熱條件和額定發動機功率

當電動機運行時，它失去了彌補所消耗的電能的哪一部分被浪費了。損失發生在繞組的有效電阻中，當磁路中的磁通量發生變化時發生在鋼中，以及由於軸承摩擦和機器旋轉部件與空氣的摩擦而引起的機械損失。最後，所有損失的能量都轉化為熱能，用於加熱發動機並消散到環境中。

發動機損失是恆定的和可變的。常量包括電流恆定的繞組中的鋼損耗和機械損耗，以及電機繞組中的可變損耗。

在啟動後的初始階段，發動機中釋放的大部分熱量會增加其溫度，而很少會散發到環境中。然後，隨著發動機溫度的升高，越來越多的熱量被傳遞到環境中，最終所有產生的熱量都會消散到太空中。然後建立熱平衡並且發動機溫度停止進一步增加。該發動機預熱溫度稱為穩態。如果發動機負載不改變，則穩態溫度隨時間保持恆定。

發動機在1s內放出的熱量Q可由下式求得

其中η——發動機效率； P2 為電機軸功率。

由公式可知，發動機負荷越大，產生的熱量越多，其靜止溫度越高。

電動機運行的經驗表明，其故障的主要原因是繞組過熱。只要絕緣的溫度不超過允許值，絕緣的熱磨損就會非常緩慢地累積。但隨著溫度升高，絕緣磨損急劇增加。實際上認為，每 8°C 的絕緣過熱會將其壽命縮短一半。因此，繞組用棉絕緣的電機在額定負載和發熱溫度高達105℃時可以工作15年左右，當超載時溫度升至145℃，1.5個月後電機就會失效。

根據 GOST，電氣工程中使用的絕緣材料根據耐熱性分為七類，每類都設定了最高允許溫度（表 1）。

對於耐熱等級 Y，電機繞組的溫度允許超過環境溫度（在蘇聯接受 + 35°C）為 55°C，對於 A 級 - 70°C，對於 B 級 - 95°C , 對於 I 類 — 145 ° C，對於 155 ° C 以上的 G 類。給定發動機的溫升取決於其負載大小和運行模式。在低於 35°C 的環境溫度下，電機可以加載高於其額定功率的負載，但絕緣的加熱溫度不會超過允許的限值。

材料特性 耐熱等級 最高允許溫度，°C 未浸漬的棉織物、紗線、紙和纖維素和絲綢的纖維材料 Y 90 相同的材料，但用粘合劑浸漬 A 105 一些合成有機薄膜 E 120 雲母、石棉和材料含有機粘合劑的玻璃纖維 V 130 與合成粘合劑和浸漬劑組合的相同材料 F 155 與硅、有機粘合劑和浸漬劑組合的相同材料 H 180 雲母、陶瓷材料、玻璃、石英、石棉，不使用粘合劑或無機結合劑 G 大於 180

根據已知的發動機運行時散發的熱量 B，可以計算出高於環境溫度的發動機溫度 τ°C，即過熱溫度

其中A為發動機傳熱，J/deg•s； e 是自然對數的底數 (e = 2.718)； C為發動機熱容量，J/市； τО- 在 τ 時發動機溫度的初始增加。

穩態發動機溫度 τу 可以從前面的表達式中獲得，取 τ = ∞... 然後 τу = Q / А... 在 τо = 0 時，等式 (2) 的形式為

然後我們將比率 C / A 表示為 T

其中 T 是加熱時間常數，s。

加熱常數是在沒有熱量傳遞到環境的情況下發動機加熱到穩態溫度所花費的時間。在存在傳熱的情況下，加熱溫度將小於等於

時間常數可以圖形方式找到（圖 1，a）。為此，從坐標原點繪製一條切線，直到它與穿過點 a 的水平直線相交，對應於固定加熱的溫度。段 ss 將等於 T，段 ab 將等於時間 Ty，在此期間發動機達到穩態溫度 τу……通常取等於 4T。

發熱常數取決於電動機的額定功率、速度、設計和冷卻方法，但不取決於其負載的大小。

米。 1.發動機加熱和冷卻曲線：a——加熱常數的圖形定義； b——不同負載下的加熱曲線

如果發動機在升溫後與網絡斷開連接，從那一刻起它就不再產生熱量，但積累的熱量會繼續散發到環境中，發動機就會冷卻下來。

冷卻方程的形式為

並且曲線如圖所示。 1，一個。

式中，To 為冷卻時間常數。它不同於加熱常數 T，因為靜止發動機的熱傳遞不同於運行發動機的熱傳遞。當與網絡斷開連接的引擎具有外部通風時，平等是可能的。 通常冷卻曲線比加熱曲線更平坦。對於有外部氣流的發動機，To 大約是 T 的 2 倍。實際上，我們可以假設在 3To 到 5To 的時間間隔後，發動機溫度變得等於環境溫度。

在正確選擇電機額定功率的情況下，穩態過熱溫度應等於與繞組導線絕緣等級相對應的允許溫升 τadd。同一發動機的不同負載P1 < P2 < P3 對應於一定的損失ΔP1 < ΔP2 < ΔP3 和確定的過熱溫度值（圖1，b）。在額定負載下，電機可以長時間運行而不會出現危險的過熱，而當負載增加到允許的切換時間時，將不超過 t2，在功率下不超過 t3。

基於以上，我們可以給出以下發動機額定功率的定義。電動機的額定功率是其繞組溫度超過環境溫度達相應可接受的過熱標準的量時的軸功率。