Нагревания идеального

На 23.4 изображены кривые нагревания двигателя при различных мощностях нагрузки.

23.4. Кривые нагревания двигателя при различных мощностях нагрузки

Продолжительным режимом (S1) работы двигателя считается такой режим, при котором период работы настолько велик, что температура двигателя при неизменной температуре окружающей среды достигает своего установившегося значения, определяемого нагрузкой ( 4.3, а). В продолжительном режиме работают приводные двигатели центробежных насосов и .нагнетателей, буровых насосов, станков-качалок и пр. При продолжительном режиме работы нагрузка двигателя может быть либо неизменной, либо переменной. В последнем случае время работы двигателя на отдельных участках нагрузочной диаграммы должно быть значительно меньше постоянной времени нагревания двигателя.

где /н— номинальный ток предварительно выбранного двигателя; /к— ток кратковременного режима, определяемый по нагрузочной диаграмме; tK — время работы двигателя в кратковременном режиме (берется по нагрузочной диаграмме); Та — постоянная времени нагревания двигателя.

1.5. Упрощенные графики работы электроприводов и графики нагревания двигателя при режимах работы:

быть значительно меньше постоянной времени нагревания двигателя.

где /ном — номинальный ток предварительно выбранного двигателя; /к — ток кратковременного режима, определяемый по нагрузочной диаграмме; tw — время работы двигателя в кратковременном режиме (берется по нагрузочной диаграмме) ; Ти — постоянная времени нагревания двигателя. Значения постоянной времени нагревания двигателей ориентировочно указаны в § 1.5.

Часть этой теплоты Q2 передается окружающей среде, если температура двигателя превышает температуру среды. Принимая теплоотдачу пропорциональной разности температур двигателя и среды, можно представить процесс нагревания двигателя: температура его 0 растет до некоторой установившейся величины (9уст), при которой количество теплоты, передаваемой окружающей среде, равно количеству теплоты, выделяемой в двигателе за счет потерь энергии (Qi = Q2 при в = вуст). График изменения температуры двигателя в процессе нагрева показан на 11.2 (кривая 1).

нагрузкой, она зависит и от температуры окружающей среды. При расчетах температуру окружающей среды принимают равной +40° С. Разность между температурами двигателя и окружающей среды называют температурой перегрева т. Так, например, для изоляции класса А (пропитанные волокнистые материалы) допустимая температура перегрева 65° С. В процессе нагревания двигателя часть теплоты идет на его нагревание, а часть излучается в окружающее пространство. Когда температура двигателя достигает установившегося значения, процесс нагревания прекращается и вся теплота, выделяющаяся в двигателе, излучается в окружающее пространство. Установившаяся температура перегрева определяется по формуле

Формула (1.15) не учитывает изменения постоянной времени нагревания двигателя в различных режимах его работы и во время паузы, что может сказаться на точности рассчета. Поэтому лучше пользоваться формулой

Формула (1.15) не учитывает изменения постоянной времени нагревания двигателя в различных режимах его работы и во время паузы, что может сказаться на точности рассчета. Поэтому лучше пользоваться формулой

Испытания электрических машин на нагрев показывают, что в области номинальных нагрузок машины общего назначения, имеющие сравнительно низкие удельные тепловые нагрузки, подчиняются закону нагревания идеального однородного тела. В данном случае с достаточной точностью можно считать, что тепло, рассеиваемое с поверхности машины S, пропорционально превышению температуры поверхности (7.4). При неизменных потерях Q, выделяемых в объеме машины, дифференциальное уравнение нагревания, выражающее баланс энергии за время dt, будет иметь вид

Уравнение нагревания идеального тела. Рассмотрим процесс нагревания идеального однородного твердого тела в первом приближении. Примем, что идеальное тело обладает равномерным рассеянием тепла по всей поверхности и имеет бесконечно большую теплопроводность, вследствие чего внутри тела отсутствует перепад температуры. Допустим, что за бесконечно малый промежуток времени dt в теле выделяется тепло Qdt. Часть его, равная Gcdi, тратится на нагревание, а другая часть, равная Sa-idt, рассеивается в окружающее пространство:

Вследствие того что отдельные части имеют неодинаковые постоянные времени Т и разные конечные превышения температуры тк, электрическую машину можно рассматривать как совокупность нескольких идеальных однородных твердых тел, между которыми осуществляется постоянный теплообмен. Однако такое рассмотрение, будучи довольно сложным, не является достаточно точным, так как в процессе работы постоянные времени Т, а иногда и установившиеся превышения температуры тк отдельных частей машины не сохраняют свою величину постоянной. Например, постоянные времени Т меняются по мере нагревания вследствие зависимости коэффициентов теплопередачи а от температуры. Температура охлаждающей среды также зависит от нагрева и меняется по мере прохождения по вентиляционным каналам. В машинах с самовентиляцией при изменении скорости вращения меняется также температура и количество охлаждающего воздуха, что влияет на Г и тк. Поэтому в большинстве случаев ограничиваются приближенным общим анализом нагрева на базе теории нагревания идеального твердого тела и считают, что процесс увеличения превышения температуры т проходит по экспоненциальному закону. Возникающие при этом ошибки обычно не выходят за пределы допустимых.

2. В чем отличие процесса нагревания электрической машины от нагревания идеального твердого тела? Вследствие чего в электрической машине могут меняться постоянная времени нагревания Т и установившееся превышение температуры тк? В каком случае кривая охлаждения имеет большую постоянную времени Т, чем кривая нагрева?

ближенно может быть рассмотрен на основе нагревания идеального однородного твердого тела (см. § II.3).

Однако опыт показывает, что процесс нагревания реальных тел достаточно хорошо подчиняется закону нагревания идеального тела, если теплопроводность их достаточно велика (металлы) и если имеет место умеренная скорость выделения тепла, т. е. при нормальных нагрузках электрических машин.

Уравнение нагревания. Хотя электрическая машина имеет сложное устройство, в основу анализа процесса ее нагревания может быть положена теория нагревания идеального однородного твердого тела, под которым здесь понимается тело, обладающее равномерным рассеянием тепла со всей поверхности и бесконечно .большой теплопроводностью, вследствие чего все точки тела имеют одинаковую температуру. Составим дифференциальное уравнение нагревания такого тела, для чего рассмотрим его тепловой баланс.

Заключительные замечания. Выше была изложена теория нагревания идеального однородного твердого те- 8-2. Общий случай нагре- ла. В действительности электрическая вания идеального однородного машина не представляет собой такого твердого тела тела, так как она состоит из разных

нагревания идеального однородного тела.

Испытания электрических машин на нагрев показывают, что в области номинальных нагрузок машины общего назначения, имеющие сравнительно низкие удельные тепловые нагрузки, подчиняются закону нагревания идеального однородного тела. В данном случае с достаточной точностью можно считать, что тепло, рассеиваемое с поверхности машины S, пропорционально превышению температуры поверхности (7.4). При неизменных потерях Q, выделяемых в объеме машины, дифференциальное уравнение нагревания, выражающее баланс энергии за время dt, будет иметь вид

Уравнение нагревания. Хотя электрическая машина имеет сложное устройство, в основу анализа процесса ее нагревания может быть положена теория нагревания идеального однородного твердого тела, под которым здесь понимается тело, обладающее равномерным рассеянием тепла со всей поверхности и бесконечно большой теплопроводностью, вследствие чего все точки тела имеют одинаковую температуру. Составим дифференциальное уравнение нагревания такого тела, для чего рассмотрим его тепловой баланс.