电机一般以9种方式工作,也可以分为10种,工作系统、工作周期和负载工作时间、停止时间等各不相同。这里重点介绍九种工作方式的特点,供大家参考。
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。
为了更加直观的了解电机的工作制,我们可以把电机的工作周期分为起动、负载、制动、空载、休息等时间段,以及阶段的持续时间和先后顺序。(实际负载包含起动、负载、制动、空载,这里为了便于说明)
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%。
例如,暂载率40%运行的电机,在10分钟的一个周期内是4分钟工作6分钟“休息”,如此循环交替运行。如果电机的运行超过暂载率,就可能过载而损毁。
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。 超过了规定时间继续运行, 电动机就可能过热而损坏。电机短时运转的持续时间标准有四种:10/30/60/90min。
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
S1工作制:连续工作制,保持在恒定负载下运行至热稳定状态;简称为S1。
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
S2工作制:短时工作制,本工作制简称为S2,随后应标以持续工作时间。如S2 60min。
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
S3工作制:断续周期工作制,按一系列相同的工作周期运行,每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段停机、断能时间。本工作制简称为S3,随后应标以负载持续率,如S3 25%。
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
S4工作制:包括起动的断续周期工作制。本工作制简称为S4,随后应标以负载持续率以及折算到电机轴上的电机转动惯量JM、负载转动惯量Jext,如S4 25% JM=0.15kg.m2, Jext=0.7 kg.m2。
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
S5工作制:包括电制动的断续周期工作制。本工作制简称为S5,随后应标以负载持续率以及折算到电机轴上的电机转动惯量JM、负载转动惯量Jext,如S5 25% JM=0.15kg.m2, Jext=0.7 kg.m2。
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
S6工作制:连续周期工作制。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,无停机、断能时间。本工作制简称为S6,随后应标以负载持续率,如S6 40%。
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
S7工作制: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
S8工作制:包括负载-转速相应变化的连续周期工作制。
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。
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
S9工作制:负载和转速作非周期变化的连续周期工作制。
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
S10工作制: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。
电机工作制是说控制电机运动的具体方法,是一种为了避免电机过热而烧坏的工作指导,更是一种用户需求。同时也指导你根据电机的工作制,选择合适的电机。但实际应用中很多电机的工作制是多样化的,需同时具备一种或多种工作制,以满足不同应用场景。
三、动画认识各种电机
1、永磁电机
利用永磁体提供磁场的电动机。电动机做功,需要2个条件,一个是存在磁场,另外一个是磁场中有运动的电流存在。
2、直流电动机
将直流电能转换为机械能的电动机。因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。
直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。
3、量子磁电机
4、单相感应电动机
用在只有单相电源的动力场合,带动小型机械,如小型粉碎机,砂轮机等等,一般功率小于1500W。
5、步进电机
将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器。
6、平衡电机
7、电机产生电流的原理
8、电机剖视
9、电动机的工作原理
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