Режим работы электродвигателя

Режимы работы асинхронного электродвигателя

При выборе электродвигателя нужно учитывать довольно много параметров, таких как: номинальная мощность, число оборотов в минуту, способ монтажного крепления, габаритные размеры, климатическое исполнение, степень защиты и так далее.
Немаловажным параметром при выборе эл двигателя является номинальный режим работы электродвигателя. В этой статье мы рассмотрим режимы работы электродвигателей и объясним, почему так важно учитывать этот фактор.

• S1 – Продолжительный

В режиме работы электродвигателя S1 агрегат продолжительное время работает от сети напряжения с неизменной нагрузкой. Постепенно разогревается до рабочей температуры, а параметры работы остаются неизменными. Большинство общепромышленных электродвигателей имеют именно такой режим работы. Характеризуется определенной относительной продолжительностью включений ПВ -100%.

• S2 – Кратковременный

При включении в сеть агрегат достигает постоянной нагрузки в течение десяти, тридцати, 60 или 90 минут. Времени недостаточно для достижения максимального нагрева, а когда не работает, электромотор остывает до внешних температур. Применяется в устройствах подающих рабочие вещества, например нефть, газ или воду. Применяется, к примеру, в запорных устройствах.

• S3 – Повторно-кратковременный

Электродвигатель так же не достигает максимального нагрева, но в отличие от S2 при остановке не остывает до внешней температуры. Применяется для привода в башенных кранах, в оборудовании для работы лифтов и эскалаторов. Агрегаты работают при ПВ 15, 25, 40, 60%.

• S4 – режим S3 с частыми пусками

Продолжительность работы и число пусков примерно одинаковы, включений в час: 30, 60, 120 и 240. Режим циклический, пуск-работа-остановка и так далее по кругу.

• S5 – Режим повторно –кратковременный с добавлением электрического торможения

В конце каждого цикла агрегат принудительно останавливается.

• S6 – Периодический режим (нагрузка на электродвигатель кратковременная)

Повторяющиеся циклы работы, однако, агрегат не успевает нагреться до постоянной температуры, но и не успевает остыть. Чередование холостого хода с нагрузкой на агрегат.

• S7 – Периодический (нагрузка кратковременна и торможение в конце)

Аналогично S6, но добавлено торможение электродвигателя в конце каждого цикла.

• S8 – Периодический режим (нагрузка кратковременна и изменяется с изменениями скорости вращения механизма)

Происходят взаимосвязанные циклические изменения нагрузки электродвигателя и скорости вращения его вала.

• S9 – Особый (периодические изменения нагрузки агрегата и частоты вращения)

Изменения происходят произвольным образом. Допускается работа с перегрузкой.

Как Вы видите, каждый режим работы предназначен для достижения определенных целей. Использовать электродвигатель с режимом несоответствующим условиям эксплуатации крайне не рекомендуется. Агрегат проработает непродолжительное время или вообще прекратит свою работу сразу после первого цикла включения. Конструктивная особенность эл двигателя каждого режима работы индивидуальна. Если Вы сомневаетесь и нужна консультация, обратитесь к нашим специалистам.

Продолжительность включения (пв). Пересчет мощности двигателя на стандартную пв. Проверка двигателя на нагрев и перегрузочную способность.

Относительная продолжительность включения (ПВ) – отношение времени работы к времени цикла, взятое в процентах:

,

где: – продолжительность работы, с;

– продолжительность паузы, с.

Для двигателей с самовентиляцией, у которых эффективность охлаждения зависит от частоты вращения, при определении расчетного значения продолжительности включения ПВ необходимо учитывать ухудшение охлаждения при пуске и во время паузы (остановки) введением коэффициентовипри расчете продолжительности цикла:

.

При пуске, торможении и остановке для асинхронных двигателей ;; Для двигателей постоянного тока;.

Если ине выделены на нагрузочной диаграмме, продолжительность цикла определяют по формуле: , где.

Действующим стандартом преду­смотрены номинальные повторно-кратковременные режимы с ПВ 15, 25, 40 и 60 % (для продолжительного ре­жима ПВ=100%). В условном обозна­чении величину ПВ указывают как S3-40%.

При необходимости выбора мощности двигателя для других значений , например относительно ПВ=100%, следует воспользоваться формулой:

При проверке по нагреву вычисляется эквивалентные величины: момент, ток или мощность и сравниваются с номинальными величинами выбранного двигателя. Причем считается, что двигатель проходит по нагреву, если: ,,.

Где:

При проверке на перегрузочную способность значение максимального момента на валу двигателя за время цикла работы сравнивается со значением номинального момента двигателя, причем:

,

где: – перегрузочная способность двигателя (указывается в справочнике).

  1. Механические характеристики двигателей постоянного тока последовательного возбуждения.

Рисунок 1 – Схема включения двигателя постоянного тока последовательного возбуждения.

