Kondisi termal dan tenaga mesin pengenal

Saat motor listrik berjalan, ia kehilangan untuk menutupi bagian mana dari energi listrik yang dikonsumsi yang terbuang percuma. Kerugian terjadi pada resistansi aktif belitan, pada baja ketika fluks magnet berubah di sirkuit magnet, serta kerugian mekanis akibat gesekan pada bantalan dan gesekan bagian mesin yang berputar terhadap udara. Pada akhirnya, semua energi yang hilang diubah menjadi energi panas, yang digunakan untuk memanaskan mesin dan dibuang ke lingkungan.

Kerugian mesin konstan dan variabel. Konstanta meliputi rugi-rugi baja dan rugi-rugi mekanis pada belitan yang arusnya konstan, dan rugi-rugi variabel pada belitan motor.

Pada periode awal setelah dihidupkan, sebagian besar panas yang dilepaskan di mesin digunakan untuk menaikkan suhunya, dan lebih sedikit yang dibuang ke lingkungan. Kemudian, saat suhu mesin naik, semakin banyak panas yang dipindahkan ke lingkungan, dan tiba saatnya semua panas yang dihasilkan dibuang ke luar angkasa.Kesetimbangan termal kemudian terbentuk dan peningkatan suhu mesin lebih lanjut berhenti. Temperatur pemanasan mesin ini disebut steady state. Temperatur kondisi tunak tetap konstan dari waktu ke waktu jika beban mesin tidak berubah.

Jumlah kalor Q yang dilepaskan mesin dalam 1 detik dapat ditentukan dengan rumus

dimana η- efisiensi mesin; P2 adalah daya poros motor.

Ini mengikuti dari rumus bahwa semakin besar beban pada mesin, semakin banyak panas yang dihasilkan di dalamnya dan semakin tinggi suhu stasionernya.

Pengalaman pengoperasian motor listrik menunjukkan bahwa penyebab utama kerusakannya adalah belitan yang terlalu panas. Selama suhu insulasi tidak melebihi nilai yang diizinkan, keausan termal insulasi terakumulasi dengan sangat lambat. Namun saat suhu naik, keausan insulasi meningkat tajam. Secara praktis percaya bahwa isolasi yang terlalu panas untuk setiap 8 ° C mengurangi umurnya menjadi dua. Jadi, motor dengan insulasi kapas belitan pada beban pengenal dan suhu pemanasan hingga 105 ° C dapat bekerja selama sekitar 15 tahun, ketika kelebihan beban dan suhu naik hingga 145 ° C, motor akan gagal setelah 1,5 bulan.

Menurut GOST, bahan isolasi yang digunakan dalam teknik kelistrikan dibagi menjadi tujuh kelas dalam hal ketahanan panas, yang masing-masing menetapkan suhu maksimum yang diizinkan (Tabel 1).

Kelebihan suhu belitan motor yang diizinkan di atas suhu lingkungan (di Uni Soviet + 35 ° C diterima) untuk kelas tahan panas Y adalah 55 ° C, untuk kelas A — 70 ° C, untuk kelas B — 95 ° C , untuk kelas I — 145 °C, untuk kelas G di atas 155 °C.Kenaikan suhu mesin tertentu tergantung pada besarnya beban dan mode operasinya. Pada suhu sekitar di bawah 35 ° C, motor dapat dibebani di atas daya pengenalnya, tetapi suhu pemanasan insulasi tidak melebihi batas yang diizinkan.

