Условия нагрева и режимы работы эл. двигателей

Преобразование электрической энергии в механическую в электродвигателе сопровождается потерями, энергия которых превращается в тепло. Часть тепла расходуется на нагревание электродвигателя, а часть отдается в окружающую среду. В начальный период работы температура двигателя практически не отличается от температуры окружающей среды Q_ок и все выделенное в двигателе тепло почти полностью идет на его нагрев. В результате температура двигателя быстро повышается, появляется температурный перепад τ (превышение температуры двигателя над температурой окружающей среды): . С увеличением τ возрастает количество теплоты, отдаваемой двигателем в окружающую среду, а его нагрев замедляется. Через некоторое время вся теплота, выделяемая в двигателе, будет отдаваться в окружающую среду и нагрев двигателя прекратится, т. е. наступит тепловое равновесие. Температура, при которой наступает тепловое равновесие, называется установившейся. На рис. 13.1 показана кривая нагрева двигателя при продолжительной неизменной нагрузке.

Рис.13.1. Кривая нагрева двигателя

Установившаяся температура работающего двигателя не должна превышать предельно допустимую для него температуру, обусловленную теплостойкостью его изоляционных материалов. Режимы работы различных судовых электроприводов чрезвычайно разнообразны. Это определяет и различные тепловые процессы, происходящие в электродвигателях. В зависимости от продолжительности работы двигателя различают три основных рабочих режима: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный.

Продолжительный режим характеризуется тем, что электродвигатель работает в этом режиме продолжительное время, достаточное для его нагрева от температуры окружающей среды до установившейся температуры (рис.13.2,а). В этом режиме работают электроприводы судовых насосов, вентиляторов и некоторых других механизмов. Различают продолжительный режим при постоянной нагрузке Р и переменной (цикличной) нагрузке.

В кратковременном режиме (рис.13.2,б) электродвигатель, работая под нагрузкой в течение времени t_pa6, не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы t₀ успевает охладиться до температуры окружающей среды. В кратковременном режиме работают электроприводы якорно-швартовных механизмов, шлюпочных лебедок, компрессоров пускового воздуха и т. д.

Отечественной промышленностью выпускаются двигатели, специально рассчитанные для кратковременного режима работы. Стандартные продолжительности рабочего периода установлены равными 15, 30, 60 и 90 мин.

Рис. 13.2. Нагрузочные диаграммы и кривые нагрева двигателя

Повторно-кратковременный режим (рис.13.2,в) характеризуется чередованием кратковременных рабочих периодов t_pa6 и пауз t₀. При этом температура нагрева двигателя в рабочий период не достигает установившегося значения, а за время паузы не успевает остывать до температуры окружающей среды. Этот режим оценивается относительной продолжительностью включения (ПВ), которая выражается в процентах и определяется по формуле

где — суммарное время работы двигателя в течение цикла, с; — суммарное время пауз между рабочими периодами в течение цикла, с;

= + — общая продолжительность цикла, с.

Продолжительность цикла при повторно-кратковременном режиме не должна превышать 10 мин.

Отечественная промышленность выпускает электродвигатели со стандартными значениями относительной продолжительности включения ПВ равными 10, 25, 40 и 60%. В повторно-кратковременном режиме работают электроприводы грузоподъемных механизмов.