इलेक्ट्रिक मोटर्स गरम करणे आणि थंड करणे

विविध मेटल कटिंग मशीन, यंत्रणा आणि मशीन्ससाठी इलेक्ट्रिक मोटर्सच्या सामर्थ्याचे अचूक निर्धारण खूप महत्वाचे आहे. अपर्याप्त शक्तीसह, नियोजित तांत्रिक प्रक्रिया पार पाडण्यासाठी, मशीनची उत्पादन क्षमता पूर्णपणे वापरणे अशक्य आहे. उर्जा अपुरी असल्यास, इलेक्ट्रिक मोटर अकाली अयशस्वी होईल.

इलेक्ट्रिक मोटरच्या शक्तीचा अतिरेक केल्याने त्याचे पद्धतशीर अंडरचार्जिंग होते आणि परिणामी, मोटरचा अपूर्ण वापर, कमी कार्यक्षमतेसह त्याचे ऑपरेशन आणि एक लहान पॉवर फॅक्टर (असिंक्रोनस मोटर्ससाठी). तसेच, जेव्हा इंजिनची शक्ती ओव्हररेट केली जाते, तेव्हा भांडवल आणि परिचालन खर्च वाढतात.

मशीन चालविण्यासाठी आवश्यक असलेली शक्ती, आणि म्हणून इलेक्ट्रिक मोटरद्वारे विकसित केलेली शक्ती, मशीनच्या ऑपरेशन दरम्यान बदलते. इलेक्ट्रिक मोटरवरील भार हे लोड आलेख (Fig. 1) द्वारे दर्शविले जाऊ शकते, जे मोटर शाफ्ट, त्याचे टॉर्क किंवा वेळेवर विद्युत् प्रवाह पासून शक्तीचे अवलंबन आहे.वर्कपीसची प्रक्रिया पूर्ण केल्यानंतर, मशीन थांबविली जाते, वर्कपीस मोजली जाते आणि वर्कपीस बदलली जाते. लोडिंग शेड्यूल नंतर पुन्हा पुनरावृत्ती होते (समान प्रकारच्या भागांवर प्रक्रिया करताना).

अशा व्हेरिएबल लोड अंतर्गत सामान्य ऑपरेशन सुनिश्चित करण्यासाठी, इलेक्ट्रिक मोटरने प्रक्रियेदरम्यान सर्वाधिक आवश्यक शक्ती विकसित केली पाहिजे आणि या लोड शेड्यूलनुसार सतत ऑपरेशन दरम्यान जास्त गरम होऊ नये. इलेक्ट्रिक मोटर्सचे परवानगीयोग्य ओव्हरलोड त्यांच्या इलेक्ट्रिकल गुणधर्मांद्वारे निर्धारित केले जाते.

तांदूळ. 1. समान प्रकारचे भाग मशीनिंग करताना शेड्यूल लोड करा

इंजिन चालू असताना, ऊर्जा (आणि शक्ती) नुकसानज्यामुळे ते गरम होते. इलेक्ट्रिक मोटरद्वारे वापरल्या जाणार्‍या उर्जेचा काही भाग त्याच्या विंडिंग्स गरम करण्यासाठी, चुंबकीय सर्किट गरम करण्यासाठी खर्च केला जातो. हिस्टेरेसिस आणि घर्षण आणि हवेचे घर्षण वाहून नेणारे एडी प्रवाह. विंडिंग्सच्या उष्णतेच्या नुकसानास, प्रवाहाच्या चौरसाच्या प्रमाणात, व्हेरिएबल (ΔРtrans) म्हणतात... मोटरमधील उर्वरित नुकसान त्याच्या लोडवर थोडे अवलंबून असते आणि त्यांना पारंपारिकपणे स्थिरांक (ΔРpos) म्हणतात.

इलेक्ट्रिक मोटरची परवानगीयोग्य हीटिंग त्याच्या बांधकामातील कमीतकमी उष्णता-प्रतिरोधक सामग्रीद्वारे निर्धारित केली जाते. ही सामग्री त्याच्या कॉइलचे इन्सुलेशन आहे.

इलेक्ट्रिकल मशीन्सचे इन्सुलेशन करण्यासाठी खालील गोष्टी वापरल्या जातात:

• कापूस आणि रेशमी कापड, धागे, कागद आणि तंतुमय सेंद्रिय पदार्थ जे इन्सुलेटिंग कंपाऊंड्स (उष्णता प्रतिरोधक वर्ग U) सह गर्भवती नाहीत;

• समान सामग्री, गर्भवती (वर्ग अ);

• सिंथेटिक सेंद्रिय चित्रपट (वर्ग ई);

• सेंद्रिय बाइंडरसह एस्बेस्टोस, अभ्रक, फायबरग्लासचे साहित्य (वर्ग बी);

• समान, परंतु सिंथेटिक बाईंडर आणि गर्भधारणा करणारे एजंट (वर्ग F);

• समान सामग्री, परंतु सिलिकॉन बाइंडर आणि गर्भधारणा करणारे एजंट (वर्ग H);

• अभ्रक, सिरॅमिक्स, काच, बाइंडरशिवाय किंवा अजैविक बाईंडरसह क्वार्ट्ज (वर्ग C).

