如今,在我們的生活中,防爆電機幾乎無處不在,從航天、輪船、汽車到生活中的洗衣機、風扇、吸塵器、電動機器人等等。幾乎在所有應(yīng)用場景中都會用到高效電機,高壓電機,并由驅(qū)動裝置來控制它們。
但是幾乎不同種類的電機運行時間都不相同。有些電動機始終處于運行狀態(tài),而有些電機在工作周期內(nèi)運行時間很短或者周期內(nèi)交替運行。所以,以此為基礎(chǔ),引入了電機工作制的概念。
電機工作制實際就是說電機運行的工作狀態(tài),比如是連續(xù)運行或短時運行或間歇運行。
為了更加直觀的了解電機的工作制,我們可以把電機的工作周期分為起動、負載、制動、空載、休息等時間段,以及階段的持續(xù)時間和先后順序。(實際負載包含起動、負載、制動、空載,這里為了便于說明)
一、工作制的類型
電機的工作制根據(jù)電機工作運行時間的長短大致可分為3類:
1.連續(xù)工作制是指電機在額定電壓和額定負載下可以持續(xù)運行,不必停止運轉(zhuǎn)。通常用戶在未表明工作制時,制造廠應(yīng)認定是連續(xù)工作制。
2.周期工作制是指電機在額定條件下只能斷續(xù)運行, 即電機在工作一段工作時間后需要“休息”。通常會通過暫載率來表示,即在一個周期內(nèi),電機持續(xù)負載運行時間與周期之比的百分數(shù),一般有四種:15%、25%、40%和60%。
例如,暫載率40%運行的電機,在10分鐘的一個周期內(nèi)是4分鐘工作6分鐘“休息”,如此循環(huán)交替運行。如果電機的運行超過暫載率,就可能過載而損毀。
3.短時工作制是指電機在額定條件下,只能在限定的時間內(nèi)運行,工作周期短,停止周期長。當電機在額定負載下運行的時間達到了規(guī)定時間,就必須停止運行,只有冷卻后才能重新起動。
超過了規(guī)定時間繼續(xù)運行, 電動機就可能過熱而損壞。電機短時運轉(zhuǎn)的持續(xù)時間標準有四種:10/30/60/90min。
二、工作制的劃分
IEC60034-1中劃分了10種電機工作制并對其進行了特征描述,每類工作制對電機承受負載情況都有相關(guān)說明,包括啟動、電制動、空載、斷能停轉(zhuǎn)以及階段的持續(xù)時間和先后順序。
IEC60034是所有電機標準中主要的標準之一,對應(yīng)中國標準的GBT755。
S1連續(xù)工作制
在恒定負載下的運行時間足以達到熱穩(wěn)定,一直運行下去也會熱穩(wěn)定,所以沒什么需要達到的參數(shù)。
其中:P—負載功率;Pv—電氣損耗;θ—溫度;θmax—達到的溫度;t—時間
該工作制表明,電機能夠運行足夠長的時間,且溫度達到一個穩(wěn)定值,S1工作制的電機常用于工廠的控制驅(qū)動器,壓縮機,輸送機等。
S2短時工作制
在恒定負載下按給定的時間運行,該時間不足以達到熱穩(wěn)定,隨之即斷能停轉(zhuǎn)足夠長的時間,使電機再度冷卻到與冷卻介質(zhì)溫度之差在2K以內(nèi)。
其中:P—負載功率;θ—溫度;t—時間;Pv—電氣損耗;θmax—達到的溫度;Δtp—恒定負載運行時間
在這種工作制中,電機運行時間非常短,加熱時間遠低于冷卻時間。因此,在再次運行之前,電機會先預(yù)熱至環(huán)境溫度。這種工作制的電機常見于起重機,家用電器驅(qū)動器,閥門控制器等。
S3斷續(xù)周期工作制
按一系列未達到熱平衡狀態(tài)的相同的工作周期運行,每一周期包括一段恒定負載運行時間和一段停機間隔(斷能停轉(zhuǎn)時間)。負載持續(xù)率為恒定負載運行時間與負載周期之比。
其中:P—負載功率;θ—溫度;Pv—電氣損耗;θmax—達到的溫度;t—時間;Tc —負載周期;Δtp—恒定負載運行時間;ΔtR—停機和斷能時間;負載持續(xù)率= Δtp / Tc—負載周期
這種工作制中的每一周期的起動電流對溫升沒有什么顯著影響。但是循環(huán)周期必須持續(xù)10 min,且暫載率必須為15%、25%、40%、60%四種中的一個,這種工作制的電機常見于沖壓和鉆床上。
S4包括起動的斷續(xù)周期工作制
按一系列相同的工作周期運行,每一周期包括一段對溫升有顯著影響的起動時間、一段恒定負載運行時間和一段斷能停轉(zhuǎn)時間。
類似S3,但是在S3基礎(chǔ)上增加了起動,所以需要電機負載的轉(zhuǎn)動慣量,即電機的加速能力。該工作制的電機廣泛用于金屬切割機、鉆孔機、礦山提升機等。
S5包括電制動的斷續(xù)周期工作制
按一系列相同的工作周期運行,每一周期包括一段起動時間、一段恒定負載運行時間、一段快速電制動時間和一段斷能停轉(zhuǎn)時間。
類似S4,需要電機負載的轉(zhuǎn)動慣量。但是所有時間段都太短而無法達到各自的穩(wěn)態(tài)溫度,該工作制電機常見于用于方坯軋機、機械手驅(qū)動、礦山提升機等。
S6連續(xù)周期工作制
按一系列相同的工作周期運行,每一周期包括一段恒定負載運行時間和一段空載運行時間,但不停機。
即運行周期=工作(負載+空載),參照S3。常見于壓制機、切割機等。
S7包括電制動的連續(xù)周期工作制
按一系列相同的工作周期運行,每一周期包括一段起動時間、一段恒定負載運行時間和一段快速電制動時間,不停機。即增加了起動的S6。主要應(yīng)用于軋花機。
S8包括變速變負載的連續(xù)周期工作制
比較復(fù)雜,在這種工作制下的電機中,由一系列相同未達到熱平衡狀態(tài)的工作周期運行。
每一周期包括一段在預(yù)定轉(zhuǎn)速下恒定負載運行時間,和一段或幾段在不同轉(zhuǎn)速下的其它恒定負載的運行時間,沒有休息時間,一直運行,但是所有時間都很短,無法達到穩(wěn)態(tài)溫度。
S9負載和轉(zhuǎn)速非周期性變化工作制
負載和轉(zhuǎn)速在允許的范圍內(nèi)變化的非周期工作制。這種工作制包括經(jīng)常過載,其值可超過滿載。比較復(fù)雜,往往根據(jù)實際來規(guī)定,如風力發(fā)電。
S10離散恒定負載工作制
包括不少于4種離散負載值(或等效負載)的工作制,其中可以包括空載運行及停機,在每種負載下,均達到熱平衡狀態(tài)(甚至是空載或者停機),在一個工作周期中的小負載值可為零。相比S8,可認為有很多恒負載運動,需要各個負載和時間,但不包含加減速。
電機工作制是說控制電機運動的具體方法,是一種為了避免電機過熱而燒壞的工作指導(dǎo),更是一種用戶需求。同時也指導(dǎo)你根據(jù)電機的工作制,選擇合適的電機。
但實際應(yīng)用中很多電機的工作制是多樣化的,需同時具備一種或多種工作制,以滿足不同應(yīng)用場景。
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