Режимы работы электрических машин

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 τ_уст (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 t_р чередуются с периодами отключения двигателя (паузами) t_п, причем за период работы t_p 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

Источник

Режимы работы электродвигателей

Возможные режимы работы электроприводов отличаются огромным многообразием по характеру и длительности циклов, значениям нагрузок, условиям охлаждения, соотношения потерь в период пуска и установившегося движения и т.п., поэтому изготовление электродвигателей для каждого из возможных режимов работы электропривода не имеет практического смысла.

Различают следующие режимы работы двигателей под нагрузкой в зависимости от ее длительности : продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный.

При продолжительном режиме двигатель работает без перерыва, причем рабочий период настолько велик, что нагрев двигателя достигает установившейся температуры.

Продолжительная нагрузка может быть постоянной или изменяющейся. В первом случае температура не изменяется, во втором — изменяется вместе с изменением нагрузки. С малоизменяющейся нагрузкой в этом режиме работают двигатели конвейеров, лесопильных рам и др., с переменной продолжительной нагрузкой работают двигатели различных металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станков.

При кратковременном режиме двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, а в течение паузы охлаждается до температуры окружающей среды. Продолжительность кратковременной работы ГОСТ на электрические машины устанавливает равной 10, 30, 60 и 90 мин.

При повторно-кратковременном режиме двигатель за период работы не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы — охладиться до температуры окружающей среды. В этом режиме двигатель действует с непрерывно чередующимися периодами работы под нагрузкой и вхолостую, или паузами.

При повторно-кратковременном режиме двигатель за период работы не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы — охладиться до температуры окружающей среды. В этом режиме двигатель действует с непрерывно чередующимися периодами работы под нагрузкой и вхолостую, или паузами.

Повторно-кратковременный режим характеризуется относительной продолжительностью включения ПВ = [tp/(tp + tо)] 100 %, где tp и tо — время работы и паузы при продолжительности цикла ( t ц = t р+ t о) не более 10 мин.

Повторно-кратковременный режим бывает:

с продолжительностью включения ПВ = 1 5, 25, 40 и 60% и продолжительностью цикла 10 мин,

с частыми пусками при ПВ = 15, 25, 40 и 60 % и числом включений в час 30, 60, 120 и 240 при коэффициенте инерции 1,2, 1,6, 2,5 и 4,

с частыми пусками и электроторможением при тех же номинальных ПВ, числе включений и коэффициенте инерции,

перемежающийся с продолжительностью цикла 10 мин при нагрузках ПВ= 15, 25, 40 и 60%,

Режимы работы электродвигателей по ГОСТ

Продолжительный режим работы электродвигателя S1

Кратковременный режим работы S2 — работа машины при неизменной нагрузке в течение времени, недостаточного для достижения всеми частями машины установившейся температуры, после чего следует остановка машины на время, достаточное для охлаждения машины до температуры, не более чем на 2°С превышающей температуру окружающей среды.

Для кратковременного режима работы нормируется продолжительность рабочего периода 15, 30, 60, 90 мин.

Кратковременный режим работы электродвигателя S2

В этом режиме цикл работы таков, что пусковой ток не оказывает заметного влияния на превышение температуры. Продолжительность цикла недостаточна для достижения теплового равновесия и не превышает 10 мин. Режим характеризуется величиной продолжительности включения в процентах:

ПВ = (t р / ( t р + t п)) х 100%

Повторно-кратковременный режим работы электродвигателя S3

Нормируемые значения продолжительности включения: 15, 25, 40, 60 %, или относительные значения продолжительности рабочего периода: 0,15; 0,25; 0,40; 0,60.

Для режима S3 номинальные данные соответствуют только определенному значению ПВ и относятся к рабочему периоду.

Перемежающийся режим работы S6 — последовательность идентичных циклов, каждый из которых включает время работы с постоянной нагрузкой и время работы на холостом ходу, причем длительность этих периодов такова, что температура машины не достигает установившегося значения.

Перемежающийся режим работы S6: to — время холостого хода

Перемежающийся режим с влиянием пусковых процессов и электрическим торможением S7 — последовательность идентичных циклов, каждый из которых включает достаточно длительный пуск, работу с постоянной нагрузкой и быстрое электрическое торможение. Режим не содержит пауз.

Перемежающийся режим работы с влиянием пусковых процессов и электрическим торможением S7

Перемежающийся режим с периодически изменяющейся частотой вращения S8 — последовательность идентичных циклов, каждый из которых включает время работы с неизменной нагрузкой и неизменной частотой вращения, затем следует один или несколько периодов при других постоянных нагрузках, каждой из которых соответствует своя частота вращения (например, этот режим реализуется при переключении числа пар полюсов асинхронного двигателя). Режим не содержит пауз.

