4.3 Классификация режимов работы эд. Нагрузочные диаграммы

Нагрузочные диаграммы это: ; ; . Различают нагрузочные диаграммы механизма и ЭД, причем последние отличаются на величину потерь в кинематических звеньях передачи и благодаря инерции движущихся масс являются более сглаженными. В соответствии с условиями нагрева ЭД различают длительный (рисунок 4.11,а), кратковременный (рисунок 4.11,б) и повторно-кратковременный (рисунок 4.11,в) режимы работы.

Рисунок 4.11 - Нагрузочные диаграммы и кривые нагрева двигателя при длительном (а), кратковременном (б) и повторно-кратковременном (в) режимах работ

В длительном режиме ЭД работает под нагрузкой в течение времени, необходимого для нагрева до установившейся температуры. Для полного использования ЭД необходимо, чтобы его установившаяся температура равнялась максимально допустимой для его изоляции .

В кратковременном режиме ЭД, работая под нагрузкой, не успевает нагреться до установившейся температуры, а в следующий затем период остановки остывает до температуры окружающей среды. Работать ЭД всегда начинает в холодном состоянии ( ). Стандартные длительности режима, при которых заводом указывается мощность ЭД: 15,30,60,90мин.

Повторно-кратковременный режим состоит из чередующихся кратковременных рабочих периодов и пауз, причем за время работы двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы не успевает остыть до температуры окружающей среды. Суммарная продолжительность и не должна превышать 10мин. Данный режим характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ)

(4.86)

или . Стандартные ПВ это 15,25,40 и 60%.

С течением времени наступает равновесие между количеством теплоты, выделенной за и теплотой, рассеянной в окружающую среду . Далее температура колеблется от до . В кратковременном и повторно-кратковременном режимах при той же нагрузке, что и в длительном режиме, ЭД не достигает допустимой температуры и будет работать с недогрузкой. Поэтому в таких режимах можно либо допустить большую нагрузку, Либо выбрать ЭД меньшей мощности.

Номинальной мощностью называется мощность, развивая которую ЭД, работающий в указанном для него режиме, нагревается до температуры, допустимой для класса его изоляции (90-1800С-Н).

Номинальная мощность зависит также от условий охлаждения.

Перегрузочная способность ЭД:

(4.87)

для ДПТ ; АД ; МАП ; СД .

Закрытые ЭД при тех же габаритах имеют меньшую мощность, но большую перегрузочную способность, чем открытые.

Нагрев. Потери энергии ЭД превращаются в теплоту.

, (4.88)

где - потребляемая мощность, а - на валу номинальная. При различных нагрузках

, (4.89)

где

; ; . (4.90)

Для тихоходных ЭД ; для быстроходных . Если количество теплоты, выделяющейся в ЭД в 1с обозначить через (Дж), то . Количество теплоты, выделяемой двигателем пропорционально превышению температуры над температурой . При уравнение теплового баланса:

, (4.91)

где С – теплоемкость ЭД (Дж/⁰С), А – теплоотдача ЭД (Дж/⁰Сс), - количество теплоты, выделяемой в ЭД за , - количество теплоты, идущей на нагрев ЭД, - количество теплоты, выделяемой ЭД в окружающую среду за время . Решив дифференциальное уравнение теплового баланса относительно получим уравнение нагрева ЭД:

, (4.92)

где - установившееся превышение температуры, - постоянная времени нагрева, (с).

Если в момент пуска , то и тогда

(4.93)

. В начальный период работы (рисунок 4.12) ЭД большая часть теплоты идет на нагрев ЭД и его температура быстро растет. По мере роста температуры ЭД большое количество теплоты выделяется в окружающую среду и нагрев ЭД замедляется, пока не наступит равновесие выделяемой и отдаваемой теплоты.

Рисунок 4.12 – Кривая нагрева двигателя при длительной неизменной нагрузке

Установившейся температурой принято считать температуру, которая в течение одного часа изменится не более чем на 1⁰С. Такой температуры ЭД достигает через . Если бы ЭД не отдавал теплоту, то его нагрев происходил бы по прямой, касательной к экспоненте в точке "К". В этом случае ЭД нагрелся бы до установившейся температуры за время "Т". Если принять , то

(4.94)

У малых ЭД с самовентиляцией Т=10-20мин, а у больших закрытого исполнения – несколько часов. "Т" – называют постоянной времени.

Охлаждение ЭД. С отключением от сети выделение теплоты в ЭД прекращается . Тогда

, (4.95)

т.е. ЭД охлаждается до температуры окружающей среды. При остановившемся ЭД теплоотдача падает , а становится больше (рисунок 7.2). Для самовентилируемых ЭД .

Для ЭД с независимым охлаждением . Уравнение охлаждения

, (4.96)

где - превышение температуры ЭД в момент отключения от сети. За время ЭД охлаждается до температуры

. (4.97)

До температуры окружающей среды ЭД практически охладится за

. (4.98)

Рисунок 4.13 – Кривые нагрева и охлаждения двигателя при

Вопросы для самоконтроля:

1. Что называется нагрузочной диаграммой?

2. Чем отличается нагрузочные диаграммы механизма и ЭД?

3. Как подразделяются нагрузочные диаграммы в соответствии с условиями нагрева ЭД различают?

4. Что такое продолжительность включения?

5. Запишите уравнение теплового баланса ЭД.

6. Запишите уравнение нагрева и охлаждения ЭД.

7. Как осуществляется выбор мощности ЭД при кратковременном режиме работы?

8. Какая методика расчет мощности для ПКВ?

Литература [1-5]