выделяющаяся в двигателе, излучается в окружающее пространство. Установившаяся температура
перегрева определяется по формуле
tуст=DР/А,
где А — коэффициент теплоотдачи, Вт/град. Изменение температуры двигателя при его нагревании и охлаждении происходит по закону экспоненты: при нагревании
| τ =τ уст (1— e−t /Tн ) | (13.2) |
| при охлаждении | |
| τ =τначe−t /Tохл | (13.3) |
где tнач — начальная температура перегрева; Tохл=С/Аохл—постоянная времени охлаждения двигателя; С — теплоемкость двигателя, Вт×с/град.
На рис. 13.2 приведены кривые нагревания и охлаждения, соответствующие формулам
(13.2) и (13.3).
Рис. 13.2. Кривые нагревания и охлаждения двигателя
Практически нагревание двигателя заканчивается через время tн=(3¸5)Tн, а охлаждение — через время tохл=(3¸5)Tохл. Скорость охлаждения зависит от способа вентиляции и ее интенсивности. В двигателе с самовентиляцией условия охлаждения значительно хуже, чем в двигателе с принудительным охлаждением. Поэтому Tохл в двигателях с самовентиляцией в 2— 3 раза больше Tн.
Карточка № 13.2 (215).
Нагревание и охлаждение электродвигателей
| От каких факторов зависит температура | нагрева | От мощности на валу двигателя | 9 | ||||||
| двигателя? | |||||||||
| От КПД двигателя | 39 | ||||||||
| От температуры окружающей среды | 63 | ||||||||
| От всех трех факторов | 57 | ||||||||
| Какой принимается температура окружающей среды | 20°С | 34 | |||||||
| при расчетах двигателей? | |||||||||
| 0°С | 54 | ||||||||
| 40°С | 38 | ||||||||
| Каким | температурным | параметром пользуются при | Температурой нагрева двигателя | 69 | |||||
| расчетах двигателя? | |||||||||
| Температурой перегрева | 4 | ||||||||
| Каково | соотношение | между | временем | нагрева | tн=Tн | 12 | |||
| двигателя tн и постоянной времени нагрева Tн? | |||||||||
| tн<Tн | 29 | ||||||||
| ¸ | 64 | ||||||||
| tн=(3 5)Tн | |||||||||
| Каково | соотношение | между | постоянными | времени | Tн=Tохл | 68 | |||
| нагревания и охлаждения Tн | и | Tохл в двигателе с | |||||||
| Tохл= (2 | ¸ | 52 | |||||||
| самовентиляцией? | З) Tн | ||||||||
| Tн = (2 | ¸ | 62 | |||||||
| 3)Tохл |
Характер изменения нагрузки рабочего механизма определяет режим работы двигателя. Чтобы учесть эти изменения, рассчитывают и строят нагрузочные диаграммы, представляющие собой зависимость мощности, тока или вращающего момента двигателя от времени.
Различают следующие режимы работы электродвигателей: 1) длительный; 2) кратковременный; 3) повторно—кратковременный.
Длительный режим.
Рассмотрим этот режим при постоянной и переменной нагрузках.
| Рис. 13.3. Диаграмма работы двигателя в длительном | Рис. 13.4. Диаграмма работы двигателя в длительном |
| режиме с постоянной нагрузкой | режиме с переменной нагрузкой |
При постоянной нагрузке (рис. 13.3) температура перегрева двигателя т постепенно достигает установившегося значения, при котором двигатель может работать неограниченно долгое время (вентиляторы, центробежные насосы, транспортеры). При заданных моменте сопротивления механизма Мм и частоте вращения wм выбирают передаточный механизм и соответствующее передаточное число i этого механизма. Передаточное число i рассчитывается на основании заданной частоты вращения механизма wм и предполагаемой номинальной частоты вращения двигателя: i=wд ном/wм. Для выбранного передаточного механизма с известным КПД h и заданным моментом Мм находят мощность двигателя:
Р=Ммwм/h.
