Нагрівання і режими роботи електродвигунів

нагрівання електродвигунів

Під час роботи електродвигуна частина електричної енергії перетворюється в термічну. Це пов`язано з енерговтратами на тертя в підшипниках, на вихрові струми і перемагничивание в сталі статора і ротора, а також в активних опорах обмоток статора і ротора.
Втрати енергії в обмотках статора і ротора пропорційні квадрату величини їх струмів. Струм статора і ротора пропорційний
навантаженні на валу. Інші втрати в двигуні майже не залежать від навантаження.
При постійному навантаженні на валу в двигуні виділяється певна кількість теплоти в одиницю часу. Збільшення температури мотора відбувається нерівномірно. Спочатку вона зростає стрімко: практично вся теплота йде на збільшення температури і лише невелика кількість її йде в навколишнє середовище. Перепад температур (різниця між температурою двигуна і температурою навколишнього повітря) ще поки невеликий. Але в міру зростання температури двигуна перепад зростає і тепловіддача в навколишнє середовище зростає. Зростання температури мотора сповільнюється. Температура мотора припиняє зростати, коли вся знову виділяється теплота буде повністю розсіюватися в навколишнє середовище. Така температура мотора іменується усталеною.
Величина сталої температури мотора залежить від навантаження на його валу. При великому навантаженні виділяється величезна кількість теплоти в одиницю часу, означає, вище встановилася температура двигуна.
Після відключення движок охолоджується. Температура його спочатку знижується стрімко, тому що перепад її великий, а потім у міру зменшення перепаду - повільно.

Мал. 1. Нагрівання і охолодження двигунів: про - тривалого режиму роботи-б - повторно-кратковременного- в - короткострокового

Величина допустимої усталеною температури мотора обумовлюється якостями ізоляції обмоток.
Практично у всіх двигунів спільного впровадження для ізоляції обмотки вживаються емалі, синтетичні плівки, просочені картони, бавовняна пряжа. Максимально допустима температура нагріву цих матеріалів 105с. Температура обмотки мотора при номінальному навантаженні повинна бути на 20 ... 25 ° С нижче максимально допустимої величини.
Істотно нижча температура мотора відповідає роботі його з малим навантаженням на валу. При цьому коефіцієнт корисної дії мотора і коефіцієнт його потужності невеликі.
Режими роботи електродвигунів.

Розрізняють три основні режими роботи двигунів: тривалий, повторно-короткочасний і короткостроковий. Тривалим іменується режим роботи мотора при постійному навантаженні тривалістю більше, ніж потрібно для досягнення сталої температури при постійній температурі навколишнього повітря. Повторно-короткочасним називається такий режим роботи, при якому короткострокова постійне навантаження чергується з відключеннями мотора, при цьому під час навантаження температура мотора не домагається сталого значення, а під час паузи движок не встигає охолонути до температури навколишнього повітря. Короткостроковим називається такий режим, при якому за час навантаження мотора температура його не досягає усталеного значення, а за час паузи встигає охолонути до температури навколишнього повітря.
На рис. 1 зображені криві нагрівання й охолодження двигуна і підводиться потужності Р для 3-х режимів роботи. Для тривалого режиму роботи зображені три криві нагрівання й охолодження 1, 2, 3 (рис. 1, а), належні трьом різним навантаженням на його валу. Крива 3 відповідає більшого навантаження на валу- при цьому потужність, що підводиться P3>P2>Pi- При повторно-короткочасному режимі мотора (рис. 1, б) температура його за час навантаження не домагається усталеною. Температура двигуна підвищувалася б по пунктирною кривою, якщо б час навантаження було довшим. Тривалість включення мотора обмежується 15, 25, 40 і 60% часу циклу. Тривалість 1-го циклу t ц приймається рівною 10 хв і визначається сумою часу навантаження N і часу паузи R, т. Е.
t ц = N + R
Для повторно-короткочасного режиму роботи випускаються двигуни з тривалістю роботи ПВ 15, 25, 40 і 60% ПВ = N: (N + R) * 100%
На рис. 1, в зображені криві нагрівання й охолодження двигуна при короткостроковому режимі роботи. Для цього режиму виготовляються двигуни з тривалістю періоду постійної номінального навантаження 15, 30, 60, 90 хв.

Теплоємність мотора - величина значуща, тому нагрів його до сталої температури може тривати кілька годин. Движок короткочасного режиму за час навантаження не встигає нагрітися до усталеної температури, тому він працює з більшим навантаженням на валу і більшою підводиться потужністю, ніж такий же движок тривалого режиму роботи. Движок повторно-короткочасного режиму роботи також працює з більшим навантаженням на валу, ніж такий же движок тривалого режиму роботи. Чим менше тривалість включення мотора, тим більше допустиме навантаження на його валу.
Для більшості машин (компресори, вентилятори, картоплечистки і ін.) Використовуються асинхронні двигуни спільного впровадження тривалого режиму роботи. Для підйомників, кранів, касових апаратів використовуються движки повторно-короткочасного режиму роботи. Двигуни короткострокового режиму роботи вживаються для машин, пріменяёмих під час ремонтних робіт, наприклад електронних талів і кранів.

В. І. Рябов "Електричне обладнання"