热条件和额定发动机功率

当电动机运行时，它失去了弥补所消耗的电能的哪一部分被浪费了。损失发生在绕组的有效电阻中，当磁路中的磁通量发生变化时发生在钢中，以及由于轴承摩擦和机器旋转部件与空气的摩擦而引起的机械损失。最后，所有损失的能量都转化为热能，用于加热发动机并消散到环境中。

发动机损失是恒定的和可变的。常量包括电流恒定的绕组中的钢损耗和机械损耗，以及电机绕组中的可变损耗。

在启动后的初始阶段，发动机中释放的大部分热量会增加其温度，而很少会散发到环境中。然后，随着发动机温度的升高，越来越多的热量被传递到环境中，最终所有产生的热量都会消散到太空中。然后建立热平衡并且发动机温度停止进一步升高。该发动机预热温度称为稳态。如果发动机负载不改变，则稳态温度随时间保持恒定。

发动机在1s内放出的热量Q可由下式求得

其中η——发动机效率； P2 为电机轴功率。

由公式可知，发动机负荷越大，产生的热量越多，其静止温度越高。

电动机运行的经验表明，其故障的主要原因是绕组过热。只要绝缘的温度不超过允许值，绝缘的热磨损就会非常缓慢地累积。但随着温度升高，绝缘磨损急剧增加。实际上认为，每 8°C 的绝缘过热会将其寿命缩短一半。因此，绕组用棉绝缘的电机在额定负载和发热温度高达105℃时可以工作15年左右，当超载时温度升至145℃，1.5个月后电机就会失效。

根据 GOST，电气工程中使用的绝缘材料根据耐热性分为七类，每类都设定了最高允许温度（表 1）。

对于耐热等级 Y，电机绕组的温度允许超过环境温度（在苏联接受 + 35°C）为 55°C，对于 A 级 - 70°C，对于 B 级 - 95°C , 对于 I 类 — 145 ° C，对于 155 ° C 以上的 G 类。给定发动机的温升取决于其负载大小和运行模式。在低于 35°C 的环境温度下，电机可以加载高于其额定功率的负载，但绝缘的加热温度不会超过允许的限值。

材料特性 耐热等级 最高允许温度，°C 未浸渍的棉织物、纱线、纸张和纤维素和丝绸的纤维材料 Y 90 相同的材料，但用粘合剂浸渍 A 105 一些合成有机薄膜 E 120 云母、石棉和材料含有机粘合剂的玻璃纤维 V 130 与合成粘合剂和浸渍剂组合的相同材料 F 155 与硅、有机粘合剂和浸渍剂组合的相同材料 H 180 云母、陶瓷材料、玻璃、石英、石棉，不使用粘合剂或无机结合剂 G 大于 180

根据已知的发动机运行时散发的热量 B，可以计算出高于环境温度的发动机温度 τ°C，即过热温度

其中A为发动机传热，J/deg•s； e 是自然对数的底数 (e = 2.718)； C为发动机热容量，J/市； τО- 在 τ 时发动机温度的初始增加。

稳态发动机温度 τу 可以从前面的表达式中获得，取 τ = ∞... 然后 τу = Q / А... 在 τо = 0 时，等式 (2) 的形式为

然后我们将比率 C / A 表示为 T

其中 T 是加热时间常数，s。

加热常数是在没有热量传递到环境的情况下发动机加热到稳态温度所花费的时间。在存在传热的情况下，加热温度将小于等于

时间常数可以图形方式找到（图 1，a）。为此，从坐标原点绘制一条切线，直到它与穿过点 a 的水平直线相交，对应于固定加热的温度。段 ss 将等于 T，段 ab 将等于时间 Ty，在此期间发动机达到稳态温度 τу……通常取等于 4T。

发热常数取决于电动机的额定功率、速度、设计和冷却方法，但不取决于其负载的大小。

米。 1.发动机加热和冷却曲线：a——加热常数的图形定义； b——不同负载下的加热曲线

如果发动机在升温后与网络断开连接，从那一刻起它就不再产生热量，但积累的热量会继续散发到环境中，发动机就会冷却下来。

冷却方程的形式为

并且曲线如图所示。 1，一个。

式中，To 为冷却时间常数。它不同于加热常数 T，因为静止发动机的热传递不同于运行发动机的热传递。当与网络断开连接的引擎具有外部通风时，平等是可能的。 通常冷却曲线比加热曲线更平坦。对于有外部气流的发动机，To 大约是 T 的 2 倍。实际上，我们可以假设在 3To 到 5To 的时间间隔后，发动机温度变得等于环境温度。

在正确选择电机额定功率的情况下，稳态过热温度应等于与绕组导线绝缘等级相对应的允许温升 τadd。同一发动机的不同负载P1 < P2 < P3 对应于一定的损失ΔP1 < ΔP2 < ΔP3 和确定的过热温度值（图1，b）。在额定负载下，电机可以长时间运行而不会出现危险的过热，而当负载增加到允许的切换时间时，将不超过 t2，在功率下不超过 t3。

基于以上，我们可以给出以下发动机额定功率的定义。电动机的额定功率是其绕组温度超过环境温度达相应可接受的过热标准的量时的轴功率。