Аналогично можно записать дифференциальное уравнение для нагрева статора

,(7.35) где , (7.36) (7.37)

- потери мощности в статоре,

С₁ – теплоемкость статора, m₁ – масса статора, R_T1 – тепловое сопротивление между внутренней и внешней поверхностями статора,

- температура внутренней поверхности статора, - температура охлаждающей среды.

Решение (7.35) имеет вид ,

где , (7.39) , (7.40) , (7.41)

- начальное значение температуры перегрева статора, Т_Н1 – постоянная времени нагрева статора.

При получаем следующее уравнение нагрева статора (Рис.7.5б):

, (7.42)

Д ифференциальным уравнениям (7.28) и (7.35), описывающим двухмассовую тепловую модель электродвигателя, соответствует эквивалентная тепловая схема, показанная на Рис.7.6.

Из изложенного видно, что сущность метода тепловых эквивалентных схем состоит в составлении тепловых схем, подобных электрическим.

Для установившегося состояния уравнение эквивалентной тепловой схемы имеет вид , (7.43)

где - средние температуры в точках Х и Y, - тепловой поток между точками Х и Y, R_xy – тепловое сопротивление между точками X и Y схемы.

Уравнения вида (7.43) составляют для всех частей электродвигателя. Решение полученной системы уравнений, т.е. определение установившихся температур в разных точках эквивалентной схемы, возможно, если заранее определены тепловые сопротивления.

12 Номинальные режимы работы электродвигателей.

Если двигатель работает в номинальном режиме, то его изготовитель гарантирует установленный срок службы и важнейшие энергетические показатели этой электрической машины. Действующим стандартом предусмотрено 8 номинальных режимов S1-S8.

1. П родолжительным номинальным режимом (S1)

работы электрической машины называется режим работы ее при неизменной номинальной нагрузке, продолжающейся до тех пор, пока превышения температуры всех частей электрической машины достигнут установившихся значений (Рис.7.7). В таком режиме работают электроприводы насосов, вентиляторов, транспортеров, эскалаторов, преобразовательных установок.

2. Кратковременным номинальным режимом (S2) работы электрической машины называется режим, при котором период неизменной номинальной нагрузки чередуется с периодом отключения машины, при этом периоды нагрузки не настолько длительны, чтобы превышения температуры могли достигнуть установившихся значений, а периоды остановки настолько длительны, что все части ее охлаждаются до температуры окружающей среды (Рис.7.8).

Д ля кратковременного режима работы устанавливается продолжительность рабочего периода t_p: t_p=10, 30, 60, 90 мин.

3. Повторно-кратковременным номинальным режимом (S3) работы электрической машины называется режим, при котором кратковременные периоды неизменной номинальной нагрузки (рабочие периоды t_p) чередуются с периодами отключения машины (паузами t_o), причем как рабочие периоды, так и паузы не настолько длительны, чтобы превышения температуры частей машины могли достигнуть установившихся значений (Рис.7.9).

Повторно-кратковременный режим работы характеризуется относительной продолжительностью включения , (7.50)

или , (7.51)

где , (7.52)

t_ц – время цикла.

Нормируемые значения ПВ: 15, 25, 40 и 60 %, при этом время цикла не должно превышать 10мин.

Повторно-кратковременным номинальным режимом работы с частыми пусками (S4) называется режим, при котором в отличие от режима S3, пусковые потери оказывают существенное влияние на превышение температуры частей машины (Рис.7.10).

Данный режим характеризуется продолжительностью включения ПВ, числом пусков в час Z (30, 60, 120, 240) и коэффициентом инерции привода , (7.53)

где J – суммарный момент инерции электропривода,

J_д – момент инерции ротора двигателя.

Нормируемые значения K_J: 1,2; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10.

П родолжительность включения рассчитывается таким образом:

, (7.54)

где , (7.55)

, (7.56)

t_п – время пуска, t_y – время установившегося движения, t_o – время паузы.

Время цикла t_ц связано с числом пусков в час Z зависимостью , (7.57)

причем время цикла ограничивается: .

4. Повторно-кратковременным номинальным режимом работы электродвигателя с частыми пусками и электрическим торможением (S5) называется режим, при котором периоды пуска t_п, кратковременной неизменной номинальной нагрузки t_y и электрического торможения t_т чередуются с периодами отключения t_o машины, причем как рабочие периоды t_p, так и паузы t_o не настолько длительны, чтобы превышения температуры частей машины могли достигнуть установившихся значений (Рис.7.11). В этом режиме потери при пуске и торможении оказывают существенное влияние на нагрев электродвигателя. Режим S5 характеризуется относительной продолжительностью включения

коэффициентом инерции K_J, числом включений в час Z,

где , , K_J=1,2 – 10, Z=30 – 360.

5. П еремежающимся номинальным режимом работы электрической машины (S6) называется режим, в котором в отличие от режима S3 периоды работы электродвигателя с номинальной нагрузкой t_p чередуются периодами работы его вхолостую t_o (Рис.7.12).

Этот режим характеризуется относительной продолжительностью нагрузки

, (7.58)

С тандартными значениями продолжительности нагрузки являются: 15, 25, 40 и 60%, при этом t_ц10мин.

6. Перемежающимся номинальным режимом работы электродвигателя с частыми реверсами (S7) называется режим, при котором периоды реверса _tрев чередуются с периодами неизменной номинальной нагрузки t_y, причем периоды последней не настолько длительны, чтобы превышения температуры частей машины могли достичь установившихся значений (Рис.7.13).

Потери при реверсе оказывают существенное влияние на температуру электродвигателя.

Режим S7 характеризуется числом реверсов в час Z (30 – 360), коэффициентом инерции привода K_J (1,2 – 10) и временем цикла ,

которое не должно превышать 10мин.

7. Перемежающимся номинальным режимом работы электродвигателя с двумя или более скоростями (S8) называется режим, при котором периоды t_p.1 с одной нагрузкой на одной скорости чередуется с периодами работы t_p.2 на другой скорости при соответствующей этой скорости нагрузке. Периоды нагрузки на каждой из скоростей не настолько длительны, чтобы превышения температуры частей машины могли достигнуть установившихся з начений (Рис.7.14). Режим S8 характеризуется:

относительной продолжительностью работы на первой скорости

, (7.59)

• относительной продолжительностью работы на второй скорости

, (7.60)

• коэффициентом инерции привода K_J=1,2 – 10,

• числом переключений с одной скорости на другую Z=30 – 360,

где

t_п – время пуска при переходе с одной скорости на другую,

t_т – время торможения при переходе с высшей скорости на низшую,

t_p.1, t_p.2 – соответственно время работы с установившейся скоростью и установившейся скоростью .

Время цикла t_ц10мин.