ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు తాపన మరియు శీతలీకరణ

వివిధ మెటల్ కట్టింగ్ మెషీన్లు, మెకానిజమ్స్ మరియు మెషీన్ల కోసం ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు యొక్క శక్తి యొక్క సరైన నిర్ణయం గొప్ప ప్రాముఖ్యత కలిగి ఉంది. తగినంత శక్తితో, యంత్రం యొక్క ఉత్పత్తి సామర్థ్యాలను పూర్తిగా ఉపయోగించడం అసాధ్యం, ప్రణాళికాబద్ధమైన సాంకేతిక ప్రక్రియను నిర్వహించడం. శక్తి సరిపోకపోతే, ఎలక్ట్రిక్ మోటారు అకాలంగా విఫలమవుతుంది.

ఎలక్ట్రిక్ మోటారు యొక్క శక్తిని అతిగా అంచనా వేయడం దాని క్రమబద్ధమైన అండర్‌చార్జింగ్‌కు దారితీస్తుంది మరియు ఫలితంగా, మోటారు యొక్క అసంపూర్ణ ఉపయోగం, తక్కువ సామర్థ్యంతో మరియు చిన్న శక్తి కారకం (అసమకాలిక మోటార్లు కోసం) దాని ఆపరేషన్. అలాగే, ఇంజిన్ పవర్ ఓవర్‌రేట్ అయినప్పుడు, మూలధనం మరియు నిర్వహణ ఖర్చులు పెరుగుతాయి.

యంత్రాన్ని ఆపరేట్ చేయడానికి అవసరమైన శక్తి మరియు అందువల్ల ఎలక్ట్రిక్ మోటారు ద్వారా అభివృద్ధి చేయబడిన శక్తి, యంత్రం ఆపరేషన్ సమయంలో మారుతుంది. ఎలక్ట్రిక్ మోటారుపై లోడ్ లోడ్ గ్రాఫ్ (Fig. 1) ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది, ఇది మోటారు షాఫ్ట్, దాని టార్క్ లేదా కరెంట్ నుండి విద్యుత్తుపై ఆధారపడటం.వర్క్‌పీస్‌ను ప్రాసెస్ చేయడం పూర్తయిన తర్వాత, యంత్రం నిలిపివేయబడుతుంది, వర్క్‌పీస్ కొలుస్తారు మరియు వర్క్‌పీస్ భర్తీ చేయబడుతుంది. లోడింగ్ షెడ్యూల్ మళ్లీ పునరావృతమవుతుంది (అదే రకమైన భాగాలను ప్రాసెస్ చేస్తున్నప్పుడు).

అటువంటి వేరియబుల్ లోడ్ కింద సాధారణ ఆపరేషన్ను నిర్ధారించడానికి, ఎలక్ట్రిక్ మోటారు ప్రాసెసింగ్ సమయంలో అత్యధిక అవసరమైన శక్తిని అభివృద్ధి చేయాలి మరియు ఈ లోడ్ షెడ్యూల్కు అనుగుణంగా నిరంతర ఆపరేషన్ సమయంలో వేడెక్కడం లేదు. ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు అనుమతించదగిన ఓవర్లోడ్ వారి విద్యుత్ లక్షణాల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

అన్నం. 1. ఒకే రకమైన భాగాలను మ్యాచింగ్ చేసేటప్పుడు షెడ్యూల్‌ను లోడ్ చేయండి

ఇంజిన్ నడుస్తున్నప్పుడు, శక్తి (మరియు శక్తి) నష్టాలుదీనివల్ల అది వేడెక్కుతుంది. ఎలక్ట్రిక్ మోటారు వినియోగించే శక్తిలో కొంత భాగం దాని వైండింగ్‌లను వేడి చేయడానికి, మాగ్నెటిక్ సర్క్యూట్‌ను వేడి చేయడానికి ఖర్చు చేయబడుతుంది. హిస్టెరిసిస్ మరియు రాపిడి మరియు గాలి రాపిడిని మోసుకెళ్ళే ఎడ్డీ ప్రవాహాలు. కరెంట్ యొక్క చతురస్రానికి అనులోమానుపాతంలో ఉండే వైండింగ్‌ల ఉష్ణ నష్టాలను వేరియబుల్ (ΔРtrans) అని పిలుస్తారు... మోటారులో మిగిలిన నష్టాలు దాని లోడ్‌పై కొద్దిగా ఆధారపడి ఉంటాయి మరియు సాంప్రదాయకంగా స్థిరాంకాలు (ΔРpos) అని పిలుస్తారు.

