4. Эквивалентирование тепловых режимов

4.1. Применение двигателей в нетиповых режимах.

Условия работы электроприводов весьма разнообразны. При этом не всегда конкретные режимы работы двигателей совпадают с теми номинальными режимами, на которые рассчитаны двигатели. В этих случаях возникает необходимость эквивалентирования режима работы двигателя к тому номинальному тепловому режиму, на который он рассчитан.

Двигатели режима S1 являются самыми универсальными с точки зрения их применения. Машины, предназначенные для этого режима можно использовать во всех случаях, но, безусловно, наиболее благоприятными для них являются режимы S1 и S6, S7, S8, а наименее благоприятным - режим S2. Двигатели режима S3 рекомендуется применять в режимах S3, S4, S5 и S2. Машины режима S2 можно использовать только в этих режимах.

4.2. Эквивалентирование режимов s6, s7, s8 к режиму s1

Рассматриваемые режимы характеризуются переменным графиком нагрузки. Метод эквивалентированиея для этого случая рассмотрен в п.3.2. Следовательно, режимы S6, S7, S8 к режиму S1 можно пересчитать с помощью выражения (3.9). Очевидно, что в рассматриваемом случае применимы все методы оценки работоспособности, рассмотренные в п.З.

4.3. Эквивалентирование режимов s3, s4, s5 к режиму s1

Режимы S4 и S5 отличаются лишь тем, что учитываются потери в переходных режимах. При анализе этих режимов можно привести их к режиму S3 с использованием условия (3.11):

(4.1)

Следовательно, эквивалентирование режимов S3, S4, S5 к режиму S1 можно осуществить единообразно.

Предположим, что при работе двигателя в режиме S3 возникает квазиустановившийся процесс колебания температуры перегрева между максимальным и минимальным значениями (рис.21). Тогда на основании (2.16) имеем:

				(4.2)
			(4.3)

Здесь учтено, что условия охлаждения работающего и отключенного состояния двигателя могут отличаться: . Из (4.2), (4.3) находим:

(4.4)

Рис.21. Эквивалентирование режима S3 к режиму S1

Эквивалентирование рассматриваемого режима к режиму S1 предполагает, что в обоих режимах температура перегрева двигателя одинакова; . Двигатель работоспособен, если выполняется условия

(4.5)

Установившиеся температуры перегрева определяются согласно (2.15) и равны

(4.6)

Следовательно,

(4.7)

Двигатель работоспособен при выполнении условия

(4.8)

Используя выражение (3.19), эквивалентирование режимов и оценку работоспособности двигателя можно записать для токов:

(4.9)

В тех случаях, когда справедливы соотношения ,

(4.10)

где .

При условиях применимости метода эквивалентного момента (4.8) и

(4. 9) можно записать в следующем виде:

(4.11)

после упрощения получаем выражение

(4.12)

Так как допустимая температура перегрева соответствует номинальным потерям, из (4.5), (4.6) и (4.7) следует, что двигатель режима S1 в режимах S3, S4, S5 может работать с нагрузкой, превышающей номинальную. Отношение допустимых потерь для режимов S3, S4, S5 к номинальным потерям принято называть коэффициентом тепловой перегрузки [5]

(4.13)

Согласно выражению (4.7) этот коэффициент равен

(4.14)

Очевидно, что и может достигать значений (4...5).

В практике эксплуатации электроприводов реализовать допустимую согласно (4.14) перегрузку двигателя не удается. Объясняется это тем, что процесс нагрева отдельных частей машины протекает неодинаково. Быстрее нагреваются обмотки двигателя, в которых выделяются потери, а затем тепло передается другим частям. Следовательно, допустимой температуры перегрева температура обмоток достигает быстрее, чем это определяется теоретической зависимостью (2.16). Из изложенного следует, что в режимах S3, S4, S5 двигатель режима S1 используется неэффективно.

Если предположить, что мощность, развиваемая двигателем, пропорциональнатоку, то выражение (4.13) можно представить в следующем виде:

(4.15)

здесь - допустимая с точки зрения нагрева мощность при использовании двигателя в режимах S3, S4, S5; - номинальная мощность. Отношение к называется коэффициентом механической перегрузки:

(4.16)

Из (4.16) следует, что .