5.6. Перевірка двигунів по нагріву

У тепловому відношенні електрична машина - складний об'єкт: вона неоднорідна за матеріалом, має розосереджені внутрішні джерела тепла. Інтенсивність яких залежить від режиму роботи двигуна, а тепловіддача залежить від швидкості. Саме ця складність спонукає користуватися на

практиці для відносно грубих оцінок гранично простий моделлю, побудованою в припущенні, що машина - однорідне тіло з постійною теплоємністю С, Дж/°С.

Теплоємність машини С - [ Дж/°С].

Допустиме перевищення температури - т.

Час роботи - tp.

Теплова постійна часу - Тт.

Час паузи - t0.

Нагрівається машина неоднаково спочатку нагріваються лише активні частини, головним чином мідь обмоток, і тепло не встигає розповсюдитися по всьому тілу машини.

Для зменшення нагріву застосовуються машини, що самовентилюються. У яких тепловіддача залежить від швидкості - зменшуючись з її зменшенням.

Розрізняють три режими роботи електродвигунів:

Тривалий S1 характеризується умовою

tp > 3ТтМ, (5.28)

тобто за час роботи tp температура перегріву досягає сталого значення (рис. 5.6, а), тривалість паузи ролі не грає.

Короткочасний режим S2, при якому

tp << 3Тт. н

to > 3Тт.о , (5.29) тобто за час роботи перегрів не встигає досягти сталої величини, а за час паузи to двигун охолоджується до температури навколишнього середовища (рис. 5.6, б).

Повторно-короткочасний режим S3 відповідає умовам

tp << 3Тт.н ,

to << 3Тто, (5.30)

в)

Тобто за час роботи перегрів не досягає туст, а за час паузи не стає рівним нулю. При достатньо довгому повторенні циклів процес встановлюється, тобто температура перегріву на початку і кінці циклу однакова і її коливання відбуваються біля середнього рівня tcp.

Повторно-короткочасний режим характеризується відносною тривалістю включення еабо ПВ.

При повторно-короткочасному режимі обмежується як e (e£0,6) так і час циклу (t4<10 мін).

5.6.1. Перевірка двигунів по нагріву в тривалому режимі

Якщо відома діаграма навантаження двигуна і його теплові параметри, то можна побудувати графік t(t) і, оцінивши дійсний перегрів, порівняти його з допустимим. Цей шлях дуже громіздкий, у зв'язку з чим на практиці користуються спрощеними прийомами, заснованими на непрямій оцінці перегріву. У основі цих прийомів лежить метод середніх втрат.

Хай діаграма навантаження двигуна має циклічний характер, а момент в кожному циклі не залишається незмінним, тобто двигун працює із змінним навантаженням.

Розглянемо «далекий» цикл, в якому теплові процеси в двигуні встановилися, тобто температури перегріву на початку і в кінці циклу рівні, а протягом циклу т змінюється біля середнього рівня тср. Рівність температур перегріву на початку і кінці циклу свідчить про те, що кількість тепла, запасена в двигуні на початок циклу, не відрізняється від кількості тепла, запасеного в двигуні в кінці циклу, тобто тепло в двигуні не запасається. Це означає, що все виділилося за цикл тепло відводиться в навколишнє середовище.

Рівняння (5.33), виражає закон збереження енергії у інтегральній формі, можливо записати у наступному вигляді:

j DP(t)dt

—        = Atcp (5.34)

t ц

або, очевидно,

cp cp, (5.35)

Тобто середня за цикл потужність втрат пропорційна середньої температури перегріву.

Для нормального режиму маємо:

АР„ = Ат„, (5.36)

де АРн - номінальна потужність втрат;

АРн = Рн (1 ~Пн } ; (5.37)

Рн - номінальна потужність двигуна; Пн - номінальний ККД двигуна;

tj = тдоп - номінальна (допустима) температура перегріву двигуна.

Порівнюючи (5.35) та (5.36) встановлюємо - якщо середня за цикл потужність втрат не перевищує номінальну потужність тобто

АРср £ АР„


то середня температура перегріву не перевищує допустиму рис. 5.7.

5.6.2. Перевірка двигунів по нагріву в повторно-короткочасному режимі

У повторно-короткочасному режимі (рис. 5.6, в), як наголошувалося, обмежена тривалістю циклу (tu £ 10 мін) відносна тривалість включення (e £ 0,6).

Працювати в цьому режимі можуть як стандартні двигуни, призначені для тривалого режиму, так і двигуни, спеціально спроектовані для повторно-короткочасного режиму; у останньому випадку в каталозі вказані номінальні струми для кожної стандартної величини є: Інод5, Інс^25 .

Якщо діаграма навантаження М(і) має декілька ділянок або за рахунок обліку динамічних моментів при пуску і гальмуванні (рис. 5.8, а), або за рахунок зміни Мс, зручно привести її, користуючись одним з викладених вище за прийоми, до еквівалентного вигляду (рис. 5.8, б).


Подпись: 1эквtx + t2 + t3

(5.38 )

Наступним кроком буде приведення отриманої навантажувальної діаграми до стандартного є.

Якщо використовується двигун, пристосований до повторно-короткочасного режиму, вибирається найближче стандартне значення єсг і використовується співвідношення

При використанні двигуна для тривалого режиму отримаємо

I н = Iэкв

(5.41)

У наведених грубих оцінках не враховується погіршення тепловіддачі під час паузи, тобто приймається

л,

(5.42)

Оскільки IH < I:)Ke і Мн < Мэкв за рахунок того, що частина циклу двигун не працює, слід уважно віднестися до перевірки двигуна по перевантаженню і по пусковому режиму.


Важливим окремим випадком повторно-короткочасного режиму є режим коротких циклів або частих пучків, використовуваний, наприклад, у верстатних лініях, в допоміжних механізмах, обслуговуючих різні технологічні процеси і тому подібне рис. 5.8.

Значна частка в коротких циклах енергетично напружених динамічних режимів призводить до великих погрішностей при використанні викладених вище спрощених процедур перевірки двигунів. У цих і подібних випадках зручно користуватися прийомом, заснованому на складанні прямого теплового


балансу для далекого циклу. Приклад такого теплового балансу приведений в таблиці. 5.1 для асинхронного двигуна з короткозамкнутим ротором стосовно тахограми на рис. 5.8.

У таблиці AWn і AWT - втрати енергії при пуску і гальмуванні; АР і (Рн - втрати потужності в робочому і номінальному режимі; b - коефіцієнт погіршення тепловіддачі.

Якщо тепловий режим двигуна встановився, тобто перегрівши г на початку і кінці циклу однаковий, можна вважати, що енергія та, що виділилася дорівнює енергії, відданій в навколишнє середовище.

AWп + APt уст + AWт = АРн (t п +1 т) + АРн (t уст + Р t о). (5.43)

Отримане рівняння може використовуватись для оцінки допустимих параметрів режиму роботи двигуна.

5.7. Питання для самоконтролю

Які показники характеризують енергетику ЕП?

На що витрачається енергія, яку споживає двигун із мережі?

Що таке цикл ККД електропривода?

4.         Якими факторами зумовлені втрати у перетворювачах, які
використовуються для живлення двигунів?

Що таке коефіцієнт спотворення?

Як розглядаються втрати в електричному двигуні?

Дайте характеристику змінним втратам потужності в двигуні?

Як знайти втрати потужності при номінальному режимі роботи двигуна?

Як змінюється ККД двигуна залежно від навантаження?

10.       Який характер має залежність cosq) від відносного навантаження?

11.За яких умов, виходячи із задач енергетики, раціонально регулювати швидкість введенням резисторів у роторне (якірне) коло?

Як пов'язані між собою втрати потужності та енергії?

Чому розрахунок втрат потужності та енергії у якорі ДПС та роторі АД може бути виконано по однієї формулі?

Які переваги має метод середніх втрат?

Якими параметрами визначається допустима кількість вмикань за годину асинхронних двигунів?

Як спрощено враховується навантаження ЕП при розрахунку втрат енергії у перехідних процесах?

Які існують заходи зниження втрат енергії у перехідних процесах ЕП?

Яким чином можливо підвисити ККД?


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я