Для двигателя последовательного возбуждения уравнение механической характеристики имеет вид:

И электромеханическая:

И имеет следующий вид:

Вид характеристики – гиперболический – показывает, что при уменьшении момента скорость двигателя неограниченно возрастает. Физически это объясняется условиями электрического равновесия: при , а это, в связи с уменьшением, возможно только при неограниченном возрастанииw(). Реально, в связи с остаточным потоком, скорость идеального Х.Х., но вследствие малой величинызначениенедопустимо велико. По мере возрастания момента скорость снижается по гиперболическому закону. Когда машина насыщена характеристика становится линейной.

Аналогичный вид имеет и электромеханическая характеристика. Практически в области номинальной нагрузки машина насыщается и увеличение вызывает увеличение Ф, поэтому характеристики двигателя приближаются к характеристикам двигателя независимого возбуждения.

  1. Способы торможения двигателей постоянного тока последовательного возбуждения.

Существует три способа торможения двигателей постоянного тока последовательного возбуждения:

  1. Динамическое торможение с самовозбуждением;

  2. Динамическое торможение с питанием сериесной обмотки от постороннего источника;

  3. Торможение противовключением.

    1. Динамическое торможение с самовозбуждением.

Режим динамического торможения для таких двигателей отличается от аналогичного режима для двигателей постоянного тока с независимым возбуждением тем, что тормозной момент зависит от потока, который зависит от тока якоря. Следовательно, жесткость характеристики, с уменьшением скорости и ЭДС, будет уменьшаться (интенсивность торможения не постоянна).

Достоинство данного метода состоит в простоте исполнения.

Недостатки метода:

  • При уменьшении скорости тормозной момент уменьшается значительно быстрее, чем скорость;

  • При малых скоростях торможение получается малоэффективным.

  • Торможение противовключением.

    Такой режим возможен, когда электродвигатель включен для вращения в одну сторону, а под действием момента нагрузки якорь двигателя вращается в противоположную сторону (генераторный режим). Этот режим можно получить переключением обмоток якоря на ходу.

    При переключении «В» на «Н» изменится направление IЯ, и следовательно направление момента

    Для ограничения тока якоря вводится RПР.

    При этом бросок IЯограничен значениемIЯ.max.RПРопределяется из:

    В момент равенства w=0 необходимо отключить двигатель от сети. В этом режиме:

      1. Динамическое торможение с питанием сериесной обмотки от постороннего источника.

    На обмотку возбуждения подается напряжение такой полярности, чтобы Е не изменяла своего знака. Якорь замыкается на сопротивление динамического торможения и режим полностью аналогичен режиму динамического торможения двигателей постоянного тока с независимым напряжением. Последовательно с обмоткой возбуждения включается сопротивление.

  • Режимы работы асинхронных двигателей

    Режимы работы асинхронных двигателей. Холостой ход. Если пренебречь трением и магнитными потерями в стали (идеализированная машина), то ротор асинхронного двигателя при холостом ходе вращался бы с синхронной частотой n=n1 в ту же сторону, что и поле статора; следовательно, скольжение было бы равно нулю. Однако в реальной машине частота вращения ротора n при холостом ходе никогда не может стать равной частоте вращения n1, так как в этом случае магнитное поле перестанет пересекать проводники обмотки ротора и в них не возникнет электрический ток. Поэтому двигатель в этом режиме не может развить вращающего момента и ротор его под влиянием противодействующего момента сил трения начнет замедляться. Замедление ротора будет происходить до тех пор, пока вращающий момент, возникший при уменьшенной частоте вращения, не станет равным моменту, создаваемому силами трения. Обычно при холостом ходе двигатель работает со скольжением s = 0,2-0,5 %.

    При холостом ходе в асинхронном двигателе имеют место те же электромагнитные процессы, что и в трансформаторе (обмотка статора аналогична первичной обмотке трансформатора, а обмотка ротора—вторичной обмотке). По обмотке статора проходит ток холостого хода I0, однако его значение в асинхронном двигателе из-за наличия воздушного зазора между ротором и статором значительно больше, чем в трансформаторе (20—40 % номинального тока по сравнению с 3—10 % у трансформатора). Для уменьшения тока I0 в асинхронных двигателях стремятся выполнить минимально возможные по соображениям конструкции и технологии зазоры. Например, у двигателя мощностью 5 кВт зазор между статором и ротором обычно равен 0,2—0,3 мм. Ток холостого хода, так же как и в трансформаторе, имеет реактивную и активную составляющие. Реактивная составляющая тока холостого хода (намагничивающий ток) обеспечивает создание в двигателе требуемого магнитного потока, а активная составляющая — передачу в обмотку статора из сети энергии, необходимой для компенсации потерь мощности в машине в этом режиме.

    Нагрузочный режим. Чем больше нагрузочный момент на валу, тем больше скольжение и тем меньше частота вращения ротора. Увеличение скольжения при возрастании момента объясняется

    Рис. 260. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя

    следующим образом. При увеличении нагрузки на валу ротора он начинает тормозиться и частота его вращения т уменьшается. Но одновременно увеличивается частота n1- n персечения вращающимся полем проводников обмотки ротора, а следовательно, э. д. с. Е2, индуцированная в этой обмотке, ток в роторе I2 и образованный им электромагнитный вращающий момент М. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока электромагнитный момент двигателя M не сравняется с нагрузочным моментом Мвн. При достижении равенства моментов М = Мвн торможение прекратится и двигатель будет снова вращаться с постоянной частотой вращения, но меньшей, чем до увеличения нагрузки. При уменьшении нагрузочного момента Мвн частота вращения ротора по той же причине будет увеличиваться. Обычно при номинальной нагрузке скольжение для двигателей средней и большой мощности составляет 2—4 %, а для двигателей малой мощности от 5 до 7,5 %.

