Нагрев и охлаждение двигателей.

Потери в ЭМ превращаются в тепло и идут на нагрев отдельных частей. Нагрев ЭМ имеет определенный предел, поэтому потери, выделяемые в данной конструкции ЭМ ограничиваются.

Потери в ЭМ устанавливаются исходя из допустимого нагрева изоляции. По нагревостойкости изоляционные материалы делятся на семь классов

 

	Y	A	E	B	F	H	G
^0C							>180

Нагрев ЭМ принято оценивать по температуре превышения

 

.

 

За предельное значение принято +40 ⁰C.

Допускаемое превышение температуры для обмоток ЭМ зависит от метода её измерения:

Метод термометра. При этом температура измеряется прикладыванием термометра к доступным частям ЭМ.

Метод сопротивления. Температура определяется по сопротивлению обмотки, которое зависит от её нагрева. Этот метод дает среднее превышение температуры.

Метод температурных индикаторов. Предусматривается укладка температурных индикаторов в отдельные части машины и определение температуры в данных точках.

Для выявления общих закономерностей нагрева ЭМ рассматривают как однородное тело. При этом считается, что температура во всех точках ЭМ имеет одинаковое значение, а теплопроводность равна бесконечности. Теплопередача в окружающую среду равномерная со всей поверхности и пропорционально первой степени разности температур. Уравнение баланса теплой энергии в ЭМ

 

Qdt=c_p∙m∙d() + ,

где c_p – удельная теплоемкость, ;

m – масса, кг;

– превышение температуры, ⁰С;

–коэффициент теплоотдачи поверхности, ;

S – площадь охлаждаемой поверхности, м².

 

Первое слагаемое – выделяемое тепло, второе слагаемое – отдаваемое тепло.

Передача тепла в окружающую среду происходит за счет теплопроводности и конвекции.

В установившемся режиме достигает некоторого значения и больше не изменяется, поэтому d()=0. Тогда Qdt= , откуда = .

Решаем исходное дифференциальное уравнение теплового баланса

 

= _y(1- )+ ₀ ,

 

где ₀– начальное превышение температуры;

Т = – постоянная времени нагрева.

При ₀ =0, то уравнение принимает вид

 

= _y(1- ).

 

Т – от нескольких минут до нескольких часов. Если ₀> _y, то уравнение описывает процесс охлаждения ЭМ. Для процесса, когда в конце охлаждения _y =0, уравнение принимает вид

= ₀ ,

 

 

 

Системы вентиляции электрических машин.

Вентиляция: естественная и искусственная.

Естественная вентиляция в машинах малой мощности и в открытых ЭМ.

Искусственная вентиляция: при помощи вентилятора. ЭМ с искусственной вентиляцией: самовентиляция и независимая вентиляция.

Охлаждаемый воздух подается в ЭМ

1 внутрь (внутренняя вентиляция);

2 наружная вентиляция (обдуваемые ЭМ). Применяется в закрытых ЭМ.

 

Внутренняя вентиляция: нагнетательная и вытяжная. Предпочтение отдается нагнетательной вентиляции.

Охлаждающий воздух прогоняется вдоль оси вала или в радиальном направлении (аксиальная и радиальная вентиляция).

При аксиальной вентиляции в сердечники ротора продольные вентиляционные каналы, при радиальной вентиляции сердечник ротора - пакеты, между которыми пластины – ветреницы.

При малой длине ротора – аксиальная вентиляция, при большой длине ротора – сочетание аксиальной и радиальной вентиляции.

Вентиляция ЭМ выполняется по разомкнутому или замкнутому циклу.

Использование ЭМ по способам охлаждения устанавливается КОСТ 20459-97. Обозначение способов охлаждения из латинских букв IC. Например, IC 01– защищенная ЭМ с самовентиляцией и вентилятором, расположенным на валу машины; IC0141 – закрытая машина, обдуваемая наружным вентилятором, расположенным на валу машины.

Номинальный режим работы электрических машин.

Согласно ГОСТ 183-74 по условиям нагрева установлены 8 номинальных режимов работы ЭМ. Наиболее часто встречается продолжительный (S1), кратковременный (S2) и повторно-кратковременный (S3).

 

Характеристика каждого режима работы

 

В кратковременном режиме от данной ЭМ можно получить большую мощность, чем в продолжительном режиме. Поэтому чем меньше период работы t_p, тем большую мощность может развить машина. ГОСТ устанавливает следующие длительности рабочего периода 10,30,60 и 90 мин.

 

 

Продолжительность включения ПВ= .

ПВ:15, 25, 40 и 60%. При этом =10

мин.