Нагрев и охлаждение двигателей

Процесс электромеханического преобразования энергии сопровождается одновременной потерей части энергии в самой машине, которая, преобразуясь в тепловую энергию, определяет нагрев её элементов. Мощность тепловых потерь определяется разностью между потреблённой двигателем электрической энергией и отдаваемой механической энергией на валу двигателя и зависит от конкретного режима преобразования энергии. Поэтому определение функции является одной из задач при оценке теплового состояния машины в конкретном режиме; второй задачей является оценка температуры двигателя .

Теория нагрева при решении задач электропривода базируется на следующих допущениях:

- двигатель рассматривается как однородное тело, имеющее бесконечную теплопроводность;

- теплоотдача во внешнюю среду пропорциональна первой степени разности температур двигателя и окружающей среды;

- температура охлаждающей среды постоянна.

При указанных допущениях уравнение баланса тепловой энергии в двигателе будет иметь следующий вид:

(6.1)

где – мощность тепловых потерь; А – теплоотдача; С – теплоёмкость двигателя; – превышение температуры двигателя над температурой окружающей среды, .

Переписав (6.1) в операторной форме

получим передаточную функцию, описывающую динамический характер изменения температуры двигателя:

(6.2)

где – коэффициент передачи; - постоянная времени нагрева.

На рис. 6.1 представлены кривые нагрева и охлаждения двигателя.

Рис. 6.1. Графики процессов нагрева и охлаждения двигателя

Значение постоянной времени нагрева в пределах одной серии может меняться от 10 мин до 2-3 часов в зависимости от габаритов двигателя.

Передаточная функция (6.2) справедлива, если параметры А и С остаются неизменными. У самовентилируемых двигателей теплоотдача зависит от скорости ротора и её характеризуют коэффициентом ухудшения теплоотдачи .