इन्सुलेशन वर्ग U, A, E, B, F, H अनुक्रमे 90, 105, 120, 130, 155, 180 ° से कमाल तापमानास अनुमती देतात. वर्ग C चे मर्यादित तापमान 180 ° C पेक्षा जास्त आहे आणि त्याच्या गुणधर्मांद्वारे मर्यादित आहे. वापरलेले साहित्य.

इलेक्ट्रिक मोटरवरील समान लोडसह, त्याचे गरम करणे वेगवेगळ्या वातावरणीय तापमानांवर असमान असेल. वातावरणाचे डिझाईन तापमान t0 40 ° C आहे. या तापमानावर, इलेक्ट्रिक मोटर्सची नाममात्र शक्ती मूल्ये निर्धारित केली जातात. विद्युत मोटरच्या तापमानात सभोवतालच्या तापमानापेक्षा जास्त वाढ होणे याला ओव्हरहाटिंग म्हणतात:

सिंथेटिक इन्सुलेशनचा वापर विस्तारत आहे. विशेषतः, उष्णकटिबंधीय परिस्थितीत कार्यरत असताना सिलिकॉन सिलिकॉन इन्सुलेशन इलेक्ट्रिकल मशीनची उच्च विश्वासार्हता सुनिश्चित करतात.

इंजिनच्या वेगवेगळ्या भागांमध्ये निर्माण होणारी उष्णता इन्सुलेशनच्या गरम होण्यावर वेगवेगळ्या अंशांवर परिणाम करते. याव्यतिरिक्त, इलेक्ट्रिक मोटरच्या वैयक्तिक भागांमध्ये उष्णता विनिमय होते, ज्याचे स्वरूप लोडच्या परिस्थितीनुसार बदलते.

इलेक्ट्रिक मोटरच्या वैयक्तिक भागांचे वेगवेगळे गरम करणे आणि त्यांच्यातील उष्णतेचे हस्तांतरण प्रक्रियेच्या विश्लेषणात्मक अभ्यासास गुंतागुंतीचे करते. म्हणून, साधेपणासाठी, हे सशर्त गृहीत धरले जाते की इलेक्ट्रिक मोटर थर्मली एकसंध आणि अमर्यादपणे उष्णता-वाहक शरीर आहे. सामान्यतः असे मानले जाते की इलेक्ट्रिक मोटरद्वारे वातावरणात सोडलेली उष्णता सुपरहीटच्या प्रमाणात असते.या प्रकरणात, थर्मल रेडिएशनकडे दुर्लक्ष केले जाते कारण मोटर्सचे परिपूर्ण गरम तापमान कमी असते. दिलेल्या गृहितकांच्या अंतर्गत इलेक्ट्रिक मोटरच्या गरम प्रक्रियेचा विचार करा.

इलेक्ट्रिक मोटरमध्ये काम करताना, उष्णता dq या वेळेत सोडली जाते. या उष्णतेचा भाग dq1 इलेक्ट्रिक मोटरच्या वस्तुमानाद्वारे शोषला जातो, परिणामी मोटरचे तापमान टी आणि ओव्हरहाटिंग τ वाढते. उर्वरित उष्णता dq2 इंजिनमधून वातावरणात सोडली जाते. अशा प्रकारे समानता लिहिता येते

इंजिनचे तापमान वाढत असताना, उष्णता dq2 वाढते. ओव्हरहाटिंगच्या एका विशिष्ट मूल्यावर, इलेक्ट्रिक मोटरमध्ये सोडल्याप्रमाणे पर्यावरणास तितकी उष्णता दिली जाईल; नंतर dq = dq2 आणि dq1 = 0. इलेक्ट्रिक मोटरचे तापमान वाढणे थांबते आणि जास्त गरम होणे τу च्या स्थिर मूल्यापर्यंत पोहोचते.

वरील गृहीतकांनुसार, समीकरण खालीलप्रमाणे लिहिले जाऊ शकते:

जेथे Q ही इलेक्ट्रिक मोटरमधील नुकसानीमुळे थर्मल पॉवर आहे, J/s; ए - इंजिनमधून उष्णता हस्तांतरण, उदा. इंजिन आणि 1oC, J/s-deg च्या वातावरणातील तापमानाच्या फरकाने प्रति युनिट वेळेत इंजिनद्वारे वातावरणात सोडलेल्या उष्णतेचे प्रमाण; सी ही मोटरची थर्मल क्षमता आहे, म्हणजे. इंजिनचे तापमान 1°C, J/deg ने वाढवण्यासाठी आवश्यक उष्णतेचे प्रमाण.