Перемежающийся режим работы с периодически изменяющейся частотой вращения S8

Учет режима работы имеет большое значение при подборе двигателя. Мощности двигателей, указанные в каталогах, приведены для режима S1 и нормальных условий работы, кроме двигателей с повышенным скольжением.

Если двигатель работает в режиме S2 или S3, он нагревается меньше, чем в режиме S1, и поэтому он допускает большую мощность на валу.

При работе в режиме S2 допустимая мощность может быть повышена на 50 % при длительности нагружения 10 мин, на 25 % — при длительности нагружения 30 мин, на 10% — при длительности нагружения 90 мин.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

183. Режимы работы электрических двигателей

Срок службы машины зависит от наибольших температур, при которых работает примененная в машине изоляция. Во время преобразования в двигателе электрической энергии в механическую за счет потерь в меди, стали и на трение происходит выделение тепла. Температура двигателя при этом увеличивается. Одновременно с нагревом отдельных частей двигателя идет отдача тепла с его поверхности в окружающую среду. При длительной работе количество тепла, выделяемое двигателем, и количество тепла, отдаваемое им в окружающую среду, становятся равными, повышение температуры двигателя прекращается и она достигает своего установившегося состояния. Поэтому при определении мощности машины необходимо различать следующие три режима работы:

1. Продолжительный режим работы характеризуется работой, при которой рабочий период настолько велик, что нагрев машины достигает своего установившегося состояния.

Примером продолжительной работы может служить работа двигателей вентиляторов, компрессоров, насосов, двигателя генераторных установок и т. п. Продолжительность работы таких двигателей исчисляется часами и даже сутками.

2. Кратковременный режим работы характеризуется тем, что во время рабочего периода температура двигателя не успевает достигнуть установившегося состояния. Наступившая после рабочего периода пауза настолько велика, что температура двигателя снижается до температуры окружающей среды.

Примером кратковременной работы может служить работа двигателя разводных мостов, шлюзов и т. п.

3. Повторно-кратковременный режим работы характеризуется чередованием рабочих периодов и пауз. Продолжительность одного рабочего периода и одной паузы не должна превышать 10 мин. Режим повторно-кратковременной работы определяется относительной продолжительностью рабочего периода, под которой понимается отношение времени рабочего периода t_р к суммарной продолжительности Т рабочего периода и паузы. Например, если за 8-часовой рабочий день двигатель проработал 5 час, то относительная продолжительность рабочего периода будет:

Относительная продолжительность рабочего периода выражается в процентах и обозначается ПВ (что означает продолжительность включения). Нормальными значениями ПВ считаются 15, 25 и 40 %. ПВ указывается на паспорте двигателя.

Примером повторно-кратковременной работы служит работа двигателей кранов, лебедок, лифтов, прокатных станов, некоторых металлообрабатывающих станков (прессов, долбежных, строгальных станков) и т. п.

На фиг. 383 представлены графики работы двигателей для различных режимов.

Источник

Режимы работы электродвигателей S1-S10 по ГОСТ Р 52776-2007 (МЭК 60034-1-2004) Машины электрические вращающиеся

Режимы работы электродвигателей S1-S10 по ГОСТ Р 52776-2007 (МЭК 60034-1-2004) Машины электрические вращающиеся

ГОСТом предусмотрено 10 номинальных режимов для электродвигателей, которые обозначаются как S 1- S 10, их описание приведено ниже.

На выше приведенном рисунке Ɵ₀ – температура внешней среды.

S 2 – кратковременный режим работы электродвигателя – это работа электродвигателя на протяжении небольшого отрезка времени (Δ t_p ) при постоянной нагрузке ( P ). При работе за определенное время (Δ t_p ) составляющие двигателя не успевают нагреваться до установившейся температуры (Ɵ _max ), после этого машину останавливают и она охлаждается до температуры внешней среды (превышая не более чем на 2 0 С).

S 3 – периодический повторно-кратковременный режим работы электродвигателя, представляет собой последовательность одинаковых циклов, работа в которых происходит при постоянной, неизменной нагрузке. За это время электродвигатель не успевает нагреться до максимальной температуры и при останове не охлаждается до температуры окружающей среды. Не учитываются потери, возникшие при запуске двигателя (пусковой ток не оказывает большого влияния), то есть они не нагревают детали машины. Длительность цикла не превышает десяти минут.

Где Δ t_p – время работы двигателя; Δ t_R – время простоя, охлаждения; Ɵ_нагр1 – температура двигателя при максимальном охлаждении во время цикла; Ɵ_нагр2 – максимальная температура нагрева.

Продолжительность включения (ПВ) характеризует данный режим работы и находится по формуле:

Существуют нормированные значения ПВ: 60%, 40%, 25%, 15%.

