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 τ_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 τ_нагр = f(t) и охлаждения τ_охл = φ(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

и

где τ – превышение температуры, ^oC;

τ_уст, τ_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

где η_н – номинальный КПД электродвигателя;

кДж/с.

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

^oC.

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

^oC.

Определим постоянную нагрева двигателя

с.

Определим постоянную охлаждения двигателя

с.

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

Рис.6.1 Кривая нагрева электродвигателя 5АМХ132М2

Рис.6.2 Кривая охлаждения электродвигателя 5АМХ132М2