При этом необходимо, чтобы номинальная мощность двигателя Рном³Р.
При переменной нагрузке (рис. 13.4) температура двигателя колеблется, но приблизительно может считаться неизменной. Частота вращения вала двигателя может также считаться практически постоянной. Мощность двигателя определяют на основании нагрузочной диаграммы, приведенной на рис. 13.4. Из этой диаграммы находят среднеквадратичный (эквивалентный по нагреву) момент:
| Мэк | = | М 2t | +…+ М 2t | 5 | |
| 1 | 1 | 5 | |||
| t1 | +…+ t5 | ||||
Затем определяют требуемую мощность двигателя: Р=Мэкwд ном. Необходимо также проверить выбранный двигатель по перегрузочной способности. Максимальный момент не должен превышать допустимого для данного двигателя:
Mmax£Мномlм
где Мном=Pном/wд ном — номинальный момент двигателя; lм=Мдоп/Мном — допустимая перегрузочная способность двигателя.
Кратковременный режим.
В этом режиме двигатель работает ограниченное время tк (рис. 13.5), в течение которого температура перегрева t не успевает достигнуть установившегося значения. За время отключенного состояния двигатель охлаждается до температуры окружающей среды. К механизмам, работающим в кратковременном режиме, относятся зажимные устройства металлорежущих станков, разводные мосты, шлюзовые устройства гидротехнических сооружений. Двигатели, работающие в кратковременном режиме, выпускают на стандартное время включения, равное 10, 30, 60 и 90 мин. Необходимо, чтобы энергия потерь, выделяющаяся в двигателе за время его работы, не превосходила энергии потерь, выделяющейся за номинальное (паспортное) время работы tном:
Wп ном=(Pном/ηном—Pном)tном= Pном tном(1-ηном)/ηном
| Рис. 13.5. Диаграмма работы двигателя в | Рис. 13.6. Диаграмма работы двигателя в повторно— |
| кратковременном режиме | кратковременном режиме |
Необходимо, чтобы выбранный двигатель был проверен на перегрузочную способность:
Mmax ≤ Mномλном.
Повторно-кратковременный режим.
В этом режиме время нагрузки tp (время работы) чередуется с паузами tп (рис. 13.6). За время нагрузки температура перегрева не успевает достигнуть установившегося значения, а за время паузы двигатель не успевает полностью охладиться. Через определенное число циклов среднее значение температуры достигает некоторого установившегося значения. Повторно— кратковременный режим характеризуется (в процентах) продолжительностью включения (ПВ),
определяемой по формуле
| ПВ = | tp | 100 | |
| tp | |||
| + tп |
Этот режим применяется в электроприводах кранов, подъемников, холодильных установках и т. д.
Для повторно—кратковременного режима работы выбирают специально рассчитанные двигатели с продолжительностью включения, равной 15, 25, 40 и 60%.
Расчет двигателя в этих случаях производится в следующем порядке.
1.По аналогии с имеющимися приводами производят предварительный выбор двигателя.
2.Для выбранного двигателя строят реальную нагрузочную диаграмму (рис. 13.7).
Рис. 13.7. Реальная нагрузочная характеристика двигателя
3. По нагрузочной характеристике определяют фактическую продолжительность включения двигателя:
ПВф = t1 +…+ t7 100 tу
4. По нагрузочной характеристике находят эквивалентный момент двигателя за время его работы:
| M эк | = | M 2t +…M | 2t | 7 | |||
| 1 | 1 | 7 | |||||
| t1 | +…+ t7 | ||||||
5. Приводят найденный эквивалентный момент к паспортному значению:
M эк¢ = Mэк 
ПВф / ПВпасп
6.Сравнивают полученное значение М’эк с номинальным моментом двигателя Мном. Должно выполняться условие М’эк£Мном.
7.Проверяют двигатель на перегрузочную способность: Мmax£Мномlм. Если одно или оба условия не выполняются, производят повторный выбор двигателя и повторяют расчет.