Karakteristik bahan Kelas tahan panas Suhu maksimum yang diizinkan, ° C Kain katun, benang, kertas dan bahan berserat dari selulosa dan sutera Y 90 Bahan yang sama, tetapi diresapi dengan pengikat A 105 Beberapa film organik sintetik E 120 Mika, asbes dan bahan dari fiberglass yang mengandung pengikat organik V 130 Bahan yang sama dikombinasikan dengan pengikat sintetik dan zat peresapan F 155 Bahan yang sama tetapi dikombinasikan dengan silikon, bahan pengikat organik dan senyawa peresapan H 180 Mika, bahan keramik, kaca, kuarsa, asbes, digunakan tanpa bahan pengikat atau dengan pengikat anorganik G lebih dari 180

Berdasarkan jumlah panas B yang hilang saat mesin bekerja, kelebihan suhu mesin τ° C di atas suhu sekitar dapat dihitung, yaitu. suhu super panas

dimana A adalah perpindahan panas mesin, J / deg • s; e adalah basis logaritma natural (e = 2,718); C adalah kapasitas termal mesin, J / kota; τО- peningkatan awal suhu mesin pada τ.

Temperatur mesin tunak τу dapat diperoleh dari persamaan sebelumnya dengan mengambil τ = ∞... Kemudian τу = Q / А... Pada τо = 0, persamaan (2) berbentuk

Kemudian kami menunjukkan rasio C / A ke T

di mana T adalah konstanta waktu pemanasan, s.

Konstanta pemanasan adalah waktu yang dibutuhkan mesin untuk memanas hingga mencapai suhu tunak tanpa adanya perpindahan panas ke lingkungan. Di hadapan perpindahan panas, suhu pemanasan akan kurang dari dan sama dengan

Konstanta waktu dapat ditemukan secara grafis (Gbr. 1, a). Untuk melakukan ini, garis singgung ditarik dari asal koordinat hingga berpotongan dengan garis lurus horizontal yang melewati titik a, sesuai dengan suhu pemanasan stasioner. Segmen ss akan sama dengan T dan segmen ab akan sama dengan waktu Ty selama mesin mencapai suhu tunak τу… Biasanya diambil sama dengan 4T.

Konstanta pemanasan tergantung pada daya pengenal motor, kecepatannya, desain dan metode pendinginannya, tetapi tidak tergantung pada besarnya bebannya.

Beras. 1. Kurva pemanasan dan pendinginan mesin: a — definisi grafis dari konstanta pemanasan; b — kurva pemanasan pada beban yang berbeda

Jika mesin, setelah memanas, terputus dari jaringan, sejak saat itu tidak lagi menghasilkan panas, tetapi panas yang terkumpul terus menghilang ke lingkungan, mesin menjadi dingin.

Persamaan pendinginan memiliki bentuk

dan kurva ditunjukkan pada Gambar. 1, sebuah.

Dalam ekspresi, To adalah konstanta waktu pendinginan. Ini berbeda dari konstanta pemanasan T karena perpindahan panas dari mesin diam berbeda dari perpindahan panas dari mesin yang berjalan.Kesetaraan dimungkinkan ketika mesin terputus dari jaringan memiliki ventilasi eksternal. Biasanya kurva pendinginan lebih datar daripada kurva pemanasan. Untuk mesin dengan aliran udara eksternal, To kira-kira 2 kali lebih besar dari T. Dalam praktiknya, kita dapat mengasumsikan bahwa setelah selang waktu 3To hingga 5To, suhu mesin menjadi sama dengan suhu sekitar.

Dengan pemilihan daya nominal motor yang benar, suhu panas berlebih kondisi tunak harus sama dengan kenaikan suhu yang diizinkan τaddsesuai dengan kelas insulasi kawat belitan. Beban berbeda P1 <P2 <P3 dari mesin yang sama sesuai dengan kerugian tertentu ΔP1 <ΔP2 <ΔP3 dan nilai suhu panas berlebih yang ditetapkan (Gbr. 1, b). Pada beban pengenal, motor dapat beroperasi untuk waktu yang lama tanpa panas berlebih yang berbahaya, sedangkan ketika beban meningkat ke waktu peralihan yang diizinkan, tidak akan lebih dari t2, dan dengan daya tidak lebih dari t3.

Berdasarkan penjelasan di atas, kami dapat memberikan definisi berikut tentang daya pengenal mesin. Daya pengenal motor adalah daya poros di mana suhu belitannya melebihi suhu sekitar dengan jumlah yang sesuai dengan standar panas berlebih yang diterima.