    При работе двигателя под нагрузкой по обмоткам его статора и ротора проходят токи i1 и i2. Частота тока в обмотках статора f1 и ротора f2 определяется частотой пересечения вращающимся магнитным полем проводников соответствующей обмотки. Обмотка статора пересекается магнитным полем с частотой n1, а обмотка вращающегося ротора — с частотой n1 — n. Следовательно,

    f2/f1 = (n1- n)/n1= s или f2 = f1s (83)

    Передача электрической энергии из статора в ротор происходит так же, как и в трансформаторе. Двигатель потребляет из сети электрическую мощность Pэл = 3U1I1cos?1 и отдает приводимому им во вращение механизму механическую мощность Рмх (рис. 260). В процессе преобразования энергии в машине имеют место потери мощности: электрические в обмотках статора ?Рэл1 и ротора ?Рэл2, магнитные ?Рм от гистерезиса и вихревых токов в ферромагнитных частях машины и механические ?Рмх от трения в подшипниках и вращающихся частей о воздух. Из статора в ротор вращающимся электромагнитным полем передается электромагнитная мощность Pэм роторе она превращается в механическую мощность ротора Р’мх. Полезная механическая мощность на валу двигателя Pмхменьше мощности Р’мх на значение потерь мощности на трение ?Рмх.

    При возрастании механической нагрузки на валу двигателя увеличивается ток I2. В соответствии с этим возрастает и ток I1 в обмотке статора. Электромагнитный момент М создается в асинхронном двигателе в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля с током I2, индуцируемым им в проводниках обмотки статора. Однако в создании его участвует не весь ток I2, а только его активная составляющая I2cos?2 (здесь ?2— угол сдвига фаз между током I2 и э. д. с. Е2 в обмотке ротора). Поэтому

    M = cмФтI2 cos?2 (84)

    где

    Фт — амплитуда магнитного потока, созданного обмоткой статора;

    cм — постоянная, определяемая конструктивными параметрами данной машины и не зависящая от режима ее работы.

    Поясним физический смысл формулы (84). На рис. 261 изображен ротор двухполюсного асинхронного двигателя в развернутом виде, на котором кружками показаны поперечные сечения проводников. Крестики и точки внутри проводников обозначают направление в них тока i2, а под проводниками — направление индуцированных э. д. с. e2, которые пропорциональны индукции В в данной точке воздушного зазора между статором и ротором. Кривая В показывает распределение вдоль окружности ротора индукции, создаваемой вращающимся магнитным полем, кривая i2 — распределение тока в проводниках, а кривая f — распределение электромагнитных сил, возникающих в результате взаимодействия тока (а с вращающимся магнитным полем. Электромагнитный вращающий момент М, создаваемый в результате совместного действия всех сил f, будет пропорционален среднему значению электромагнитной силы fср. Легко заметить, что к проводникам, лежащим на дуге, равной 180° — ?2, приложены силы f, увлекающие ротор за вращающимся магнитным полем, а на дуге ?2 — тормозящие силы. Поэтому при неизменном токе I2 среднее значение электромагнитной силы fср, а следовательно, и электромагнитный момент М будут тем больше, чем меньше угол ?2. Электромагнитный момент М зависит от скольжения s.

    Рис. 261. Распределение индукции В, тока i2 и электромагнитных сил f, действующих на проводники асинхронного двигателя

    Так, при увеличении скольжения возрастает э. д. с. Е2 в обмотке ротора и ток I2. Однако одновременно уменьшается cos?2, так как активное сопротивление обмотки ротора R2 остается неизменным, а реактивное Х2 увеличивается (возрастает частота тока f2 в обмотке ротора).

    При s < 10-20% увеличение скольжения приводит к незначительному уменьшению cos ?2, вследствие чего активная составляющая тока в обмотке ротора I2cos ?2 и электромагнитный момент М возрастают.

    При некотором критическом скольжении sкр двигатель развивает наибольший момент Мmax, который определяет его перегрузочную способность. При дальнейшем увеличении скольжения (большем sкр) происходит резкое уменьшение cos ?2, поэтому активная составляющая тока I2cos ?2 и электромагнитный момент М уменьшаются.

    Номинальный вращающий момент Мном двигатели средней и большой мощности развивают при скольжении Sном = 2-4%.

    Согласно государственным стандартам на асинхронные двигатели отношение Mmax/Mном = 1,8-2,5. Критическое скольжение sкр для мощных двигателей составляет 5—10%, для двигателей средней и малой мощности — от 10 до 20 %.