Карточка № 13.3 (163).
Режимы работы электродвигателей. Выбор мощности
| При | каком | режиме | работы | двигатель | должен Повторно—кратковременном | 26 | ||
| рассчитываться на максимальную мощность? | ||||||||
| Длительном | 1 | |||||||
| Кратковременном | 23 | |||||||
| Выберите | график, | правильно | отражающий | |||||
| кратковременный режим работы двигателя | ||||||||
| 45 |
| 42 | ||||||
| Выберите график, правильно отражающий повторно— | 6 | |||||
| кратковременный режим работы двигателя | ||||||
| 49 | ||||||
| Двигатель | работает в | длительном режиме при мощности 120 кВт | 24 | |||
| P=120кВт и КПД механизма h=80%. Выбрать двигатель по | ||||||
| 140 кВт | 7 | |||||
| каталогу, если в нем указаны следующие мощности: 120, | ||||||
| 160 кВт | 47 | |||||
| 140, 160, 180 кВт | ||||||
| Выбрать | правильное | соотношение между допустимым Mmax³Mдоп | 22 | |||
| моментом двигателя Mдоп и максимальным моментом Mmax | ||||||
| Mmax£Mдоп | 27 | |||||
| Mmax<<Mдоп | 56 |
Режим работы электрической машины — это установленный порядок чередования периодов, характеризуемых величиной и продолжительностью нагрузки, отключений, торможения, пуска и реверса во время ее работы.
Режимы работы электродвигателей в электроприводах различных рабочих машин разнообразны и определяются технологическими процессами, реализуемыми этими рабочими машинами. Для иллюстрации этих режимов работы используют нагрузочные диаграммы.Такая диаграмма представляет собой графически выраженную зависимость параметра, характеризующего нагрузку приводного двигателя (мощности Р, момента М или силы потребляемого тока I) от продолжительности t отдельных этапов, составляющих время работы электропривода. В действительности нагрузочная диаграмма двигателя может иметь вид графика любой формы: прямой горизонтальной линии, если нагрузка двигателя в рассматриваемый отрезок времени не изменялась, либо кривой линии с плавным переходом от одного уровня нагрузки к другому, если нагрузка изменялась. Плавность перехода уровней нагрузки обусловлена инерционностью процессов в электроприводе. Для упрощения расчета требуемой мощности двигателя криволинейный график нагрузочной диаграммы разбивают на прямолинейные участки, в пределах которых нагрузка условно остается неизменной (рис. 2.10). Чем больше участков с различной нагрузкой, тем меньше ошибка такой замены, но тем сложнее последующие расчеты.
Согласно действующему стандарту ГОСТ 183—74 существует три основных режима работы двигателей, различающиеся характером изменения нагрузки.
Продолжительный режим S1
1. Продолжительный режим S1 — когда при неизменной номинальной нагрузке Рном работа двигателя продолжается так долго, что температура перегрева всех его частей успевает достигнуть установившихся значений τуст (тау установившееся).
Различают продолжительный режим с неизменной нагрузкой Р = const (рис. 2.11, а) и продолжительный режим с изменяющейся нагрузкой (рис.2.11, б). Например, электроприводы насосов, транспортеров, вентиляторов работают в продолжительном режиме с неизменной нагрузкой, а электроприводы прокатных станков, металлорежущих станков и т.п. работают в продолжительном режиме с изменяющейся нагрузкой.
Кратковременный режим S2
2. Кратковременный режим S2 — когда периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения двигателя (рис. 2.11, в).
При этом периоды работы (нагрузки) двигателя tр настолько кратковременны, что температуры нагрева всех частей двигателя не достигают установившихся значений, а периоды отключения двигателя настолько продолжительны, что все части двигателя успевают охладиться до температуры окружающей среды (допускается превышение температуры не более чем на 1 ºС).
Стандартом установлена длительность периодов нагрузки 10; 30; 60 и 90 мин. В условном обозначении кратковременного режима указывается продолжительность периода нагрузки, например S2 — 30 мин.
