Номинальные режимы работы двигателей

Особенности тепловых процессов двигателей вынуждают устанавливать для них различные номинальные данные применительно к существующим режимам работы электроприводов. Двигатели выпускают для работы в режимах: продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный и перемежающийся. Для двух последних режимов предусмотрено по две модификации, учитывающие частоту пусков, электрическое торможение, изменение направления вращения, переход от одной скорости к другой, т.е. факторов, вызывающих значительные потери энергии в двигателях, что приводит к их существенному нагреву (табл. 1.2).

 

Таблица 1.2. Предельные допустимые превышения температуры частей электрических машин

Части электрических машин	Предельные длительно допустимые превышения температуры, град, при изоляции класса
A	E	B	F	Н
Обмотки переменного тока машин мощностью менее 5000 кВ∙А или с длиной сердечника не менее 1 м	50/60	65/75	70/80	85/100	105/125
Обмотки возбуждения машин постоянного и переменного тока с возбуждением постоянным током	50/60	65/75	70/80	85/100	105/125
Обмотки якорей, соединённые с коллектором	50/60	65/75	70/80	85/100	105/125
Однорядные обмотки возбуждения с оголёнными поверхностями	65/65	80/80	90/90	110/110	135/135
Стержневые обмотки роторов асинхронных машин	65/65	80/80	90/90	110/110	135/135
Обмотки возбуждения малого сопротивления, имеющие несколько слоёв, и компенсационные обмотки	60/60	75/75	80/80	100/100	125/125
Изолированные обмотки, непрерывно замкнутые на себя	60/-	75/-	80/-	100/-	125/-
Неизолированные обмотки, непрерывно замкнутые на себя Сердечники и другие стальные части, несоприкасающиеся с изолированными обмотками	Превышение температуры этих частей не должно достигать значений, которые создавали бы опасность повреждения изоляционных материалов или соседних частей
Сердечники и другие стальные части, соприкасающиеся с изолированными обмотками	60/-	75/-	80/-	100/-	125/-
Коллекторы и контактные кольца, незащищённые и защищённые	60/-	70/-	80/-	90/-	100/-

 

Этим режимам присвоены буквенные обозначения от S1 до S8.

Продолжительный номинальный режим работы двигателя S1 характерен длительной неизменной номинальной нагрузкой, обуславливающей превышение температуры всех частей электрической машины до установившихся значений при неизменной температуре охлаждающей среды (рис. 7, а).

Кратковременный номинальный режим работы двигателя S2 протекает при неизменной номинальной нагрузке с продолжительностью, не достаточной для превышения температуры всех частей электрической машины до установившихся значений при неизменной температуре охлаждающей среды, после чего следует остановка, длительность которой достаточная для охлаждения машины до практически холодного состояния (рис. 7, б).

Для этого режима предусмотрены стандартные длительности периода неизменной номинальной нагрузки 10, 30, 60, 90 мин.

Повторно-кратковременный номинальный режим работы двигателя S3 отличается от кратковременного режима тем, что кратковременные периоды неизменной номинальной нагрузки чередуются с короткими периодами отключения машины, в результате чего превышения температуры отдельных частей двигателя не могут достичь установившихся значений при неизменной температуре охлаждающей среды (рис. 7, в). Этот режим характеризуют относительной продолжительностью включения

где - время работы;

- длительность паузы.

−кратковременного режима предусмотрена стандартная относительная продолжительность включения 15, 25, 40, 60%, а длительность одного цикла, определяемая суммарным временем работы и паузы, установлена 10 мин. В этом режиме пусковые потери практически не оказывают заметного влияния на превышение температуры отдельных частей машины.

Повторно-кратковременный номинальный режим работы двигателя счастыми пусками S4 отличается от повторно-кратковременного режима тем, что пусковые потери оказывают существенное влияние на превышения температуры отдельных частей машины (рис. 7, г). Этот режим характеризуют относительной продолжительностью включения, числом пусков в час и коэффициентом инерции.