ఎలక్ట్రిక్ మోటారు యొక్క అనుమతించదగిన తాపన దాని నిర్మాణం యొక్క కనీసం వేడి-నిరోధక పదార్థాల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ఈ పదార్థం దాని కాయిల్ యొక్క ఇన్సులేషన్.

ఎలక్ట్రికల్ యంత్రాలను ఇన్సులేట్ చేయడానికి క్రింది వాటిని ఉపయోగిస్తారు:

• ఇన్సులేటింగ్ సమ్మేళనాలు (ఉష్ణ నిరోధక తరగతి U)తో కలిపి లేని పత్తి మరియు పట్టు బట్టలు, నూలులు, కాగితం మరియు ఫైబరస్ కర్బన పదార్థాలు;

• అదే పదార్థాలు, కలిపిన (తరగతి A);

• సింథటిక్ ఆర్గానిక్ ఫిల్మ్‌లు (తరగతి E);

• సేంద్రీయ బైండర్లు (తరగతి B) తో ఆస్బెస్టాస్, మైకా, ఫైబర్గ్లాస్ నుండి పదార్థాలు;

• అదే, కానీ సింథటిక్ బైండర్లు మరియు ఇంప్రెగ్నేటింగ్ ఏజెంట్లతో (క్లాస్ F);

• అదే పదార్థాలు, కానీ సిలికాన్ బైండర్లు మరియు ఇంప్రెగ్నేటింగ్ ఏజెంట్లు (తరగతి H);

• మైకా, సెరామిక్స్, గ్లాస్, క్వార్ట్జ్ బైండర్‌లు లేకుండా లేదా అకర్బన బైండర్‌లతో (క్లాస్ సి).

ఇన్సులేషన్ తరగతులు U, A, E, B, F, H వరుసగా 90, 105, 120, 130, 155, 180 ° C గరిష్ట ఉష్ణోగ్రతలను అనుమతిస్తాయి. తరగతి C యొక్క పరిమితి ఉష్ణోగ్రత 180 ° C కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు లక్షణాల ద్వారా పరిమితం చేయబడింది ఉపయోగించిన పదార్థాలు.

ఎలక్ట్రిక్ మోటారుపై అదే లోడ్తో, దాని తాపన వివిధ పరిసర ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అసమానంగా ఉంటుంది. పర్యావరణం యొక్క డిజైన్ ఉష్ణోగ్రత t0 40 ° C. ఈ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, ఎలక్ట్రిక్ మోటార్ల నామమాత్రపు శక్తి విలువలు నిర్ణయించబడతాయి. పరిసర ఉష్ణోగ్రత కంటే ఎలక్ట్రిక్ మోటారు యొక్క ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల వేడెక్కడం అంటారు:

సింథటిక్ ఇన్సులేషన్ వాడకం విస్తరిస్తోంది. ముఖ్యంగా, సిలికాన్ సిలికాన్ ఇన్సులేషన్లు ఉష్ణమండల పరిస్థితుల్లో పనిచేసేటప్పుడు విద్యుత్ యంత్రాల యొక్క అధిక విశ్వసనీయతను నిర్ధారిస్తాయి.

ఇంజిన్ యొక్క వివిధ భాగాలలో ఉత్పత్తి చేయబడిన వేడి వివిధ డిగ్రీలకు ఇన్సులేషన్ యొక్క వేడిని ప్రభావితం చేస్తుంది. అదనంగా, ఎలక్ట్రిక్ మోటారు యొక్క వ్యక్తిగత భాగాల మధ్య ఉష్ణ మార్పిడి జరుగుతుంది, దీని స్వభావం లోడ్ పరిస్థితులపై ఆధారపడి మారుతుంది.

ఎలక్ట్రిక్ మోటారు యొక్క వ్యక్తిగత భాగాల యొక్క విభిన్న తాపన మరియు వాటి మధ్య ఉష్ణ బదిలీ ప్రక్రియ యొక్క విశ్లేషణాత్మక అధ్యయనాన్ని క్లిష్టతరం చేస్తుంది. అందువల్ల, సరళత కోసం, ఎలక్ట్రిక్ మోటారు థర్మల్లీ సజాతీయ మరియు అనంతమైన ఉష్ణ-వాహక శరీరం అని షరతులతో భావించబడుతుంది. పర్యావరణానికి ఎలక్ట్రిక్ మోటార్ విడుదల చేసే వేడి సూపర్ హీట్‌కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుందని సాధారణంగా నమ్ముతారు.ఈ సందర్భంలో, థర్మల్ రేడియేషన్ నిర్లక్ష్యం చేయబడుతుంది, ఎందుకంటే మోటార్లు యొక్క సంపూర్ణ తాపన ఉష్ణోగ్రతలు తక్కువగా ఉంటాయి. ఇచ్చిన అంచనాల ప్రకారం ఎలక్ట్రిక్ మోటారు యొక్క తాపన ప్రక్రియను పరిగణించండి.