В кратковременном режиме работают электроприводы шлюзов, разного рода заслонок, вентилей и других запорных устройств, регулирующих подачу рабочего вещества (нефть, газ, вода и др.) посредством трубопровода к объекту потребления.
Повторно-кратковременный режим S3
3. Повторно-кратковременный режим S3 — когда кратковременные периоды работы двигателя tр чередуются с периодами отключения двигателя (паузами) tп, причем за период работы tp превышение температуры не успевает достигнуть установившихся значений, а за время паузы части двигателя не успевают охладиться до температуры окружающей среды. Общее время работы двигателя в повторно-кратковременном режиме разделяется на периодически повторяющиеся циклы продолжительностью
tц = tр+tп
При повторно-кратковременном режиме работы график нагревания двигателя имеет вид пилообразной кривой (рис. 2.11, г). При достижении двигателем установившегося значения температуры перегрева, соответствующего повторно-кратковременному режиму τуст.к, температура перегрева двигателя продолжает колебаться от τmin до τmax . При этом τуст.к меньше установившейся температуры перегрева, которая наступила бы, если режим работы двигателя был продолжительным (τуст.к < τуст). Примерами повторно-кратковременного режима являются работа электроприводов лифтов, подъемных кранов, экскаваторов и других устройств, для которых характерна цикличность (чередование периодов работы с паузами). При этом продолжительность цикла tц = tр+tп не должна превышать 10 мин.
Повторно-кратковременный режим характеризуется относительной продолжительностью включения, %,
ПВ = (tр/tц) *100
Действующим стандартом предусмотрены номинальные повторно-кратковременные режимы с ПВ 15, 25, 40 и 60 % (для продолжительного режима ПВ= 100 %). В условном обозначении повторно-кратковременного режима указывают величину ПВ, например, S3 — 40%.
При переводе двигателя из продолжительного режима (ПВ = 100%) в повторно-кратковременный режим мощность двигателя, по сравнению с его мощностью в продолжительном режиме, может быть увеличена: при ПВ = 60% на З0%, при ПВ = 40% на 60%, при ПВ = 25% — в 2 раза, при ПВ = 15 % — в 2,6 раза.
Рассмотренные три номинальных режима считаются основными. В каталогах на двигатели, предназначенные для работы в каком-либо из этих режимов, указаны номинальные данные, соответствующие режиму работы.
Помимо рассмотренных трех основных режимов, стандартом предусмотрены еще и дополнительные режимы:
повторно-кратковременный режим S4 с частыми пусками, с числом включений в час 30, 60, 120 или 240;
повторно-кратковременный режим S5 с частыми пусками и электрическим торможением в конце каждого цикла;
перемежающийся режим S6 с частыми реверсами и электрическим торможением;
перемежающийся режим S7 с частыми пусками, реверсами и электрическим торможением;
перемежающийся режим S8 с двумя и более разными частотами вращения.
Номинальные режимы работы электродвигателей устанавливается в соответствии с ГОСТ 183—74 * и имеют условные обозначения S1 — S8.
Продолжительный номинальный режим работы электродвигателя S1 характеризуется постоянной нагрузкой и такой продолжительностью работы двигателя, которая достаточна для достижения практически установившейся температуры всех его частей.
Кратковременный номинальный режим работы электродвигателя S2 характеризуется постоянной нагрузкой и такой продолжительностью работы двигателя, которая недостаточна для достижения практически установившейся температуры его частей, после чего следует отключение двигателя от сети, продолжительность которого достаточна для охлаждения двигателя до температуры охлаждающей среды. Длительность рабочего периода составляет 10, 30, 60, 90 мин.
Повторно-кратковременный номинальный режим работы электродвигателя S3 характеризуется последовательностью идентичных рабочих циклов, каждый из которых состоит из периодов работы при постоянной нагрузке и отключенного неподвижного состояния; длительность этих периодов недостаточна для достижения теплового равновесия за время одного рабочего цикла, а наличие пускового тока существенно не влияет на нагрев двигателя и его отдельных частей.