    Асинхронный двигатель, как и любая электрическая машина, может работать в генераторном режиме, создавая тормозной момент. Этот режим используется для электрического торможения приводов.

    Режим пуска. В начальный момент пуска ротор двигателя неподвижен: скольжение s=1, магнитное поле пересекает ротор с максимальной частотой, индуцируя в нем наибольшую э. д. с. Е2. Так как ток в роторе I2 определяется значением э. д. с. Е2, то в начальный момент пуска он будет наибольшим. Наибольшим будет и ток в статоре. Обычно пусковой ток двигателя в 5—7 раз больше номинального. Вращающий момент Мп при пуске называется пусковым. Он обычно меньше наибольшего момента, который может развить двигатель. Для двигателей различных типов и мощностей отношение Мп/Мном= 0,7 – 1,8

    Режимы работы электрических машин

    На статоре четыре обмотки под углом 90 градусов

    Схема включения: Обмотки размещаются не в пазах, а в специальных держателях, выполненных из синтетического электроизоляционного материала. Обмотки имеют низкое значение индуктивности рассеяния, поэтому коммутация с помощью транзисторных ключей более благоприятна. Также имеются два датчика Холла, которые возбуждаются (HG1,HG2) постоянными магнитами ротора двигателя.

    Нагрев электрической машины зависит от режима её работы, то есть от соотношения длительности периодов работы и пауз между ними, от частоты включения электрических машин и характера протекания переходных процессов. Для различных режимов работы ГОСТ устанавливает следующие термины:

    Практически неизменённая нагрузка машины – нагрузка, при которой отклонение тока и напряжения, мощности от заданного режима не превышает ± 3 процента, а тока возбуждения и частоты не более 1 процента.

    Практически неизменная температура охлаждающей среды – это температура изменяющаяся в течении 1 часа не более чем на 1 градус (газообразная среда) или температура охлаждающей жидкости, изменяющаяся за 1 час не более чем на 0,5 градусов.

    Практически установившаяся температура частей электрического двигателя – температура, изменение которой за 1 час не более 1 градуса при условии, что нагрузка и температура охлаждающей среды остаются практически неизменными.

    Практически повторяющаяся температура части электрических машин при повторно- кратковременных или перемещающихся режимах работ – температура в конце рабочего периода или в конце паузы, изменение которой от одного рабочего периода к другому не более 2 градусов в течении 1 часа при условии что нагрузка, продолжительность включений, температуры охлаждающей среды остаются практически неизменными.

    S1- продолжительный режим- режим, при котором время работы машины при практически неизменной нагрузке и температуре охлаждающей среды достаточно для нагрева всех ее частей до практически установившейся температуре.

    Режим характеризуется неизменными потерями в течении всего времени работы машины рисунок 9.1 .

    N- полная мощность (нагрузка) SP- потери

    t- врем

    Рисунок 9.1 n- температура

    S2 – кратковременный режим – режим, при котором периоды неизменной нагрузки чередуются с периодами отключения машины. Причём за время работы температура частей машины не успевает достигнуть установившегося значения, а за время пауз (отключение машины) электрическая машина охлаждается до практически холодного состояния (не более 1 градуса от температуры охлаждающей среды) рисунок 9.2 .

    Рисунок 9.2

    Длительность периодов работы в S2 – 10,30,60,90 минут (по ГОСТ).

    Она должна быть указана в условном обозначении режима работы, например S2- 30 минут.

    Повторно-кратковременный режим (S3,S4,S5.) – отличается от S2 регламентированными продолжительностью включений пол неизменную нагрузку и продолжительностью пауз, причем температура работы ниже температуры до нагрева ЭМ до установившейся температуры, а температура пауз ниже температуры остывания до холодного состояния.

    Продолжительность включений (ПВ) устанавливается в процентах цикла работы (tц=tраб+tпауз)

    ПВ= 15,25,40 и 60% продолжительности одного цикла

    В режиме S3 температура цикла = 10 минут, работа ЭМ и паузы периодически чередуются.

    N,R – время работы и паузы (сек.)

    Рисунок 9.3

    Пример обозначения S3- 40 процентов

    Для S3 предполагается отсутствие влияния на нагрев машины увеличения потерь за время пуска, так как время пуска меньше времени работы.

    S4- повторно- кратковременный режим, который определяет эксплуатацию ЭМ с частыми пусками.

    Рисунок 9.4

    Длительность одного цикла определяется числом включений в час 30, 60, 120 и 240 при определённом коэффициенте инерции.

    FI – отношение суммы момента инерции ротора и приведенного к валу ЭД момента инерции приведённого механизма к моменту инерции ротора.

    Пример обозначения: S4- 25 процентов, 120 включений в час, FI- 2,0

    Это значит, что ЭД при FI=2 рассчитан на работу при 120 включениях в час, длительность каждого цикла составляет 60/120=0,5 минут, из которых время пуска (Д) и время работы (N) составляет 25%, то есть 7,5 секунд, а время паузы (R)- 22,5 секунд.

    S5- повтороно-кратковременный режим с частыми пусками и электрическим торможением- в конце каждого цикла происходит торможение ЭД.

