Pemanasan dan penyejukan motor elektrik

Penentuan kuasa motor elektrik yang betul untuk pelbagai mesin pemotong logam, mekanisme dan mesin adalah sangat penting. Dengan kuasa yang tidak mencukupi, adalah mustahil untuk menggunakan sepenuhnya keupayaan pengeluaran mesin, untuk menjalankan proses teknologi yang dirancang. Jika kuasa tidak mencukupi, motor elektrik akan gagal lebih awal.

Anggaran berlebihan kuasa motor elektrik membawa kepada pengecasan terkurang sistematik dan, akibatnya, penggunaan motor yang tidak lengkap, operasinya dengan kecekapan rendah dan faktor kuasa yang kecil (untuk motor tak segerak). Selain itu, apabila kuasa enjin terlalu tinggi, modal dan kos operasi meningkat.

Kuasa yang diperlukan untuk mengendalikan mesin, dan oleh itu kuasa yang dibangunkan oleh motor elektrik, berubah semasa operasi mesin. Beban pada motor elektrik boleh dicirikan oleh graf beban (Rajah 1), iaitu pergantungan kuasa dari aci motor, tork atau arusnya mengikut masa.Selepas selesai memproses bahan kerja, mesin dihentikan, bahan kerja diukur, dan bahan kerja diganti. Jadual pemuatan kemudian diulang semula (apabila memproses bahagian daripada jenis yang sama).

Untuk memastikan operasi normal di bawah beban berubah-ubah sedemikian, motor elektrik mesti menghasilkan kuasa yang diperlukan tertinggi semasa pemprosesan dan tidak terlalu panas semasa operasi berterusan mengikut jadual beban ini. Beban berlebihan motor elektrik yang dibenarkan ditentukan oleh sifat elektriknya.

nasi. 1. Muatkan jadual semasa pemesinan jenis bahagian yang sama

Apabila enjin hidup, kehilangan tenaga (dan kuasa).menyebabkan ia menjadi panas. Sebahagian daripada tenaga yang digunakan oleh motor elektrik dibelanjakan untuk memanaskan belitannya, untuk memanaskan litar magnetik histerisis dan arus pusar yang membawa geseran dan geseran udara. Kehilangan haba belitan, berkadar dengan kuasa dua arus, dipanggil pembolehubah (ΔРtrans)... Kerugian yang selebihnya dalam motor bergantung sedikit pada bebannya dan secara konvensional dipanggil pemalar (ΔРpos).

Pemanasan motor elektrik yang dibenarkan ditentukan oleh bahan tahan haba yang paling sedikit dalam pembinaannya. Bahan ini adalah penebat gegelungnya.

Yang berikut digunakan untuk menebat mesin elektrik:

• kain kapas dan sutera, benang, kertas dan bahan organik berserabut yang tidak diresapi dengan sebatian penebat (kelas rintangan haba U);

• bahan yang sama, diresapi (kelas A);

• filem organik sintetik (kelas E);

• bahan daripada asbestos, mika, gentian kaca dengan pengikat organik (kelas B);

• sama, tetapi dengan pengikat sintetik dan agen impregnasi (kelas F);

• bahan yang sama, tetapi dengan pengikat silikon dan agen impregnasi (kelas H);

• mika, seramik, kaca, kuarza tanpa pengikat atau dengan pengikat bukan organik (kelas C).

Kelas penebat U, A, E, B, F, H masing-masing membenarkan suhu maksimum 90, 105, 120, 130, 155, 180 ° C. Suhu mengehadkan kelas C melebihi 180 ° C dan dihadkan oleh sifat-sifat bahan yang digunakan.

Dengan beban yang sama pada motor elektrik, pemanasannya akan menjadi tidak sekata pada suhu ambien yang berbeza. Suhu reka bentuk t0 persekitaran ialah 40 ° C. Pada suhu ini, nilai kuasa nominal motor elektrik ditentukan. Peningkatan suhu motor elektrik melebihi suhu ambien dipanggil terlalu panas:

Penggunaan penebat sintetik semakin berkembang. Khususnya, penebat silikon silikon memastikan kebolehpercayaan tinggi mesin elektrik apabila beroperasi dalam keadaan tropika.

Haba yang dijana di bahagian enjin yang berlainan mempengaruhi pemanasan penebat kepada darjah yang berbeza. Di samping itu, pertukaran haba berlaku antara bahagian individu motor elektrik, sifatnya berubah bergantung pada keadaan beban.

Pemanasan yang berbeza bagi bahagian individu motor elektrik dan pemindahan haba di antara mereka merumitkan kajian analitikal proses tersebut. Oleh itu, untuk kesederhanaan, diandaikan secara bersyarat bahawa motor elektrik adalah badan pengalir haba yang homogen secara haba dan tak terhingga. Secara amnya dipercayai bahawa haba yang dikeluarkan oleh motor elektrik ke persekitaran adalah berkadar dengan haba lampau.Dalam kes ini, sinaran haba diabaikan kerana suhu pemanasan mutlak motor adalah rendah. Pertimbangkan proses pemanasan motor elektrik di bawah andaian yang diberikan.