Определяются следующие значения относительной продолжительности включения (ПВ): 15, 25, 40 и 60%. Продолжительность одного цикла, если нет других указаний, принимается равной 10 мин.
Повторно-кратковременный номинальный режим режим работы электродвигателя с частыми пусками S4 характеризуется продолжительностью включения, числом пусков в час и коэффициентом инерции и состоит из последовательности идентичных рабочих циклов, включающих периоды пуска, работы при постоянной нагрузке и отключенного неподвижного состояния, причем длительность этих периодов недостаточна для достижения теплового равновесия за время рабочего цикла, а потери при пуске влияют на нагрев двигателя. Нормируются ПВ 15, 25, 40 и 60%, 30, 60, 120 и 240 включений в час и коэффициент инерции (отношение суммы момента инерции ротора двигателя и приведенного к валу двигателя момента инерции механизма к моменту инерции ротора двигателя), равный 1,2; 1,6; 2; 2,5; 4; 6,3; 10.
Повторно-кратковременный номинальный режим работы электродвигателя с частыми пусками и электрическим торможением S5 характеризуется продолжительностью включения, числом пусков в час и коэффициентом инерции и состоит из последовательности идентичных рабочих циклов, включающих периоды пуска, работы при постоянной нагрузке, быстрого электрического торможения и отключенного неподвижного состояния, причем длительность этих периодов недостаточна для достижения теплового равновесия за время одного цикла. Значения ПВ и числа включений в час те же, что и для режима S4, коэффициент инерции равен 1,2; 1,6; 2; 2,5 и 4.
Перемежающийся номинальный режим работы электродвигателя S6 характеризуется относительной продолжительностью нагрузки (ПН) и состоит из последовательности идентичных рабочих циклов, включающих периоды работы при постоянной нагрузке и на холостом ходу, причем длительность этих периодов недостаточна для достижения теплового равновесия за время одного рабочего цикла. Нормируется ПН 15, 25, 40 и 60%, длительность одного рабочего цикла принимается равной 10 мин.
Перемежающийся номинальный режим работы электродвигателя с частыми реверсами при электрическом торможении S7 характеризуется числом реверсов в час и коэффициентом инерции и состоит из последовательности идентичных рабочих циклов, включающих периоды пуска, работы при постоянной нагрузке и электрического торможения, причем длительность рабочего периода недостаточна для достижения теплового равновесия за время одного цикла. Нормируется 30, 60, 120 и 240 реверсов в час при коэффициентах инерции, соответствующих режиму S5.
Перемежающийся номинальный режим работы электродвигателя с двумя или более частотами вращения S8 характеризуется числом циклов в час, коэффициентом инерции с ПН на отдельных ступенях частоты вращения и состоит из последовательности идентичных рабочих циклов, включающих периоды ускорения, работы при постоянной нагрузке, соответствующей заданной частоте вращения, затем одного или нескольких периодов работы при других постоянных значениях нагрузки, соответствующих другим частотам вращения, причем длительность каждого рабочего периода недостаточна для достижения теплового равновесия за время одного рабочего цикла. Нормируется 30, 60, 120 и 240 циклов в час и коэффициент инерции равный 1,2; 1,6; 2; 2,5 и 4.
Выбор электродвигателя для продолжительного режима работы S1
Рассмотрим, как выбирается двигатель для работы в различных режимах нагрузки. Начнем с продолжительного режима работы S1. Поскольку в этом режиме длительность работы под нагрузкой существенно больше постоянной нагрева, то целесообразно выбирать двигатель, для которого этот режим является номинальным. Иными словами, должны выполняться условия
Мнг≤Мном; Рнг≤Рном (60)
К этому же режиму относят циклическую нагрузку. В случае длительности цикла более 10 мин условия выбора определяются по (60).
