Выравнивание нагрузки на валу двигателя

Механизмы с резко меняющейся (ударной) нагрузкой, как, например, станки ударного бурения и другие, имеют график работы с чередованием рабочего режима и режима холостого хода. При выборе двигателя неизбежно возникает необходимость увеличения его номинальной мощности для преодоления пиков нагрузки. Это влечет за собой неполную загрузку и, следова­тельно, недоиспользование двигателя. Чтобы выровнять гра­фик с ударной нагрузкой, устанавливают маховик, чем искус­ственно увеличивают общий маховой момент привода.

При пиках нагрузки двигатель несколько разгружен, так как на вал механизма передается не только вращающий момент двигателя, но и дополнительный момент, создаваемый махо­виком. При снижении нагрузки электродвигатель передает энергию, получаемую из сети и превращаемую им в механи­ческую, на вал механизма и маховику, благодаря чему махо­вик будет запасать энергию и отдавать ее во время следующего пика нагрузки. Таким образом, двигатель разгружается от толч­ков нагрузки и поэтому может быть выбран меньшей мощности.

Для привода с маховиком лучше применять двигатели с мягкой механической характеристикой (возможно большим скольжением), так как для них требуется маховик меньших размеров и массы.

Лекция 26 Нагрев и охлаждение двигателей

Во время работы двигатель нагревается из-за потерь в меди, в стали и потерь на трение, причем наибольшее влияние на нагрев оказывают потери в мед

Превышение температуры электродвигателя над температу­рой окружающей среды называют перегревом.

τ=ψ-ψ ₀, градус,

где ψ — температура электродвигателя, °С; ψ₀ — температура окружающей среды,= 35° С. Для тропических условий ψ₀ = 45°С.

С увеличением температуры двигателя растёт интенсивность отдачи тепла в окружающую среду, вследствие чего повышение температуры замедляется. Когда количество тепла, отдаваемого двигателем, станет равным количеству тепла, выделяемым в двигателе, рост температуры прекратится и перегрев достигнет установившегося значения - τ_у.

Постоянная времени нагрева двигателя - время, в течение которого двигатель достиг бы установившейся температуры, если бы не было отдачи тепла в окружающую среду, с. Т_н.

Величина Т_н от нагрузки не зависит. Она возрастает с ухуд­шением условий теплоотдачи. Например, для открытых асин­хронных двигателей мощностью до 10 кВт Т_н= 15-30 мин, а для закрытых двигателей той же мощности Т_п=25-75 мин. Для крупных двигателей мощностью 100 кВт и более постоянная времени нагрева достигает нескольких часов.

Практически считают, что про­цесс нагрева заканчивается за время t=(3-4)Т_Н.

Если нагрузка двигателя снизилась или наступил холостой ход, то двигатель начинает охлаждаться.

Уравнение охлаждения

где τ₀ — температура, при которой начал охлаждаться двига­тель, градус;

Т₀ —постоянная времени охлаждения, с.

Практически считают, что время охлаждения двигателя до температуры окружающей среды равно (З-4)Т₀.

Допустимая температура нагрева двигателя определяется теплостойкостью применяемых изоляционных материалов, т. е. способностью изоляции длительно работать без существенного ухудшения механических и электрических свойств. Например, срок службы изоляции при номинальной рабочей температуре составляет 15—18 лет. При температуре, равной 180% номи­нальной, срок службы составляет всего один месяц.

Класс нагрево стойкости	Допусти мая темпера тура, °С	Характеристика материала
Y	90	Непропитанные хлопчатобумажные ткани, пряжа, бумага, волокнистые материалы из целлюлозы и шелка.
А	105	Те же материалы, но пропитанные жидким диэлект­риком (маслом, лаком) или опущенные в трансфор­маторное масло
Е	120	Синтетические органические пленки, пластмассы, изоляция эмалированных проводов на основе лаков
В	130	Материалы из слюды, асбеста и стекловолокна, и некоторые пластмассы с минеральным наполнением
F	155	Те же материалы в сочетании с синтетическими связующими и пропитывающими веществами повы­шенной теплостойкости
Н	180	Те же материалы, но в сочетании пропитывающими веще­ствами
С	Более 180	Слюда, электротехническая керамика, стекло, кварц, асбест, применяемые без связующих составов или с неорганическими связующими составами

По характеру нагрева двигателей различают три основных режима их работы:

1. длительный режим. Рабочий период настолько ве­лик, что температура двигателя достигает установившегося значения. При установившейся температуре двигатель может работать неограниченно длительное время. Это двигатели рудничных конвейеров, многочерпаковых экскаваторов, ком­прессоров, преобразовательных установок и др.;

2. кратковременный режим. Двигатель работает огра­ниченное время, в течение которого его температура не успе­вает достигнуть установившегося значения, а паузы настолько длительны, что двигатель успевает охладиться до температу­ры окружающей среды. Это исполнительные двигатели систем рудничной автоматики, дви­гатели подъема стрелы или рамы экскаваторов, двигатели за­движек, стрелочных переводов и др.;

3. повторно-кратковременный режим. Про­исходят частые чередования рабочих периодов и пауз. В рабочие периоды температура не достигает установив­шегося значения, а во время пауз двигатель не успевает охла­диться до температуры окружающей среды. Это крановые двигатели, двигатели подъемных машин, некоторые двигатели экскаваторов и др.