    Рисунок 9.5

    FI=1,2; 1,6; 2,0; 2,5 и 4,0

    D-время пуска;

    N-время работы;

    F-время электрического торможения;

    R-пауза.

    Перемежщающийся режим- (S6,S7,S8)- периоды работы при определённой нагрузке и частоте вращения чередуются с периодами холостого хода ЭД или реверсами при электрическом торможении, или с работой при другой частоте вращения.

    Продолжительность работы с неизменной нагрузкой определяется в % длительности одного цикла.

    ПН=15, 25, 40 и 60%

    S6- длительность одного цикла 10 минут, влияние пусковых потерь на нагрев частей ЭД не учитывается.

    Нагрузка ЭД перемежается вместе с холостым ходом ЭД.

    Рисунок 9.6

    , где N- время работы с неизменной нагрузкой

    V – время холостого хода.

    S7- перемежающийся режим с частыми реверсами при электрическом торможении длительность цикла определяется числом включений в час – 30, 60, 120 или 240 при FI= 1,2;1,6;2,0;2,5; и 4,0

    Рисунок 9.7

    Из-за малой длительности неизменной нагрузки потери в пусковые периоды и во время реверсов оказывают существенное влияние на нагрев частей двигателя. Пример S7-120 вкл. В час, FI-2,5. S8 – перемещающийся режим с двумя и более частотами вращения – определена последовательная смена периодов работы с const нагрузкой на одной частоте, периодами работы на другой частоте вращения с другой постоянной нагрузкой. Режим определяется числом циклов в час. -30,60,120,240. FI= 1,2; 1,6;2,0;2,5 и 4,0 и продолжительностью нагрузки на каждой частоте (9ПН1,ПН2,…..) в %. Изменение потерь ЭД при переходе на другую частоту вращения с другой нагрузкой и при Эл. Торможении оказывает большое влияние на нагрев. Кроме основных режимов работы ЭМ (S1-S8) по ГОСТ 183-74 можно выделить.

    1. режим кратковременной нагрузки с малой продолжительностью рабочего цикла. (10 мин.) – частый случай режимов S2,S3 отличается от них, тем что tраб»tпуска , потери в ЭД надо рассматривать как f(t), а некак const.

    2. режим чередующихся реверсов – относится к режиму S7, но отличается гот него симметричным графиком мощности при различном направлении вращения, tраб»tреверса отсюда апериодические составляющие I и Ф надо учитывать при расчёте потерь.

    3. режим стохастический (случайной) нагрузки характерен для бурильного оборудования и характеризуется вероятностными характеристиками момента нагрузки (сопротивление)на валу. Для этого режима характерно то, что все переменные ЭД – ток, потери, КПД, cos j и другие характеризуются средними значениями и диапазоном случайного своего изменения.

    Режим работы электрической машины — это установленный порядок чередования периодов, характеризуемых величиной и продолжительностью нагрузки, отключений, торможения, пуска и реверса во время ее работы.

    Режимы работы электродвигателей в электроприводах различных рабочих машин разнообразны и определяются технологическими процессами, реализуемыми этими рабочими машинами. Для иллюстрации этих режимов работы используют нагрузочные диаграммы.Такая диаграмма представляет собой графически выраженную зависимость параметра, характеризующего нагрузку приводного двигателя (мощности Р, момента М или силы потребляемого тока I) от продолжительности t отдельных этапов, составляющих время работы электропривода. В действительности нагрузочная диаграмма двигателя может иметь вид графика любой формы: прямой горизонтальной линии, если нагрузка двигателя в рассматриваемый отрезок времени не изменялась, либо кривой линии с плавным переходом от одного уровня нагрузки к другому, если нагрузка изменялась. Плавность перехода уровней нагрузки обусловлена инерционностью процессов в электроприводе. Для упрощения расчета требуемой мощности двигателя криволинейный график нагрузочной диаграммы разбивают на прямолинейные участки, в пределах которых нагрузка условно остается неизменной (рис. 2.10). Чем больше участков с различной нагрузкой, тем меньше ошибка такой замены, но тем сложнее последующие расчеты.

    Согласно действующему стандарту ГОСТ 183—74 существует три основных режима работы двигателей, различающиеся характером изменения нагрузки.

    Повторно-кратковременный режим S3

    3. Повторно-кратковременный режим S3 — когда кратковременные периоды работы двигателя tр чередуются с периодами отключения двигателя (паузами) tп, причем за период работы tp превышение температуры не успевает достигнуть установившихся значений, а за время паузы части двигателя не успевают охладиться до температуры окружающей среды. Общее время работы двигателя в повторно-кратковременном режиме разделяется на периодически повторяющиеся циклы продолжительностью

    tц = tр+tп

    При повторно-кратковременном режиме работы график нагревания двигателя имеет вид пилообразной кривой (рис. 2.11, г). При достижении двигателем установившегося значения температуры перегрева, соответствующего повторно-кратковременному режиму τуст.к, температура перегрева двигателя продолжает колебаться от τmin до τmax . При этом τуст.к меньше установившейся температуры перегрева, которая наступила бы, если режим работы двигателя был продолжительным (τуст.к < τуст). Примерами повторно-кратковременного режима являются работа электроприводов лифтов, подъемных кранов, экскаваторов и других устройств, для которых характерна цикличность (чередование периодов работы с паузами). При этом продолжительность цикла tц = tр+tп не должна превышать 10 мин.