Выбранный двигатель должен быть проверен по условиям пуска и перегрузочной способности:
Мп>Мнг.п; Mmax>Mнг max, (61)
где Мнг,п — момент сопротивления нагрузки при n=0.
Выбор двигателя для кратковременного режима работы S2
Для электроприводов, работающих в режиме S2, нецелесообразно выбирать асинхронный двигатели, предназначенные для работы в режиме S1, так как последние, как правило, обладают ограниченной перегрузочной способностью, в связи с чем в данном случае они недоиспользуются по нагреву.
При выборе двигателей, предназначенных для работы в режиме S2, приходится сталкиваться с тем, что время работы не совпадает со временем продолжительности кратковременной работы, определяемым стандартом,—10, 30, 60 и 90 мин. Кроме того, нагрузка привода в течение рабочего периода tр может ступенчато изменяться. В этих случаях рассчитываются эквивалентные величины, которые приводятся к стандартному значению продолжительности кратковременной работы tр.ст, ближайшему к реальному значению tp.
Эквивалентные моменты Мэк и мощность Рэк рассчитываются по формулам
(62)
Пример. Для графика нагрузки, приведенного на рис. 34,а, рассмотрим пример: M1=10 Н∙м, М2=15 Н∙м, t1 = 5 мин, t2=20 мин (tр= t1+t2=25 мин). Поэтому tр.ст=30 мин (выбираем стандартное время) и
Далее осуществляется проверка по формулам
Мэк≤Мном; Рэк≤Рном (63)
где Мном, Рном — номинальные значения момента и мощности двигателя, соответствующие стандартной продолжительности работы (в примере 30 мин).
В частном случае, когда нагрузка в течение tр не изменяется,
Выбранный двигатель также должен быть проверен по условиям пуска и по перегрузочной способности по формулам (61).
Выбор электродвигателя для повторно-кратковременных режимов работы S3 — S8
Для электроприводов, работающих в этих режимах, целесообразно выбирать двигатели, предназначенные для работы в режиме S3. Последовательность расчета в этом случае следующая.
По нагрузочной диаграмме для времени цикла Тц≤10 мин определяются:
относительная продолжительность включения
ПВ=(Σtpi /Тц) -100%,
где tpi — время работы при i-й нагрузке внутри рабочего цикла Тц (рис. 34,б);
приведенные к ближайшему стандартному значению ПВст, равному 15, 25, 40, 60%, эквивалентные значения момента и мощности
(64)
При выборе двигателя должны соблюдаться условия
Мэк≤Мном; Рэк≤Рном (65)
где Мном, Рном — номинальные значения момента и мощности двигателя, соответствующие стандартному значению ПВ.
Выбранный двигатель должен также проверяться по условиям (61).
В ряде случаев при больших значениях (ПВ>70÷80%) возможен выбор двигателя, предназначенного для режима S1, для которого следует принять ПВ=100%, при этом выражения (64) преобразуются к виду
(66)
В случае идентичных циклов с постоянной нагрузкой внутри рабочего периода (рис. 34, в) формулы (66) сводятся к виду
Пример. Определить эквивалентную мощность для режима, приведенного на рис. 34,б. В соответствии с методикой сначала определяем продолжительность включения. Если задано tpi=2 мин, ftр2=3 мин, Тц=9 мин, находим: ПВ= (5/9) ∙100 %=55,6 %. Выбираем ближайшее ПВ1ст=60 %.
Затем по формуле (64) находим эквивалентное значение мощности, определив предварительно по графику Р1=10 кВт, Р2=5 кВт:
Расчет допустимой частоты включений
Асинхронные короткозамкнутые двигатели, рассчитанные на длительный режим работы, при работе в повторно-кратковременном режиме с большим числом включений в течение определенного времени имеют ограниченное допустимое число включений в час z, которое зависит от фактической нагрузки электродвигателя, от соотношения между временем работы tp (с) и паузы-остановки tх (с) (рис. 34,в), а также от потерь энергии в двигателе за время разбега ∆Аp (Дж) и торможения ∆Ат (Дж). Эти потери в переходные периоды, когда частота вращения машины меньше номинальной, значительно превышают потери энергии в двигателе при работе с постоянной частотой вращения. Кроме того, при неподвижном роторе в период паузы ухудшается теплоотдача двигателя, что учитывается при расчете введением некоторого коэффициента v. Этот коэффициент зависит от способа вентиляции двигателей и может быть принят следующим: для закрытого двигателя с независимым охлаждением (способ охлаждения IC46) 0,9—1, для закрытого двигателя с охлаждением от собственного вентилятора (IC0141) 0,45—0,55, для защищенного двигателя с самовентиляцией (IC01) 0,25—0,35.
