थर्मल की स्थिति और रेटेड इंजन शक्ति

जब इलेक्ट्रिक मोटर चलती है, तो यह कवर करने के लिए खो जाती है कि खपत की गई विद्युत ऊर्जा का कितना हिस्सा बर्बाद हो जाता है। स्टील में वाइंडिंग के सक्रिय प्रतिरोध में नुकसान तब होता है जब चुंबकीय प्रवाह चुंबकीय सर्किट में बदल जाता है, साथ ही हवा के खिलाफ मशीन के घूर्णन भागों के बीयरिंग और घर्षण में घर्षण के कारण यांत्रिक नुकसान होता है। अंत में, सभी खोई हुई ऊर्जा ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, जिसका उपयोग इंजन को गर्म करने और पर्यावरण में फैलाने के लिए किया जाता है।

इंजन के नुकसान स्थिर और परिवर्तनशील हैं। स्थिरांक में स्टील की हानि और वाइंडिंग में यांत्रिक हानि शामिल होती है जहाँ करंट स्थिर होता है, और मोटर वाइंडिंग में परिवर्तनशील नुकसान होता है।

चालू करने के बाद प्रारंभिक अवधि में, इंजन में जारी अधिकांश गर्मी उसके तापमान को बढ़ाने के लिए जाती है, और कम पर्यावरण में जाती है। फिर, जैसे ही इंजन का तापमान बढ़ता है, अधिक से अधिक गर्मी पर्यावरण में स्थानांतरित हो जाती है, और एक बिंदु आता है जब उत्पन्न सभी गर्मी अंतरिक्ष में फैल जाती है।थर्मल संतुलन तब स्थापित होता है और इंजन के तापमान में और वृद्धि रुक ​​जाती है। इस इंजन वार्म-अप तापमान को स्थिर अवस्था कहा जाता है। यदि इंजन लोड नहीं बदलता है तो स्थिर अवस्था का तापमान समय के साथ स्थिर रहता है।

1 s में इंजन में जारी ऊष्मा Q की मात्रा सूत्र द्वारा निर्धारित की जा सकती है

जहाँ η- इंजन दक्षता; P2 मोटर शाफ्ट शक्ति है।

यह इस सूत्र से अनुसरण करता है कि इंजन पर जितना अधिक भार होता है, उसमें उतनी ही अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है और उसका स्थिर तापमान उतना ही अधिक होता है।

इलेक्ट्रिक मोटर्स के संचालन के अनुभव से पता चलता है कि उनकी खराबी का मुख्य कारण वाइंडिंग का अधिक गरम होना है। जब तक इन्सुलेशन का तापमान अनुमेय मूल्य से अधिक नहीं होता है, तब तक इन्सुलेशन का थर्मल पहनना बहुत धीरे-धीरे जमा होता है। लेकिन जैसे ही तापमान बढ़ता है, इन्सुलेशन पहनने में तेजी से वृद्धि होती है। व्यावहारिक रूप से माना जाता है कि प्रत्येक 8 डिग्री सेल्सियस के लिए इन्सुलेशन को गर्म करने से उसका जीवन आधा हो जाता है। तो, रेटेड लोड और 105 ° C तक के ताप तापमान पर वाइंडिंग के कॉटन इंसुलेशन वाली मोटर लगभग 15 साल तक काम कर सकती है, जब ओवरलोड हो जाता है और तापमान 145 ° C तक बढ़ जाता है, तो मोटर 1.5 महीने के बाद विफल हो जाएगी।

GOST के अनुसार, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में उपयोग की जाने वाली इन्सुलेट सामग्री को गर्मी प्रतिरोध के संदर्भ में सात वर्गों में विभाजित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक के लिए अधिकतम अनुमेय तापमान निर्धारित किया गया है (तालिका 1)।

गर्मी प्रतिरोध वर्ग Y के लिए परिवेश के तापमान (USSR + 35 ° C में स्वीकार किया जाता है) के ऊपर मोटर वाइंडिंग के तापमान की अनुमेय अधिकता 55 ° C है, कक्षा A के लिए - 70 ° C, कक्षा B के लिए - 95 ° C , कक्षा I के लिए - 145 ° C, कक्षा G के लिए 155 ° C से ऊपर।किसी दिए गए इंजन का तापमान वृद्धि उसके लोड और ऑपरेटिंग मोड के परिमाण पर निर्भर करता है। 35 ° C से नीचे के परिवेश के तापमान पर, मोटर को उसकी रेटेड शक्ति से ऊपर लोड किया जा सकता है, लेकिन ताकि इन्सुलेशन का ताप तापमान अनुमेय सीमा से अधिक न हो।

सामग्री विशेषता गर्मी प्रतिरोध वर्ग अधिकतम अनुमेय तापमान, डिग्री सेल्सियस गैर-संसेचित सूती कपड़े, धागे, कागज और सेलूलोज़ और रेशम की रेशेदार सामग्री Y 90 समान सामग्री, लेकिन बाइंडरों के साथ संसेचन A 105 कुछ सिंथेटिक कार्बनिक फिल्म E 120 अभ्रक, अभ्रक और सामग्री फाइबरग्लास युक्त कार्बनिक बाइंडर्स V 130 सिंथेटिक बाइंडरों और संसेचन एजेंटों के संयोजन में समान सामग्री F 155 समान सामग्री लेकिन सिलिकॉन, कार्बनिक बाइंडरों और संसेचन यौगिकों के संयोजन में H 180 मीका, सिरेमिक सामग्री, ग्लास, क्वार्ट्ज, एस्बेस्टस, बाइंडरों के बिना उपयोग किया जाता है या 180 से अधिक अकार्बनिक बाइंडरों जी के साथ