ఎలక్ట్రిక్ మోటారులో పని చేస్తున్నప్పుడు, dt సమయంలో వేడి dq విడుదల చేయబడుతుంది. ఈ వేడి dq1 యొక్క భాగం ఎలక్ట్రిక్ మోటారు యొక్క ద్రవ్యరాశి ద్వారా గ్రహించబడుతుంది, దీని ఫలితంగా ఉష్ణోగ్రత t మరియు మోటారు యొక్క వేడెక్కడం τ పెరుగుతుంది. మిగిలిన వేడి dq2 ఇంజిన్ నుండి పర్యావరణానికి విడుదల చేయబడుతుంది. కాబట్టి సమానత్వం వ్రాయవచ్చు

ఇంజిన్ ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు, వేడి dq2 పెరుగుతుంది. వేడెక్కడం యొక్క నిర్దిష్ట విలువ వద్ద, ఎలక్ట్రిక్ మోటారులో విడుదల చేయబడినంత వేడి పర్యావరణానికి ఇవ్వబడుతుంది; అప్పుడు dq = dq2 మరియు dq1 = 0. ఎలక్ట్రిక్ మోటారు యొక్క ఉష్ణోగ్రత పెరగడం ఆగిపోతుంది మరియు వేడెక్కడం τу యొక్క స్థిర విలువకు చేరుకుంటుంది.

పై అంచనాల ప్రకారం, సమీకరణాన్ని ఈ క్రింది విధంగా వ్రాయవచ్చు:

ఇక్కడ Q అనేది ఎలక్ట్రిక్ మోటారులో నష్టాల కారణంగా థర్మల్ పవర్, J / s; A - ఇంజిన్ నుండి ఉష్ణ బదిలీ, అనగా. ఇంజిన్ మరియు పర్యావరణం 1oC, J / s-deg మధ్య ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం వద్ద యూనిట్ సమయానికి పర్యావరణంలోకి ఇంజిన్ విడుదల చేసే వేడి మొత్తం; C అనేది మోటారు యొక్క ఉష్ణ సామర్థ్యం, ​​అనగా. ఇంజిన్ యొక్క ఉష్ణోగ్రతను 1 ° C, J / deg పెంచడానికి అవసరమైన వేడి మొత్తం.

సమీకరణంలో వేరియబుల్స్ వేరు, మేము కలిగి

మేము సున్నా నుండి కొంత ప్రస్తుత సమయం t వరకు ఉన్న సమానత్వం యొక్క ఎడమ వైపును మరియు ఎలక్ట్రిక్ మోటారు యొక్క ప్రారంభ వేడెక్కడం τ0 నుండి ప్రస్తుత వేడెక్కుతున్న τ విలువ వరకు కుడి వైపును ఏకీకృతం చేస్తాము:

τ కోసం సమీకరణాన్ని పరిష్కరిస్తూ, ఎలక్ట్రిక్ మోటారును వేడి చేయడానికి మేము ఒక సమీకరణాన్ని పొందుతాము:

మనం C / A = Tని సూచిస్తాము మరియు ఈ నిష్పత్తి యొక్క పరిమాణాన్ని నిర్ణయిస్తాము:

అన్నం. 2. ఎలక్ట్రిక్ మోటారు యొక్క వేడిని వర్గీకరించే వక్రతలు

అన్నం. 3. తాపన సమయ స్థిరాంకం యొక్క నిర్ణయం

ఇది పరిమాణం T అని పిలువబడుతుంది, ఇది సమయం తాపన సమయం యొక్క కోణాన్ని కలిగి ఉంటుంది స్థిరమైన ఎలక్ట్రిక్ మోటార్. ఈ సంజ్ఞామానానికి అనుగుణంగా, తాపన సమీకరణాన్ని ఇలా తిరిగి వ్రాయవచ్చు

మీరు సమీకరణం నుండి చూడగలిగినట్లుగా, మనం పొందినప్పుడు — స్థిరమైన సూపర్ హీట్ విలువ.

