Получение максимального КПД при работе электрической машины возможно в случае, когда ее рабочая температура будет близка к предельно допустимой, но не будет превышать ее никогда. Слишком низкая температура изоляции свидетельствует о том, что электродвигатель недогружен и, соответственно, его потенциал используется не полностью. А перегрев изоляции приведен к ее более быстрому износу. Поэтому для проектировщика система электропривода довольно часто возникает необходимость в построении кривой изменения температуры электродвигателя от времени, тем самым выполняя проверку соответствия нагрева машины требованиям ГОСТ.
Предположим, что нужно определить изменение температуры перегрева электродвигателя, работающего по циклу, потери которого представлены графиком:
Известна постоянная нагрева Θ и дана величина теплоотдачи А. Допустим, что электрическая машина начинает работу в холодном состоянии (ее температура равна температуре окружающей среды). Расчет производится по отдельным участкам по формуле:
Подставляя значения потерь на соответствующем участке Qi, его длительность t1 и превышение температуры в начале участка τнач.i, найдем превышение в конце участка τki.
Для первого участка τнач.1 = 0, так как работа начинается с холодного состояния. Для всех последующих участков начальным превышением температуры будет являться конечное превышение температуры на предыдущем участке, то есть τнач.2 = τк1, τнач.3 = τк2 и так далее.
Используя запись последовательных значений температур перегрева в конце отдельных участков, можно легко получить выражение для определения превышения температуры в конце последнего участка цикла любого многоступенчатого графика в виде:
Построение должно вестись до тех пор, пока не будет достигнуто установившееся тепловое состояние, признаком чего будет служить равенство перегрева в начале и в конце цикла. Полученная таким образом кривая установившегося режима перегрева дает возможность сделать заключение о соответствии максимальных перегревов требованиям ГОСТ.
В случае, когда нагрев электрической машины происходит не от холодного состояния, а от некоторой начальной температуры τнач выражение (2) примет вид:
Вместо аналитического расчета может использоваться графический способ построения кривой нагрева с помощью шаблона экспоненциальной функции. При использовании графического метода целесообразно выбирать масштаб потерь μQ и масштаб превышения температуры электродвигателя μτ, таким образом, чтоб ордината графика потерь в каком-то масштабе представляла превышение температуры τк, которое имело бы место, если бы двигатель с потерями данного участка работал бесконечно долго. Последнее будет выполнено при условии:
Практическое применение данного метода определение правильности выбора мощности электродвигателя невелико. Отсутствие точных данных о постоянных нагрева и необходимость пользоваться приближенными значениями, а также существование зависимости от условий вентиляции электрической машины не позволяют получить необходимую точность и достоверность расчета.
