Файл: Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок учеб. пособие.pdf

процессов в двигателе. Величину постоянной нагрева определяют обычно по опытной кривой нагрева (рис. 103). Для этого проводят касательную к любой точке кривой (например, в точке А) до пересече­ ния с прямой, соответствующей установившейся температуре нагрева. Постоянная времени будет равна длине отрезка подкасателыюй на оси абсцисс.

В случае, если температура двигателя отличалась от окружающей среды к началу рассматриваемого переходного процесса нагрева, уравнение кривой нагрева при­

обретает вид:

среду будет продолжаться до тех пор, пока перегрев не достигнет нулевого значения (Дту = 0). Воспользовавшись уравнением кривой нагрева (17-12), в котором температура к началу рассматриваемого переходного процесса Дт„ач = Дт1(, получим в ы р а ж е н и е к р и ­ в о й о х л а ж д е н и я д в и г а т е л я :

_ t_

(17-13)

Дт = Дтке г°,

где Т0 — постоянная времени охлаждения.

Очевидно, что из-за разных условий теплоотдачи при нагревании и охлаждении Т и Т0одного и того же двигателя будут иметь различные значения.

17.3.ВЫБОР МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Потери энергии в двигателе, в результате которых происходит нагрев его частей, подразделяют на п о с т о я н н ы е и п е р е м е н - н ы е. Потери в стали магнитопровода, механические на трение в под­ шипниках и вентиляционные потери не зависят от нагрузки двигателя,

иих называют постоянными, или потерями холостого хода. Потери

всопротивлениях обмоток называют переменными.

При работе двигателя с нагрузкой нагревание обмоток и рабочие температуры их изоляции больше всего зависят от тока нагрузки, так как величина переменных потерь пропорциональна квадрату тока. Поэтому величину тока двигателя, а следовательно, и мощность выби­ рают с таким расчетом, чтобы при условии нормальной эксплуатации

232

рабочая температура изоляции была равна предельно допустимой для данного класса. Однако температура перегрева, как было выяснено выше, зависит не только от мощности потерь, но и от условий теплорассеяния в окружающую среду и, следовательно, от состояния самой среды (воздуха). Поэтому номинальный ток и мощность всех двигателей определяют для одних и тех же, стандартных условий окружающей среды.

Согласно техническим требованиям стандарта на электрические машины (ГОСТ 183—66) номинальные данные электрических машин (ток, мощность, скорость вращения и другие величины) относятся к работе машин на высоте до 1000 м над уровнем моря и при темпера­ туре охлаждающей среды +40 °С. При этом предельно допустимое превышение температуры частей электрических машин, в частности обмоток, зависит от определенного способа измерения температуры.

Для измерения температуры в доступных местах применяются термометры. Но термометр не позволяет измерить температуру внут­ ренних, наиболее нагретых, частей обмотки. Другой способ измерения, называемый методом сопротивления, состоит в определении средней температуры обмотки по изменению ее омического сопротивления при нагревании.

Если сопротивление обмотки, измеренное в холодном состоянии при температуре окружающей среды т,„ равно R0, то при работе двигателя сопротивление, возрастая пропорционально перегреву Ат, станет равным R1. Зная величину температурного коэффициента изме­ нения сопротивления а (для меди а = 1/235, а для алюминия а =

—1/245 1/Ом), можно определить перегрев. Например, для медной обмотки:

Предельно допустимая рабочая температура изоляции (тр д) опреде­ ляется как сумма предельно допустимого перегрева и температуры окружающей среды (по стандарту):

т р. д ~ бТд + 40 °с.

В качестве примера приведены значения предельно допустимых температур обмоток асинхронных двигателей серий А и А2 (в градусах):

Из этих данных видно, что предельно допустимые значения темпе­ ратур обмоток на 5—10° ниже действительных предельных температур для данных классов изоляции. Это объясняется тем, что методы опре­ деления температуры не гарантируют получения максимальных зна­ чений в отдельных точках обмоток.

