થર્મલ પરિસ્થિતિઓ અને રેટ કરેલ એન્જિન પાવર

જ્યારે ઈલેક્ટ્રિક મોટર ચાલે છે, ત્યારે વપરાયેલી વિદ્યુત ઉર્જાનો કયો ભાગ વેડફાય છે તેને આવરી લેવાનું તે ગુમાવે છે. વિન્ડિંગ્સના સક્રિય પ્રતિકારમાં, સ્ટીલમાં જ્યારે ચુંબકીય સર્કિટમાં ચુંબકીય પ્રવાહ બદલાય છે, તેમજ બેરિંગ્સમાં ઘર્ષણ અને હવા સામે મશીનના ફરતા ભાગોના ઘર્ષણને કારણે યાંત્રિક નુકસાન થાય છે. અંતે, બધી ખોવાયેલી ઊર્જા ઉષ્મા ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે, જેનો ઉપયોગ એન્જિનને ગરમ કરવા અને પર્યાવરણમાં વિસર્જન કરવા માટે થાય છે.

એન્જિનનું નુકસાન સતત અને ચલ છે. સ્થિરાંકોમાં સ્ટીલની ખોટ અને વિન્ડિંગ્સમાં યાંત્રિક નુકસાન જ્યાં વર્તમાન સતત હોય છે અને મોટર વિન્ડિંગ્સમાં પરિવર્તનશીલ નુકસાનનો સમાવેશ થાય છે.

સ્વિચ ઓન કર્યા પછીના પ્રારંભિક સમયગાળામાં, એન્જિનમાં પ્રકાશિત થતી મોટાભાગની ગરમી તેના તાપમાનમાં વધારો કરે છે, અને ઓછી પર્યાવરણમાં જાય છે. પછી, જેમ જેમ એન્જિનનું તાપમાન વધે છે તેમ, વધુ અને વધુ ગરમી પર્યાવરણમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે, અને એક બિંદુ આવે છે જ્યારે ઉત્પન્ન થતી બધી ગરમી અવકાશમાં વિખેરાઈ જાય છે.પછી થર્મલ સંતુલન સ્થાપિત થાય છે અને એન્જિનના તાપમાનમાં વધુ વધારો અટકે છે. આ એન્જિન વોર્મ-અપ ટેમ્પરેચરને સ્ટેડી સ્ટેટ કહે છે. જો એન્જિન લોડ બદલાતું નથી તો સ્થિર સ્થિતિનું તાપમાન સમય જતાં સ્થિર રહે છે.

1 સેકન્ડમાં એન્જીનમાં રીલીઝ થતી ગરમી Qની માત્રા સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે

જ્યાં η- એન્જિન કાર્યક્ષમતા; P2 એ મોટર શાફ્ટ પાવર છે.

તે સૂત્રમાંથી અનુસરે છે કે એન્જિન પરનો ભાર જેટલો વધારે છે, તેમાં વધુ ગરમી ઉત્પન્ન થાય છે અને તેનું સ્થિર તાપમાન વધારે છે.

ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સના ઑપરેશનનો અનુભવ બતાવે છે કે તેમની ખામીનું મુખ્ય કારણ વિન્ડિંગનું ઓવરહિટીંગ છે. જ્યાં સુધી ઇન્સ્યુલેશનનું તાપમાન અનુમતિપાત્ર મૂલ્ય કરતાં વધી ન જાય ત્યાં સુધી, ઇન્સ્યુલેશનના થર્મલ વસ્ત્રો ખૂબ જ ધીમે ધીમે એકઠા થાય છે. પરંતુ જેમ જેમ તાપમાન વધે છે, ઇન્સ્યુલેશન વસ્ત્રો તીવ્રપણે વધે છે. વ્યવહારીક રીતે માને છે કે દરેક 8 ° સે માટે ઇન્સ્યુલેશનને વધુ ગરમ કરવાથી તેનું જીવન અડધું થઈ જાય છે. તેથી, રેટેડ લોડ પર વિન્ડિંગ્સના કપાસના ઇન્સ્યુલેશન સાથેની મોટર અને 105 ° સે સુધી હીટિંગ તાપમાન લગભગ 15 વર્ષ સુધી કામ કરી શકે છે, જ્યારે ઓવરલોડ થાય છે અને તાપમાન 145 ° સે સુધી વધે છે, ત્યારે મોટર 1.5 મહિના પછી નિષ્ફળ જશે.

