2. Номинальное время пуска двигателя вместе с механизмом

3. Вычислим угловые ускорения

радс², радс².

Для электроприводов, у которых динамический момент нельзя выразить аналитически, для расчёта зависимости  = f(t) и временных характеристик (ускорения, замедления, т.е. t = f(, М)) используют графическое интегрирование графика М_д() или приближённое пред­став­­ление кривой М_д() отрезками прямых линий.

10.2. Нагревание и охлаждение электрических машин

10.2.1. Предельные температуры нагрева и охлаждение электрических машин

Нагрузочная спо­собность электрических машин в большинстве случаев определяется ус­ловиями их нагревания и охлаждения, так как повышение температуры является главной причиной, ограничивающей мощность машины при длительных и кратковременных нагруз­ках. С увеличением нагрузки возрастают потери подводимой электрической энергии в маши­­не. Частично тепло от преобразования электрической энергии в машине в механическую рассеивается в окружающую среду, а остальная часть накапливается в двигателе, вызывая его нагрева­ние, и при чрезмерной нагрузке температура отдельных частей машины может превысить допус­тимые пределы.

Процессы нагревания и охлаждения во всех типах электрических машин подчиняются общим законам, так как любую электрическую машину можно в первом приближении рас­сма­тривать как некоторое однородное сплошное тело, теплоёмкость и теплоотдача которо­го пропорциональны температуре перегрева   допустимому превышению температуры наи­бо­лее чувствительной к перегреву части машины  изоляции обмоток двигателя _дв над температурой окружающей среды _о.с:  = _дв  _о.с.

По мере увеличения температуры электрической машины и величины  возрастает ко­ли­­че­ство тепла, рассеиваемого в окружающую среду, уменьшая часть тепла, вызывающего повышение температуры машины. При некотором превышении температуры наступает ус­тановившийся тепловой процесс, при котором всё выделяемое в машине тепло отдаётся окружающей среде. Изменение температуры перегрева от начальной ₀ (не равной темпера­туре _о.с) до конечной  температуры выражается соотношением

или при ₀ = _о.с,

где _у = Р/(k_т.оS_п) – установившееся превышение температуры, достигаемое при равенстве получаемого и отдаваемого двигателем тепла; Р  поте­ри электрической энергии в машине, выделяющейся в виде тепла; k_т.о  коэффициент теплоотдачи с поверхности S_п тела, кото­рый определяется интенсивностью охлаждения электрической машины; _т = сm/(k_т.оS_п)  по­с­тоянная времени нагревания в секундах, зависящая от способа вентиляции и охлаждения машины и пропорциональная её объёму; с и m – удельная теплоёмкость и масса машины.

Постоянная времени нагревания _т двигателя определяет допустимое время работы дви­гателя до допустимой температуры _доп, если бы не было теплоотдачи в окружающую среду. В действительности постоянные време­ни нагревания _т неподвижного (в данном случае постоянная времени охлаждения _охл) и вращающегося двигателей будут различны.

При отключении двигателя от сети кривая его охлаждения описывается выражением

где _у.о  температура двигателя в момент отключения его от сети.

Величины постоянных времени нагревания и охлаждения двигателей зависят от их раз­­меров и конструкции. Так, например, АД с КЗ ротором, защищённый, с самовентиляци­ей, мощ­ностью 14 кВт, 1500 об/мин имеет постоянную времени нагревания _т = 20 мин.

Величина _т крупных краново-металлургических двигателей до­стигает нескольких ча­сов, а постоян­ные времени охлаждения _охл могут превышать _т в 1,52 раза.

На рис. 10.4 представлены графики нагревания элек­три­­ческого двигате­ля при работе с различными на­грузками Р_с. При работе двигателя с мощнос­тя­­ми наг­рузки Р_k  Р_н превы­шение температуры нагревания не достигает преде­ль­но до­пус­­­­ти­­­мой величины _доп для дан­ного класса изо­ляции (нап­ример, 60, 75, 80, 100, 125 для обмотки якоря ДПТ с изоляци­ей соответствующих классов А, Е, В, F, H). Однако при рабо­те двигателя с мощностью Р₃ большей, чем Р₂ = Р_н (с пере­гру­зкой), ве­ли­чина _у3 будет больше, чем _доп. Поэтому про­должи­тельная работа двига­те­ля­­­ при такой мощности недо­пу­стима и вре­мя его работы дол­жно быть ограничено (t_р  t₃).

Таким образом, чем больше нагрузка двигателя Р_с > Р_н, тем меньшее время он должен работать до достижения величины _доп.

Кривая (t, Р₄) соответствует режиму, когда двигатель до включения имел температуру ₀, превышающую температуру окружающей среды _о.с, которая при расчётах принимается равной 40. Если двигатель работает в помещении с температурой выше 40, его нагрузка должна быть меньше номинальной.