Самостійна робота 2

Самостійна робота 2

Самостійно опрацювати теоретичний матеріал та дати відповіді на контрольні запитання.

Нагрівання та охолодження електричних машин. Основні номінальні

режими роботи електричних машин.

Вирішальну роль при роботі електричної машини грає нагрів його обмоток. Цей нагрів, як відрізнялося обумовлений різними втратами (втрати в обмотках статора і ротора, на гістерезис, тертя і т.п.), які враховуються коефіцієнтом корисної дії:

де  - Сумарна потужність втрат в електродвигуні, що перетворюється в тепло;

 - Номінальна потужність електродвигуна;

 - Номінальний ККД електродвигуна.

Внаслідок безперервного виділення тепла при роботі двигуна його температура поступово підвищується. Дане підвищення триває до тих пір, поки кількість тепла, що віддається поверхнею двигуна навколишньому середовищу, не буде рівною кількості тепла, що виникає в електродвигуні. Найбільша допустима температура двигуна обмежується термічною стійкістю ізоляції його обмотки, яка є найвідповідальнішим елементом машини, що визначає термін служби електродвигуна з максимальним використанням його потужності. Ізоляційні матеріали, обмоток застосовуються в електричних машинах, діляться по нагрівостійкості на основні класи, які показані в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 Класи ізоляції обмоток по нагрівостійкості

клас ізоляції	А	В	Е	F	H	C
Гранично допустімаятемпература,						більш

В даний час найбільшу кількість двигунів виготовляються з ізоляцією класів В і F. До класу В відносяться слюда, азбест, скляне волокно і ін. Неорганічні матеріали. Ізоляція класу F включає ті ж ізоляційні матеріали, що і для класу В, але поєднання з синтетичними сполучними і просочуючих складами, модифікованими кремнийорганическими сполуками.

Для двигунів нормується не припустимо температура обмотки і ін. Частин машини, а допустиме перевищення температури обмотки над температурою навколишнього середовища. Ця величина визначається різницею між гранично допустимою температурою і стандартної температурою навколишнього середовища, яка дорівнює 40  (Встановлені ГОСТ).

де  - Допустиме перевищення температури,

 - Гранично - допустима температура,

 - Стандартна температура навколишнього середовища (40  ).

Дослідження теплових перехідних процесів в двигуні виробляється при наступних припущеннях:

2) тепловіддача в зовнішнє середовище пропорційна першого ступеня різниці температур двигуна і навколишнього середовища;

3) температура навколишнього середовища постійна;

4) теплоємність двигуна, потужність теплових втрат і тепловіддача не залежить від температури двигуна.

Рівняння теплового балансу двигуна при незмінному навантаженні і при наведених припущеннях має вигляд

де  - Кількість теплоти, що виділяється двигуном в одиницю часу (  );

 - Тепловіддача двигуна - кількість теплоти, що віддається двигуном в навколишнє середовище в одиницю часу при різниці в 1 ;

 - Перевищення температури двигуна над температурою навколишнього середовища;

 - Теплоємність двигуна - кількість теплоти, необхідне для підвищення температури двигуна на 1 .

Рівняння теплового балансу показує, що виділяється в машині тепло  витрачається на підвищення температури двигуна на  за час  (член  ), А частина тепла передається навколишньому середовищу (  ).

Рішення диференціального рівняння при початкових умовах ,  має такий вигляд

де  - Відповідно кінцеве (усталене) і початкове значення перевищення температури двигуна над температурою навколишнього середовища.

 - Постійна часу нагрівання двигуна - час, протягом якого перевищення температури від  досягло б сталого значення  при  і відсутності тепловіддачі в навколишнє середовище,  . якщо,  то

На малюнку 1.3 наведені криві 1 і 2 нагріву двигуна, відповідно для и  при одній і тій же

Малюнок 1.3 Теплові перехідні процеси при нагріванні двигуна

Якщо двигун буде навантажений менше (  ), То цієї нагоди відповідає крива 3 за умови, що  . Якщо припустити, що процес нагріву двигуна відбувається без віддачі тепла в навколишнє середовище, то перевищення температури його буде змінюватися за лінійним законом. Звідси випливає, що постійна часу нагріву (охолодження) двигуна дорівнює відрізку, укладеним між перпендикуляром до осі абсцис, проведеним через точку дотику дотичної до експоненційної кривої  , І точкою перетину цієї дотичної з віссю ординат.

Рівняння охолодження електродвигуна можна отримати з попереднього виразу, якщо прийняти .

де  - Постійна часу охолодження двигуна.

Малюнок 1.4 Теплові перехідні процеси охолодження двигуна

На малюнку 1.4 представлені криві процесу охолодження. Тут крива 1 відповідає зменшенню навантаження, а крива 2 - відключення двигуна від мережі. Крива 3 - відключення двигуна від мережі при початковій температурі двигуна .

У реальних умовах, як показують експерименти, експоненціальна крива нагріву відрізняється від теоретичної. На початку процесу дійсний нагрів йде швидше, ніж це передбачено теоретичної кривої. Тільки при температурі 0,5 ... 0,6  до  дійсна крива наближається до експоненційною. Тому точніше користуватися середнім значенням  з трьох отриманих методом трьох дотичних: на початку процесу, при; ; .

Постійна часу охолодження більше постійної часу нагріву в 2 ... 3 рази через погіршення умов теплопередачі.

Основні номінальні

режими роботи електричних машин-Розрізняють такі номінальні режими роботи: тривалий S1, короткочасний S2, повторно-короткочасний S3 і повторно-короткочасний з частими пусками S4.