GOST મુજબ, વિદ્યુત ઇજનેરીમાં વપરાતી ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રીને ગરમીના પ્રતિકારની દ્રષ્ટિએ સાત વર્ગોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે, જેમાંના દરેક માટે મહત્તમ અનુમતિપાત્ર તાપમાન સેટ કરવામાં આવે છે (કોષ્ટક 1).

ગરમી પ્રતિરોધક વર્ગ Y માટે આસપાસના તાપમાન (USSR + 35 ° C સ્વીકારવામાં આવે છે) કરતા ઉપરના મોટર વિન્ડિંગના તાપમાનની અનુમતિપાત્ર વધારાનું પ્રમાણ 55 ° સે છે, વર્ગ A માટે - 70 ° સે, વર્ગ B માટે - 95 ° સે. , વર્ગ I માટે — 145 ° સે, વર્ગ G માટે 155 ° સે ઉપર.આપેલ એન્જિનના તાપમાનમાં વધારો તેના લોડ અને ઓપરેટિંગ મોડની તીવ્રતા પર આધાર રાખે છે. 35 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી નીચેના આજુબાજુના તાપમાને, મોટરને તેની રેટ કરેલ શક્તિથી ઉપર લોડ કરી શકાય છે, પરંતુ જેથી ઇન્સ્યુલેશનનું ગરમીનું તાપમાન અનુમતિપાત્ર મર્યાદા કરતાં વધી ન જાય.

સામગ્રીની લાક્ષણિકતા ગરમી પ્રતિરોધક વર્ગ મહત્તમ અનુમતિપાત્ર તાપમાન, °C બિન-ગર્ભિત સુતરાઉ કાપડ, યાર્ન, કાગળ અને સેલ્યુલોઝ અને રેશમના તંતુમય પદાર્થો Y 90 સમાન સામગ્રી, પરંતુ બાઈન્ડર સાથે ફળદ્રુપ A 105 કેટલીક કૃત્રિમ કાર્બનિક ફિલ્મ્સ E 120 માઇકા અને માઇકા તરીકે ઓર્ગેનિક બાઈન્ડર ધરાવતા ફાઈબરગ્લાસના V 130 સિન્થેટિક બાઈન્ડર અને ગર્ભાધાન એજન્ટો સાથે સંયોજનમાં સમાન સામગ્રીઓ F 155 સમાન સામગ્રી પરંતુ સિલિકોન, ઓર્ગેનિક બાઈન્ડર અને ગર્ભાધાન સંયોજનો સાથે સંયોજનમાં H 180 Mica, સિરામિક સામગ્રીઓ, કાચ, ક્વાર્ટઝ, ક્વાર્ટઝ, ક્વાર્ટઝ વિના, અથવા અકાર્બનિક બાઈન્ડર સાથે જી 180 થી વધુ

જ્યારે એન્જિન ચાલી રહ્યું હોય ત્યારે ગરમી B વિખેરાયેલી જાણીતી માત્રાના આધારે, આજુબાજુના તાપમાન કરતાં વધુ એન્જિન તાપમાન τ° સેની ગણતરી કરી શકાય છે, એટલે કે. સુપરહીટ તાપમાન

જ્યાં A એ એન્જિનનું હીટ ટ્રાન્સફર છે, J/deg • s; e એ કુદરતી લઘુગણકનો આધાર છે (e = 2.718); સી એ એન્જિનની થર્મલ ક્ષમતા છે, જે/શહેર; τО- τ પર એન્જિનના તાપમાનમાં પ્રારંભિક વધારો.

સ્ટેડી-સ્ટેટ એન્જિન તાપમાન τу τ = ∞ લઈને અગાઉના અભિવ્યક્તિમાંથી મેળવી શકાય છે... પછી τу = Q / А... τо = 0 પર, સમાનતા (2) સ્વરૂપ લે છે

પછી આપણે C/A થી T નો ગુણોત્તર દર્શાવીએ છીએ

જ્યાં T એ ગરમીનો સમય સ્થિર છે, s.

