8.5. Методы проверки двигателей по нагреву

Нагрузочные диаграммы большинства производственных механизмов в процессе их работы характеризуются изменениями нагрузки на валу двигателя. Инерционность процессов нагрева и охлаждения двигателей позволяет считать, что в графиках нагрузки имеются интервалы с требуемой мощностью, превышающей номинальную мощность, это интервалы перегрузки, а также интервалы работы с нагрузкой меньше номинальной. Тогда для окончательного решения о допустимости выполнения двигателем нагрузочной диаграммы необходимо построение временного графика температуры двигателя и сравнение максимальной температуры с допустимой по условию

, (8.19)

где параметр квалифицируется, как номинальное значение температуры двигателя, т.е. .

Такой метод проверки двигателей по нагреву называется прямым методом, а условия (8.19) – прямыми или решающими условиями проверки двигателя по нагреву.

В целях упрощения расчётов в инженерной практике нашли широкое применение косвенные методы проверки двигателей по нагреву, которые не требуют построения температурных графиков их нагрева. К ним относятся: метод средних потерь и методы эквивалентных величин, а именно методы эквивалентного тока, момента и мощности.

Области допустимости и рационального применения этих базовых методов определяются принятыми в них допущениями и ограничениями, особенностями электромеханических свойств различных типов двигателей.

8.5.1. Метод средних потерь

Проверка предварительно выбранного двигателя по нагреву – это тест, который должен дать ответ на вопрос – не приведёт ли использование рассчитанной нагрузочной диаграммы электропривода к недопустимому перегреву двигателя. Таким образом ,сравниваются два графика: тестируемый график нагрузочной диаграммы с эталонным графиком, в качестве которого используется стандартный график номинального режима работы, определяемого номинальными паспортными данными предварительно выбранного двигателя и существующими стандартами.

На рис. 8.4 приведён пример тестируемого графика циклической переменной нагрузки и эталонного графика S1 (продолжительного режима с постоянной номинальной нагрузкой).

Критерием сравнения является условие . Сравнительная оценка теплового состояния двигателя в этих двух режимах работы по методу средних потерь заключается в следующем.

Рассчитывается количество энергии, выделившейся в двигателе в виде тепла в течение тестируемого цикла с переменной нагрузкой

(8.20)

и при работе двигателя в течение того же времени с постоянной номинальной нагрузкой

, (8.21)

где - продолжительность тестируемого цикла работы двигателя с переменной нагрузкой.

В практических расчётах потерь энергии за цикл интеграл (8.20) можно заменить алгебраической суммой потерь на конечном числе n – интервалов времени , в течение каждого из которых потери мощности постоянны. Тогда средние потери за цикл определятся

. (8.22)

Рис. 8.4. К методу средних потерь: а – тестируемый график; б – эталонный график

Для эталонного графика номинальные потери

,

а условие проверки двигателя по нагреву методом средних потерь запишется в следующем виде

. (8.23)

При этом в тестируемом цикле среднее значение превышения температуры двигателя над температурой окружающей среды определится формулой

, (8.24)

а в эталонном цикле

, (8.25)

где , - коэффициенты теплоотдачи двигателя в тестируемом цикле и эталонном (номинальном) режиме.

При условии, что теплоотдача , можно записать, что

и подтвердить адекватность метода средних потерь прямому методу проверки двигателя по нагреву с построением зависимости в тестируемом цикле.

Метод средних потерь является наиболее универсальным и точным косвенным методом проверки двигателей по нагреву, приемлемым для всех типов двигателей, работающих при циклической переменной нагрузке в стандартных условиях окружающей среды.

Недостатком метода средних потерь является тот факт, что для расчёта потерь мощности при частичной нагрузке двигателя в цикле работы необходимо знать зависимость по которой определяются значения

.