95 ° C , I. osztálynál — 145 °C, G osztálynál 155 °C felett.Egy adott motor hőmérséklet-emelkedése a terhelés nagyságától és az üzemmódtól függ. 35 °C alatti környezeti hőmérsékleten a motor a névleges teljesítménye felett terhelhető, de úgy, hogy a szigetelés fűtési hőmérséklete ne haladja meg a megengedett határértékeket.

Anyagjellemzők Hőállósági osztály Maximális megengedett hőmérséklet, ° C Nem impregnált pamutszövetek, fonalak, papír és cellulóz- és selyemszálas anyagok Y 90 Ugyanazok az anyagok, de kötőanyaggal impregnálva A 105 Néhány szintetikus szerves fólia E 120 Csillám, azbeszt és anyagok szerves kötőanyagot tartalmazó üvegszálból V 130 Ugyanazok az anyagok szintetikus kötőanyagokkal és impregnálószerekkel kombinálva F 155 Ugyanazok az anyagok, de szilíciummal, szerves kötőanyagokkal és impregnálószerekkel kombinálva H 180 Csillám, kerámia anyagok, üveg, kvarc, azbeszt, kötőanyag nélkül használva vagy szervetlen kötőanyagokkal G több mint 180

A motor járása közben eloszlatott B hő ismert mennyisége alapján kiszámítható a környezeti hőmérséklet felett τ° C-kal magasabb motorhőmérséklet, azaz. túlhevített hőmérséklet

ahol A a motor hőátadása, J / deg • s; e a természetes logaritmusok alapja (e = 2,718); C a motor hőteljesítménye, J / város; τО- a motor hőmérsékletének kezdeti növekedése τ-nál.

A τу állandósult motorhőmérsékletet az előző kifejezésből úgy kaphatjuk meg, hogy τ = ∞... Ekkor τу = Q / А... τо = 0 esetén a (2) egyenlőség a következőt veszi fel

Ezután jelöljük a C / A és T arányt

ahol T a fűtési időállandó, s.

A fűtési állandó az az idő, amely alatt a motor felmelegszik az állandó hőmérsékletre, ha nincs hőátadás a környezetnek. Hőátadás jelenlétében a fűtési hőmérséklet kisebb és egyenlő lesz

Az időállandó grafikusan megkereshető (1. ábra, a). Ehhez a koordináták origójától egy érintővonalat húzunk addig, amíg az a ponton áthaladó vízszintes egyenessel nem metszik, amely megfelel az állófűtés hőmérsékletének. Az ss szegmens egyenlő lesz T-vel, az ab szegmens pedig azzal a Ty idővel, amely alatt a motor eléri az állandósult állapotú hőmérsékletet τу… Általában 4T-nek tekintik.

A fűtési állandó a motor névleges teljesítményétől, fordulatszámától, kialakításától és hűtési módjától függ, de nem függ a terhelés nagyságától.

Rizs. 1. A motor fűtési és hűtési görbéi: a — a fűtési állandó grafikus meghatározása; b — fűtési görbék különböző terheléseknél

Ha a motort felfűtés után lekapcsolják a hálózatról, attól a pillanattól kezdve már nem termel hőt, hanem a felhalmozott hő tovább távozik a környezetbe, a motor lehűl.

A hűtési egyenletnek megvan a formája

és a görbe az ábrán látható. 1, a.

A kifejezésben a To a hűtési idő állandója. Ez azért különbözik a T fűtési állandótól, mert a nyugalmi motor hőátadása eltér a járó motor hőátadásától.Az egyenlőség akkor lehetséges, ha a hálózatról leválasztott motor külső szellőzéssel rendelkezik. Általában a hűtési görbe laposabb, mint a fűtési görbe. Külső légáramú motoroknál a To körülbelül 2-szer nagyobb, mint a T. A gyakorlatban feltételezhetjük, hogy 3To és 5To közötti időintervallum után a motor hőmérséklete megegyezik a környezeti hőmérséklettel.

A motor névleges teljesítményének helyes megválasztásával az állandósult túlmelegedési hőmérsékletnek egyenlőnek kell lennie a tekercsvezeték szigetelési osztályának megfelelő megengedett hőmérséklet-emelkedéssel τadd. Ugyanazon motor különböző terhelései P1 <P2 <P3 megfelelnek bizonyos veszteségeknek ΔP1 <ΔP2 <ΔP3 és a megállapított túlmelegedési hőmérséklet értékeinek (1. ábra, b). Névleges terhelés mellett a motor hosszú ideig tud működni veszélyes túlmelegedés nélkül, míg ha a terhelés a megengedett kapcsolási időre nő, akkor ez nem haladja meg a t2-t, teljesítményen pedig a t3-at.

A fentiek alapján a következő definíciót adhatjuk a motor névleges teljesítményére. A motor névleges teljesítménye az a tengelyteljesítmény, amelynél a tekercsének hőmérséklete az elfogadott túlmelegedési szabványoknak megfelelő mértékben meghaladja a környezeti hőmérsékletet.