Министерство сельского хозяйства и продовольствия

Российской Федерации

Департамент кадровой политики и образования

Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

Кафедра «Электрический привод и электрические машины»

Исследование теплового режима Электродвигателя

Методические указания к лабораторной работе

по дисциплине «Электрический привод»

Волгоград 2010

Исследование теплового режима электродвигателя: Лабораторная работа / Сост. А. М. Глушков, Б.Д. Папин, Г.Н. Синева; Волгогр. с.-х. ин-т Волгоград 2010. 11с.

Изложены основные сведения по теории нагрева электродвигателей, методика проведения опытов и обработки их результатов, устройство лабораторной установки, последовательность выполнения работы, задания по решению индивидуальных задач, а также требования к содержанию отчёта, указан перечень контрольных вопросов и литературы.

Для студентов 4-го курса очного и 5-го курса заочного обучения факультета электрификации и автоматизации сельского хозяйства.

Лабораторная работа № 6 Исследование теплового режима электродвигателя

Цель работы - теоретическое и экспериментальное исследования процессов нагрева и охлаждения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором в режиме SI при постоянное нагрузке.

Программа работы

1. Рассчитать и построить теоретические кривые: а) нагрев при номинальной нагрузке; б) охлаждение при отключенном ЭД от сети по паспортным данным ЭД.

2. Экспериментально снять и построить кривую нагрева при ла­данной нагрузке и кривую охлаждения при отключенном от сети дви­гателе, но продолжающем вращаться с той же скоростью с помощью нагрузочной машины.

3. По графикам нагрева и охлаждения определить значения уста­новившейся температуры превышения двигателя , постоянную вре­мени нагрева и постоянную времени охлаждения .

4. По заданной вариантом нагрузке рассчитать и построить тео­ретические кривые нагрева и охлаждения.

5. Определить, на какую мощность можно загрузить испытуемый ЭД при фактической температуре воздуха в лаборатории для продол­жительной, кратковременной и повторно-кратковременной нагрузок.

Теоретические сведения

Из уравнения энергетического баланса электродвигателя

= +ΔP, (1)

следует, что часть электрической мощности , потребляемой из сети, преобразуется в механическую , а часть теряется в самом электродвигателе и носит название мощности потерь ΔP.

Эти потери (в стали сердечников, в меди обмоток, при трении в подшипниках и др.) преобразуются в теплоту, одна часть которой идет на нагрев электродвигателя, другая отдается в окружающую среду. Процесс нагрева электродвигателя описывается следующим уравнением:

τ= (1- )+ , (2)

где τ - текущее значение превышения температуры ЭД над температурой окружающей среды;

- установившееся значение превышения температуры ЭД;

- начальное превышение температуры ЭД над температурой

окружающей среды;

- постоянная времени нагрева;

t - текущее значение времени.

Если в начале работы температура ЭД равна температуре окру­жающей среды, т.е. = 0, то уравнение (2) примет вид

τ= (1- ), (3)

На рисунке 1 построены кривые нагрева ЭД соответственно для и = 0 при постоянной нагрузке на валу двигателя.

Рисунок 1 - Кривые нагрева и охлаждения ЭД: 1,2 - нагрев ЭД; 3 - охлаждение ЭД

В выражениях (2) и (3) установившееся превышение температуры ЭД над температурой окружающей среды определяется из отношения

(4)

где A - теплоотдача ЭД, Дж/(град*с);

Q - количество теплоты, выделяемое ЭД в единицу времени, Дж/с, определяется по формуле

Q= ΔP= P , (5)

При стандартной температуре охлаждающей среды, равной 40С, установившееся превышение температуры ЭД называется допустимым или номинальным.

A= , (5a)

Постоянная времени нагрева, мин, определяется отношением

, (6)

где C - теплоемкость ЭД, Дж/град,

или находится через номинальные данные ЭД и его массу m

, (7)

Охлаждение ЭД при отключении его от питающей сети выражается уравнением

, (8)

где - постоянная времени охлаждения ЭД, равная

= C/ , (9)

где - теплоотдача неподвижного ЭД;

- начальное значение

Теплоотдача неподвижного ЭД в 1...4 раза меньше работающего, поэтому и постоянная времени охлаждения (I...4) . Если отключенный от сети ЭД будет вращаться с той же скоростью за счет постороннего источника энергии, то его теплоотдача не изменится.

Тогда . При построении кривых нагрева и охлаждения ЭД, как правило принимают значения времени нагрева, равные t = 0Т; 1T; 2T; ЗТ 4T; 5T.

Постоянная времени нагрева (охлаждения ) - одна из наиболее важных характеристик ЭД. Она характеризует скорость его нагрева (охлаждения). Постоянная времени нагрева - его время, за которое нагрелся бы ЭД до установившейся температуры, если бы не было отдачи тепла в окружающую среду.

Так как ЭД в реальных условиях работает при температуре ох­лаждающей среды, отличной от стандартной (40 °С), то его можно нагружать на мощность , соответственно отличную от номиналь­ной , определяемую по формуле

= , (10)

где ΔQ = - . - разница между стандартной и действительной температурой охлаждающей среды;

- допустимое превышение температуры ЭД (зависит от нагревостойкости изоляции, использованной в ЭД);

α - коэффициент потерь (для АД α = 0,5...0,7).