Termal koşullar ve nominal motor gücü

Elektrik motoru çalıştığında, tüketilen elektrik enerjisinin ne kadarının boşa gittiğini karşılamak için kaybeder. Manyetik devrede manyetik akı değiştiğinde sargıların aktif direncinde, çelikte kayıplar olduğu gibi, yataklardaki sürtünme ve makinenin dönen parçalarının havaya karşı sürtünmesinden kaynaklanan mekanik kayıplar da meydana gelir. Sonunda, tüm kayıp enerji, motoru ısıtmak ve çevreye dağılmak için kullanılan ısı enerjisine dönüştürülür.

Motor kayıpları sabit ve değişkendir. Sabitler, akımın sabit olduğu sargılardaki çelik kayıpları ve mekanik kayıpları ve motor sargılarındaki değişken kayıpları içerir.

Çalıştırmadan sonraki ilk dönemde, motorda açığa çıkan ısının çoğu sıcaklığını artırmak için gider ve daha azı çevreye gider. Daha sonra, motor sıcaklığı yükseldikçe çevreye daha fazla ısı aktarılır ve üretilen tüm ısının uzaya dağıldığı bir nokta gelir.Termal denge daha sonra kurulur ve motor sıcaklığındaki daha fazla artış durur. Bu motor ısınma sıcaklığına sabit durum denir. Motor yükü değişmezse sabit durum sıcaklığı zamanla sabit kalır.

Motorda 1 saniyede açığa çıkan Q ısı miktarı formülle belirlenebilir.

nerede η- motor verimliliği; P2 motor mili gücüdür.

Formülden, motor üzerindeki yük ne kadar büyük olursa, içinde o kadar fazla ısı üretilir ve sabit sıcaklığı o kadar yüksek olur.

Elektrik motorlarının çalışmasıyla ilgili deneyim, arızalarının ana nedeninin sargının aşırı ısınması olduğunu göstermektedir. Yalıtımın sıcaklığı izin verilen değeri aşmadığı sürece, yalıtımın ısıl aşınması çok yavaş birikmektedir. Ancak sıcaklık yükseldikçe yalıtım aşınması keskin bir şekilde artar. Yalıtımın her 8°C'de bir aşırı ısınmasının ömrünü yarıya indirdiğine pratik olarak inanılır. Böylece, nominal yükte ve 105 ° C'ye kadar ısıtma sıcaklığında sargıların pamuk yalıtımı olan bir motor, aşırı yüklendiğinde ve sıcaklık 145 ° C'ye yükseldiğinde yaklaşık 15 yıl çalışabilir, motor 1,5 ay sonra arızalanır.

GOST'a göre, elektrik mühendisliğinde kullanılan yalıtım malzemeleri, her biri için izin verilen maksimum sıcaklığın ayarlandığı ısı direnci açısından yedi sınıfa ayrılır (Tablo 1).

Y ısı direnci sınıfı için ortam sıcaklığının (SSCB'de + 35 ° C kabul edilir) üzerinde motor sargısının sıcaklığının izin verilen fazlalığı 55 ° C, A sınıfı için - 70 ° C, B sınıfı için - 95 ° C , I sınıfı için - 145 ° C, 155 ° C'nin üzerindeki G sınıfı için.Belirli bir motorun sıcaklık artışı, yükünün büyüklüğüne ve çalışma moduna bağlıdır. 35 °C'nin altındaki bir ortam sıcaklığında motor, anma gücünün üzerinde yüklenebilir, ancak yalıtımın ısıtma sıcaklığı izin verilen sınırları aşmayacaktır.

