2.2. Зависимость номинальной мощности двигателей от температуры окружающей среды

При рассмотрении процессов нагревания электрической машины под номинальной мощностью следует понимать мощность, при работе с которой машина нагревается до допустимой температуры определяемой применяемой в этой машине изоляции. В номинальном режиме выделяются номинальные потери. Следовательно, расчетной допустимой температуре перегрева

,

(2.2)

соответствует номинальная мощность потерь

,

(2.3)

где - номинальное значение мощности двигателя, - номинальное значение к.п.д.

Очевидно, что в случае, когда положительная температура окружающей среды превышает расчетное ее значение , фактической допустимой температуре перегрева

,

(2.4)

соответствует меньшая допустимая мощность вьщеляемых в двигателе потерь. Так как температуре соответствует номинальная мощность потерь , а температуре мощность , то можно записать соотношение

(2.5)

Потери в двигателе можно разделить на постоянные и переменные. Постоянные потери – это потери в стали и они мало зависят от нагрузки машины, в то же время переменные потери в обмотках и они зависят от нагрузки. Тогда

	,	(2.6)
		(2.7)

Здесь - мощность постоянных потерь; , мощности переменных потерь в номинальном при расчетной и отличающейся от нее температуре окружающей среды соответственно.

В качестве примера рассмотрим двигатель постоянного тока с независимым возбуждением. Тогда

(2.8)

Здесь - сопротивление якорной цепи, - номинальный ток якоря машины, при расчетной температуре окружающей среды, - номинальный ток при .

Введем коэффициент постоянных потерь , представляющий собой отношение постоянных потерь к номинальным переменным потерям Тогда можно записать следующие выражения:

		(2.9)
		(2.10)
		(2.11)

Если , то и . Аналогичные соотношения можно получить и для других типов двигателей.

Предположим, что используется двигатель с изоляцией класса Е, а температура окружающей среды равна . Тогда , , . Для двигателей постоянного тока коэффициент постоянных потерь изменяется в пределах от до . Примем .

Тогда

(2.12)

В рассматриваемом случае номинальная мощность двигателя снижается на 22%.

2.3. Передача тепла в электрических машинах

Передача тепла от более нагретых частей машины к менее нагретым и в окружающую среду происходит путем теплопроводности, лучеиспускания и конвекции.

Теплопередача путем теплопроводности происходит в основном внутри твердых тел (медь, сталь, изоляция), что определяет направление тепловых потоков в машине. При работе двигателей на холостом ходу преобладают постоянные потери, и тепло передается от более нагретой стали к менее нагретым обмоткам. В процессе работы двигателей под нагрузкой преобладающими являются переменные потери. При этом более нагретыми являются обмотки, и тепло передается от обмоток к стали.

Лучеиспускание на процессы нагревания электрических машин влияет мало вследствие невысоких температур. Поэтому обычно влияние лучеиспускания не учитывают. При естественной конвекции частицы воздуха, соприкасающиеся с нагретым телом, становятся легче и поэтому поднимаются кверху, уступая место менее нагретым частицам. Это обеспечивает отвод тепла от электрических машин.

Для интенсификации отвода тепла создают искусственную конвекцию путем обдува внешних и внутренних поверхностей машины воздухом.