Охлаждения двигателей

В соответствии с основными режимами работы электропривода различно определяется и номинальная мощность электродвигателя. Условия нагрева и охлаждения двигателя при повторно-кратковременном режиме существенно отличаются от условий работы в продолжительном режиме. Например, условия охлаждения обмотки возбуждения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения практически остаются неизменными и при остановке двигателя, а условия охлаждения якоря при остановке сильно ухудшаются. По этой причине двигатель постоянного тока, рассчитанный для продолжительной работы с неизменными условиями охлаждения, при повторно-кратковременном режиме будет использоваться нерационально; при предельно допустимом нагреве обмотки якоря и коллектора обмотка возбуждения будет нагреваться значительно ниже допустимой температуры.

Исходя из особенностей нагревания и охлаждения двигателя различают три режима работы электропривода: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный.

Расчет или проверку правильности предварительного выбора мощности двигателя для прерывисто-продолжительного режима работы с переменной нагрузкой производят на основании нагрузочной диаграммы. Пользуясь уравнениями нагревания и охлаждения двигателя, следует определить температуру максимального перегрева ттах и сравнить ее с допустимой температурой тдоп. Правильному выбору (при достаточно большом числе циклов п, когда ntn > 4ТН, где ^ц — время цикла работы, а Тп — постоянная времени нагрева двигателя) соответствует условие ттах < тдоп.

Как известно, момент двигателя, равный в установившемся режиме моменту статического сопротивления, определяется произведением магнитного потока на ток якоря (ротора). Если в процессе регулирования частоты вращения магнитный поток не изменяется и равен номинальному значению и условия охлаждения двигателя неизменны, то и ток якоря не будет изменяться. Поэтому момент статического сопротивления на валу двигателя может быть при всех частотах вращения постоянным и равным номинальному. Допустимая же мощность, равная произведению допустимого момента статического сопротивления на частоту вращения, будет изменяться прямо пропорционально частоте вращения. Такое регулирование называется регулированием с постоянным моментом.

Номинальная мощность двигателя — величина не постоянная. Если двигатель работает с паузами, позволяющими ему охлаждаться, он может быть нагружен мощностью, превышающей мощность Ри продолжительного режима работы. Номинальная мощность двигателя зависит также от температуры окружающей среды и от условий охлаждения двигателя.

При изучении законов нагревания и охлаждения двигателя последний рассматривается как однородное тело с бесконечно большой теплопроводностью. Предполагается также, что теплоотдача в окружающую среду пропорциональна первой степени разности температур между нагретым двигателем и окружающей средой. В действительности двигатель состоит из различных и неравномерно распределенных масс меди, стали, изоляции и воздушных промежутков, которые нагреваются по-разному, в зависимости от распределения источников нагрева и

системы охлаждения двигателя. Тем не менее, рассматривая двигатель как однородное тело, можно получить принципиальные решения посредством расчетов, отличающихся большой наглядностью и простотой.

На 4.2 показаны кривые нагревания и охлаждения двигателя. Кривая / построена по уравнению (4.3), кривая 2 — по уравнению (4.4). Кривые 3 и 4 являются кривыми охлаждения двигателя, когда он отключен от сети; построены они по урав-

Номинальная мощность двигателя — величина условная. Если двигатель работает с паузами, позволяющими ему охлаждаться, то он может быть нагружен мощностью, превышающей мощность РНом продолжительного режима работы. Номинальная мощность двигателя зависит также от температуры окружающей среды и условий охлаждения двигателя.

При изучении законов нагревания и охлаждения двигателя его рассматривают как однородное тело с беско-

нечно большой теплопроводностью. Предполагается также, что теплоотдача в окружающую среду пропорциональна первой степени разности температур между нагретым двигателем и окружающей средой. В действительности двигатель состоит из различных и неравномерно распределенных масс меди, стали, изоляции и воздушных промежутков, которые нагреваются по-разному, в зависимости от распределения источников нагрева и системы охлаждения двигателя. Но рассматривая двигатель как однородное тело, можно получить принципиальные решения посредством простых и наглядных расчетов.