    Повторно-кратковременный режим характеризуется относительной продолжительностью включения, %,

    ПВ = (tр/tц) *100

    Действующим стандартом предусмотрены номинальные повторно-кратковременные режимы с ПВ 15, 25, 40 и 60 % (для продолжительного режима ПВ= 100 %). В условном обозначении повторно-кратковременного режима указывают величину ПВ, например, S3 — 40%.

    При переводе двигателя из продолжительного режима (ПВ = 100%) в повторно-кратковременный режим мощность двигателя, по сравнению с его мощностью в продолжительном режиме, может быть увеличена: при ПВ = 60% на З0%, при ПВ = 40% на 60%, при ПВ = 25% — в 2 раза, при ПВ = 15 % — в 2,6 раза.

    Рассмотренные три номинальных режима считаются основными. В каталогах на двигатели, предназначенные для работы в каком-либо из этих режимов, указаны номинальные данные, соответствующие режиму работы.

    Помимо рассмотренных трех основных режимов, стандартом предусмотрены еще и дополнительные режимы:
    повторно-кратковременный режим S4 с частыми пусками, с числом включений в час 30, 60, 120 или 240;

    повторно-кратковременный режим S5 с частыми пусками и электрическим торможением в конце каждого цикла;

    перемежающийся режим S6 с частыми реверсами и электрическим торможением;

    перемежающийся режим S7 с частыми пусками, реверсами и электрическим торможением;

    перемежающийся режим S8 с двумя и более разными частотами вращения.