Malzeme özelliği Isı direnci sınıfı İzin verilen maksimum sıcaklık, ° C Emprenye edilmemiş pamuklu kumaşlar, iplikler, kağıt ve selüloz ve ipekten lifli malzemeler Y 90 Aynı malzemeler, ancak bağlayıcılarla emprenye edilmiş A 105 Bazı sentetik organik filmler E 120 Mika, asbest ve malzemeler Organik bağlayıcılar içeren fiberglas V 130 Sentetik bağlayıcılar ve emprenye edici maddelerle kombinasyon halinde aynı malzemeler F 155 Aynı malzemeler ancak silikon, organik bağlayıcılar ve emprenye edici bileşiklerle kombinasyon halinde H 180 Mika, seramik malzemeler, cam, kuvars, asbest, bağlayıcısız kullanılır veya inorganik bağlayıcılarla G 180'den fazla

Motor çalışırken yayılan ısı B'nin bilinen miktarına bağlı olarak, ortam sıcaklığının τ° C üzerinde aşırı motor sıcaklığı hesaplanabilir, örn. kızdırma sıcaklığı

burada A, motorun ısı transferidir, J / derece • s; e, doğal logaritmaların tabanıdır (e = 2,718); C, motorun termal kapasitesidir, J / şehir; τО- τ'da motor sıcaklığındaki ilk artış.

Kararlı durum motor sıcaklığı τу, τ = ∞... alınarak önceki ifadeden elde edilebilir. O zaman τу = Q / А... τо = 0'da eşitlik (2) şeklini alır

Sonra C / A'nın T'ye oranını gösteririz.

burada T, ısıtma süresi sabitidir, s.

Isıtma sabiti, çevreye ısı transferi olmadığında motorun kararlı durum sıcaklığına kadar ısınması için geçen süredir. Isı transferinin varlığında, ısıtma sıcaklığı şuna eşit ve daha az olacaktır:

Zaman sabiti grafiksel olarak bulunabilir (Şekil 1, a). Bunu yapmak için, koordinatların başlangıç ​​noktasından, sabit ısıtmanın sıcaklığına karşılık gelen a noktasından geçen yatay bir düz çizgi ile kesişene kadar bir teğet çizgi çizilir. Segment ss, T'ye eşit olacak ve segment ab, motorun sabit durum sıcaklığına τу ulaştığı Ty süresine eşit olacaktır… Genellikle 4T'ye eşit alınır.

Isıtma sabiti motorun nominal gücüne, hızına, tasarımına ve soğutma yöntemine bağlıdır, ancak yükünün büyüklüğüne bağlı değildir.

Pirinç. 1. Motor ısıtma ve soğutma eğrileri: a — ısıtma sabitinin grafiksel tanımı; b — farklı yüklerde ısıtma eğrileri

Motor ısındıktan sonra şebekeden ayrılırsa, o andan itibaren artık ısı üretmez, ancak biriken ısı çevreye dağılmaya devam eder, motor soğur.

Soğutma denklemi şu şekildedir:

ve eğri, Şekil l'de gösterilmiştir. 1 A.

İfadede To, soğuma süresi sabitidir. Durgun haldeki motordan ısı transferi çalışan motordan ısı transferinden farklı olduğu için ısıtma sabiti T'den farklıdır.Şebekeden bağlantısı kesilen motor harici havalandırmaya sahip olduğunda eşitlik mümkündür. Genellikle soğuma eğrisi ısıtma eğrisinden daha düzdür. Dış hava akışına sahip motorlar için To, T'nin yaklaşık 2 katıdır. Pratikte, 3To ila 5To zaman aralığından sonra motor sıcaklığının ortam sıcaklığına eşit olduğunu varsayabiliriz.

Motorun nominal gücünün doğru seçilmesiyle, sabit durum aşırı ısınma sıcaklığı, sargı telinin yalıtım sınıfına karşılık gelen izin verilen sıcaklık artışına τadd eşit olmalıdır. Aynı motorun farklı yükleri P1 <P2 <P3, belirli ΔP1 <ΔP2 <ΔP3 kayıplarına ve belirlenen aşırı ısınma sıcaklığının değerlerine karşılık gelir (Şekil 1, b). Nominal yükte motor, tehlikeli aşırı ısınma olmadan uzun süre çalışabilirken, yük izin verilen anahtarlama süresine yükseldiğinde, t2'den fazla olmayacak ve güçte t3'ten fazla olmayacaktır.

Yukarıdakilere dayanarak, motorun nominal gücünün aşağıdaki tanımını verebiliriz. Motorun nominal gücü, sargısının sıcaklığının, kabul edilen aşırı ısınma standartlarına karşılık gelen bir miktarda ortam sıcaklığını aştığı şaft gücüdür.