Допустимый по условиям нагрева момент синхронного частотно-регулируемого двигателя с постоянными магнитами

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.

1. Шуйский, В. И. Расчет электрических машин: пер. с нем. / В. И. Шуйский. М.: Энергия, 1968. 732 с.

2. Брускин, Д. Э. Электрические машины. Ч. 2 / Д. Э. Брускин, А. Е. Зорохович, В. С. Хвостов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1987. 325 с.

3. Осин, И. Л. Электрические машины: синхронные машины / И. Л. Осин, Ю. Г. Шакарян. М.: Высш. шк., 1990. 304 с.

4. Kaczmarek, T. Uklady Napedowy z Silnikem Synchronicznym / Т. Kaczmarek, K. Zawirski // Wydawnictwo Politechniki Poznanskiej. 2000.

5. Stoinski, M. Materialy Magnetyczne w Technice/ M. Stoinski. Warszawa: COSIN SEP, 2000. 251 p.

6. Фираго, Б. И. Теория электропривода / Б. И. Фираго, Л. Б. Павлячик. Минск: Техноперспектива, 2007. 585 с.

7. Иванов-Смоленский, А. В. Электрические машины / А. В. Иванов-Смоленский. М.: Энергия, 1980. 928 с.

8. Фираго, Б. И. Регулируемые электроприводы переменного тока / Б. И. Фираго, Л. Б. Павлячик. Минск: Техноперспектива, 2006. 363 с.

9. Фираго, Б. И. Исследование переходных процессов в частотно-регулируемом синхронном электроприводе / Б. И. Фираго, С. В. Александровский // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2016. Т. 59, № 6. С. 507–518. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2016-59-6-507-518.

10. Leroy Somer: Синхронные электродвигатели с постоянными магнитами в алюминиевом корпусе LSRPM, 0.75 to 400 kW. Технический каталог. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.privodsys.ru/upload/medialibrary/f2b/f2bac939df10493e151b2be2ae152eee.pdf.