1.2 Нагрев и охлаждение двигателя

Электрический двигатель при работе может нагреваться лишь до определенной, допустимой температуры, определяемой в первую очередь нагревостойкостью применяемых изоляционных ма­териалов. Соблюдение установленных заводом-изготовителем ограничений по допустимой температуре нагрева, заложенных в паспортные данные двигателя, обеспечивает нормативный срок его службы в пределах 15... 20 лет. Превышение допустимой температуры ведет к преждевременному разрушению изоляции обмоток и сокращению срока службы электрических двигателей. Так, превышение допустимой температуры нагрева на 8... 10 ⁰С сокращает срок службы изоляции класса А вдвое.

В современных двигателях применяется изоляция нескольких классов, допустимая (нормативная) температура нагрева которой составляет:

класс А - до 105°С – естественные волокнистые материалы из хлопка, целлюлозы и шелка, пропитанные электроизоляционными лаками;

класс Е - до 120°С – синтетические органические пленки, лаки и волокнистые материалы;

класс В - до 130°С – материалы из слюды, асбеста и стекловолокна;

класс F - до 155°С – те же материалы, что и для класса В, в сочетании с синтетическими связующими и пропитывающими составами;

класс Н - до 180°С - те же материалы, что и для класса В, в сочетании с кремнийорганическими связующими и пропитывающими составами;

С - свыше 180°С – слюда, стекло, кварц, керамические материалы.

В настоящее время при изготовлении электрических двигателей применяется в основном изоляция классов В, F и Н.

Сущность проверки двигателя по нагреву состоит в сопоставлении допустимой для него температуры с его температурой при работе: если рабочая температура не превышает допустимую, то двигатель работает в допустимом тепловом режиме, и наоборот. Обычно оценивается не абсолютная температура, а так называемый перегрев , который представляет собой разность тем­ператур двигателя t и окружающей среды t_oс:

 = t - t_oc.

Стандартной температуре окружающей среды равной 40°С соответствует номинальная мощность двигателя, указанная на его щитке. При более низкой температуре окружающей среды двигатель может быть нагружен несколько выше номинальной мощности, а при более высокой температуре его нагрузка должна быть снижена или следует предпринять меры по дополнительному его охлаждению или замене на более мощный двигатель.

Уравнение нагрева электродвигателя имеет вид:

где _нач – начальный перегрев двигателя, град;

_уст – установившееся превышение температуры двигателя, град;

Т_т – постоянная нагрева или охлаждения двигателя, с: Т_н – нагрева, Т₀ – охлаждения,

Т₀ Т_н

На рис. 126, а приведены кривые нагрева двигателя. Нагрев двигателя происходит экспоненциальном закону и характеризуется постоянной времени Т_н. Большим потерям мощности в двигателе соответствует большее значение установившегося перегрева _уст1 (кривые 1 и 2), меньшие потери определяют меньший перегрев _уст2.

Время достижения установившегося значения перегрева при экспоненциальном законе его изменения теоретически бесконечно большое. Практически процесс нагрева можно считать ус­тановившимся, когда превышение температуры двигателя достигнет уровня (0,95...0,98) _уст за время _уст = (3...4) Т_н

Охлаждение двигателей сопровождается снижением перегрева по кривой 1 (рис. 126, б) при уменьшении нагрузки и по кривым 2 и 3 при отключении двигателя от сети.

Рисунок 126 – Кривые нагрева и охлаждения двигателя