Общие положения

Преобразование энергии в электродвигателях (ЭД) сопровождается необратимыми потерями, проявляющи-мися в виде теплоты, выделение которой в активных час-тях нарушает тепловую однородность ЭД. Это ведет к перетоку теплоты от активных частей к элементам конст-рукций и внешней среде, поэтому ЭД является не только электромеханической, но и тепловой системой [л7].

Конструкция электродвигателя содержит элементы, работоспособность которых зависит от температурного режима. Наиболее чувствительна к температуре изоляция обмоток, выполненная у разных двигателей из разных материалов. Например, тяговые двигатели электровоза ВЛ-10 имеют изоляцию обмоток якоря, выполненную из стеклослюдинитовой ленты и изоляционного фторопласта. Обмотки главных полюсов изолированы от корпуса также стеклослюдинитовой лентой, а их витковая изоляция выполнена из асбестовой бумаги, пропитанной специальным лаком.

Обмотки статоров асинхронных электродвигателей имеют изоляцию из миканита и электрокартона, а межвитковая изоляция выполняется из шелко-слюдяной или стеклянной ленты. Обмотки закрепляются в пазах деревянными или текстолитовыми клиньями.

Основное тепло выделяется в обмотках статора и ротора. Мощность этих выделений пропорциональна квад-рату тока, сопротивления обмоток примерно постоянны.

 

 

Часть поступающей в ЭД электроэнергии теряется в ста-

ли, определяя, наряду с I²r, режим выделения тепла в ЭД.

Конструкция ЭД содержит элементы, выполненные из материалов, имеющих существенно различную теплопро-водность и теплоемкость. Так же, как и в трансформато-рах, обмотки, выполненные из меди, имеют плохой теп-лоотвод из-за необходимой их изоляции. Самым плохим проводником тепла являются нециркулирующие слои воз-духа и любые даже самые малые неплотности в крепле-ниях. Например, зазор в 0,25 мм может дать разность температур в 8⁰С [л7].

Отличие вращающихся машин в том, что они неодно-родны, обладают слоистой структурой, а это приводит к сложной картине распределения температур по сечению и по продольной оси. Существенным образом влияет на картину нагрева и способ охлаждения, положение частей машины относительно путей протекания охлаждающего воздуха (рис. 5.1).

При развитых путях циркуляции воздуха внутри маши-ны тепловая энергия отводится от обмоток с потоками воздуха, лишь в малой степени передаваясь статору и корпусу машины. С другой стороны, в случае сильного оребрения наружных поверхностей и внешним обдувом основной теплоотвод реализуется с поверхности ЭД.

Влияние изменений температуры на срок службы ЭД, точнее – его изоляции, так же, как и у трансформаторов, основывается на законе Аррениуса. Срок службы изоляции ЭД определяется выражением

Т = К Ехр[-g(J)], (5-1)

где параметр К и зависимость g(J)связаны с классом изоляции;

J - рабочая температура изоляции ЭД.

 

 

 

J J

 

 

 

r