ఎలక్ట్రిక్ మోటారుపై లోడ్ మారినప్పుడు, నష్టాల మొత్తం మారుతుంది మరియు అందువల్ల Q విలువ. ఇది τу విలువలో మార్పుకు దారితీస్తుంది.

అంజీర్ లో. 2 వేర్వేరు లోడ్ విలువల కోసం చివరి సమీకరణానికి సంబంధించిన 1, 2, 3 తాపన వక్రతలను చూపుతుంది. τу అనుమతించదగిన వేడెక్కడం τn విలువను అధిగమించినప్పుడు, ఎలక్ట్రిక్ మోటారు యొక్క నిరంతర ఆపరేషన్ ఆమోదయోగ్యం కాదు. సమీకరణం మరియు గ్రాఫ్‌లు (Fig. 2) నుండి క్రింది విధంగా, సూపర్‌హీట్‌లో పెరుగుదల లక్షణరహితంగా ఉంటుంది.

మేము t = 3T విలువను సమీకరణంలోకి మార్చినప్పుడు, మేము τ యొక్క విలువను పొందుతాము, అది τy కంటే దాదాపు 5% తక్కువ. అందువలన, సమయంలో t = 3T, తాపన ప్రక్రియ ఆచరణాత్మకంగా పూర్తి పరిగణించబడుతుంది.

హీటింగ్ కర్వ్ (Fig. 3)తో ఏదైనా పాయింట్‌లో మీరు తాపన వక్రరేఖకు టాంజెంట్‌ను గీస్తే, అదే పాయింట్ ద్వారా నిలువుగా గీయండి, ఆపై స్కేల్‌పై టాంజెంట్ మరియు నిలువు మధ్య మూసివేయబడిన అసింప్టోట్ యొక్క సెగ్మెంట్ డి. abscissa అక్షం T కి సమానం. మనం సమీకరణంలో Q = 0 తీసుకుంటే, మనకు మోటార్ శీతలీకరణ సమీకరణం వస్తుంది:

అంజీర్‌లో చూపిన శీతలీకరణ వక్రరేఖ. 4, ఈ సమీకరణానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది.

తాపన సమయ స్థిరాంకం ఎలక్ట్రిక్ మోటారు పరిమాణం మరియు పర్యావరణ ప్రభావాలకు వ్యతిరేకంగా దాని రక్షణ రూపం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ఓపెన్ మరియు రక్షిత తక్కువ-శక్తి ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు కోసం, తాపన సమయం 20-30 నిమిషాలు. క్లోజ్డ్ హై-పవర్ ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు కోసం, ఇది 2-3 గంటలకు చేరుకుంటుంది.

పైన చెప్పినట్లుగా, ఎలక్ట్రిక్ మోటార్ తాపన యొక్క పేర్కొన్న సిద్ధాంతం సుమారుగా మరియు కఠినమైన అంచనాల ఆధారంగా ఉంటుంది. అందువల్ల, ప్రయోగాత్మకంగా కొలిచిన తాపన వక్రత సైద్ధాంతిక ఒకటి నుండి గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటుంది. ప్రయోగాత్మక తాపన వక్రరేఖ యొక్క వివిధ పాయింట్ల కోసం, అంజీర్‌లో చూపిన నిర్మాణం. 3, పెరుగుతున్న సమయంతో T విలువలు పెరుగుతాయని తేలింది. కాబట్టి, సమీకరణం ప్రకారం చేసిన అన్ని గణనలను సుమారుగా పరిగణించాలి. ఈ గణనలలో తాపన వక్రరేఖ యొక్క ప్రారంభ స్థానం కోసం గ్రాఫికల్‌గా నిర్ణయించబడిన స్థిరమైన Tని ఉపయోగించడం మంచిది. T యొక్క ఈ విలువ అతి చిన్నది మరియు ఉపయోగించినప్పుడు, ఇంజిన్ పవర్ యొక్క నిర్దిష్ట మార్జిన్‌ను అందిస్తుంది.

అన్నం. 4. ఇంజిన్ కూలింగ్ కర్వ్

ప్రయోగాత్మకంగా కొలిచిన శీతలీకరణ వక్రరేఖ తాపన వక్రరేఖ కంటే సిద్ధాంతపరంగా భిన్నంగా ఉంటుంది. ఇంజిన్ ఆఫ్‌కు సంబంధించిన శీతలీకరణ సమయ స్థిరాంకం వెంటిలేషన్ లేనప్పుడు తగ్గిన ఉష్ణ బదిలీ కారణంగా తాపన సమయ స్థిరాంకం కంటే గణనీయంగా ఎక్కువ.