열 조건 및 정격 엔진 출력

전기 모터가 작동하면 소비된 전기 에너지 중 낭비되는 부분을 커버하기 위해 손실됩니다. 자기 회로에서 자속이 변할 때 강철에서 권선의 능동 저항에서 손실이 발생하고 베어링의 마찰과 공기에 대한 기계의 회전 부분의 마찰로 인한 기계적 손실이 발생합니다. 결국 손실된 모든 에너지는 열 에너지로 변환되어 엔진을 가열하고 환경으로 분산됩니다.

엔진 손실은 일정하고 가변적입니다. 상수에는 전류가 일정한 권선의 강철 손실 및 기계적 손실과 모터 권선의 가변 손실이 포함됩니다.

전원을 켠 후 초기에는 엔진에서 방출되는 대부분의 열이 온도를 높이고 환경으로 덜 이동합니다. 그런 다음 엔진 온도가 상승함에 따라 점점 더 많은 열이 환경으로 전달되고 생성된 모든 열이 우주로 발산되는 시점이 옵니다.그런 다음 열 평형이 설정되고 엔진 온도의 추가 증가가 중지됩니다. 이 엔진 예열 온도를 정상 상태라고 합니다. 정상 상태 온도는 엔진 부하가 변하지 않으면 시간이 지나도 일정하게 유지됩니다.

1초 동안 엔진에서 방출되는 열량 Q는 공식에 의해 결정될 수 있습니다.

여기서 η-엔진 효율; P2는 모터 샤프트 동력입니다.

엔진의 부하가 클수록 엔진에서 더 많은 열이 발생하고 고정 온도가 높아진다는 공식을 따릅니다.

전기 모터 작동 경험에 따르면 오작동의 주요 원인은 권선 과열입니다. 단열재의 온도가 허용치를 초과하지 않는 한 단열재의 열 마모는 매우 천천히 축적됩니다. 그러나 온도가 상승함에 따라 절연 마모가 급격히 증가합니다. 실제로 8 ° C마다 단열재가 과열되면 수명이 절반으로 줄어 듭니다. 따라서 정격 부하 및 최대 105 ° C의 가열 온도에서 권선의 면 절연이있는 모터는 약 15 년 동안 작동 할 수 있으며 과부하 및 온도가 145 ° C로 상승하면 1.5 개월 후에 모터가 고장납니다.

GOST에 따르면 전기 공학에 사용되는 절연 재료는 내열성 측면에서 7가지 등급으로 나뉘며 각각 최대 허용 온도가 설정됩니다(표 1).

내열 등급 Y에 대한 주변 온도(소련에서 + 35°C 허용)를 초과하는 모터 권선 온도의 허용 초과는 55°C, 등급 A의 경우 70°C, 등급 B의 경우 95°C입니다. , 등급 I의 경우 — 145°C, 등급 G의 경우 155°C 이상주어진 엔진의 온도 상승은 부하 및 작동 모드의 크기에 따라 다릅니다. 35 ° C 미만의 주변 온도에서 모터는 정격 전력 이상으로 부하될 수 있지만 절연체의 가열 온도는 허용 한계를 초과하지 않습니다.

재료 특성 내열 등급 최대 허용 온도, ° C 함침되지 않은 면직물, 원사, 종이 및 셀룰로오스 및 실크의 섬유 재료 Y 90 동일한 재료이지만 바인더가 함침된 A 105 일부 합성 유기 필름 E 120 운모, 석면 및 재료 유기 결합제를 함유한 유리 섬유의 V 130 합성 결합제 및 함침제와 결합된 동일한 재료 F 155 실리콘, 유기 결합제 및 함침 화합물과 결합된 동일한 재료 H 180 결합제 없이 사용된 운모, 세라믹 재료, 유리, 석영, 석면 또는 무기 결합제 G가 180보다 큰 경우

엔진이 작동 중일 때 발산되는 열 B의 알려진 양을 기준으로 주변 온도보다 높은 초과 엔진 온도 τ°C를 계산할 수 있습니다. 과열 온도

여기서 A는 엔진의 열 전달, J / deg • s입니다. e는 자연 로그의 밑입니다(e = 2.718). C는 엔진의 열용량, J / 도시입니다. τО- τ에서 엔진 온도의 초기 증가.

정상 상태 엔진 온도 τу는 τ = ∞... 그런 다음 τу = Q / А... τо = 0에서 등식(2)은 다음 형식을 취하여 이전 식에서 얻을 수 있습니다.

그런 다음 C / A 대 T 비율을 나타냅니다.

여기서 T는 가열 시간 상수, s입니다.

가열 상수는 환경으로의 열 전달이 없을 때 엔진이 정상 상태 온도로 가열되는 데 걸리는 시간입니다. 열 전달이 있는 경우 가열 온도는

시간 상수는 그래픽으로 확인할 수 있습니다(그림 1, a). 이를 위해 고정 가열 온도에 해당하는 점 a를 통과하는 수평선과 교차할 때까지 좌표 원점에서 접선을 그립니다. 세그먼트 ss는 T와 같고 세그먼트 ab는 엔진이 정상 상태 온도 τу에 도달하는 동안의 시간 Ty와 같습니다. 일반적으로 4T와 같습니다.

가열 상수는 모터의 정격 전력, 속도, 설계 및 냉각 방법에 따라 다르지만 부하의 크기에는 의존하지 않습니다.

쌀. 1. 엔진 가열 및 냉각 곡선: a — 가열 상수의 그래픽 정의 b - 다른 부하에서의 가열 곡선

가열 후 엔진이 네트워크에서 분리되면 그 순간부터 더 이상 열을 생성하지 않지만 축적된 열은 계속해서 환경으로 발산되고 엔진은 냉각됩니다.

냉각 방정식의 형식은 다음과 같습니다.

곡선은 그림 1에 나와 있습니다. 1, 아.

식에서 To는 냉각 시정수입니다. 정지 상태의 엔진에서 전달되는 열은 작동 중인 엔진에서 전달되는 열과 다르기 때문에 가열 상수 T와 다릅니다.네트워크에서 분리된 엔진에 외부 환기가 있을 때 평등이 가능합니다. 일반적으로 냉각 곡선은 가열 곡선보다 평평합니다. 외부 공기 흐름이 있는 엔진의 경우 To는 T보다 약 2배 더 큽니다. 실제로 3To에서 5To의 시간 간격 후에 엔진 온도가 주변 온도와 같아진다고 가정할 수 있습니다.

모터의 공칭 전력을 올바르게 선택하면 정상 상태 과열 온도는 권선의 절연 등급에 해당하는 허용 온도 상승 τadd와 같아야 합니다. 동일한 엔진의 다른 부하 P1 <P2 <P3은 특정 손실 ΔP1 <ΔP2 <ΔP3 및 설정된 과열 온도 값에 해당합니다 (그림 1, b). 정격 부하에서 모터는 위험한 과열 없이 오랜 시간 동안 작동할 수 있으며, 부하가 허용 전환 시간까지 증가하면 t2를 넘지 않고 전력에서 t3를 넘지 않습니다.

위의 내용을 바탕으로 엔진의 정격 출력에 대해 다음과 같이 정의할 수 있습니다. 모터의 정격 출력은 권선 온도가 허용된 과열 표준에 해당하는 양만큼 주변 온도를 초과하는 축 출력입니다.