Параметры, влияющие на мощность двигателя

Приравнивая правые части выражений (7.23) и (7.24), получим:

(7.25)
В выражение (7.25) входят основные параметры, влияющие на мощность электродвигателя: теплоотдача двигателя при работе (нагрузке) нормированное (предельно допускаемое) превышение температуры зависящее от нагревостойкости изоляции двигателя, и номинальный КПД двигателя. Для повышения мощности электродвигателя при сохранении его габаритных размеров и расхода активных материалов, идущих на его изготовление, необходимо:

увеличивать теплоотдачу двигателя, т.е. улучшать условия охлаждения. Для этого корпуса двигателей закрытого исполнения делают ребристыми, а у двигателей защищенного исполнения предусматривают вентиляционные каналы; применяют принудительный обдув от собственного вентилятора, а для крупных двигателей - и от отдельного, специально для этого предназначенного;

повышать нормированное превышение температуры, т.е. использовать более нагревостойкую изоляцию при изготовлении двигателя;
повышать КПД двигателя за счет технологически чистой меди, идущей на изготовление обмоток, за счет применения высоколегированной текстурованной (холоднокатаной) стали, образующей

магнитную систему двигателя, и т. д.
Номинальную нагрузку электродвигателя рациональнее устанавливать по нормированному превышению температуры чем по нормированной температуре. Поэтому установлены нормы не только на предельно допускаемые температуры нагрева изоляции разных классов, но и на предельно допускаемые превышения

температуры изоляции.

Для измерения температуры в доступных местах применяют термометры. Но термометром нельзя измерить температуру внутренних, наиболее нагретых, частей обмотки. Другой способ измерения, называемый методом сопротивления, состоит в определении средней температуры обмотки по изменению ее омического сопротивления при нагревании.
Если сопротивление обмотки, измеренное в холодном состоянии при температуре окружающей среды равно , то при работе двигателя сопротивление, возрастая пропорционально перегреву , станет равным . Зная значение температурного коэффициента изменения сопротивления (для меди = 1/235, а для алюминия

= 1/245 1/Ом), можно определить перегрев.
Например, для медной обмотки:

(7.26)
Предельно допустимую рабочую температуру изоляции () определяют как сумму предельно допустимого перегрева и температуры окружающей среды (по стандарту):
(7.27)
Нормированные значения температуры нагрева и нормированные превышения температуры изоляции, наиболее широко используемой для обмоток электрических машин переменного и постоянного тока, приведены в таблице 7.2. Из данных таблицы 7.2 видно, что предельно допустимые значения температур обмоток на 5…10° ниже действительных предельных температур для данных классов изоляции. Это объясняется тем, что методы определения температуры не гарантируют получения максимальных значений

в отдельных точках обмоток.

Таблица 7.2

Нормированные значения превышения температуры в зависимости от

класса нагревостойкости изоляции двигателей

Если температура окружающей среды ниже +40°С, то нагрузку электродвигателя увеличивать не следует. Объясняется это тем, что при большей разности температур между температурой электрической машины и температурой окружающей среды, превышающей значение норм, происходит не тепловой износ изоляции, а физический, который вызывает ее разрушение силами теплового напряжения. Тепловой износ изоляции имеет место лишь при значительных температурах электрической машины. Таким образом, номинальная мощность, указываемая на паспортном щитке электродвигателя, предельна с точки зрения допустимого нагрева двигателя и диктуется классом нагревостойкости используемой в двигателе изоляции.
На основании (7.25) и данных таблицы 7.2 можно сделать вывод, что при применении в электродвигателях более нагревостойкой изоляции повышается их мощность без изменения массогабаритных показателей, а соответственно без увеличения расхода активных материалов, идущих на их изготовление. Например, при применении изоляции класса нагревостойкости Н вместо изоляции класса А мощность электродвигателя повышается примерно в 2 раза.

Современные электродвигатели основного (базового) исполнения в соответствии с ГОСТ51689-2000 могут иметь сервис-фактор, равный 1,1 или 1,15, т.е. допускать длительную перегрузку на 10 и 15% соответственно при номинальных напряжениях и частоте. При этом превышение температуры обмоток двигателей будет не более допустимого на 10%. Двигатели могут работать длительно при температуре окружающей среды, превышающей максимальную рабочую. В этом случае во избежание недопустимого превышения температуры обмоток отдаваемая двигателем мощность должна быть снижена до следующих значений приведенных в табл. 7.3.

Таблица 7.3.

Зависимость отдаваемой мощности электродвигателя от температуры

окружающей среды

Температура окружающей среды, С
Отдаваемая мощность,%

Двигатели, имеющие сервис-фактор 1,15, допускают длительную эксплуатацию при номинальной мощности и номинальном напряжении при температуре окружающей среды до +50 С. В соответствии с ГОСТ 28173 (МЭК 34-1): двигатели выдерживают 1,5 кратную перегрузку по току в течение 2 минут; могут эксплуатироваться при отклонении напряжения +5% или отклонении частоты +2% и одновременных отклонениях напряжения и частоты, ограниченных зоной «А» (рис.7.9), при этом параметры двигателей могут отличаться от номинальных, а превышения температуры обмоток могут быть более предельных на 10 С;

Рис.7.9. Предельные значения напряжения U и частоты f для

электродвигателей в относительных единицах.

Двигатели могут стабильно работать при отклонении напряжения +10% или отклонении частоты от +3 до -5% и одновременных отклонениях напряжения и частоты, ограниченных зоной «В» (Рис.7.9), продолжительность работы двигателей в крайних пределах зоны «В» рекомендуется ограничивать.