Относительную продолжительность включения рассчитывают по формуле

где - время пуска;

- время работы;

- длительность паузы.

Этому режиму соответствует стандартная относительная продолжительность включения 15, 25, 40, 60%, число включений в час 30, 60, 120, 240 при коэффициенте инерции 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 4,0; 6,3; 10,0.

Повторно-кратковременный номинальный режим работы двигателя с частыми пусками и электрическим торможением S5 характерен тем, что периоды пуска, кратковременной неизменной номинальной нагрузки и электрического торможения чередуются с периодами отключения машины, в результате чего превышения температуры отдельных частей электрической машины не могут достичь установившихся значений при неизменной температуре охлаждающей среды, а пусковые потери и потери электрического торможения оказывают существенное влияние на превышения температуры отдельных частей машины (рис. 1.7, д). Для этого режима задают:

- относительную продолжительность включения;

- число пусков в час;

- коэффициент инерции.

 

Рис. 1.7. Нагрузочные диаграммы мощности, графики потерь и температуры при номинальных режимах:

а – продолжительном;

б – кратковременном;

в – повторно-кратковре-менном;

г – повторно-кратковре-менном с частыми пусками;

д – повторно-кратковре-менном с частыми пусками и электрическим торможением;

е – перемежающимся;

ж – перемежающимся с частыми реверсами при электрическом торможении;

з – перемежающимся с тремя скоростями и график скорости.

 

Относительную продолжительность включения находят по формуле

где - время пуска;

- время работы;

- время электрического торможения;

- длительность паузы.

Рассматриваемому режиму соответствует стандартная относительная продолжительность включения 15, 25, 40, 60%, число включений в час 30, 60,120, 240 при коэффициенте инерции 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 4,0.

Перемежающийся номинальный режим работы двигателя S6 протекает при кратковременной неизменной номинальной нагрузке, чередующейся с незначительными по длительности периодами холостого хода, в результате чего превышения температуры отдельных частей электрической машины не могут достичь установившихся значений при неизменной температуре охлаждающей среды (рис. 1.7, е). Этот режим характеризуют относительной продолжительностью нагрузки

где – время работы;

- время холостого хода.

- температуры отдельных частей машины (рис. 1.7, ж). Для рассматриваемого режима задают число реверсов в час – 3 0, 60, 120, 240 и коэффициент инерции – 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 4,0.

Перемежающийся номинальный режим работы двигателя с двумя и более скоростями S8 протекает при чередовании периодов неизменной номинальной нагрузки с одной скоростью с периодами работы на другой скорости при соответствующей ей неизменной номинальной нагрузке. Кратковременность рабочих периодов на каждой скорости не обеспечивает превышений температуры отдельных частей электрической машины до установившихся значений при неизменной температуре окружающей среды, а потери при переходе от одной скорости к другой оказывают существенное влияние на превышения температуры отдельных частей машины (рис. 1.7, з). Этот режим характеризуют относительной продолжительностью нагрузки на отдельной ступени скорости, числом циклов в час и коэффициентом инерции. Относительные продолжительности нагрузки определяют по формулам:

где - время разгона;

- время работы;

- время электрического торможения.

Число стандартных циклов в час – 30, 60, 120, 240 при коэффициенте инерции 1,2; 1,6; 2,0; 2,5; 4,0.

Номинальный режим работы двигателя приводят на его табличке в виде условного обозначения самого режима и характеризующих его величин. Например: S1;S2 – 30 мин; S3 – 25%; S4 – 25%, 120 включений час, FI – 2,5;

S5=40%, 120 включений в час, FI – 1,6; S6 – 25%; S7 – 240 включений в час, FI – 4,0; S8 – 30 включений в час, FI – 2,5; 22 кВт, 740 об/мин, 40%; 55 кВт, 1470 об/мин, 60%.