2.2.2. Режими роботи електроприймачів

Згідно з ДСТУ, за умовами нагріву встановлені вісім номінальних режимів роботи електричних машин, з яких най-більш часто зустрічаються наступні три: тривалий (умовне поз-начення S₁), короткочасний (S₂), повторно-короткочасний (S₃).

У тривалому режимі роботи машина з постійним зна-ченням номінального навантаження та температури навколиш-нього середовища працює тривалий проміжок часу, протягом якого перевищення температури всіх її частин досягає уста-леного значення.

У якості прикладів механізмів з тривалим режимом ро-боти можна назвати відцентрові насоси, вентилятори, компре-сори, прокатні стани, токарні та фрезувальні верстати тощо.

У правильно спроектованій машині усталена темпера-тура при номінальному навантаженні повинна мати значення, яке наближається до допустимого для даного класу ізоляції.

Спрощений графік роботи машини для цього режиму наведений на рис.2.1. Для тривалого режиму роботи з незмі-нною потужністю (вентилятори, насоси, компресори, деякі тра-нсформатори, текстильні верстати) температура досягає свого усталеного значення за 3-6 годин у машинах середньої і великої потужності, а в мікромашинах – за 10÷30 хвилин.

Рис.2.1. Криві зміни P, ΔP і θ при роботі електричної машини в тривалому режимі з постійним навантаженням	Рис.2.2. Графік зміни потужності P і величини θ у тривалому режимі при змінному навантаженні

Після цього все тепло, що утворюється, віддається у навколишнє середовище.

Якщо електрична машина працює в тривалому режимі, але зі змінним навантаженням (рис.2.2), то в ній постійно відбу-вається неусталений тепловий процес, оскільки в різні проміжки часу (t₁, t₂, t₃ і т.д.) мають місце різні втрати потужності.

Для визначення можливості виконання електричною ма-шиною заданого графіка навантаження використовують метод еквівалентного струму.За величиною еквівалентного струму I_e

(2.1)

і номінальної напруги U_н можна визначити номінальну поту-жність машини, яка необхідна для виконання заданого графіка навантаження.

Короткочасним режимом роботи електричної машини називають такий режим роботи, в якому періоди незмінного нава-нтаження чергуються з періодами вимикання машини (рис.2.3,б).

Рис.2.3. Криві зміни, P, ΔP і θ при роботі машини в повторно-короткочасному (а) і короткочасному (б) режимах

У цьому випадку протягом робочого періоду перевище-ння температури її частин не досягає усталеного значення, а пауза настільки тривала, що до наступного вмикання всі частини машини охолоджуються до температури навколиш-нього середовища. Для машин загального використання встано-влено такі тривалості робочого періоду: 10, 30, 60, 90 хвилин.

У режимі короткочасного навантаження працюють дода-ткові приводи верстатів, шлюзів, розвідних мостів, засуви тру-бо- і газопроводів тощо.

Оскільки в короткочасному режимі роботи температура не досягає свого усталеного значення, то від такої машини мож-на отримати більшу потужність, ніж у тривалому режимі. При-чому, чим менша тривалість робочого періоду, тим більшу поту-жність може розвинути машина не перевищуючи допустимої температури.

Повторно-короткочасним режимом роботи електрич-ної машини називають режим, в якому періоди незмінного наван-таження чергуються з періодами вимикання машини (рис.2.3,а). У цьому режимі ні в одному із періодів роботи перевищення тем-ператури не досягає усталеного значення, а під час паузи машина не встигає охолонути до температури навколишнього середовища.

Повторно-короткочасний режим роботи характеризують (у відсотках) тривалістю вмикання (ТВ)

(2.2)

Установлено чотири стандартних значення ТВ: 15%, 25%, 40% і 60%. Якщо тривалість одного циклу дорівнює 10 хв, то при ТВ=60% двигун працює з навантаженням 6 хвилин, а насту-пні 4 хвилини вимкнений.

Крива нагріву в повторно-короткочасному режимі має пилкоподібний характер, оскільки періоди нагріву чергуються з періодами охолодження.

На практиці при визначенні потужності, яку може розви-нути електрична машина в повторно-короткочасному режимі, виходять із еквівалентного струму

(2.3)

де І_р – струм машини в робочий період.

Якщо машина розрахована на роботу при повторно-ко-роткочасному режимі з ТВ₁, то при роботі її у режимі з ТВ₂ вели-чину струму можна збільшити або зменшити пропорційно

(2.4)

Із формули (2.4) випливає, що для ТВ=60% машина може розвивати потужність, що дорівнює 1,3P_∞, для ТВ=40% – по-тужність 1,6P_∞, для ТВ=25% – потужність 2P_∞, для ТВ=15% – потужність 2,6 P_∞, де P_∞ – потужність при тривалому режимі роботи (при ТВ=100%).

Типовим прикладом роботи в повторно-короткочасному режимі є електроприводи кранів, деяких металургійних верста-тів, бурові верстати у нафтовидобувній промисловості.

При тривалості циклу більше 10 хвилин і ТВ>60% режим роботи електроприймача вважається сталим.

Розрізняють також і режими системи електропостачання. Вони визначається режимами енергосистеми та електроспожи-вачів. Можливі наступні чотири режими системи електропоста-чання (електричної мережі):

– нормальний сталий режим при якому напруги у вузлах мережі і стуми в ЛЕП знаходяться у нормативних і розрахун-кових межах;

– нормальний перехідний режим, пов'язаний з експлуата-ційними змінами схеми електропостачання;

– аварійний перехідний режим з різкою зміною парамет-рів внаслідок аварійної зміни у схемі живильної енергосистеми або в схемі розподілу електроенергії;

– післяаварійний сталий режим виникає після аварійно-го вимкнення частини елементів схеми електропостачання.