Построение кривых нагревания и охлаждения электродвигателя

Для построения кривых нагрева и охлаждения необходимо определить постоянную времени нагрева Т_нагр, постоянную времени охлаждения Т_охл и установившееся превышение температуры двигателя ?_уст над охлаждающей средой при номинальной длительной нагрузке двигателя.

Потери мощности в электродвигателе, работающем при полной нагрузке, определяются как разность между мощностью, потребляемой двигателем из сети (Р₁), и мощностью, развиваемой им на валу, т. е. его полезной мощностью (Р₂= Р_н). Количество теплоты нужно исчислять в джоулях. По Международной системе единиц 1 джоуль—это единица работы, энергии или количества теплоты, равной произведению 1 ньютона (сила) на 1 метр (путь).

Так как мощность электродвигателя выражена в кВт, то целесообразно тепловые потери определять в кДж/с.

Графики нагрева ?_нагр = f (t) и охлаждения ?_охл = ?(t) надо построить в именованных единицах. Затем необходимо графически определить постоянную времени нагрева и охлаждения.

Постоянная времени нагрева графически может быть определена путем проведения касательной в любой точке кривой нагрева до пересечения с асимптотой, т. е. прямой, параллельной оси абсцисс, устанавливающей предельное значение кривой нагрева.

Отрезок, отсекаемый на асимптоте касательной, проведенной в любой точке кривой нагрева и перпендикуляром, восстановленным из данной точки кривой нагрева к асимптоте, дает величину постоянной времени нагрева Т_нагр в масштабе, принятом для оси абсцисс.

Постоянная времени охлаждения Т_охл графически определяется аналогично. Только касательная проводится к любой точке кривой охлаждения, а отрезок Т_охл получается на оси абсцисс.

Построим кривые нагревания и охлаждения для электродвигателя 5АМХ132М2.

В паспорте электродвигателя указана масса электродвигателя — 69,5 кг. Из таблицы П. 3 ([1], приложения 3) исходя из массы выбираем следующие тепловые параметры:

• — теплоемкость двигателя С = 14,3 Дж/^oC •10³;
• — теплоотдача двигателя при нагреве (при вращении)

А_н = 18 Дж/с• ^oC;

— теплоотдача двигателя при охлаждении (в неподвижном состоянии) А_охл = 15 Дж/с•^oC.

В случае нагревания и охлаждения электродвигателя от температуры окружающей среды уравнения нагрева и охлаждения электропривода соответственно имеют следующий упрощенный вид.

(6.1).

и.

(6.2).

где ? — превышение температуры, ^oC;

?_уст, ?_нач - установившееся и начальное значение превышения температуры двигателя над температурой окружающей среды в процессе нагрева и охлаждения соответственно, ^oC;

t — время работы двигателя;

Т_нагр, Т_охл — постоянные времени нагрева и охлаждения двигателя, с.

В первую очередь определим количество теплоты, выделяемое двигателем в единицу времени (мощность потерь в двигателе) по формуле.

(6.3).

где ?_н — номинальный КПД электродвигателя;

Далее определим установившееся значение превышения температуры двигателя над температурой окружающей среды в процессе нагрева двигателя.

(6.4).

^oC .

Аналогичным образом определим начальное значение превышения температуры двигателя над температурой окружающей среды в процессе охлаждения двигателя.

(6.5).

^oC .

Определим постоянную нагрева двигателя.

(6.6).

Определим постоянную охлаждения двигателя.

(6.7).

Используя программу Excel, задаваясь значениями времени, построим кривые нагрева и охлаждения ? = f (t) (рис. 6.1, 6.2).

Рис. 6.2 Кривая охлаждения электродвигателя 5АМХ132М2