Ограничение по частоте включений двигателя вводится для того, чтобы не допустить чрезмерный перегрев его. Значение z можно определить из следующего выражения, которое используется в основном для двигателей малой мощности до 10—15 кВт:
(67)
где ∆рном, ∆рс — потери мощности в электродвигателе при номинальной и фактической нагрузках, Вт; ПВ=(tp/tp+tх) ∙100 — продолжительность включения, %.
При работе асинхронного двигателя с номинальной нагрузкой допустимое число включений в час равно:
(68)
Допустимая частота включений во многом зависит от момента инерции ротора двигателя. С увеличением мощности двигателя возрастает его момент инерции и z уменьшается. Мощность двигателей механизмов с большими статическими моментами сопротивления выбирают больше номинальной мощности механизма для сокращения времени пуска.
На практике не рекомендуется использование асинхронных электродвигателей, предназначенных для работы в режиме S1, для частого пуска механизмов, имеющих приведенный момент инерции, значительно больший, чем момент инерции самого двигателя. Для этих двигателей при максимально допустимом статическом моменте сопротивления механизма разрешается не более двух пусков в час.
Двигатели, используемые в повторно-кратковременных режимах S3 — S8, имеют соответствующую отметку на табличке (см. рис. 33).
Рис. 34. Графики работы асинхронного двигателя: а — кратковременный режим; б — повторно-кратковременный режим с переменной мощностью; в — повторно-кратковременный режим с постоянной мощностью
S3 – повторно-кратковременный режим работы электродвигателя
Этот режим работы характеризуется чередованием периодов работы под нагрузкой tр (рабочих периодов) с периодами отключения t0 (пауз), причем времени работы недостаточно, чтобы двигатель разогревался до установившегося перегрева, а времени паузы недостаточно, чтобы двигатель остыл до температуры окружающей среды.
График для повторно-кратковременного режима работы электродвигателя S3.
Повторно-кратковременный режим работы характеризуется продолжительностью включения, которая представляет собой отношение времени работы к времени цикла.
ПВ = tр / (tр + t0) = tр / tц
Продолжительность включения определяется ГОСТом и выражается в процентах или долях:
ПВ: 15%; 25%; 40%; 60%; 100%.
E: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1.
Промышленность выпускает специальные электродвигатели для повторно-кратковременной работы. В каталогах приводятся двигатели для каждой из перечисленных продолжительностей включения.
Продолжительность включения 15% и 25% характеризует кратковременный режим работы. Если ПВ лежит в пределах от 25% до 60%, то это повторно-кратковременный режим работы. Если ПВ больше 60% – это длительный режим работы.
В зависимости от режима работы по-разному производится выбор мощности двигателя.
Все части: 1 | 2 | 3
Подробности складовка на рябиновой улице на сайте.
Содержание
- Основные режимы работы электродвигателей
- Дополнительные режимы работы электродвигателей
Режимы работы электродвигателей – это определенный порядок чередования периодов, который характеризуется:
- продолжительностью и величиной нагрузки;
- условиями охлаждения;
- частотой пуска и отключений;
- частотой реверса;
- соотношениями потерь в периоды установившегося движения и пуска.
Так как существует множество режимов, выпуск двигателей для каждого из них нецелесообразен, поэтому серийные двигатели проектируются согласно ГОСТ для работы в восьми номинальных режимах. Номинальные данные содержатся в паспорте электродвигателя. Оптимальное функционирование агрегата гарантируется при его эксплуатации при номинальной нагрузке и в номинальном режиме.
Основные режимы работы электродвигателей
Существуют три основных (продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный) и пять дополнительных режимов работы, условно маркированных согласно международной классификации S1-S8. Отечественные электромашиностроительные заводы в обязательном порядке включают номинальные данные на основные режимы в каталоги и паспорт агрегата.
Продолжительный режим (S1) предусматривает длительный и беспрерывный рабочий период, во время которого двигатель нагревается до установившейся температуры. Он может «подразделяться» на два вида:
- Режим с постоянной нагрузкой (без изменения температуры в период работы). В нем функционируют двигатели конвейеров, электроприводы вентиляторов и насосов.
- Режим с изменяющейся нагрузкой (температура поднимается или падает с изменением нагрузки). Он используется при работе металлорежущих, деревообрабатывающих и прокатных станков.
Кратковременный режим работы электродвигателя (S2) характеризуется непродолжительным рабочим периодом (по стандартам 10, 30, 60, 90 минут) без нагрева двигателя до установившейся температуры с последующим его охлаждением во время паузы до температуры окружающей среды. В этом режиме действуют электроприводы запорных устройств (вентилей, шлюзов, заслонок и т.д.). В паспорте двигателя указывается продолжительность рабочего периода (например, S2 – 60 мин.).
Повторно-кратковременный режим работы электродвигателя (S3) – режим, при котором в течение рабочего периода нагрев двигателя не достигает установившейся температуры, а во время паузы не происходит охлаждения до температуры окружающей среды. Он характеризуется непрерывным чередованием периодов работы под нагрузкой и вхолостую. Так функционируют электроприводы подъемных кранов, экскаваторов и лифтов, то есть устройств, действующих циклично.
Дополнительные режимы работы электродвигателей
Дополнительные режимы обозначены маркерами S4-S8. Они введены для более удобного эквивалентирования произвольных режимов и расширения номенклатуры номинальных режимов.
S4 – повторно-кратковременный режим с влиянием пусковых процессов. Каждый цикл работы включает в себя:
- длительный период пуска, в течение которого пусковые потери оказывают влияние на температуру узлов агрегата;
- период функционирования при постоянной нагрузке без нагрева до устоявшейся температуры;
- паузу, во время которой не предусмотрено охлаждение двигателя до температуры окружающей среды.
S5 – повторно-кратковременный режим с электрическим торможением. В цикл работы входят:
- долгое время пуска;
- время работы при постоянной нагрузке без нагрева до устоявшейся температуры;
- период быстрого электрического торможения;
- период работы вхолостую без охлаждения до температуры окружающей среды.
S6 – перемежающийся режим работы. Цикл работы состоит из:
- периода функционирования с постоянной нагрузкой;
- паузы.
В течение обоих периодов температура двигателя не достигает установившегося значения.
S7 – перемежающийся режим с электрическим торможением и влиянием пусковых процессов. В каждый цикл включены:
- длительный период пуска;
- время действия машины с постоянной нагрузкой;
- быстрое электрическое торможение.
Паузы данным режимом не предусмотрены.
S8 – перемежающийся режим с разными частотами вращения (2 или более). В цикл входят периоды:
- работы с неизменной частотой вращения и постоянной нагрузкой;
- работы при других неизменных нагрузках, причем каждой из них соответствует определенная частота вращения.
Как и предыдущий, этот режим не содержит пауз.
Если вы знаете характеристики работы электродвигателей, вам не составит труда выбрать агрегат, оптимально подходящий для ваших целей. Указанная в каталогах мощность двигателя предусматривает его эксплуатацию в нормальных условиях в режиме S1 (если это не двигатель с повышенным скольжением). Превышение мощности при режиме S2 допустимо не более чем на 50% в течение 10 минут, 25% в течение 30 минут и 10% в течение 90 минут.