НАГРЕВ ДПТ

1.8 НАГРЕВ ДПТ.

При работе двигателя из-за потерь повышается его внутренняя температура. После запуска ЭД и приложения к нему постоянной нагрузки его температура возрастает по закону, близкому к экспоненциальному и достигает установившегося значения, как это показано на рисунке 1.8.1 .

Время, за которое температура достигает 63 процента от своего максимального значения называется тепловой постоянной времени.

Превышение температуры DТ определяется разностью между Т_дв и Т_охл.ср.:

Рисунок 1.8.1 - График роста температуры во время работы электродвигателя.

При значительном увеличении температуры ЭД происходит ускоренное старение его изоляции, а также могут выйти из строя подшипники и коллектор. Предельное DТ определяется классом изоляции двигателя согласно таблице 1.8.1 .

Свойства изоляции ухудшаются по трем основным причинам:

– За счет нагрева.

Связь между температурой и сроком службы изолятора апроксимируется следующими выражениями:

,

где L – срок службы, лет;

Q – температура изоляции, °С

а,m – константы, зависящие от материала.

– За счет нагрева.

Коэффициент поверхностного сопротивления уменьшается, а утечка тока увеличивается, когда поверхность электроизоляционного материала впитывает воду. При впитывании воды диэлектриком, уменьшается коэффициент его объемного сопротивления, а потери увеличиваются. Высокая влажность вызывает также химическую деформацию материала из-за растяжения, разбухания и роста плесени, что в свою очередь, способствует дальнейшему ухудшению свойств изоляции.

Таблица 1.8.1 – Классы изоляции

Класс изоляции	DТ,°С	Предельно допустимая температура, °С	Материал изоляции
A	50-60	105	Хлопок, шелк, бумага, поливинил
E	65-75	120	Эмалевая или полистирольная пленка
B	70-80	130	Слюда, стекловолокно с соответствующим клеем
F	85-100	155	Стекловолокно и др. с температурно-резистивным клеем
H	105-125	180	Стекловолокно и др. с кремниевой смолой или с хорошо клеящимся материалом
C	-	свыше 180	Керамические материалы

– За счет циклического охлаждения и нагрева.

При циклическом нагреве и охлаждении свойства изоляции ухудшаются гораздо быстрее за счет механических напряжений от растяжения и сжатия, а также от нагрева.

Повышение температуры работающего двигателя продолжается до тех пор, пока выделяемое тепло не станет равным рассеиваему теплу.

Обозначим переменные:

Q – тепло, выделяемое двигателем;

С – средняя мощность двигателя;

Н – коэффициент теплового рассеивания;

DТ – превышение температуры;

t – время с момента пуска ЭД.

Уравнение теплового баланса:

(1.8.1),

где Q×dt – количество тепла, выделяемого двигателем за dt,

C×dDТ – количество тепла на нагрев двигателя,

H×DТ×dt – количество тепла, рассеиваемого в охлаждающую среду.

Решением уравнения (1.8.1) является:

(1.8.2).

Постоянная интегрирования A определяется из начальных условий:

Тогда уравнение (1.8.2) за время t

или