Термички услови и називна снага мотора

Када електромотор ради, губи да покрије део потрошене електричне енергије. Губици настају у активном отпору намотаја, у челику при промени магнетног флукса у магнетном колу, као и механички губици услед трења у лежајевима и трења ротирајућих делова машине о ваздух. На крају се сва изгубљена енергија претвара у топлотну енергију која се користи за загревање мотора и расипање у околину.

Губици мотора су константни и променљиви. Константе укључују губитке челика и механичке губитке у намотајима где је струја константна, и променљиве губитке у намотајима мотора.

У почетном периоду након укључивања, највећи део ослобођене топлоте у мотору одлази на повећање његове температуре, а мање одлази у околину. Затим, како температура мотора расте, све више топлоте се преноси у околину и долази до тачке када се сва произведена топлота распршује у свемир.Тада се успоставља топлотна равнотежа и зауставља се даље повећање температуре мотора. Ова температура загревања мотора се назива стабилно стање. Стационарна температура остаје константна током времена ако се оптерећење мотора не мења.

Количина топлоте К која се ослобађа у мотору за 1 с може се одредити формулом

где је η- ефикасност мотора; П2 је снага осовине мотора.

Из формуле следи да што је веће оптерећење мотора, то се више топлоте ствара у њему и већа је његова стационарна температура.

Искуство са радом електромотора показује да је главни узрок њиховог квара прегревање намотаја. Све док температура изолације не прелази дозвољену вредност, топлотно хабање изолације се акумулира веома споро. Али како температура расте, хабање изолације се нагло повећава. Практично верујте да прегревање изолације за сваких 8 ° Ц преполови њен живот. Дакле, мотор са памучном изолацијом намотаја при називном оптерећењу и температури грејања до 105 ° Ц може радити око 15 година, када је преоптерећен и температура порасте на 145 ° Ц, мотор ће отказати након 1,5 месеца.

Према ГОСТ-у, изолациони материјали који се користе у електротехници подељени су у седам класа у погледу отпорности на топлоту, за сваку од којих је постављена максимална дозвољена температура (табела 1).

Дозвољени вишак температуре намотаја мотора изнад температуре околине (у СССР-у је прихваћено + 35 ° Ц) за класу отпорности на топлоту И је 55 ° Ц, за класу А — 70 ° Ц, за класу Б — 95 ° Ц. , за класу И — 145 ° Ц, за класу Г изнад 155 ° Ц.Пораст температуре датог мотора зависи од величине његовог оптерећења и режима рада. На температури околине испод 35 ° Ц, мотор се може оптеретити изнад своје називне снаге, али тако да температура загревања изолације не прелази дозвољене границе.

Карактеристике материјала Класа отпорности на топлоту Максимална дозвољена температура, °Ц Неимпрегниране памучне тканине, предива, папир и влакнасти материјали од целулозе и свиле И 90 Исти материјали, али импрегнирани везивним средством А 105 Неке синтетичке органске фолије Е 120 Лискун, азбест и материјали од стаклопластике која садржи органска везива В 130 Исти материјали у комбинацији са синтетичким везивима и импрегнирајућим средствима Ф 155 Исти материјали али у комбинацији са силицијумом, органским везивом и импрегнационим једињењима Х 180 Лискун, керамички материјали, стакло, кварц, азбест, коришћени без везива или са неорганским везивима Г више од 180

На основу познате количине топлоте Б која се расипа када мотор ради, може се израчунати вишак температуре мотора τ° Ц изнад температуре околине, тј. температура прегревања

где је А пренос топлоте мотора, Ј/дег • с; е је основа природних логаритама (е = 2,718); Ц је топлотни капацитет мотора, Ј/град; τО- почетно повећање температуре мотора на τ.

Температура мотора у стационарном стању τу се може добити из претходног израза узимањем τ = ∞... Тада је τу = К / А... При τо = 0, једнакост (2) поприма облик

Затим означавамо однос Ц / А према Т

где је Т временска константа загревања, с.

Константа грејања је време потребно да се мотор загреје до стабилне температуре у одсуству преноса топлоте у околину. У присуству преноса топлоте, температура грејања ће бити мања и једнака

Временска константа се може наћи графички (слика 1, а). Да би се то урадило, тангентна линија се повлачи од почетка координата све док се не сече са хоризонталном правом линијом која пролази кроз тачку а, што одговара температури стационарног загревања. Сегмент сс ће бити једнак Т, а сегмент аб ће бити једнак времену Ти током којег мотор достигне стабилну температуру τу... Обично се узима једнаким 4Т.

Константа грејања зависи од називне снаге мотора, његове брзине, дизајна и начина хлађења, али не зависи од величине његовог оптерећења.

Пиринач. 1. Криве грејања и хлађења мотора: а — графичка дефиниција константе грејања; б — криве грејања при различитим оптерећењима

Ако се мотор након загревања искључи из мреже, од тог тренутка више не производи топлоту, али акумулирана топлота наставља да се расипа у околину, мотор се хлади.

Једначина хлађења има облик

а крива је приказана на сл. 1, а.

У изразу То је временска константа хлађења. Она се разликује од константе грејања Т јер се пренос топлоте од мотора у мировању разликује од преноса топлоте од мотора који ради.Једнакост је могућа када мотор искључен из мреже има спољну вентилацију. Обично је крива хлађења равнија од криве грејања. За моторе са спољним протоком ваздуха, То је приближно 2 пута веће од Т. У пракси можемо претпоставити да након временског интервала од 3То до 5То, температура мотора постаје једнака температури околине.

Уз правилан избор називне снаге мотора, стабилна температура прегревања треба да буде једнака дозвољеном порасту температуре τадд који одговара класи изолације жице за намотаје. Различита оптерећења П1 <П2 <П3 истог мотора одговарају одређеним губицима ΔП1 <ΔП2 <ΔП3 и вредностима утврђене температуре прегревања (сл. 1, б). При номиналном оптерећењу, мотор може дуго да ради без опасног прегревања, док када се оптерећење повећа на дозвољено време укључивања, оно неће бити веће од т2, а при снази не више од т3.

На основу наведеног можемо дати следећу дефиницију називне снаге мотора. Називна снага мотора је снага осовине при којој температура његовог намотаја прелази температуру околине за износ који одговара прихваћеним стандардима прегревања.