1.3 Классификация режимов работы электрических машин с точки зрения нагрева их

Этот вопрос подробно рассматривается в курсе электрических машин. Здесь уместно повторить основные положения для целостности материала по выбору мощности двигателей с точки зрения нагрева.

По ГОСТ режимы работы классифицируются и маркируются следующим образом. Всего различают 8 режимов работы, из которых 4 режима являются основными, а 4 – дополнительными (или так называемыми рекомендуемыми режимами).

Каждый из режимов характеризуется диаграммой мощности и графиком изменения температуры машины (ν, °С). Кроме того, некоторые из этих режимов характеризуются специальными параметрами.

1.3.1 Продолжительный номинальный режим,S1 -основной.

Р=Р_Н=const. Время работы (N) настолько велико, что ν достигает установившегося значения ν_МАКС при ν_СРЕДЫ=const.

1.3.2 Кратковременный номинальный режим, S2 – основной.

Периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения машины (рис. 1.3). Периоды включения машины (N) не столь велики, чтобы температура ее достигла ν_УСТ, а периоды пауз столь длинны, что все части машины остывают до температуры окружающей среды.

ГОСТ устанавливает длительность периода работы с неизменной номинальной нагрузкой: 10 мин, 30 мин, 60 мин и 90 мин.

1.3.3 Повторно-кратко-временный номинальный режим, S3 – основной.

Периоды (кратковременные) неизменной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения (рис. 1.4). За рабочий период (N) и период паузы (R) температура машины не достигает установившихся значений. Пусковые потери практически не оказывают влияния на превышение температуры отдельных частей машины.

Режим характеризуется параметрами:

, %% – продолжительность включения;

–относительная продолжительность включения.

ПВ и ε нормируются следующим образом:

ПВ=15 (ε=0,15); ПВ=40 (ε=0,4);

ПВ=25 (ε=0,25); ПВ=60 (ε=0,6).

Величины ПВ=25 (ε=0,25) считаются номинальными. Продолжительность цикла (Ц=N+R), если нет других указаний, принимается равной 10 мин.

1.3.4 Повторно-кратковременный номинальный режим с частыми пусками, S4 – дополнительный.

Периоды пуска и неизменной кратковременной номинальной нагрузки чередуются с периодами отключения машины (рис. 1.5). За рабочий период и за период пауз (оба эти периода достаточно коротки) перегрев отдельных частей машины не достигает установившихся значений. Пусковые потери (в отличие от режима S3) оказывают существенное влияние на нагрев машины.

Основные параметры этого режима (как и для режима S3):

,%%; .

Эти параметры нормируются так же, как и для режима S3, а именно:

ПВ=15 (ε=0,15);	ПВ=25 (ε=0,25);
ПВ=40 (ε=0,4);	ПВ=60 (ε=0,6).

Величины ПВ=25 (ε=0,25) считаются номинальными.

Режим S4 дополнительно характеризуется следующими параметрами:

1) число включений в час (если нет специально установленных) – Z=30; 60; 120; 240 вкл/час;

2) коэффициент инерции (соответственно значениям Z) – (FJ)=1,2; 1,6; 2,5; 4.

Коэффициентом инерции в данном случае называется отношение суммы приведенного к валу двигателя момента инерции механизма и якоря (ротора) к моменту инерции якоря (ротора), то есть

. (1.8)

1.3.5 Повторно-кратковременный номинальный режим с

частыми пусками и электромеханическим торможением, S5 – дополнительный.

Для этого режима периоды пуска, кратковременной неизменной номинальной нагрузки и электрического торможения чередуются с периодами отключения машины (рис. 1.6). Рабочие периоды и периоды паузы не настолько длительны, чтобы перегрев отдельных частей машины достиг установившихся значений.

Пусковые и тормозные потери при работе в этом режиме оказывают существенное влияние на нагрев машины.

Основные параметры режима S5 (как и для режимов S3 и S4):

, %; .

ПВ=15 (ε=0,15); ПВ=25 (ε=0,25); ПВ=40 (ε=0,4); ПВ=60 (ε=0,6).

Как и раньше, параметры ПВ=25 (ε=0,25) считаются номинальными.

Дополнительные параметры:

Z=30; 60; 120; 240 вкл/час;

(FJ)=1,2; 1,6; 2,5; 4.

1.3.6 Перемежающийся номинальный режим, S6 – основной.

Кратковременные периоды неизменной номинальной нагрузки (рабочие периоды) чередуются с периодами холостого хода (паузами в нагрузке). Как рабочие периоды, так и периоды пауз не настолько длительны, чтобы перегрев машины достиг установившегося значения (рис. 1.7).

Режим S6 характеризуется параметром ПН – так называемой продолжительностью нагрузки:

, %%.

1.3.7 Перемежающийся номинальный режим работы с частыми реверсами и электромеханическим торможением, S7 – дополнительный.

В этом режиме периоды реверса чередуются с периодами неизменной номинальной нагрузки (рис. 1.8), причем периоды неизменной номинальной нагрузки не настолько длительны, чтобы перегрев машины достигал установившихся значений.

Потери при реверсе оказывают существенное влияние на перегрев двигателя.

Режим работы S7 характеризуется числом реверсов в час (Z_Р):

Z=30; 60; 120; 240 рев/час,

а также коэффициентами инерции (FJ) соответственно величинам Z_Р:

(FJ)=1,2; 1,6; 2,5; 4.

1.3.8 Перемежающийся номинальный режим работы с двумя или более скоростями вращения, S8 – дополнительный.

В этом режиме работы (рис. 1.9) периоды работы при неизменной номинальной нагрузке чередуются с периодами работы на другой скорости вращения при соответствующем этой скорости другом значении неизменной номинальной нагрузки.

Число ступеней скорости может быль более двух. Периоды неизменной нагрузки на каждой из скоростей вращения не настолько длительны, чтобы нагрев машины достигал установившихся значений. Потери при переходе с одной скорости на другую оказывают существенное влияние на перегрев электрической машины.

Режим S8 характеризуется продолжительностью нагрузки (ПН) на отдельных скоростях вращения:

;

;

.

Число циклов в час нормируется так: Z_Ц=30; 60; 120; 240 цикл/час при соответствующих коэффициентах инерции (FJ)=1,2; 1,6; 2,5; 4.

Таким образом, обобщая изложенное выше о режимах работы электрических машин с точки зрения нагрева их, следует отметить, что для всех повторно-кратковременных режимов (S3, S4 и S5) основным параметром является продолжительность включения:

.

Для всех перемежающихся режимов (S6, S7 и S8) таким основным параметром является продолжительность нагрузки:

.

Для режима S6 .

Для режима S7 , то есть всегда.

Для режима S8 надо рассматривать отнесенным к данной скорости вращения.

Кроме того, для всех дополнительных режимов работы (то есть для S4, S5, S7 и S8) вводится характеризующий их параметр (FJ) – коэффициент инерции, а также такой параметр, как Z включ/час, Z рев/час или Z цикл/час.

По ГОСТ на электрические машины на щетках должны указываться, кроме привычной маркировки (Р_Н, U_Н, I_Н, ω_Н, η_Н, cos φ_Н и др.), также и дополнительные сведения: класс изоляции и допустимый перегрев (τ), номинальный режим с характеризующими его параметрами (FJ) и Z. Это облегчает правильный выбор мощности двигателя по нагреву с учетом его динамической нагрузки. Однако заводы-изготовители электрических машин очень редко приводят в каталогах эту дополнительную информацию.