Теория нагрева электрических двигателей.

Допущения:

1.Считаем, что все части машины нагреваются одинаково.

2.Теплопередача пропорциональна нагреву.

Словесно уравнение теплового баланса можно представить в следующем виде:

                                                          Aτdt

 - основное уравнение теплового баланса.  

            

β-постоянная интегрирования.

Начальные условия:  при t = 0 Уравнение нагрева:

Вместо β подставляем, получим:  (4.1)

Рассмотрим частные случаи:   

 а) Пуск:

б)Торможение:      Будет спадающая экспонента:

Постоянные времени нагрева и охлаждения имеют разные величины, а именно при охлаждении постоянная времени больше. Могут быть еще режимы наброса и сброса нагрузки. При набросе нагрузки происходит нагревание машины от  до  его экспоненте по формуле 4.1.

Наброс нагрузки                 Сброс нагрузки

В результате работы разных двигателей получаются разные условия нагревания и охлаждения, которые учитываются коэффициентом  неоднородности охлаждения и нагревания.  принимает значения =0,85-0,95 для машин с независимой вентиляцией и

=0,25-0,45 для машин с самовентиляцией. Постоянная времени нагрева:

Чем больше габариты машины (мощность двигателя), тем больше постоянная времени нагрева. (от нескольких минут до нескольких часов).
17. Номинальные режимы.

При работе двигателей возможна работа в различных пусковых, тормозных, пуско-тормозных и реверсивных режимах. Причем необходимо было бы проектировать большое количество двигателей. Практически в электромашиностроении проектируют только 3 типа двигателей: двигатели длительного (продолжительного режима), двигатели кратковременного режима и двигатели повторно-кратковременного режима. Причем по конструкции они существенно отличаются.

ГОСТом предусмотрено 8 номинальных режимов: S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8.

Номинальные режимы это такие режимы, для которых заводом изготовителем гарантируется полное использование в тепловом отношении.

Заводом изготовителем изготавливают двигатели на следующие параметры: Рн Вт, кВт; Uн В, кВ; Iн А, кА; n_н об/мин; ω_н=πn/30 рад/с, с^-1; η_н;cos(φ_н).

Рассмотрим первые 3 режима.

Режим S 1 – называется продолжительным, это такой режим когда нагрузка приложена длительное время в течение которого двигатель успевает нагреться до установившейся температуры.

Режим S 2 – кратковременный режим – это такой режим, когда в время работы значительно меньше времени паузы. Причем за время работы двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы успевает остыть до температуры окружающей среды;

Режим S 3 – повторно-кратковременный режим, это такой режим, когда чередуется времена работы и времена пауз. Когда за время работы двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы не успевает остыть до температуры окружающей среды.

При выполнении нескольких циклов достигается законченный тепловой процесс.

Характерной величиной повторно-кратковременного режима является

ГОСТом предусмотрены значения.

Другой характерной величиной число циклов в час Z.

Время цикла

Tц =3600/Z.

Z может иметь следующие значения Z=30,60,90,120,200,240,300.

Другой величиной характеризующей повторно-кратковременный режим является величина  - коэффициент инерционности.

Если коэффициент инерционности превышает значение 2, то необходимо искать ошибку в вычислении моментов инерции элементов кинематической схемы. Для некоторых механизмов есть отступление от этого правила, в частности поворотные механизмы могут иметь коэффициент инерционности = 15,20 и более.

Рассмотренные три типа двигателей используются для изготовления серийных двигателей. Остальные номинальные режимы базируются на серии S1 и S3.

Режим S 4 - это такой повторно-кратковременный режим в котором пуска соизмеримо с временем работы

Режим S 5 – такой повторно-кратковременный режим в котором на нагрев оказывает влияние и время пуска и время торможения.

Режим S6 - это такой продолжительный режим чередования рабочих режимов и ХХ. При котором время переходных процессов не учитывается.

Характерной величиной является продолжительность нагрузки.

ГОСТом предусматриваются следующие величины ПН = 25, 40, 60 %.

Режим S 7 – это такой продолжительный режим, когда на нагрев оказывают влияние время пуска и реверса.

Режим S 8 – это такой продолжительный режим постоянно меняющейся нагрузки.

τ_нач=τ_а

τ_конеч=τ_р

При выполнении нескольких циклов устанавливается устойчивый тепловой цикл, когда перегрев в начале цикла и перегрев в конце цикла равны.