Soojustingimused ja mootori nimivõimsus

Kui elektrimootor töötab, kaotab see katta, milline osa tarbitud elektrienergiast läheb raisku. Kaod tekivad mähiste aktiivtakistuses, terases magnetvoo muutumisel magnetahelas, samuti mehaanilised kaod, mis on tingitud hõõrdumisest laagrites ja masina pöörlevate osade hõõrdumisest õhu vastu. Lõpuks muudetakse kogu kaotatud energia soojusenergiaks, mida kasutatakse mootori soojendamiseks ja keskkonda hajutamiseks.

Mootori kaod on püsivad ja muutlikud. Konstandid hõlmavad teraskadusid ja mehaanilisi kadusid mähistes, kus vool on konstantne, ja muutuvaid kadusid mootori mähistes.

Algsel perioodil pärast sisselülitamist läheb suurem osa mootoris eralduvast soojusest selle temperatuuri tõstmiseks ja vähem läheb keskkonda. Seejärel, kui mootori temperatuur tõuseb, kandub keskkonda üha rohkem soojust ja saabub hetk, mil kogu tekkiv soojus hajub kosmosesse.Seejärel saavutatakse termiline tasakaal ja mootori temperatuuri edasine tõus peatub. Seda mootori soojenemistemperatuuri nimetatakse püsiolekuks. Püsiseisundi temperatuur jääb aja jooksul muutumatuks, kui mootori koormus ei muutu.

Mootoris 1 sekundi jooksul eralduva soojushulga Q saab määrata valemiga

kus η – mootori kasutegur; P2 on mootori võlli võimsus.

Valemist järeldub, et mida suurem on mootori koormus, seda rohkem tekib selles soojust ja seda kõrgem on selle seisvatemperatuur.

Elektrimootorite töökogemus näitab, et nende rikke peamine põhjus on mähise ülekuumenemine. Kuni isolatsiooni temperatuur ei ületa lubatud väärtust, koguneb isolatsiooni termiline kulumine väga aeglaselt. Kuid temperatuuri tõustes suureneb isolatsiooni kulumine järsult. Praktiliselt usun, et isolatsiooni ülekuumenemine iga 8 ° C kohta vähendab selle eluiga poole võrra. Niisiis võib mähiste puuvillase isolatsiooniga mootor nimikoormusel ja küttetemperatuuril kuni 105 ° C töötada umbes 15 aastat, ülekoormamise ja temperatuuri tõustes 145 ° C-ni mootor ebaõnnestub 1,5 kuu pärast.

Vastavalt GOST-ile on elektrotehnikas kasutatavad isolatsioonimaterjalid jaotatud kuumakindluse poolest seitsmesse klassi, millest igaühe jaoks on seatud maksimaalne lubatud temperatuur (tabel 1).

Mootori mähise temperatuuri lubatud ületamine ümbritsevast temperatuurist (NSV Liidus on lubatud + 35 ° C) kuumakindluse klassi Y korral on 55 ° C, klassi A jaoks - 70 ° C, klassi B jaoks - 95 ° C. , I klassi puhul — 145 °C, klassi G puhul üle 155 °C.Antud mootori temperatuuri tõus sõltub selle koormuse suurusest ja töörežiimist. Kui ümbritseva õhu temperatuur on alla 35 ° C, võib mootorit koormata üle nimivõimsuse, kuid nii, et isolatsiooni küttetemperatuur ei ületaks lubatud piire.