समीकरणातील चल वेगळे करणे, आपल्याकडे आहे

आम्ही समानतेची डावी बाजू शून्य ते काही वर्तमान मूल्य t या श्रेणीत आणि उजवी बाजू इलेक्ट्रिक मोटरच्या प्रारंभिक ओव्हरहाटिंग τ0 पासून ओव्हरहाटिंग τ च्या वर्तमान मूल्यापर्यंत समाकलित करतो:

τ चे समीकरण सोडवताना, आम्हाला इलेक्ट्रिक मोटर गरम करण्यासाठी एक समीकरण मिळते:

C/A = T दर्शवू आणि या गुणोत्तराचे परिमाण ठरवू या:

तांदूळ. 2. इलेक्ट्रिक मोटरच्या हीटिंगचे वैशिष्ट्य दर्शविणारे वक्र

तांदूळ. 3. गरम होण्याच्या वेळेचे स्थिर निर्धारण

त्याला परिमाण टी असे म्हणतात, ज्यामध्ये वेळ गरम होण्याच्या वेळेचे परिमाण असते स्थिर विद्युत मोटर. या नोटेशनच्या अनुषंगाने, हीटिंग समीकरण असे पुन्हा लिहिले जाऊ शकते

आपण समीकरणावरून पाहू शकता, जेव्हा आपल्याला मिळते — स्थिर-स्थिती सुपरहीट मूल्य.

जेव्हा इलेक्ट्रिक मोटरवरील भार बदलतो, तेव्हा नुकसानीचे प्रमाण बदलते आणि त्यामुळे Q चे मूल्य बदलते. यामुळे τу च्या मूल्यात बदल होतो.

अंजीर मध्ये. 2 भिन्न लोड मूल्यांसाठी शेवटच्या समीकरणाशी संबंधित हीटिंग वक्र 1, 2, 3 दर्शविते. जेव्हा τу परवानगीयोग्य ओव्हरहाटिंग τn चे मूल्य ओलांडते, तेव्हा इलेक्ट्रिक मोटरचे सतत ऑपरेशन अस्वीकार्य असते. समीकरण आणि आलेख (Fig. 2) वरून खालीलप्रमाणे, सुपरहीटमध्ये होणारी वाढ एसिम्प्टोटिक आहे.

जेव्हा आपण समीकरणामध्ये t = 3T मूल्य बदलतो, तेव्हा आपल्याला τ चे मूल्य मिळते जे τy पेक्षा अंदाजे फक्त 5% कमी असते. अशा प्रकारे, t = 3T दरम्यान, हीटिंग प्रक्रिया व्यावहारिकदृष्ट्या पूर्ण मानली जाऊ शकते.

जर गरम कर्व (चित्र 3) सह कोणत्याही बिंदूवर तुम्ही गरम कर्वला स्पर्शिका काढली, तर त्याच बिंदूतून अनुलंब काढा, नंतर स्पर्शिका आणि उभ्या दरम्यान बंद केलेले एसिम्प्टोटचा सेगमेंट डी, स्केलवर. abscissa अक्ष T च्या बरोबरीचे आहे. जर आपण समीकरणात Q = 0 घेतले तर आपल्याला मोटर कूलिंग समीकरण मिळेल:

अंजीर मध्ये दर्शविलेले कूलिंग वक्र. 4, या समीकरणाशी संबंधित आहे.

इलेक्ट्रिक मोटरचा आकार आणि पर्यावरणीय प्रभावांपासून त्याच्या संरक्षणाच्या स्वरूपाद्वारे हीटिंगची वेळ स्थिर असते. खुल्या आणि संरक्षित लो-पॉवर इलेक्ट्रिक मोटर्ससाठी, हीटिंग वेळ 20-30 मिनिटे आहे. बंद हाय-पॉवर इलेक्ट्रिक मोटर्ससाठी, ते 2-3 तासांपर्यंत पोहोचते.

वर नमूद केल्याप्रमाणे, इलेक्ट्रिक मोटर हीटिंगचा सांगितलेला सिद्धांत अंदाजे आणि ढोबळ अनुमानांवर आधारित आहे. म्हणून, प्रायोगिकरित्या मोजलेले हीटिंग वक्र सैद्धांतिक वक्रपेक्षा लक्षणीय भिन्न आहे. जर, प्रायोगिक हीटिंग वक्रच्या वेगवेगळ्या बिंदूंसाठी, अंजीर मध्ये दर्शविलेले बांधकाम. 3, असे दिसून आले की टी ची मूल्ये वाढत्या वेळेसह वाढतात. म्हणून, समीकरणानुसार केलेली सर्व गणना अंदाजे मानली पाहिजे. या गणनेमध्ये गरम कर्वच्या सुरुवातीच्या बिंदूसाठी ग्राफिक पद्धतीने निर्धारित केलेला स्थिर टी वापरण्याचा सल्ला दिला जातो. T चे हे मूल्य सर्वात लहान आहे आणि जेव्हा वापरले जाते तेव्हा इंजिन पॉवरचे एक विशिष्ट फरक प्रदान करते.

तांदूळ. 4. इंजिन कूलिंग वक्र

प्रायोगिकपणे मोजलेले शीतलक वक्र तापदायक वक्र पेक्षा सैद्धांतिक वक्र वेगळे असते. वेंटिलेशनच्या अनुपस्थितीत उष्णता हस्तांतरण कमी झाल्यामुळे इंजिन बंद शी संबंधित शीतलक वेळ स्थिर हीटिंग वेळेपेक्षा लक्षणीय आहे.