હીટિંગ કોન્સ્ટન્ટ એ એન્જીનને પર્યાવરણમાં હીટ ટ્રાન્સફરની ગેરહાજરીમાં સ્થિર રાજ્ય તાપમાન સુધી ગરમ થવામાં લાગે છે તે સમય છે. હીટ ટ્રાન્સફરની હાજરીમાં, હીટિંગ તાપમાન તેના કરતા ઓછું અને સમાન હશે

સમય સ્થિરતા ગ્રાફિકલી શોધી શકાય છે (ફિગ. 1, a). આ કરવા માટે, કોઓર્ડિનેટ્સના મૂળમાંથી એક સ્પર્શરેખા દોરવામાં આવે છે જ્યાં સુધી તે સ્થિર ગરમીના તાપમાનને અનુરૂપ, બિંદુ a માંથી પસાર થતી આડી સીધી રેખા સાથે છેદે છે. સેગમેન્ટ ss T ની બરાબર હશે અને સેગમેન્ટ ab એ Ty સમયની બરાબર હશે જે દરમિયાન એન્જિન સ્થિર સ્થિતિમાં તાપમાન સુધી પહોંચે છે τу… તે સામાન્ય રીતે 4T ની બરાબર લેવામાં આવે છે.

હીટિંગ કોન્સ્ટન્ટ મોટરની રેટ કરેલ શક્તિ, તેની ઝડપ, ડિઝાઇન અને ઠંડકની પદ્ધતિ પર આધાર રાખે છે, પરંતુ તેના લોડની તીવ્રતા પર આધારિત નથી.

ચોખા. 1. એન્જિન હીટિંગ અને કૂલિંગ કર્વ્સ: a — હીટિંગ કોન્સ્ટન્ટની ગ્રાફિકલ વ્યાખ્યા; b — વિવિધ લોડ પર ગરમ વળાંક

જો એન્જિન, ગરમ થયા પછી, નેટવર્કથી ડિસ્કનેક્ટ થઈ જાય, તો તે ક્ષણથી તે હવે ગરમી ઉત્પન્ન કરતું નથી, પરંતુ સંચિત ગરમી પર્યાવરણમાં વિસર્જન કરવાનું ચાલુ રાખે છે, એન્જિન ઠંડુ થાય છે.

ઠંડક સમીકરણનું સ્વરૂપ છે

અને વળાંક ફિગમાં દર્શાવેલ છે. 1, એ.

અભિવ્યક્તિમાં, To એ ઠંડકનો સમય સ્થિર છે. તે હીટિંગ કોન્સ્ટન્ટ T થી અલગ છે કારણ કે બાકીના સમયે એન્જિનમાંથી હીટ ટ્રાન્સફર ચાલી રહેલ એન્જિનમાંથી હીટ ટ્રાન્સફર કરતા અલગ છે.જ્યારે નેટવર્કથી ડિસ્કનેક્ટ થયેલ એન્જિન બાહ્ય વેન્ટિલેશન ધરાવે છે ત્યારે સમાનતા શક્ય છે. સામાન્ય રીતે ઠંડક વળાંક હીટિંગ કર્વ કરતાં ચપટી હોય છે. બાહ્ય હવાના પ્રવાહ સાથેના એન્જિન માટે, To એ T કરતાં લગભગ 2 ગણું વધારે છે. વ્યવહારમાં, આપણે ધારી શકીએ કે 3To થી 5To ના સમય અંતરાલ પછી, એન્જિનનું તાપમાન આસપાસના તાપમાન જેટલું થઈ જાય છે.

મોટરની નજીવી શક્તિની યોગ્ય પસંદગી સાથે, સ્થિર-સ્થિતિનું ઓવરહિટીંગ તાપમાન અનુમતિપાત્ર તાપમાનના વધારા જેટલું હોવું જોઈએ, જે વિન્ડિંગ વાયરના ઇન્સ્યુલેશન વર્ગને અનુરૂપ હોવું જોઈએ. સમાન એન્જિનના વિવિધ લોડ P1 <P2 <P3 ચોક્કસ નુકસાન ΔP1 <ΔP2 <ΔP3 અને સ્થાપિત ઓવરહિટીંગ તાપમાનના મૂલ્યોને અનુરૂપ છે (ફિગ. 1, b). રેટેડ લોડ પર, મોટર ખતરનાક ઓવરહિટીંગ વિના લાંબા સમય સુધી કામ કરી શકે છે, જ્યારે લોડ અનુમતિપાત્ર સ્વિચિંગ સમય સુધી વધે છે, ત્યારે તે t2 કરતાં વધુ નહીં હોય, અને પાવર પર t3 કરતાં વધુ નહીં હોય.

ઉપરના આધારે, અમે એન્જિનના રેટેડ પાવરની નીચેની વ્યાખ્યા આપી શકીએ છીએ. મોટરની રેટેડ પાવર એ શાફ્ટ પાવર છે કે જેના પર તેના વિન્ડિંગનું તાપમાન સ્વીકૃત ઓવરહિટીંગ ધોરણોને અનુરૂપ રકમ દ્વારા આસપાસના તાપમાન કરતાં વધી જાય છે.