Toplinski uvjeti i nazivna snaga motora

Kada elektromotor radi, on gubi da pokrije dio potrošene električne energije koji je izgubljen. Gubici nastaju u aktivnom otporu namota, u čeliku pri promjeni magnetskog toka u magnetskom krugu, kao i mehanički gubici zbog trenja u ležajevima i trenja rotirajućih dijelova stroja o zrak. Na kraju se sva izgubljena energija pretvara u toplinsku energiju koja se koristi za zagrijavanje motora i odvodi u okolinu.

Gubici motora su konstantni i promjenjivi. Konstante uključuju gubitke u čeliku i mehaničke gubitke u namotima gdje je struja stalna, te promjenjive gubitke u namotima motora.

U početnom razdoblju nakon paljenja najveći dio oslobođene topline u motoru odlazi na povećanje njegove temperature, a manji u okolinu. Zatim, kako temperatura motora raste, sve više i više topline se prenosi u okolinu, i dolazi do točke kada se sva proizvedena toplina rasipa u prostor.Tada se uspostavlja toplinska ravnoteža i daljnji porast temperature motora prestaje. Ova temperatura zagrijavanja motora naziva se stacionarno stanje. Temperatura stabilnog stanja ostaje konstantna tijekom vremena ako se opterećenje motora ne mijenja.

Količina topline Q koja se oslobodi u motoru u 1 s može se odrediti formulom

gdje je η- učinkovitost motora; P2 je snaga osovine motora.

Iz formule proizlazi da što je motor veći, to se u njemu stvara više topline i viša mu je stacionarna temperatura.

Iskustvo s radom elektromotora pokazuje da je glavni uzrok njihovog kvara pregrijavanje namota. Sve dok temperatura izolacije ne prijeđe dopuštenu vrijednost, toplinsko trošenje izolacije se vrlo sporo nakuplja. Ali kako temperatura raste, trošenje izolacije se naglo povećava. Praktično se vjeruje da pregrijavanje izolacije za svakih 8 °C prepolovljuje njezin vijek trajanja. Dakle, motor s pamučnom izolacijom namota pri nazivnom opterećenju i temperaturi grijanja do 105 ° C može raditi oko 15 godina, kada je preopterećen i temperatura poraste na 145 ° C, motor će otkazati nakon 1,5 mjeseca.

Prema GOST-u, izolacijski materijali koji se koriste u elektrotehnici podijeljeni su u sedam klasa u smislu otpornosti na toplinu, za svaku od kojih je postavljena najveća dopuštena temperatura (tablica 1).

Dopušteni višak temperature namota motora iznad temperature okoline (u SSSR-u je prihvaćeno + 35 ° C) za klasu toplinske otpornosti Y je 55 ° C, za klasu A - 70 ° C, za klasu B - 95 ° C , za klasu I - 145 ° C, za klasu G iznad 155 ° C.Porast temperature pojedinog motora ovisi o veličini njegovog opterećenja i načinu rada. Pri temperaturi okoline ispod 35 °C motor se može opteretiti iznad svoje nazivne snage, ali tako da temperatura zagrijavanja izolacije ne prelazi dopuštene granice.

Karakteristika materijala Klasa otpornosti na toplinu Najviša dopuštena temperatura, °C Neimpregnirane pamučne tkanine, pređa, papir i vlaknasti materijali od celuloze i svile Y 90 Isti materijali, ali impregnirani vezivima A 105 Neki sintetski organski filmovi E 120 Tinjac, azbest i materijali od stakloplastike koja sadrži organska veziva V 130 Isti materijali u kombinaciji sa sintetičkim vezivima i impregnacijskim sredstvima F 155 Isti materijali ali u kombinaciji sa silicijem, organskim vezivima i impregnacijskim spojevima H 180 Tinjac, keramički materijali, staklo, kvarc, azbest, koriste se bez veziva ili s anorganskim vezivima G više od 180

Na temelju poznate količine topline B koja se rasipa dok motor radi, može se izračunati višak temperature motora τ° C iznad temperature okoline, tj. temperatura pregrijavanja

gdje je A prijenos topline motora, J / deg • s; e je baza prirodnih logaritama (e = 2,718); C je toplinski kapacitet motora, J / grad; τO- početni porast temperature motora na τ.

Temperatura motora u stacionarnom stanju τu može se dobiti iz prethodnog izraza uzimajući τ = ∞... Tada je τu = Q / A... Pri τo = 0, jednakost (2) ima oblik

Zatim označavamo omjer C / A prema T

gdje je T vremenska konstanta zagrijavanja, s.

Konstanta zagrijavanja je vrijeme koje je potrebno da se motor zagrije do stalne temperature bez prijenosa topline u okolinu. U prisutnosti prijenosa topline, temperatura grijanja bit će manja i jednaka

Vremenska konstanta može se pronaći grafički (slika 1, a). Da biste to učinili, povlači se tangenta iz ishodišta koordinata dok se ne siječe s vodoravnom ravnom linijom koja prolazi kroz točku a, koja odgovara temperaturi stacionarnog zagrijavanja. Segment ss bit će jednak T, a segment ab bit će jednak vremenu Ty tijekom kojeg motor postiže temperaturu stabilnog stanja τu… Obično se uzima jednak 4T.

Konstanta grijanja ovisi o nazivnoj snazi ​​motora, njegovoj brzini, konstrukciji i načinu hlađenja, ali ne ovisi o veličini njegovog opterećenja.

Riža. 1. Krivulje grijanja i hlađenja motora: a — grafička definicija konstante zagrijavanja; b — krivulje grijanja pri različitim opterećenjima

Ako se motor nakon zagrijavanja isključi iz mreže, od tog trenutka više ne stvara toplinu, već se akumulirana toplina i dalje odvodi u okolinu, motor se hladi.

Jednadžba hlađenja ima oblik

a krivulja je prikazana na sl. 1, a.

U izrazu, To je vremenska konstanta hlađenja. Razlikuje se od konstante zagrijavanja T jer se prijenos topline iz motora u mirovanju razlikuje od prijenosa topline iz motora u radu.Jednakost je moguća kada motor isključen iz mreže ima vanjsku ventilaciju. Obično je krivulja hlađenja ravnija od krivulje grijanja. Za motore s vanjskim protokom zraka To je približno 2 puta veći od T. U praksi možemo pretpostaviti da nakon vremenskog intervala od 3To do 5To temperatura motora postaje jednaka temperaturi okoline.

S pravilnim odabirom nazivne snage motora, stacionarna temperatura pregrijavanja trebala bi biti jednaka dopuštenom porastu temperature τadd koji odgovara klasi izolacije žice namota. Različita opterećenja P1 <P2 <P3 istog motora odgovaraju određenim gubicima ΔP1 <ΔP2 <ΔP3 i vrijednostima utvrđene temperature pregrijavanja (slika 1, b). Pri nazivnom opterećenju motor može raditi dugo vremena bez opasnog pregrijavanja, dok kada se opterećenje poveća na dopušteno vrijeme uključivanja, ono neće biti veće od t2, a pri snazi ​​ne više od t3.

Na temelju navedenog možemo dati sljedeću definiciju nazivne snage motora. Nazivna snaga motora je snaga osovine pri kojoj temperatura njegovog namota prelazi temperaturu okoline za iznos koji odgovara prihvaćenim standardima pregrijavanja.