Нагрев и охлаждение двигателей (уравнение теплового баланса, исполнение двигателей, постоянные времени нагрева и охлаждения)

При исследовании теплового состояния двигателя, применяются следующие допущения:

1. Двигатель рассматривается как однородное тело, т.е. теплопроводность двигателя =∞.

2. Теплоотдача во внешнюю среду пропорциональна первой степени разности температуры двигателя и окружающей среды.

3. Окружающая среда обладает бесконечно большой теплопроводностью.

4. Теплоемкость двигателя и его коэф-т теплопередачи не зависит от t двигателя.

Уравнение теплового баланса для двигателя

, где – потери мощности в двигателе. А – теплоотдача двигателя

- превышение tдв. над tокр.среды , с – теплоемкость двигателя.

Если обе части этого уравнения поделить на то .

Экспоненциальный закон: , .

– коэфф-т ухудшения теплоотдачи

Исполнение двигателей

1. Закрытый с независимой вентиляцией =1

2. Закрытый без принудительного охлаждения = 0,95-0,98

3. Закрытый самовентилируемый =0,45-0,55

4. Защищенный самовентилируемый =0,25-0,35

Постоянная временя охлаждения

Классы применяемой изоляции в двигателях (составляющие изоляции)

Класс А: Хлопчатобум. ткань, пряжа, бумага, погруженные в жидкий диэлектрик. tдоп=105С.

Класс Е: Синтетические эмали на основе полиэфирных, эпоксидных смол. Синтетические

пленки и материалы. tдоп=120С.

Класс В: Слюда, асбест, стеклянное волокно, и др. неорганические материалы tдоп=130С.

Класс F: Те же материалы что и класс B, но в сочетании с синтетическими связующими и

пропитывающими составами, модифицированные кремнийорганическими

соединениями tдоп=155С.

Класс H: Те же материалы что и класс B, но в сочетании с кремнийорганическими

связующими и пропитывающими составами tдоп=180С.

Класс С: Слюда, керамические материалы, стекло, кварц, применяемые с неорганическими

связующими составами или без них.

2. Нагрузочные диаграммы электропривода.

Нагрузочная диаграмма - характеризует зависимость вращающего момента, тока или мощности развиваемой двигателем от времени. Нагрузочные диаграммы используются для оценки перегрузочной способности ЭП и сопоставления её с допустимой кратковременной нагрузкой для данного типа двигателя, а так же для проверки мощности предварительно выбранного двигателя по нагреву.

Для примера, приведу кинематическую схему шахтного подъемника с уравновешенным канатом и шкивом трения.

Данная нагрузочная диаграмма показывает повторнократковременный режим с частыми пусками (S4), при наличии отрицательных моментов на участке замедления нагрузочная диаграмма будет близка к диаграмме режима S5.



3. Номинальные режимы работы двигателей

S1 – режим при не изменой постоянной нагрузке, продолжающейся столько времени, что превышение температуры всех частей двигателя при неизменной температуре окружающей среды, достигает практически установившихся значений.

S2 – Режим при котором периоды не измены номинальной нагрузке чередуются с периодами отключения двигателя. Причем за время нагрузки превышения температуры не устанавливаются достигнутые превышения, а во время паузы двигатель успевает остыть до температуры окружающей среды.

N – предельное время работы

N – стандарт 10,30,60,90 мин.

S3 – это режим в котором периоды не измены номинальной нагрузке чередуются с периодами отключения двигателя. Причем за периоды номин. неизменной нагрузки, двигатель не успевает нагреться до температуры установленного значения, а за период паузы не успевает остыть до температуры окружающей среды.

Стандарт ПВ-15,25,40,60 мин.

S6 – режим при котором рабочие режимы чередуются с периодами ХХ. Причем в рабочих периодах двигатель не успевает нагреться до установившихся значений, а в период ХХ не успевает остыть до температуры окружающей среды..

ПН %- продолжительность нагрузки: 15,20,40,60 мин


4. Потери энергии в установившихся режимах работы электропривода

Потери в электроприводе

Где -постоянная потери - переменные потери

К постоянным потерям относятся потери не зависящие от тока.

при

Если постоянные потери изменяются не значительно, то они применяются не низменными и равными номинальным постоянным потерям.



переменные потери ДПТ

переменные потери АД

переменные потери СД

Переменные потери можно определить по данным двигателя, если ток равен току номинальному и двигатель работает на естественной характеристике. В этом случае переменные потери

X – кратность токов двигателя

- ДПТ

- АД

- СД

Переменные потери можно определить через электромагнитную относительную скорость

следовательно

Для АД потери равны:

Переменные потери в роторной цепи через мощности


5. Потери энергии в переходных режимах в электроприводе с ДПТНВ.

В общем случае потери энергии определяются по формулам:

Т.к по сравнению с переменными потерями постоянные потери в переходных режимах малы, то их учитывать в дальнейшем не будем.

В ДПТНВ потери при пуске определяются:

(**)

При Мс=0 - пуск без нагрузки из уравнения движения:

Если подставить в уравнение (**)

Потери энергии при пуске двигателя вхолостую определяется запасом кинетической энергии, накопленной массами электропривода к концу пуска.

Полезная работа, затраченная на пуск электропривода так же равна запасу кинетической энергии за врем пуска.

Мс=const-пуск под нагрузкой.

Потери:

Тогда (***)

Из (***)

Где

-потери, обусловленные разгоном инерционных масс привода.

-потери, обусловленные наличием момента нагрузки.

Потери в якорной цепи при наличии нагрузки (режим пуска)

Потери энергии при торможении противовключением вхолостую определяется:

Или

Потери энергии при торможении противовключением в холостую равны тройному запасу кинетической энергии.

Потери энергии при торможении противовключением под нагрузкой(Мс=const)

Обозначим:

Окончательно:

(*)

Из уравнения (*) следует, что потери энергии двигателя при торможении под нагрузкой меньше, чем вхолостую.

Потери энергии в якорной цепи двигателя при динамическом торможении вхолостую:

Потери энергии в якорной цепи двигателя при динамическом торможении под нагрузкой (Мс=const):

Потери энергии в якорной цепи двигателя при реверсировании вхолостую:

Потери энергии при реверсировании складываются из суммы потерь энергии при пуске и торможении протововключением.

Потери энергии ДПТ на холостом ходу не зависят от времени переходного процесса, а значит и от формы механической характеристики двигателя и определяются только диапазоном изменения скорости в переходном режиме.

Потери энергии ДПТ при наличии нагрузки зависят от характера статического момента и формы механической характеристики двигателя.


5224256944261476.html
5224287728957022.html
    PR.RU™