    Продолжительность включения

    Субтитры

    Аббревиатура ПН или ПВ, обозначает режим работы источника питания и подразумевает продолжительность нагрузки и продолжительность включения соответственно. Можно сказать, что режим работы — одна из самых важных характеристик сварочного оборудования, наряду с максимальным током, который может выдать источник. Параметр ПН/ПВ обозначается в процентах или условных единицах и показывает сколько времени от 10-минутного цикла аппарат сможет работать с максимальным сварочным током. Если вы видите, что производитель заявляет ПН/ПВ аппарата на уровне 60% или 0.6 — это значит, что аппарат, сможет работать на максимальном токе обозначенном на источнике — 6 минут, после чего, ему потребуется 4-минутная пауза для охлаждения. Данная цифра, позволяет представить, как часто инвертор будет уходить в защиту по перегреву. Нагрузка источника питания для дуговой сварки, имеет как правило, переменный характер. Процесс сварки состоит из повторяющихся циклов в которых рабочий период чередуется с паузами необходимыми для замены электрода, подготовки к наложению следующего шва, подгонки деталей и т.д. Согласно стандартам различают 3 типовых режима работы: 1. Продолжительный. При неизменной нагрузке. Так работают источники питания для автоматической сварки и многопостовые источники. 2. Перемежающийся – при котором рабочие периоды чередуются с периодами работы на холостом ходу. В данном случае для обозначения рабочего режима применяется понятие «продолжительность нагрузки» или ПН. 3. Повторно-кратковременный – при котором рабочие периоды чередуются с периодами полного отключения силовых цепей источника питания от сети. В данном случае рабочий режим принято обозначать как «продолжительность включения» или ПВ. ПН(ПВ) = отношению времени работы аппарата к времени всего цикла, умноженных на х 100%. Длительность цикла принимается за 10 мин. Для большинства сварщиков-профессионалов, не говоря уже о любителях, понятие режима работы сварочного аппарата, является не понятным. Данная характеристика должна показать, как поведёт себя сварочный аппарат при работе на максимальном токе при +40С. Сварщики профессионалы, выбирая аппарат для работы смотрят на ток длительной нагрузки, который обозначен на шильде аппарата в графе «ПН 100%». Опираясь на цифры указанные в данной графе, эксперт в сварке, может представить, будет ли достаточно заявленного производителем тока, для решения тех задач, которые стоят перед сварщиком. Если токовые режимы указанные в графе «ПН 100%» совпадают или превосходят предполагаемые токи, необходимые для выполнения конкретных задач, значит – аппарат в процессе работы не будет перегреваться и уходить в защиту. Для бытового использования высокие значения ПН не столь важны, поскольку для работы по дому, аппарат редко используется на пределе возможностей, да и нагрузки носят кратковременный характер. Заявленные на аппарате данные по режиму работы инверторов являются результатом изысканий разработчиков оборудования. Необходимый ПН или ПВ источника закладывается в расчёты при проектировании. В соответствии с поставленной задачей по продолжительности нагрузки инженеры подбирают компоненты сварочного аппарата. В расчёт принимается множество нюансов, например, теплостойкость изоляции проводов, размеры и число охлаждающих радиаторов, номиналы температурных датчиков и места их установки внутри аппарата. Инженеры просчитывают наиболее теплонагруженные узлы, и проверяют как они будут влиять на режим работы инвертора в процессе длительной эксплуатации. В нашей лаборатории, мы собираемся проверять заявленные ПН аппаратов и подтверждать их, либо опровергать данные не соответствующие реальности. Как мы уже говорили, рассчитать ПН инвертора могут только инженеры на этапе проектирования источника. В условиях лаборатории, можно только подтвердить исходные данные заявленные производителем, либо опровергнуть их. Рассчитать ПН конкретного аппарата, опираясь на данные полученные во время испытаний, можно только условно и очень приблизительно. Существуют два основных метода проверки режима работы источников питания. Первый обозначен в ГОСТе (Р МЭК 60974-1-2012), и подразумевает нагружение источника максимальным током заявленным производителем. Данный способ позволяет подтвердить или опровергнуть указанные значения режима работы достаточно быстро, однако он связан с привлечением дополнительных калиброванных приспособлений, для имитации работы аппарата под нагрузкой, приборов контроля температуры в определённых точках и прочее. Среди важных параметров данной проверки следует отметить время испытания, которое согласно стандарту должно составлять 10 минут, а так же температуру внутри термокамеры в 40С. Два этих параметра позволяют получить данные с едиными исходными условиями. Стоит сказать пару слов, о том, почему единый стандарт времени и температуры так важен. Некоторые производители, в маркетиногвых целях, стремятся увеличить значения ПН/ПВ своих сварочных аппаратов и указывают данные для 5-минутного цикла. Например аппарат с циклом испытаний в 5 минут заявляется как инвертор с 40% ПН. По факту, если перевести данное значение в систему координат регламентированных ГОСТом – ПН инвертора составит не 40, а 20%, только потому, что время испытаний было сокращено. Та же история с температурой. В ГОСТе, значение данного параметра испытания обозначено в 40С, если температуру в термокамере понизить до 20-25С, то ПН аппарата вырастет, примерно, в 2 раза. То есть инвертор с реальным ПН в 40% (10мин., 40С) , при температуре 20С, может простоять под нагрузкой 8 минут и при этом не перегреться. Этим финтом, кстати, часто пользуются недобросовестные производители сварочного оборудования: указывая ПН при 20С или для 5-минутного цикла испытания, можно получить гораздо более «красивые» цифры, никак не меняя реальный режим работы. Так что, при покупке аппарата нужно уточнять насколько данные указанные на инверторе соответствуют требованиям ГОСТа. На просторах интернета, есть множество роликов, в которых их авторы пытаются продемонстрировать высокую продолжительность нагрузки сварочного оборудования. Аппараты нагружают максимальным током и на протяжении 10-20 минут жгут четырёх миллиметровые электроды. Блогеры доказывают, что испытуемые аппараты вместо 60%ПН, и соответственно 6 минут непрерывной работы, могут работать 10 минут и более, а значит, по их мнению,- аппарат, который они испытывают обладает ПН 100%. Это не так, хотя бы потому, что испытание проводится при комнатной температуре, а иногда и просто в снегу. При проверках мы сталкивались с инверторами, фактический ПН которых, был выше заявленного. Например, вместо заявленных производителем 6 минут, инвертор в термокамере проводит под нагрузкой 10минут , что для обывателя будет неоспоримым доказательством стопроцентного ПН инвертора. Однако, режим работы заявленный разработчиками следует соблюдать, поскольку инженеры проверяют теплонагруженность всех элементов конструкции, а не только наиболее дорогих узлов защищённых термозащитой. При длительном режиме испытаний или реальной работы, переодическое превышение рекомендованного ПН может привести к выходу инвертора из строя: в аппарате может отгореть какой-то контакт или оплавиться изоляция. Второй способ проверки ПН, которым мы пользуемся в своей лаборатории, позволяет узнать соответствует ли реальности ток длительной нагрузки обозначенный на инверторе. Ток длительной нагрузки- это значение тока сварочного аппарата, при котором инвертор не будет уходить в защиту по перегреву вне зависимости от времени работы. То есть, грубо говоря, это пороговое значение тока, при котором сварочный аппарат без последствий для силовой части и плат управления, — сможет работать сутками. Это значение, согласно ГОСТу, так же обозначено для температуры 40С. Длительно допустимый по нагреву ток (Iдл), связан с максимальным током (Iмакс) и режимом работы (ПН/ПВ) следующей формулой: Iдл=Iмакс. х √ ПН/ПВ Значения Тока, Напряжения и ПН сварочного аппарата указываются на шильдах. Т.е. если Вы видите, что на инверторе обозначен ПН в 60%, для максимального тока в 160А, то 100% ПН будет достигаться при токе 124А. Все данные указанные на шильдах инверторов связаны между собой. Производители, безусловно, в курсе всех формул и расчётов. Однако, проверки показывают, что цифры на аппаратах не всегда соответствуют реальности. По опыту общения с Китайскими производителями, можем сказать, что 80% заводов поднебесной не занимаются проверкой заявленных ПН. Чаще всего на небольших предприятиях пользуются только теоретическими расчётами. Заявленные данные остаются на совести инженеров и нередки случаи когда на бытовых устройствах заявляется 100% ПН – что не может быть правдой даже в теории. Нам попадались аппараты не оснащённые термозащитой вообще, либо источники с заведомо завышенным порогом срабатывания термодатчиков. Проверка этих устройств на ПН может привести к выходу аппаратов из строя, поэтому, прежде чем приступать к тестам, мы тщательно изучаем конструктив и проверяем способен ли инвертор адекватно реагировать на высокие температуры. Часто, заявленный ПН известных Европейских и американских производителей – превышает расчётные данные на 10-20А, в зависимости от мощности аппарата. Данная погрешность вводится инженерами осознано: как говорят проектанты, сварщику, для работы с аппаратами ММА, каждые 2 минуты, требуется небольшая пауза, для замены электрода. Этот перерыв учитывается разработчиками и немного повышает ПН источника. Проверка заявленного ПН с помощ ью тока длительной нагрузки заключается в следующем: аппарат устанавливается в термокамеру. Дожидаемся, когда температура аппарата достигнет 40С. Нагружаем источник током длительной нагрузки, рассчитанным по формуле и указанным на шильде инвертора. Если в течение часа, после начала испытаний, аппарат не сгорел, не перегрелся и не ушёл в защиту, — ток длительной нагрузки инвертора, а значит и заявленный ПН, можно считать подтверждённым. Время равное одному часу – выбрано нами, поскольку за этот промежуток времени источник тока нагревается до максимальных температур. Соответственно, если термозащита аппарата не сработала на протяжении часа, значит источник справляется с охлаждением. Давайте разберёмся с рассчётом и тестом ПН, — на конкретном примере. Для аппарата Aurora PRO INTER 160 (номинальный ток 160А, ПН– 60%) током длительной нагрузки будет: 160х√0.6 = 124A На практике это означает, что при токе в 124А и при температуре воздуха в 40С, INTER 160 – не будет уходить в защиту по перегреву вне зависимости от продолжительности работы. Т.е. при данном значении тока ПН аппарата будет равняться 100%. Раз уж мы заговорили об Aurora PRO INTER 160, давайте наглядно протестируем данный инвертор на соответствие заявленным характеристикам. Установим аппарат в термокамеру и дождёмся, когда температура внутри контура достигнет 40С. Поскольку длительно допустимый по нагреву ток составляет 124А, — мы выставили на аппарате именно это значение. Нагружаем подопытный источник рассчитанным током. Ждём 1 час. Как видите, по прошествии часа, аппарат не ушёл в защиту. Значит заявленный производителем ПН – соответствует реальности. Надеемся, что наш Видео-ролик посвящённый режиму работы сварочных аппаратов, внёс ясность в данный вопрос. Желаем удачи всем сварщикам, а оборудованию – работы без перегревов.

