Нагрев и охлаждение двигателей. Типовые режимы работы двигателей по нагреву.

Для обеспечения нормальной работы при подобной переменной нагрузке электродвигатель должен развивать наибольшую мощность, требуемую в процессе обработки, и не перегреваться свыше нормы при длительной работе по данному нагрузочному графику. Допустимая перегрузка электродвигателей определяется их электрическими свойствами.

Рис. 1. Нагрузочный график при обработке однотипных деталей

При работе двигателя в нем возникают потери энергии (и мощности), что вызывает его нагрев. Часть потребляемой электродвигателем мощности расходуется на нагрев его обмоток, на нагрев магнитопровода от гистерезиса и вихревых токов, на трение в подшипниках и на трение о воздух. Потери на нагрев обмоток, пропорциональные квадрату тока, называют переменными (Δ Рпер). Остальные потери в двигателе от его нагрузки зависят мало и их условно называют постоянными (Δ Рпос).

Допустимый нагрев электродвигателя определяется наименее теплостойкими материалами его конструкции. Таким материалом является изоляция его обмотки.

Для изоляции электрических машин применяют:

• хлопчатобумажные и шелковые ткани, пряжу, бумагу и волокнистые органические материалы, не пропитанные изолирующими составами (класс нагревостойкости У);

• те же материалы, пропитанные (класс А);

• синтетические органические пленки (класс Е);

• материалы из асбеста, слюды, стекловолокна с органическими связующими веществами (класс В);

• те же, но с синтетическими связующими и пропитывающими веществами (класс F);

• те же материалы, но с кремнийорганическими связующими и пропитывающими веществами (класс Н);

• слюду, керамику, стекло, кварц без связующих веществ или с неорганическими связующими составами (класс С).

Изоляции классов У, А, Е, В, F, Н соответственно допускает предельные температуры в 90, 105, 120, 130, 155, 180° С. Предельная температура класса С превышает 180° С и ограничивается свойствами примененных материалов.

При одной и той же нагрузке электродвигателя нагрев его будет неодинаковым при разных температурах окружающей среды. Расчетная температура t0 окружающей среды равна 40° С. При этой температуре определяют значения номинальной мощности электродвигателей. Превышение температуры электродвигателя над температурой окружающей среды называют перегревом:

Стандарт устанавливает восемь номинальных режимов работы, которым присвоены обозначения от S1 до S8.
— режим продолжительной нагрузки — работа при постоянной нагрузке, достаточно длительная для достижения теплового равновесия, т.е. температура всех частей двигателя достигает установившегося значении. Диаграммы изменения с течением времени t нагрузки М (полезного механического момента на валу), тепловых потерь ДРг и температуры в показаны на рис. 6, а. Как видно из рисунка, температура повышается от значения в0 (температура окружающей среды) до установившейся втах и остается далее практически постоянной.
— режим кратковременной нагрузки — работа при постоянной нагрузке в течение заданного времени, меньшего, чем требуется для получения теплового равновесия, с последующим отключенным неподвижным состоянием достаточной продолжительности для достижения электродвигателем температуры окружающей среды (рис. 6, 6). Определяются следующие продолжительности кратковременной работы tp: 10, 30, 60 и 90 мин.
— режим повторно-кратковременной нагрузки - последовательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых состоит из периодов работы tp при постоянной нагрузке и отключенного неподвижного состояния tD. Длительность этих периодов недостаточна для достижения теплового равновесия за время одного рабочего цикла Гц, " а наличие пускового тока существенно не влияет на нагрев (рис. 6, в). Для режима S3 характеризующей величиной является относительная продолжительность включения (работы) ПВ - см. выше, с. 31. Устанавливаются следующие значения ПВ: 15, 25, 40 и 60%.
— режим повторно-кратковременной работы, включая пуск, отличается от режима S3 тем, что пусковые потери оказывают существенное влияние на превышение