4.2. Кривые нагревания и охлаждения двигателей

При рассмотрении законов нагревания и охлаждения двигателей предполагалось, что нагрузка двигателя в течение продолжительного времени остается постоянной, а следовательно, остается неизменным и туст- В действительности нагрузка двигателя в процессе его работы может изменяться. Кроме того, двигатель может эпизодически или периодически отключаться на некоторое время. ГОСТ 183—74 устанавливает восемь номинальных режимов работы двигателей в зависимости от харак-

"подачи уплотнительной жидкости, воздушного охлаждения двигателей, что часто встречается, то исключаются и соответствующие элементы технологических защит. Отсутствуют защиты, действующие по параметрам давления перекачиваемой жидкости.

На 1.4 показаны кривые нагревания и охлаждения двигателя. Кривая / построена по уравнению (1.14). Кривые 3 и 4 являются кривыми охлаждения двигателя, когда он отключен от сети; построены они по уравнению (1.16), причем в скобках указано значение (тнач), соответствующее уравнению 1.4. Графики нагревания (1.17). Кривая 3 построена и охлаждения двигателей при Т0*Л>ТЯ, а кривая 4 —

При рассмотрении законов нагревания и охлаждения двигателей предполагалось, что нагрузка двигателя в течение продолжительного времени не изменяется, а следовательно, остается неизменным и туст. В действительности нагрузка двигателя в процессе его работы может

Двигатели исполнения по степени защиты IP23 с высотой оси вращения 280 - 355 мм имеют отличную от рассмотренных выше конструкцию корпуса ( 8.9) . Сварная из стального проката станина (полустанина) охватывает только нижнюю половину сердечника статора. К ней же крепят подшипниковые щиты. Верхняя часть корпуса выполнена штампованной из листовой стали. Охлаждение двигателей — двустороннее радиальное. В связи с отказом от цельной станины существенно уменьшилась общая масса двигателя, а выполнение корпуса в виде параллелограмма вместо традиционной для электрических машин цилиндрической формы позволило улучшить условия охлаждения двигателей без увеличения их габаритных размеров. В короткозамкнутых роторах двигателей с h > 280 мм выполняют закрытые пазы, в двигателях с 2р > 4 - трапецеидальные, сужающиеся к верхней части, при 2р = 2 - лопаточные.

В начальный период расчета двигателя все величины, входящие в (8.1), кроме синхронной угловой скорости, неизвестны. Поэтому расчет проводят, задаваясь на основании имеющихся рекомендаций значениями электромагнитных нагрузок (А и В$), коэффициентов (05, kB и ?об), и приближенно определяют расчетную мощность Р'. Остаются два неизвестных (D и /§), однозначное определение которых без дополнительных условий невозможно. Таким условием является отношение lfr/D или более употребительное в расчетной практике отношение X = = /5/г- Это отношение в значительной степени определяет экономические данные машин, а также оказывает влияние на характеристики и условия охлаждения двигателей.

Если у подпорных насосов нет установки централизованной циркуляционной смазки, подачи уплотнительной жидкости, воздушного охлаждения двигателей, то исключаются и соответствующие эле-

Несколько отличаются по своему конструктивному исполнению двигатели с различными способами вентиляции. Они выполняются с естественной вентиляцией, самовентиляцией и независимой вентиляцией. При естественной вентиляции двигатели не имеют каких-либо специальных устройств для охлаждения. У двигателей с самовентиляцией охлаждение осуществляется вентилятором, смонтированным на валу двигателя. При закрытом исполнении вентилятор устанавливается снаружи под колпаком и обдувает ребристую поверхность двигателя. Такие двигатели называют обдуваемыми. Интенсивность охлаждения двигателей с самовентиляцией зависит от угловой скорости вала двигателя и ухудшается при ее снижении.

Отказ от цельной станины существенно уменьшил общую массу двигателей, а выполнение корпуса в виде параллелограмма вместо традиционной для электрических машин цилиндрической формы позволил улучшить условия охлаждения двигателей без увеличения их габаритных размеров.

В начальный период расчета двигателя все величины, входящие в (6-1), кроме синхронной угловой скорости, неизвестны. Поэтому расчет проводят, задаваясь на основании имеющихся рекомендаций значениями электромагнитных нагрузок (А и В6), коэффициентов (а6, kB и &об), и приближенно определяют расчетную мощность Р'. Остаются два неизвестных (D и /6), однозначное определение которых без дополнительных условий невозможно. Таким условием является отношение 1&/D или более употребительное в расчетной практике отношение Х=/6Д. Это отношение в значительной степени определяет экономические данные машин, а также оказывает влияние на характеристики и условия охлаждения двигателей.