Тепловые режимы электродвигателей

Потери энергии в ЭД, зависящие от режима работы электропривода, вызывают повышение его температуры в по отношению к температуре окружающей среды 0О, что обусловливает отдачу тепловой энергии во внешнее пространство, температура нагрева ЭД должна быть ограничена из-за свойств изоляционных материалов обмоток. Они сохраняют свои электроизоляционные свойства и механическую прочность в течение длительного время (десятки тысяч часов работы), если при этом температура ЭД не превышает определенных значений Значительные превышения температуры приводят к быстрому выходу из строя ЭД из-за необратимого повреждения («сгорания») изоляции: нарушения механической прочности и непроницаемости (появления пор и трещин), снижения электрического сопротивления. Поэтому при проектировании электропривода осуществляется проверка соответствия ЭД назначенным условиям работы по температурным режимам. В основе такой проверки лежит прямой или косвенный расчет его нагрева.

Общие закономерности процесса нагрева ЭД можно установить с помощью его упрощенной тепловой модели в виде гомогенного твердого тела, равномерно нагревающегося по всему объему из-за возникающих при работе электрических и механических потерь, мощность которых АР.

Энергия потерь затрачивается на нагрев самого ЭД и окружающего пространства, что позволяет составить уравнение

где 0 — температура ЭД, °С; 0О — температура окружающей среды, °С; t — время, с; С— общая теплоемкость ЭД, Дж/°С; А — коэффициент теплоотдачи внешней поверхности ЭД, Дж/(°С • с).

Решение этого уравнения при постоянстве момента или тока нагрузки ЭД и, следовательно, при АР — const, а также при постоянстве температуры окружающей среды 0О приводит к выражению

где 9., и 0иач — соответственно, начальная и установившаяся температуры ЭД; Тв = С / А — постоянная времени нагрева ЭД.

Уравнение (15.6) описывает изменение усредненного значения температуры ЭД во времени как при внезапном увеличении его нагрузки, так и при ее уменьшении (рис. 15.5), что связано с изменением потерь АР. Температура отдельных элементов ЭД существенно различается. Наибольших значений достигает температура у обмоток статора и ротора.

Графики средней температуры, мощности и потерь ЭД при его пуске и последующей частичной разгрузке

Рис. 15.5. Графики средней температуры, мощности и потерь ЭД при его пуске и последующей частичной разгрузке

Режим работы электропривода по условиям нагрева ЭД подразделяется на три вида (рис. 15.6):

а) длительный режим, отвечающий условиям

при которых за время работы ЭД t с нагрузкой Р его температура 9 практически успевает достигнуть установившегося значения 9.,, а за время отключения t0 практически достигает температуры окружающей среды 0О;

б) кратковременный режим, отвечающий условиям

при которых за время работы ЭД t его температура 9 не успевает достигнуть установившегося значения 0у, а за время отключения t0 практически достигает температуры окружающей среды 0О;

в) повторно-кратковременный режим, отвечающий условиям

при которых при периодической работе ЭД с периодом t +10 его температура не успевает за время работы t достигнуть установившегося значения 9„, а за время отключения t0 не успевает снизиться до температуры окружающей среды 0О.

Длительный (а), кратковременный (б) и повторно-кратковременный (а) режимы работы электропривода

Рис. 15.6. Длительный (а), кратковременный (б) и повторно-кратковременный (а) режимы работы электропривода

? 1

/М/'' 1

Повторно-кратковременный режим характеризуют относительным временем включения ЭД: продолжительностью включения (ПВ), равной

(15.8)

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >