Вибір електродвигунів та апаратів керування і захисту

Тема 1: вибір електродвигунів за потужністю

Лекція 1

1.1 Класи нагрівостійкості ізоляції обмоток електродвигунів

1.2 Нагрівання та охолодження електродвигунів

1.3 Навантажувальні діаграми

1.4 Класифікація номінальних режимів роботи електричних двигунів

1.1 Класи нагрівостійкості ізоляції обмоток електродвигунів

При створенні нових ЕП сільськогосподарських машин або їх модернізації в проектах вибирають такі серійні ЕД, які здатні забезпечити надійну і економічну роботу виконавчих органів робочих машин (ВОРМ). Їх паспортні дані (потужність, напруга, струм тощо) повинні бути близькими до розрахункових, а конструктивне виконання відповідало б способу розміщення в ЕП і умовам навколишнього середовища. Правильно вибраною потужністю ЕД слід вважати потужність, яка визначена в строгій відповідності з режимом роботи ВОРМ і очікуваного навантаження.

Завищення потужності ЕД проти необхідної для РМ веде до зростання габаритів, маси і вартості ЕП, а також до зниження його енергетичних показників: коефіцієнта корисної дії та коефіцієнта потужності двигунів змінного струму. Заниження потужності ЕД призводить до зниження швидкості обертання (крім синхронних двигунів) при розрахунковому завантаженні РМ, при цьому знижується продуктивність РМ, а іноді – і якість отриманої продукції. Крім того, тривале перевантаження ЕД заниженої потужності викликає перегрівання ізоляції обмоток більше за допустиме, внаслідок цього відбувається інтенсивне старіння ізоляції і різко скорочується строк її служби. В електричних машинах використовують ізоляційні матеріали таких класів нагрівостійкості: А, Е, В, F, H, C (таблиці 1.1).

При виготовленні сучасних ЕД у більшості випадків застосовують ізоляції класів В, F i H.

Нагрівання ЕД є наслідком втрати частини ЕЕ в ЕД при перетворенні її в механічну енергію. Дотримання встановлених обмежень за допустимою температурою нагрівання забезпечує нормативну тривалість служби електричної машини в межах 15…20 років. Допустимим тепловим режимом ЕД вважається такий режим роботи, при якому тривалість служби його ізоляції Т, не буде меншою за передбачуваний. Тривалість служби ізоляції Т_і дуже залежить від температури нагрівання Θ_і. Ця залежність має нелінійний характер і може бути визначена як експонента:

, (1.1)

де K – константа;

f(Θ_і) – залежність, яка визначається класом ізоляції.

Таблиця 1.1 – Допустимі граничні температури нагрівання для ізоляційних

матеріалів різних класів нагрівостійкості

Клас нагріво-стійкості ізоляції	Допустима гранична температура, °С	Короткий перелік основних груп ізоляційних матеріалів
Y	90	Непросочені і не занурювані в рідкий електроізоляційний матеріал. Волоконні матеріали із целюлози, бавовни або натурального, штучного і синтетичного шовку, а також відповідні даному класу інші матеріали та інші сполучення матеріалів
А	105	Волоконні матеріали із целюлози, бавовни або натурального, штучного і синтетичного шовку, просочені рідким електроізоляційним матеріалом
Е	120	Синтетичні органічні матеріали (плівки, волокна, смоли, компаунди та ін.)
В	130	Матеріали на основі слюди (у тому числі на органічних підкладках), азбесту і скловолокна, що застосовуються з органічними зв'язуючими і просочуючими сполуками
F	155	Матеріали на основі слюди, азбесту і скловолокна, що застосовуються, із синтетичними зв'язуючими і просочуючими сполуками, які відповідають даному класові нагрівостійкості
H	180	Матеріали на основі слюди, азбесту і скловолокна у сполученні з кремнійорганічними зв'язуючими і просочуючими сполуками, кремнійорганічні еластоміри
С Вище 180°С	200	Слюда, керамічні матеріали, скло, кварц або їх комбінації без зв'язуючих або з неорганічними і елементоорганічними сполуками
	220
	250

При тривалому режимі роботи ЕД із сталим навантаженням визначення тривалості служби ізоляції не викликає особливих труднощів.

Якщо періоди нагрівання ізоляції змінюються періодами охолодження і ці процеси мають різну інтенсивність, визначення тривалості строків служби ізоляції ускладнюється. Коли коливання температури незначні, то можлива лінеаризація кривих нагрівання навколо точки середньої температури. В такому випадку при розрахунку старіння ізоляції виходять із цього середнього значення. Температура певної частини ЕД залежить не тільки від навантаження (втрат потужності), а й від температури охолоджуючого середовища. Найчастіше це повітря. В реальних умовах роботи електродвигунів температура охолоджуючого повітря змінюється в широких межах. Стандартом встановлена допустима гранична температура охолоджуючого повітря +40 °С. У зв'язку з цим, поряд із допустимою температурою Θ_доп нагрівання елементів ЕД, прийнято вказувати допустиме перевищення температури τ_доп над температурою охолоджуючого середовища, яке визначається різницею τ_доп = Θ_доп – Θ_с.