Pracy silników elektrycznych towarzyszą straty, które dzielimy na:
- straty w miedzi – energia tracona przy przepływie
prądu przez uzwojenia, - straty w żelazie – energia tracona na prądy wirowe i występowanie histerezy magnesowania blach,
- straty mechaniczne – energia potrzebna do napędu wentylatora, straty w łożyskach i uszczelnieniach.
Wszystkie te straty zamieniają się w ciepło, które jest odprowadzane do otoczenia przez system chłodzenia silnika.
Silniki napędowe pomp chłodzone są przez:
- użebrowanie stojana z wymuszeniem przepływu powietrza wentylatorem na wale – silniki pomp stacjonarnych,
- obudowę zanurzoną w cieczy, powierzchnia wymiany ciepła określana jest przez wymagany poziom zatopienia pompy – pompy zatapialne,
- płaszcz chłodzący – pompy zatapialne przystosowane do pacy „na sucho”,
- obudowę omywaną cieczą, wymagana intensywność wymiany ciepła określana jest przez minimalną prędkość opływu cieczy – pompy głębinowe,
- zewnętrzną wentylację wymuszoną, z dodatkowym wentylatorem z własnym napędem.
Zwykle moc systemu chłodzenia zapewnia poprawną długotrwałą pracę silnika przy mocy znamionowej Pzn + 10% w warunkach normalnych (przy powietrzu o temperaturze 20ºC i normalnym ciśnieniu ok. 1013 hPa).
W warunkach ograniczonego odbioru ciepła, np. w górach – gdzie gęstość powietrza jest mniejsza lub przy wysokich temperaturach otoczenia, konieczne jest stosowani dodatkowych systemów chłodzenia, w celu odebrania ciepła strat silnika.
Podczas rozruchu silnika, prąd przepływający przez uzwojenie – prąd rozruchowy Ir jest wielokrotnie większy od prądu znamionowego Izn. Stosunek prądu rozruchowego do znamionowego Ir / Izn waha się od 2 do 8 w zależności od mocy i konstrukcji silnika.
Nadmiar ciepła wydzielany podczas rozruchu powoduje przejściowy wzrost temperatury uzwojeń i obudowy, a następnie jest odbierany przez system chłodzenia silnika. Czas chłodzenia silnika do „normalnej temperatury pracy” determinuje dopuszczalną liczbę włączeń w określonym czasie, zwykle w ciągu godziny idop [1/h].
Dopuszczalna liczba włączeń, okresów intensywnego grzania się uzwojenia, dla pompy idop jest jej parametrem eksploatacyjnym, który jest podawany w katalogach. Liczba włączeń zależy przede wszystkim od mocy pompy. Parametr ten ma szczególne znaczenia przy projektowaniu pompowni zbiornikowych z wykorzystaniem pomp zatapialnych.
Na podstawie danych katalogowych, wiodących producentów, oszacowano dopuszczalną liczbę włączeń idop pomp zatapialnych w zależności od mocy pompy i przedstawiono na rys. 1.
Rys. 1. Dopuszczalna liczba włączeń pomp zatapialnych
W przybliżeniu idop pomp zatapialnych możemy obliczyć ze wzoru empirycznego 1.
i_{dop} = 3,79+{70,2 \over P_{zn}+6,94} (1)
idop – dopuszczalna liczba włączeń pompy, [1/h],
Pzn – znamionowa moc silnika napędowego pompy, [kW].
PAMIĘTAJ !
- Mały silnik elektryczny ma małą sprawność, np. Pzn ≈ 0,1 kW, η ≈ 58%
- Duży silnik elektryczny ma dużą sprawność, np. Pzn ≈ 100 kW, η ≈ 95%
- Im mniejsza sprawność silnika tym więcej prądu zamieniamy na ciepło
- Silnik o mocy mechanicznej Pzn ≈ 10 kW ma sprawność η ≈ 90%, co oznacza, że grzeje otoczenie z mocą ok. 1 kW. Jeden taki silnik – „Farelka” ogrzeje 2 Twoje pokoje, a 4 takie silniki ogrzeją cały Twój dom.
Warto sprawdzić