Materjali karakteristikud Kuumuskindlusklass Maksimaalne lubatud temperatuur, ° C Immutamata puuvillased kangad, lõngad, paber ja kiudmaterjalid tselluloosist ja siidist Y 90 Samad materjalid, kuid immutatud sideainetega A 105 Mõned sünteetilised orgaanilised kiled E 120 Vilgukivi, asbest ja materjalid orgaanilisi sideaineid sisaldavast klaaskiust V 130 Samad materjalid koos sünteetiliste sideainete ja immutusainetega F 155 Samad materjalid, kuid koos räni, orgaaniliste sideainete ja immutusühenditega H 180 Vilgukivi, keraamilised materjalid, klaas, kvarts, asbest, kasutatakse ilma sideaineteta või anorgaaniliste sideainetega G üle 180

Mootori töötamise ajal hajuva teadaoleva soojushulga B põhjal saab arvutada mootori ületemperatuuri τ° C võrra üle ümbritseva õhu temperatuuri, s.o. ülekuumenemise temperatuur

kus A on mootori soojusülekanne, J / deg • s; e on naturaallogaritmide alus (e = 2,718); C on mootori soojusvõimsus, J / linn; τО- mootori temperatuuri esialgne tõus τ juures.

Mootori püsiseisundi temperatuuri τу saab eelmisest avaldisest, võttes τ = ∞... Siis τу = Q / А... Kui τо = 0, saab võrdus (2) kuju

Seejärel tähistame suhet C / A kuni T

kus T on kuumutamise ajakonstant, s.

Kuumutuskonstant on aeg, mis kulub mootoril püsiva temperatuurini soojenemiseks ilma soojusülekande puudumisel keskkonda. Soojusülekande olemasolul on küttetemperatuur väiksem ja võrdne

Ajakonstant on leitav graafiliselt (joon. 1, a). Selleks tõmmatakse koordinaatide alguspunktist puutuja, kuni see lõikub punkti a läbiva horisontaalse sirgjoonega, mis vastab statsionaarse kuumutamise temperatuurile. Segment ss võrdub T ja segment ab on võrdne ajaga Ty, mille jooksul mootor saavutab püsitemperatuuri τу… Tavaliselt peetakse seda võrdseks 4T.

Küttekonstant sõltub mootori nimivõimsusest, selle kiirusest, konstruktsioonist ja jahutusmeetodist, kuid ei sõltu selle koormuse suurusest.

Riis. 1. Mootori soojendamise ja jahutuse kõverad: a — küttekonstandi graafiline määratlus; b — küttekõverad erinevatel koormustel

Kui mootor pärast kuumenemist võrgust lahti ühendada, siis sellest hetkest see enam soojust ei tekita, vaid kogunenud soojus hajub edasi keskkonda, mootor jahtub.

Jahutusvõrrandil on vorm

ja kõver on näidatud joonisel fig. 1, a.

Avaldises To on jahutusaja konstant. See erineb küttekonstandist T, kuna puhkeolekus oleva mootori soojusülekanne erineb töötava mootori soojusülekandest.Võrdsus on võimalik, kui võrgust lahti ühendatud mootoril on väline ventilatsioon. Tavaliselt on jahutuskõver laugem kui küttekõver. Välise õhuvooluga mootorite puhul on To ligikaudu 2 korda suurem kui T. Praktikas võime eeldada, et pärast ajavahemikku 3To kuni 5To muutub mootori temperatuur võrdseks ümbritseva õhu temperatuuriga.

Mootori nimivõimsuse õige valiku korral peaks püsiseisundi ülekuumenemistemperatuur olema võrdne mähisjuhtme isolatsiooniklassile vastava lubatud temperatuuritõusuga τadd. Sama mootori erinevad koormused P1 <P2 <P3 vastavad teatud kadudele ΔP1 <ΔP2 <ΔP3 ja kehtestatud ülekuumenemistemperatuuri väärtustele (joonis 1, b). Nimikoormusel võib mootor töötada pikka aega ilma ohtliku ülekuumenemiseta, samas kui koormus suureneb lubatud lülitusajani, ei ületa see t2 ja võimsusel mitte üle t3.

Eelnevast lähtudes saame anda mootori nimivõimsuse järgmise definitsiooni. Mootori nimivõimsus on võlli võimsus, mille juures selle mähise temperatuur ületab ümbritseva keskkonna temperatuuri koguse, mis vastab aktsepteeritud ülekuumenemisstandarditele.