233

Согласно техническим требованиям стандарта предельно допусти­ мые превышения температуры (перегрев) частей электрических машин при температуре окружающей среды, отличающейся от 40 °С, или на высоте над уровнем моря более 1000 м должны быть соответствующим образом изменены. Это значит, что при работе двигателей в условиях, отличающихся от стандартных, должны быть изменены его номиналь­ ные данные, прежде всего ток и мощность, или режим работы.

Д л я п р а в и л ь н о г о в ы б о р а д в и г а т е л я необхо­ димо знать, как изменить номинальную мощность при отклонении температуры воздуха от стандартной.

При длительной работе двигателя с номинальной нагрузкой в стан­ дартных условиях окружающей среды установившаяся температура перегрева обмоток равна предельно допустимой:

А Рп я — переменные потери при номинальном токе.

Отношение постоянных потерь к переменным при номинальной нагрузке для данного типа двигателя является его постоянным пара­ метром. Например, для асинхронных двигателей это отношение состав­ ляет величину:

Если температура окружающей среды отличается от стандартной (т0 = 40 ± Дт0), допустимый перегрев необходимо изменить на вели­ чину dr Ат за счет переменных потерь так, чтобы рабочая температура обмоток имела по-прежнему предельно допустимое значение:

234

Используя коэффициент нагрузки а и параметр у, уравнение (17-17) можно записать в следующем виде:

Из этого выражения (17-20) нетрудно найти коэффициент нагрузки, показывающий, как надо изменить номинальный ток или мощность двигателя при температуре окружающей среды, отличной от 40 °С.

Величина номинальной мощности двигателя, соответствующая

где Р„ — мощность двигателя, указанная на заводском щитке, то есть соответствующая стандартной температуре.

Пример. Асинхронный двигатель А02-42-4 (Рн=-5,5кВт) установ­ лен в помещении, в котором максимальная температура воздуха равна т0 = 30 °С. Найти коэффициент нагрузки и мощность двигателя для этих условий.

В связи с отсутствием других данных принимаем изоляцию двига­ теля по классу нагревостойкости А с предельно допустимым перегревом

ность двигателя следует принять такими же, как и при температуре т0 = 30 °С. Согласно стандарту (ГОСТ 183—66) предельно допусти­ мые превышения температуры могут быть увеличены соответственно разности между температурой охлаждающей среды и температурой +40 °С, но не более чем на 10 °С.

17.4. НОМИНАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ И НАГРУЗОЧНЫЕ ДИАГРАММЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Рабочее время любой производственной машины или механизма состоит из рабочих и нерабочих периодов (пауз). В зависимости от выполняемого производственного процесса чередование и продолжи­ тельность рабочих периодов и пауз могут быть самыми разнообраз­ ными, от многих часов до нескольких секунд.

235

Продолжительность одного рабочего периода и следующей за ним

к электродвигателям, отношение продолжительности времени рабочего

В целях унификации всего многообразия режимов работы машин по продолжительности циклов, ПВ и характеру изменяющейся нагрузки стандарт (ГОСТ 183—66) рекомендует 4 основных и 4 дополнительных номинальных режима работы электрических машин ■(двигателей).

Основные номинальные режимы работы двигателей.

1.Продолжительный (S1— условное обозначение на заводск

щитке).

■2. Кратковременнный (S2).

3.Повторно-кратковременный (S3).

4.Перемежающийся (S6).

Дополнительные (рекомендуемые) номинальные режимы работы электродвигателей.

1.Повторно-кратковременный с частыми пусками (S4).

2.Повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением (S5).

3.Перемежающийся с частыми реверсами (S7).

4.Перемежающийся номинальный режим с двумя или болеё ско­ ростями вращения (S8).

Всвязи с различными условиями нагрева частей двигателей в каж­ дом из перечисленных режимов промышленностью изготовляются двигатели, специально предназначенные для этих режимов работы.

Продолжительный режим. Продолжительным номинальным режи­

мом работы двигателя называют режим работы при неизменной номи­ нальной нагрузке с настолько большой продолжительностью вклю­ чения, что перегревы всех частей двигателя при неизменной темпера­

теля считается температура, изменение которой в течение часа не пре­ вышает 1°. В продолжительном режиме практически всегда продол­

(периодами отключения); при этом за время рабочего периода темпера­

236