Исполнительные асинхронные двигатели. Схемы замещения и параметры двухфазных исполнительных асинхронных двигателей. Вращающий момент двухфазного исполнительного асинхронного двигателя. Характеристики исполнительных асинхронных двигателей. Вращающиеся трансформаторы. Универсальные коллекторные двигатели и преобразователи. Синхронные машины общего применения. Синхронные двигатели для систем автоматики, страница 54

класс B- материалы из слюды, асбеста и стекловолокна, содержащие органические связующие вещества (τ_пред = 130 °С);

класс F- те же материалы, что и для класса В, в сочетании с синтетическими связующими и пропитывающими составами (τ_пред= 155 °С); класс H- те же материалы, что и для класса В, в сочетании с кремнеорганическими связующими и пропитывающими составами (τ_пред = = 180°С);

класс С - слюда, стекло, кварц, керамические материалы с неорганическими связующими составами или без них (τ_пред> 180 °С, ограничивается физическими, химическими или электрическими свойствами материала).

На рис. 15.1 дана зависимость допустимой температуры нагрева изоляции от срока ее службы.

Температура нагрева зависит как от потерь (теплоты, выделяющейся в машине), так и от условий охлаждения машины, которые изменяются в широких пределах. Если температуру и плотность воздуха в производственных помещениях считают неизменной, то температура, при которой могут оказаться двигатели, работающие на открытом воздухе в различных широтах, колеблется от— 60 до +50°С. Особенно сильно изменяются условия охлаждения у авиационной и космической аппаратуры, где к резким колебаниям температуры добавляется изменение плотности воздуха. В случае работы в открытом космосе охлаждение возможно лишь за счет излучения.

Выделение теплоты в отдельных частях машины происходит неравномерно. Например, ток в обмотке возбуждения двигателя постоянного тока, работающего в следящей системе (см. рис. 2.30), неизменен, а ток в обмотке якоря зависит от напряжения, вырабатываемого электромашинным усилителем. Это напряжение необходимо для создания двигателем вращающего момента, преодолевающего нагрузочный момент. Условия охлаждения различных частей машины тоже различны. Тем не менее, при анализе процессов нагрева и охлаждения часто предполагают, что машина представляет собой однородное тело и выделение теплоты в ней происходит равномерно по всему объему.

Рассмотрим процесс нагрева двигателя при неизменной нагрузке, т. е. неизменном моменте сопротивления, а следовательно, теплоте (потерях), выделяемой двигателем в единицу времени. Приводимые выводы относятся и к другим типам электромашинных устройств.

Дифференциальное уравнение нагрева имеет вид

где τ - температура перегрева (разность температур двигателя и окружающей среды), °С; t - время, с; Q - тепловые потери в двигателе, кал/с; А- теплопередача двигателя, кал/(°С-с); С - теплоемкость двигателя, кал/°С.

Таким образом, слагаемое Aτdtопределяет количество теплоты, отдаваемое двигателем в окружающую среду за время dt, а слагаемое Cdτ- количество теплоты, поглощаемое двигателем за это время.

Разделив (15.1) на Adt_tприведем уравнение к виду

решением которого является экспонента с тепловой постоянной временинагревагде Т_т - в с.

Изменение температуры двигателя во времени

где τ_уст - установившаяся разность температур двигателя и окружающей среды, при которой

В соответствии с (15.2) изменение τ во времени при различных нагрузках (соответствующих различным Q) происходит, как показано на рис. 15.2. Проведя горизонталь, соответствующую допустимой температуре перегрева τ_доп, можно определить допустимое при той или ивой нагрузке время включения двигателя t_доп При нагрузке, меньшей и равной Q_ном время работы двигателя не ограничено.

При отключении двигателя дифференциальное уравнение процесса охлаждения примет вид

                                       (15.3)

в котором теплопередача А' неподвижного двигателя меньше, чем вращающегося. Поэтому тепловая постоянная времени охлаждения Т'_т больше, чем нагрева, причем их отношение Т_т/Т'_тзависит от конструкции двигателя и равно 0,95-0,98 для закрытых двигателей без вентилятора; 0,45-0,55 — для закрытых двигателей с наружным вентилятором и 0,25 — 0,35 — для закрытых двигателей с внутренним вентилятором.

В отключенном состоянии температура двигателя снижается (рис. 15.3) по экспоненте, соответствующей уравнению (15.3) .

Если известна продолжительность работы двигателя при том или ином уровне нагрузки, то несложно построить кривую изменения его температуры, пользуясь методом шаблона.