Нагревание двигателей при повторно-кратковременном режиме работы

Процесс установления температуры в этом режиме можно представить в виде следующего рисунка (при идеализированной нагрузочной диаграмме). Температура обмоток двигателя изменяется по отрезкам экспоненциальных кривых и дости­гает установившихся колебаний со сравнительно небольшой амплиту­дой. При правильном выборе двига­теля, наибольшая температура не достигнет t¢_уст, а будет стремиться через достаточно большое число циклов к величине t_уст=t_доп.

Двигатель длительного ре­жима за счет охлаждения во время пауз может работать в повторно-кратковремен­ном режиме с коэффициентом термической перегрузки , где t¢_уст - наибольшая температура, которая имела бы место при длительном режиме работы с потерями Q_пк=∆Р_пк повторно-кратковременного режима.

Величина d может быть найдена на том основании, что для цикла работы, достаточно удаленного от начала, температура перегрева колеблется в пределах от t₀ до t_уст. При этом для периода работы, t_р можно написать

.

Температура в конце паузы понизится до значения

,

если считать, что Т₀=t₀. Подставив значение t₀ и разделив обе части равенства на t_у, получим

.

Отсюда .

Если Т₀>Т_Н то

,

отсюда , где - приведенный ко­эффи­циент включения.

На основе выражения для d ниже построены кривые зависимости d от e¢ при различных значениях . Точки, лежащие на оси ординат, где e¢=0 и e=0, соответствуют кратковременному режиму работы. Характерной является также точка с координатами e¢=1 и d=1. В ней сходятся все кривые. Она отвечает длительному режиму работы. Из графика видно, что при e¢>0,6 допустимая тепловая перегрузка незначительна, а коэффициент механической перегрузки будет еще меньше. Поэтому при e>0,6 практически нужно выбирать двигатели так же, как для длительного режима работы.

Для повторно-кратковременного режима нерационально использовать двигатели, предна­значенные для длительного режима. Для этого режима выпускается специальная серия машин – краново-металлургические двигатели постоянного тока серии Д, переменного тока с к.з. ротором серии MTKF, MTKH, 4АС, с фазным ротором серии МТF, MTH, 4MT.

Конструктивно двигатели, предназначенные для повторно-кратковременного режима отличаются от двигателей длительного режима тем, что при одинаковой мощности с последними они имеют меньший момент инерции, что достигается уменьшением диаметра якоря (ротора) при увеличенной длине. Это позволяет уменьшить потери энергии в переходных режимах (уменьшается запас энергии во вращающихся элементах), увеличивается быстродействие, сокращается время пуска и торможения. В справочниках и каталогах указывается для каких ПВ% они рассчитаны, указывается мощность, которую могут они развивать при каждой из нормируемых ПВ%. Для двигателей постоянного тока серии Д и краново-металлургических двигателей переменного тока основной является ПВ 40%. Все величины, характеризующие двигатель при основной ПВ% являются номинальными (мощность, ток, момент, скорость), а эти же величины при других ПВ% являются допустимыми по условиям нагрева. Например, номинальная мощность и ток двигателя при ПВ = 40% равны, положим, 5 кВт и 20 А. При ПВ = 60% его нельзя нагружать такой же мощностью и током – он этого не выдержит. Поэтому для этого двигателя в справочнике (каталоге) указывается, что при ПВ = 60% этот двигатель имеет мощность не 5, а, например, 4 кВт и ток не 20, а 15А. Скорость его также указывается иной, чем при ПВ = 40%.