S 4 – повторно-кратковременный режим работы электродвигателя с влиянием пусковых процессов, представляется в виде циклической последовательности, в каждом цикле выполняется пуск двигателя за время (Δ t_d ), работа двигателя при постоянной нагрузке в течении (Δ t_p ), за эти промежутки времени машина не успевает достичь максимальной температуры (установившейся), а за время паузы (Δ t_R ) не остывает до внешней среды.

S 5 – Повторно-кратковременный режим работы электродвигателя с электрическим торможением и влиянием пусковых процессов включает в себя те же характерности режима, что и S 4, с осуществлением торможения электродвигателя за время (Δ t_F ).

Этот режим работы характерен для электропривода лифтов.

S 6 – перемежающийся режим работы электродвигателя – последовательность циклов, при которой работа происходит в течении времени (Δ t _р) с нагрузкой, и время (Δ t_V ) работает на холостом ходу. Двигатель не нагревается до предельной температуры.

S 7 – Перемежающийся режим работы электродвигателя с влиянием пусковых токов и электрическим торможением, особенностью является отсутствие пауз в работе, что обеспечивает 100% периодичность включения. Описывается работа в данном режиме последовательными циклами с достаточно долгим пуском (Δ t_d ), нормальной работой при неизменной нагрузке и торможением двигателя.

Источник

Режимы работы электродвигателей.

Режим работы электропривода определяется длительностью и его харак- тером: продолжительный, кратковременный и повторно- кратковременный.

Продолжительный режим – это режим работы такой длительности, при которой за время работы двигателя температура всех устройств электропривода достигает установившегося значения. Пример механизмов с длительным режимом работы: вентиляторы, компрессоры, конвейеры непрерывного транспорта и т.д. Нагрузочная диаграмма режима (рис.2.1.)

При кратковременном режиме рабочий период относительно краток и температура двигателя не успевает достигнуть установившегося режима. Перерыв же в работе исполнительного механизма достаточно велик для того, чтобы двигатель успел охладиться практически до температуры окружающей среды. Такой режим характерен для работы самых различных механизмов кратковременного действия: шлюзов разводных мостов, подъемных шасси самолетов и т.д.

При повторно-кратковременном режиме (рис. 2.2.) периоды работы чередуются с паузами (остановка, холостой ход). причем ни в одном из периодов работы температура двигателя не достигает установившегося значения, а во время снятия нагрузки двигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды. Типичным примером работы в повторно-кратковременном режиме являются электроприводы металлорежущих станков.

t _Ц – продолжительность цикла.

Стандартные значения ПВ-15,25,40 и 60%. Например, указанные на щитке двигателя 8 кВт при ПВ-40% означает, что двигатель рассчитан на работу с номинальной нагрузкой 8 кВт в течение 4 минут, а последующее 6 минут должен быть отключён от сети.

P_{Э РАБ.}= P₁ 2 t₁+ P₂ 2 t₂+ …….+P_К 2 t_К ;

t₁+ t₂ ………..+t _К Р = P_{Э РАБ.}= ПВ%

По каталогу выбирают двигатель с номинальной мощностью P_Н при ПВ_НОМ так, чтобы P_Н >P. Выбранный двигатель проверяют по перегрузочной способности и пусковому моменту.

Расчет электрической линии включает определение сечение провода, которое обеспечивало бы нормальную работу двигателя, питаемого этой линией.

Сечение проводов рассчитывают по двум условиям – нагреву и отклонению напряжения.

Выбор сечения проводов по условиям нагрева с помощью таблиц заключается в сравнении длительно допустимого тока (I_доп.) для данного сечения провода, взятого из таблиц, с расчетным значением тока (I_расч.).

При этом должно соблюдаться условие: I_доп. ³ I_расч.

При изменении нагрузки происходит колебание напряжения у потребителя. Допустимые отклонения напряжения в процентах от номинального напряжения сети на зажимах электродвигателя составляют 5%.

В общем виде формула для определения потери напряжения в линии:

Значения коэффициента С для различных случаев приведены в табл.4

Основными причинами аварийных режимов электроустановок являются короткие замыкания и перегрузки. Для защиты электроустановок от ненормальных режимов работы применяют защитные аппараты – плавкие предохранители и автоматические выключатели.

Ток плавкой вставки предохранителя, служащего для защиты проводов от токов короткого замыкания, должен удовлетворять соотношению:

, где

I_{ном.пл.вст.} – номинальный ток плавкой вставки;

I_доп. – допустимый ток по условиям нагрева для защищаемого провода.

Плавкую вставку для защиты электродвигателя выбирают по условию:

I_{ном.пл.вст.} ³ , где

I_пуск. – пусковой ток электродвигателя;

a = 2,5 – для двигателей, пускаемых без нагрузки;

a = 2,0 – для двигателей, пускаемых под нагрузкой;

a = 1,6 – для двигателей с затяжным пуском.

Источник