जब इंजन चल रहा होता है तो गर्मी बी की ज्ञात मात्रा के आधार पर, परिवेश के तापमान के ऊपर एक अतिरिक्त इंजन तापमान τ°C की गणना की जा सकती है, अर्थात। अतिताप तापमान

जहाँ A इंजन का ऊष्मा अंतरण है, J / deg • s; ई प्राकृतिक लघुगणक का आधार है (ई = 2.718); C इंजन की थर्मल क्षमता है, J / शहर; τО- τ पर इंजन के तापमान में प्रारंभिक वृद्धि।

स्थिर-अवस्था इंजन तापमान τу को पिछली अभिव्यक्ति से τ = ∞ लेकर प्राप्त किया जा सकता है ... फिर τу = Q / А... τо = 0 पर, समानता (2) रूप लेती है

फिर हम C / A से T के अनुपात को निरूपित करते हैं

जहां टी हीटिंग समय स्थिर है, एस।

तापन स्थिरांक वह समय है जो पर्यावरण में ऊष्मा के स्थानांतरण के अभाव में इंजन को स्थिर अवस्था के तापमान तक गर्म करने में लगता है। गर्मी हस्तांतरण की उपस्थिति में, हीटिंग तापमान से कम और बराबर होगा

समय स्थिर रेखांकन पाया जा सकता है (चित्र 1, ए)। ऐसा करने के लिए, निर्देशांक की उत्पत्ति से एक स्पर्शरेखा रेखा खींची जाती है जब तक कि यह स्थिर ताप के तापमान के अनुरूप बिंदु ए से गुजरने वाली क्षैतिज सीधी रेखा के साथ प्रतिच्छेद न कर दे। सेगमेंट ss T के बराबर होगा और सेगमेंट ab उस समय के बराबर होगा जिसके दौरान इंजन एक स्थिर स्थिति तापमान τу तक पहुंचता है ... इसे आमतौर पर 4T के बराबर लिया जाता है।

हीटिंग स्थिरांक मोटर की रेटेड शक्ति, इसकी गति, डिजाइन और शीतलन विधि पर निर्भर करता है, लेकिन इसके भार के परिमाण पर निर्भर नहीं करता है।

चावल। 1. इंजन हीटिंग और कूलिंग वक्र: ए - हीटिंग स्थिरांक की ग्राफिकल परिभाषा; बी - विभिन्न भारों पर ताप घटता है

यदि इंजन, गर्म होने के बाद, नेटवर्क से डिस्कनेक्ट हो जाता है, तो उस क्षण से यह अब गर्मी उत्पन्न नहीं करता है, लेकिन संचित गर्मी वातावरण में फैलती रहती है, इंजन ठंडा हो जाता है।

शीतलन समीकरण का रूप है

और वक्र चित्र में दिखाया गया है। 1, ए।

अभिव्यक्ति में, ठंडा करने का समय स्थिर है। यह हीटिंग स्थिरांक टी से भिन्न होता है क्योंकि आराम से इंजन से गर्मी का स्थानांतरण चल रहे इंजन से गर्मी हस्तांतरण से अलग होता है।समानता तब संभव है जब नेटवर्क से डिस्कनेक्ट किए गए इंजन में बाहरी वेंटिलेशन हो। आमतौर पर कूलिंग कर्व हीटिंग कर्व की तुलना में अधिक सपाट होता है। बाहरी वायुप्रवाह वाले इंजनों के लिए, T की तुलना में लगभग 2 गुना अधिक है। व्यवहार में, हम मान सकते हैं कि 3To से 5To के समय अंतराल के बाद, इंजन का तापमान परिवेश के तापमान के बराबर हो जाता है।

मोटर की नाममात्र शक्ति के सही चयन के साथ, स्थिर-अवस्था का ओवरहीटिंग तापमान अनुमेय तापमान वृद्धि के बराबर होना चाहिए τघुमावदार तार के इन्सुलेशन वर्ग के अनुरूप। एक ही इंजन के अलग-अलग भार P1 <P2 <P3 कुछ नुकसान ΔP1 <ΔP2 <ΔP3 और स्थापित ओवरहीटिंग तापमान (छवि 1, बी) के मूल्यों के अनुरूप हैं। रेटेड लोड पर, मोटर खतरनाक ओवरहीटिंग के बिना लंबे समय तक काम कर सकता है, जबकि जब लोड अनुमेय स्विचिंग समय तक बढ़ जाता है, तो यह t2 से अधिक नहीं होगा, और शक्ति पर t3 से अधिक नहीं होगा।

उपरोक्त के आधार पर, हम इंजन की निर्धारित शक्ति की निम्नलिखित परिभाषा दे सकते हैं। मोटर की रेटेड शक्ति शाफ्ट शक्ति है जिस पर इसकी वाइंडिंग का तापमान परिवेश के तापमान से अधिक होता है, जो स्वीकृत ओवरहीटिंग मानकों के अनुरूप होता है।