Нагрев электрической машины обычно лимитируется допустимой температурой изоляционных материалов, которая в свою очередь устанавливается исходя из необходимого срока службы изоляции - примерно 10 лет. В электромашиностроении применяются несколько классов изоляции, каждый из которых имеет определенную допустимую температуру нагрева ( табл. 1.2).

Таблица 1.2

Небольшое превышение допустимой температуры, вообще говоря, не означает, что двигатель "сгорит", однако при этом происходит интенсивное старение изоляции обмоток и резкое сокращение срока эксплуатации машины, обусловленное потерей диэлектрической прочности изоляции.

Температура изоляции обмоток определяется не только уровнем внутренних тепловыделений, но и температурой окружающей среды. Принято указывать уровень допустимых тепловых потерь в электрической машине в расчете на температуру окружающей среды, равную 40° С, поэтому чаще оказывается удобным оперировать превышением температуры по отношению к температуре среды.

Под допустимым тепловым режимом следует понимать такой режим, при котором срок службы изоляции будет не меньше заданного. В процессе эксплуатации двигателя идет непрерывный износ изоляции, связанный с ее нагреванием, и темп этого процесса определяется характером температурного режима.

В тех случаях, когда двигатель работает при неизменной температуре изоляции, оценить скорость процесса старения изоляции или срок службы сравнительно не сложно. Известны зависимости, связывающие срок службы изоляции данного класса - время, в течение которого сохраняются заданные диэлектрические свойства, с определенным постоянным уровнем температуры в течение срока службы. На рис. 1.1 приведены графики этих зависимостей для некоторых классов изоляции.

Чаще всего зависимость срока службы от температуры Т(Q) аппроксимируется экспонентами вида

Т = Re^g(Q), (1.1)

где R - постоянный коэффициент;

g(Q) - функция , определяемая классом изоляции.

Нетрудно запомнить простое эмпирическое правило, гласящее, что срок службы изоляции уменьшается вдвое при увеличении рабочей температуры на 8 - 10 °С.

В большинстве практических случаев режимы работы электродвигателей таковы, что температура изоляции в процессе работы не остается постоянной и для оценки срока службы изоляции нельзя воспользоваться графиками рис. 1.1.

а)

б)

Рис. 1.1. Зависимости срока службы изоляции от температуры:

а) логарифмический масштаб; б) натуральный масштаб (фрагмент)

Средняя скорость старения изоляции является удобным показателем, достаточно точно характеризующим температурный режим.