    Продолжительность включения (ПВ) — одна из основных характеристик электродвигателя работающего в повторно-кратковременном режиме (номинальный), закладывающаяся при проектировании привода различных механизмов. Описывает цикл продолжительности включения и отключения электродвигателя. При проектировании электродвигателя учитывается температурный показатель, который стараются придерживать в рабочем диапазоне температур. Электродвигатель нагревается при подаче на него электрической энергии, которая переходит в тепло, чтобы электродвигатель не перегрелся необходимо его выключать на время, чтобы он успел охладиться до температуры окружающей среды.

    Вычисление показателя

    Продолжительность включения измеряется в процентах или в относительных единицах, и определяется по следующей формуле:

    Π B % = t P t P + t Π ⋅ 100 % {\displaystyle \Pi \mathrm {B\%} ={\frac {t_{P}}{t_{P}+t_{\Pi }}}\cdot 100\%}

    где

    t P {\displaystyle {t_{P}}} — время включения двигателя в работу; t Π {\displaystyle t_{\Pi }} — продолжительность пауз за время цикла работы.

    Различают повторно-кратковременные показатели величины ПВ: 15%, 25%, 40% и 60%.

    Если продолжительность включения электродвигателя равна одной из четырех стандартных, то двигатель выбирается по каталогу электродвигателей с данной ПВ% в зависимости от требуемой мощности.

    Если ПВ двигателя отличается от стандартной, то требуемую мощность электродвигателя корректируют по формуле:

    P T P = P P Π B 1 Π B C T , {\displaystyle P_{TP}=P_{P}{\sqrt {\frac {\Pi \mathrm {B} _{1}}{\Pi \mathrm {B} _{CT}}}},}

    где

    P T P {\displaystyle P_{TP}} — требуемая мощность электродвигателя; P P {\displaystyle P_{P}} — потребляемая мощность электродвигателя; Π B 1 {\displaystyle \Pi \mathrm {B} _{1}} — фактическая ПВ электродвигателя; Π B C T {\displaystyle \Pi \mathrm {B} _{CT}} — ближайшая из стандартных ПВ. > См. также

    • Скважность
    • Подбор электродвигателя
    • Электрический двигатель

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *