Номинальные режимы работы двигателя

Различные условия работы производственных механизмов обуславливают различные режимы работы электроприводов. Поэтому в электромашиностроении номинальные режимы электрических двигателей классифицируются на восемь режимов с условными обозначениями от S1 до S8.

S1 - продолжительный номинальный режим работы. Соответствует режиму, при котором двигатель работает с номинальной нагрузкой столько времени, что превышения температуры всех его частей достигают установившихся значений, которые должны быть равны допустимым (рис. 6.8). Условию τ_уст=τ_доп соответствуют каталожные данные двигателя P_н, U_н, I_н, n_н.

Двигатели продолжительного номинального режима работы предназначены преимущественно для обширной группы электроприводов механизмов непрерывного действия.

 

S2 - кратковременный номинальный режим работы. Режим, при котором периоды номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения двигателя, причем за время работы двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время отключения успевает охладиться до температуры окружающей среды (рис. 6.9). Вследствие этого начальное превышение температуры при каждом включении равно нулю, а достигаемое в конце работы превышение температуры двигателя согласно (6.35):

(6.38)

определяется величиной нагрузки, временем работы t_рн и постоянной времени нагрева T_н. Таким образом, номинальная мощность двигателя кратковременного режима S2 соответствует определенному номинальному времени работы t_рн, значения которого стандартизованы величинами 15, 30, 60 и 90 мин.

Если фактическое время работы больше номинального, двигатель будет нагреваться до температуры, большей допустимой, и во избежание этого нагрузка должна быть снижена. Таким образом, нельзя использовать двигатель с такой же нагрузкой в длительном режиме, так как установившаяся температура двигателя t^o_уст будет больше допустимой t^o_доп (рис. 6.9). В случае, если фактическое время работы будет меньше номинального, двигатель можно в соответствующей степени перегрузить.

Двигатели кратковременного режима широко используются на электрическом транспорте (двери, разгрузочные механизмы) и для различных кратковременно работающих вспомогательных механизмов в промышленности.

S3 - повторно-кратковременный номинальный режим работы. Режим, при котором периоды работы с номинальной нагрузкой чередуются с периодами отключения двигателя, причем за время работы двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы не успевает охладиться до температуры окружающей среды (рис. 6.10).

По прошествии определенного числа циклов после включения температура двигателя, повышаясь, достигнет квазиустановившегося значения, и будет колебаться вокруг среднего значения t^o_у.ср. Максимальное превышение температуры τ_max не должно превышать допустимого значения τ_доп. Для наиболее полного использования двигателя по нагреву колебания температуры вокруг среднего установившегося значения должны быть минимальными. Это может быть достигнуто при выполнении условия t_р << T_н и t_о << T_охл. Поэтому наибольшее время цикла режима S3 регламентировано и составляет 10 минут.

Главной характеристикой повторно-кратковременного режима является относительная продолжительность включения двигателя, %:

(6.39)

.

Номинальные значения ПВ_н нормируются величинами 15, 25, 40, 60 и 100%. Номинальные данные двигатели режима S3, указанные в каталоге и на щитке двигателя, соответствуют конкретному указанному в каталоге и на щитке значению ПВ_н.

Использовать двигатели длительного режима S1 для работы в повторно-кратковременном режиме S3 даже с ПВ, близкими к 100%, не рекомендуется, так как для полного использования по температуре в режиме S3 двигатель необходимо перегружать, тем самым, уменьшая его реальную перегрузочную способность. Специальные двигатели режима S3 даже с ПВ =100% также не рекомендуется применять для работы в продолжительном режиме S1, так как его перегрузочная способность при работе в режиме S1, будет избыточна, а его массогабаритные и ценовые показатели будут гораздо выше, чем у двигателя режима S1.

Рассмотренные режимы S1, S2, S3 являются основными, и для этих режимов электротехнической промышленностью выпускаются электрические двигатели. Разработанные в теории электропривода инженерные методы проверки двигателей по нагреву позволяют осуществлять выбор двигателей на основе этих трех режимов для всех практических случаев.

В целях облегчения выбора двигателей для конкретных осложненных обстоятельств действующий ГОСТ расширил номенклатуру номинальных режимов до восьми.

S4 - повторно-кратковременный номинальный режим с частыми пусками. Данный режим характеризуется значительным влиянием пусковых динамических процессов на нагрев двигателя. Это может происходить при достаточно большом суммарном времени пуска за цикл работы.

S5 - повторно-кратковременный номинальный режим с частыми реверсами. В цикле работы электропривода присутствуют как тяжелые, длительные по времени пусковые режимы, так и участки с электрическим торможением.

S6 - перемежающийся номинальный режим работы. Характеризуется чередованием периодов работы двигателя с номинальной нагрузкой с периодами работы вхолостую, причем за время работы с нагрузкой двигатель не успевает нагреться до установившейся максимальной температуры, а за время работы вхолостую не успевает охладиться до установившейся минимальной температуры холостого хода. Характеристикой режима S6 является относительная продолжительность нагрузки:

(6.40)

,

где t_н и t_хх – времена работы соответственно с номинальной нагрузкой и в холостую.

Продолжительность цикла не должна превышать 10 мин. Номинальные значения ПН нормируются величинами 15, 25, 40, 60 и 100%.

S7 - перемежающийся номинальный режим работы с частыми реверсами. Этот режим отличается от повторно-кратковременного S5 тем, что в цикле работы отсутствуют периоды отключения двигателя.

S8 - перемежающийся номинальный режим работы с двумя и более скоростями в цикле работы. Тяжелый режим работы, в котором отсутствуют периоды отключения двигателя, одновременно регулируется скорость вращения двигателя (соответственно есть пусковые и тормозные режимы). Этим режимом работы характеризуются приводы подач металлорежущих станков с автоматизированным рабочим циклом при изготовлении сложных изделий.

Таким образом, номинальные режимы S4÷S8 дополняют конкретную информацию об интенсивных повторно-кратковременных режимах и о продолжительных режимах с переменной циклической нагрузкой.