§ 49. Условия нагрева и режимы работы электродвигателей

Преобразование электрической энергии в механическую в электродвигателе сопровождается потерями, энергия которых пре­вращается в тепло. Часть тепла расходуется на нагревание элек­тродвигателя, а часть отдается в окружающую среду. В началь­ный период работы температура двигателя θ практически не отличается от температуры окружающей среды θ и все выделен­ное в двигателе тепло почти полностью идет на его нагрев. В ре­зультате температура двигателя быстро повышается, появляется температурный перепад τ (превышение температуры двигателя над температурой окружающей среды): τ = θ - θ . С увеличе­нием τ возрастает количество теплоты, отдаваемой двигателем в окружающую среду, а его нагрев замедляется. Через некоторое время вся теплота, выделяемая в двигателе, будет отдавать­ся в окружающую среду и нагрев двигателя прекратится, т. е. наступит тепловое равновесие. Температура, при которой насту­пает тепловое равновесие, называется установившейся. На рис. 2.97 показана кривая нагрева двигателя при продолжительной не­изменной нагрузке.

Рис. 2.97. Кривая нагрева двигателя при продолжительной нагрузке.

Установившаяся температура θ работающего двигателя не должна превышать предельно допустимую для него температуру, обусловленную теплостойкостью его изоляционных материалов.

Режимы работы различных судовых электроприводов чрезвы­чайно разнообразны. Это определяет и различные тепловые про­цессы, происходящие в электродвигателях. В зависимости от про­должительности работы двигателя различают три основных рабо­чих режима: продолжительный, кратковременный и повторно - кратковременный.

Продолжительный режим характеризуется тем, что электро­двигатель работает в этом режиме продолжительное время, до­статочное для его нагрева от температуры окружающей среды θ до установившейся температуры θ (рис. 2.98, а). В этом режиме работают электроприводы судовых насосов, вентиляторов и некоторых других механизмов. Различают продолжительный режим при постоянной нагрузке Р и переменной (цикличной) нагрузке.

Рис. 2.98. Нагрузочные диаграммы и кривые нагрева двигателя.

В кратковременном режиме (рис. 2.98, б) электродвигатель работая под нагрузкой в течение времени t , не успевает нагреется до установившейся температуры, а за время паузы t успевает охладится до температуры окружающей среды. В кратковременном режиме работают элект­роприводы якорно -швартовных механизмов, шлюпочных лебедок, компрессоров пускового воздуха и т. д.

Отечественной промышленностью выпускаются двигатели, спе­циально рассчитанные для кратковременного режима работы. Стандартные продолжительности рабочего периода установлены равными 15, 30, 60 и 90 мин.

Повторно-кратковременный режим (рис. 2.98, в) характеризу­ется чередованием кратковременных рабочих периодов t и пауз t . При этом температура нагрева двигателя в рабочий пе­риод не достигает установившегося значения, а за время паузы не успевает остывать до температуры окружающей среды. Этот ре­жим оценивается относительной продолжительностью включения (ПВ), которая выражается в процентах и определяется по фор­муле

ПВ = ,

где ∑t - суммарное время работы двигателя в течение цикла, с;

∑t - суммарное время пауз между рабочими периодами в течение цикла, с;

Т = ∑t + ∑t - общая продолжительность цикла, с.

Продолжительность цикла при повторно-кратковременном ре­жиме не должна превышать 10 мин.

Отечественная промышленность выпускает электродвигатели со стандартными значениями относительной продолжительности включения ПВ равными 10, 25, 40 и 60%. В повторно-кратковре­менном режиме работают электроприводы грузоподъемных меха­низмов.