Apabila bekerja dalam motor elektrik, haba dq dilepaskan semasa dt masa. Sebahagian daripada haba dq1 ini diserap oleh jisim motor elektrik, akibatnya suhu t dan terlalu panas τ motor meningkat. Baki haba dq2 dilepaskan dari enjin ke persekitaran. Oleh itu persamaan boleh ditulis

Apabila suhu enjin meningkat, haba dq2 meningkat. Pada nilai pemanasan lampau tertentu, seberapa banyak haba akan diberikan kepada persekitaran seperti yang dilepaskan dalam motor elektrik; maka dq = dq2 dan dq1 = 0. Suhu motor elektrik berhenti meningkat dan terlalu panas mencapai nilai pegun τу.

Di bawah andaian di atas, persamaan boleh ditulis seperti berikut:

di mana Q ialah kuasa terma akibat kehilangan dalam motor elektrik, J / s; A - pemindahan haba dari enjin, i.e. jumlah haba yang dibebaskan oleh enjin ke dalam persekitaran seunit masa pada perbezaan suhu antara enjin dan persekitaran 1oC, J / s-deg; C ialah kapasiti haba motor, i.e. jumlah haba yang diperlukan untuk meningkatkan suhu enjin sebanyak 1 ° C, J / deg.

Mengasingkan pembolehubah dalam persamaan, kita ada

Kami menyepadukan bahagian kiri kesamaan dalam julat dari sifar kepada beberapa nilai semasa masa t dan bahagian kanan dalam julat daripada τ0 terlalu panas awal motor elektrik kepada nilai semasa terlalu panas τ:

Menyelesaikan persamaan untuk τ, kita memperoleh persamaan untuk memanaskan motor elektrik:

Mari kita nyatakan C / A = T dan tentukan dimensi nisbah ini:

nasi. 2. Lengkung mencirikan pemanasan motor elektrik

nasi. 3. Penentuan pemalar masa pemanasan

Ia dipanggil kuantiti T, yang mempunyai dimensi masa pemanasan motor elektrik malar. Selaras dengan tatatanda ini, persamaan pemanasan boleh ditulis semula sebagai

Seperti yang anda boleh lihat daripada persamaan, apabila kita mendapat — nilai superheat keadaan mantap.

Apabila beban pada motor elektrik berubah, jumlah kerugian berubah dan oleh itu nilai Q. Ini membawa kepada perubahan dalam nilai τу.

Dalam rajah. 2 menunjukkan lengkung pemanasan 1, 2, 3 sepadan dengan persamaan terakhir untuk nilai beban yang berbeza. Apabila τу melebihi nilai τn terlalu panas yang dibenarkan, operasi berterusan motor elektrik tidak boleh diterima. Seperti berikut daripada persamaan dan graf (Rajah 2), peningkatan dalam haba lampau adalah tanpa gejala.

Apabila kita menggantikan nilai t = 3T ke dalam persamaan, kita mendapat nilai τ yang kira-kira hanya 5% kurang daripada τy. Oleh itu, semasa masa t = 3T, proses pemanasan boleh dianggap lengkap.

Jika pada mana-mana titik dengan lengkung pemanasan (Rajah 3) anda melukis tangen pada lengkung pemanasan, kemudian lukis menegak melalui titik yang sama, kemudian segmen de asimtot, ditutup antara tangen dan menegak, pada skala daripada paksi absis adalah sama dengan T. Jika kita mengambil Q = 0 dalam persamaan, kita mendapat persamaan penyejukan motor:

Lengkung penyejukan ditunjukkan dalam Rajah. 4, sepadan dengan persamaan ini.

Pemalar masa pemanasan ditentukan oleh saiz motor elektrik dan bentuk perlindungannya terhadap pengaruh persekitaran. Untuk motor elektrik berkuasa rendah yang terbuka dan dilindungi, masa pemanasan ialah 20-30 minit. Untuk motor elektrik berkuasa tinggi tertutup, ia mencapai 2-3 jam.

Seperti yang dinyatakan di atas, teori pemanasan motor elektrik yang dinyatakan adalah anggaran dan berdasarkan andaian kasar. Oleh itu, lengkung pemanasan yang diukur secara eksperimen berbeza dengan ketara daripada yang teori. Jika, untuk titik berlainan lengkung pemanasan eksperimen, pembinaan ditunjukkan dalam Rajah. 3, ternyata nilai T meningkat dengan peningkatan masa. Oleh itu, semua pengiraan yang dibuat mengikut persamaan hendaklah dianggap anggaran. Dalam pengiraan ini adalah dinasihatkan untuk menggunakan pemalar T yang ditentukan secara grafik untuk titik permulaan lengkung pemanasan. Nilai T ini adalah yang terkecil dan, apabila digunakan, memberikan margin tertentu kuasa enjin.

nasi. 4. Keluk penyejukan enjin

Lengkung penyejukan yang diukur secara eksperimen berbeza daripada lengkung teori malah lebih daripada lengkung pemanasan. Pemalar masa penyejukan sepadan dengan enjin dimatikan adalah jauh lebih lama daripada pemalar masa pemanasan disebabkan oleh pemindahan haba yang berkurangan jika tiada pengudaraan.