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 τуст=τдоп соответствуют каталожные данные двигателя Pн, Uн, Iн, nн.
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):
|
определяется величиной нагрузки, временем работы tрн и постоянной времени нагрева Tн. Таким образом, номинальная мощность двигателя кратковременного режима S2 соответствует определенному номинальному времени работы tрн, 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 toуст будет больше допустимой toдоп (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 toу.ср. Максимальное превышение температуры τmax не должно превышать допустимого значения τдоп. Для наиболее полного использования двигателя по нагреву колебания температуры вокруг среднего установившегося значения должны быть минимальными. Это может быть достигнуто при выполнении условия tр<<Tн и tо<<Tохл. Поэтому наибольшее время цикла режима S3 регламентировано и составляет 10 минут.
Главной характеристикой повторно-кратковременного режима является относительная продолжительность включения двигателя, %:
|
. Номинальные значения ПВн 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 ПВн.
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:
|
, где tн и tхх – 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.