Адрес для переписки: Фираго Бронислав Иосифович – Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65, 220013, г. Минск. Тел.: +375 17 293-95-61 eapu@bntu.by
Address for correspondence: Firago Bronislav I. – Belаrusian National Technical University, 65 Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus. Tel.: +375 17 293-95-61 eapu@bntu.by
Регулируемые электроприводы промышленных механизмов с постоянным статическим моментом могут работать в широком диапазоне изменения нагрузок и скоростей. При этом на любой скорости в заданном диапазоне они должны длительно работать с допустимым моментом, не перегреваясь. В большинстве случаев электродвигатели выполняют самовентилируемыми, с расположением вентилятора на валу электродвигателя. В этом случае охлаждение двигателя зависит от его скорости. Длительно допустимый момент электродвигателя на любой из скоростей при данной нагрузке определяется из уравнения теплового равновесия, где выделяемые в двигателе все потери мощности, превращаемые в теплоту, должны отводиться в окружающую среду, обеспечивая допустимую температуру изоляции обмоток при данной температуре окружающей (охлаждающей) среды. Уравнение теплового баланса составляется обычно для одномассовой тепловой модели электродвигателя, которой мы в этой статье воспользовались. Но даже при одномассовой тепловой модели получаем нелинейное уравнение теплового баланса. Чтобы получить приемлемые по сложности аналитические выражения для расчетов, приходится применять обоснованные допущения, что также использовано в расчетах авторов статьи. В результате были получены формулы, по которым можно находить длительно допустимый момент двигателя как функцию относительной скорости ротора при данной температуре окружающей среды. Для приводимых примеров приняли два значения температуры окружающей среды (20 и 40 °С – это стандартные значения, применяемые при тепловых расчетах электродвигателей). Зависимости относительного значения допустимого момента электродвигателя от относительной скорости (частоты) приведены для трех синхронных двигателей с постоянными магнитами мощностью 3; 25 и 250 кВт.
The variable speed electrical drives for industrial mechanisms with a constant static torque usually operate in a large range of speeds and loads. Along with this, for any speed of a given range the electrical drive motor is to provide a continuous permissible torque without overheating. Mostly the electrical motors have self-ventilation; the ventilator being located on the motor shaft. In such motors heat dissipation depends on a motor speed. The permissible continuous motor torque is determined out of a heat balance equation where power losses being converted into heat must be transferred in the ambient space and the motor temperature must not be over a permitted level for a given class of winding insulation under the certain ambient temperature. A heat balance equation is usually obtained on a basis of a one-mass motor heat model, i. e. the model that was used in this research. But even the one-mass heat model gives a non-linear heat balance equation. In order to get convenient analytical expressions out of the motor heat balance equation, it is necessary to take some justified assumptions; the latter was also implemented in this research. As a result, formulas have been obtained by which the long-term permissible motor torque can be calculated as a function of the relative speed of the rotor at a given ambient temperature. For the examples presented in the articles we chose (20 and 40 °С as a standard temperature for the thermal calculation of electrical machines). Dependences of a relative permissible continuous motor torque m on a relative frequency value (or relative rotor speed) are presented for three synchronous motors with permanent magnets and rated power of 3; 25 and 250 kW.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.