电机几乎无处不在,几乎在所有应用场景中都会用到电机,并由驱动装置来控制它们。但是几乎不同种类的电机运行时间都不相同。有些电动机始终处于运行状态,而有些电机在工作周期内运行时间很短或者周期内交替运行。所以,以此为基础,引入了电机工作制的概念。
电机工作制实际就是说电机运行的工作状态,比如是连续运行或短时运行或间歇运行。
一、工作制的类型
电机的工作制根据电机工作运行时间的长短大致可分为3类:
1.连续工作制是指电机在额定电压和额定负载下可以持续运行,不必停止运转。通常用户在未表明工作制时,制造厂应认定是连续工作制。
2.周期工作制是指电机在额定条件下只能断续运行, 即电机在工作一段工作时间后需要“休息”。通常会通过暂载率来表示,即在一个周期内,电机持续负载运行时间与周期之比的百分数,一般有四种:15%、25%、40%和60%。
3.短时工作制是指电机在额定条件下,只能在限定的时间内运行,工作周期短,停止周期长。当电机在额定负载下运行的时间达到了规定时间,就必须停止运行,只有冷却后才能重新起动。
二、工作制的划分
IEC60034-1中划分了10种电机工作制并对其进行了特征描述,每类工作制对电机承受负载情况都有相关说明,包括启动、电制动、空载、断能停转以及阶段的持续时间和先后顺序。
IEC60034是所有电机标准中最主要的标准之一,对应中国标准的GBT755。
S1连续工作制
在恒定负载下的运行时间足以达到热稳定,一直运行下去也会热稳定,所以没什么需要达到的参数。
该工作制表明,电机能够运行足够长的时间,且温度达到一个稳定值,S1工作制的电机常用于工厂的控制驱动器,压缩机,输送机等。
S2短时工作制
在恒定负载下按给定的时间运行,该时间不足以达到热稳定,随之即断能停转足够长的时间,使电机再度冷却到与冷却介质温度之差在2K以内。
在这种工作制中,电机运行时间非常短,加热时间远低于冷却时间。因此,在再次运行之前,电机会先预热至环境温度。这种工作制的电机常见于起重机,家用电器驱动器,阀门控制器等。
S3断续周期工作制
按一系列未达到热平衡状态的相同的工作周期运行,每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段停机间隔(断能停转时间)。负载持续率为恒定负载运行时间与负载周期之比。
这种工作制中的每一周期的起动电流对温升没有什么显著影响。但是循环周期必须持续10 min,且暂载率必须为15%、25%、40%、60%四种中的一个,这种工作制的电机常见于冲压和钻床上。
S4包括起动的断续周期工作制
按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段对温升有显著影响的起动时间、一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。
类似S3,但是在S3基础上增加了起动,所以需要电机负载的转动惯量,即电机的加速能力。该工作制的电机广泛用于金属切割机、钻孔机、矿山提升机等。
S5包括电制动的断续周期工作制
按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间、一段快速电制动时间和一段断能停转时间。
类似S4,需要电机负载的转动惯量。但是所有时间段都太短而无法达到各自的稳态温度,该工作制电机常见于用于方坯轧机、机械手驱动、矿山提升机等。
S6连续周期工作制
按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段空载运行时间,但不停机。
即运行周期=工作(负载+空载),参照S3。常见于压制机、切割机等。
S7包括电制动的连续周期工作制
按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间和一段快速电制动时间,不停机。即增加了起动的S6。主要应用于轧花机。
S8包括变速变负载的连续周期工作制
比较复杂,在这种工作制下的电机中,由一系列相同未达到热平衡状态的工作周期运行。
电机工作制
每一周期包括一段在预定转速下恒定负载运行时间,和一段或几段在不同转速下的其它恒定负载的运行时间,没有休息时间,一直运行,但是所有时间都很短,无法达到稳态温度。
S9负载和转速非周期性变化工作制
负载和转速在允许的范围内变化的非周期工作制。这种工作制包括经常过载,其值可超过满载。比较复杂,往往根据实际来规定,如风力发电。
S10离散恒定负载工作制
包括不少于4种离散负载值(或等效负载)的工作制,其中可以包括空载运行及停机,在每种负载下,均达到热平衡状态(甚至是空载或者停机),在一个工作周期中的最小负载值可为零。相比S8,可认为有很多恒负载运动,需要各个负载和时间,但不包含加减速。