ГОСТом предусмотрено 10 номинальных режимов для электродвигателей.

S1 – продолжительный режим работы, характеризуется работой электродвигателя при постоянной нагрузке (Р) и потерях (Р_V) на протяжении длительного времени, пока все части машины не достигнут неизменной температуры (Ɵ_max=Ɵ_нагр), где Ɵ₀ – температура внешней среды.

Электродвигатель, будучи включенным, работает продолжительное время с неизменной нагрузкой. Он разогревается до рабочей температуры, после чего параметры работы не изменяются.

S2 – кратковременный режим работы – это работа электродвигателя на протяжении небольшого отрезка времени (Δt_p) под постоянной нагрузкой (P). При работе за определенное время (Δt_p) составляющие двигателя не успевают нагреваться до установившейся температуры (Ɵ_max), после этого машину останавливают и она охлаждается до температуры внешней среды (превышая ее не более чем на 2°С).

В обозначение режима после S2 добавляется числовое значение продолжительности нагрузки в минутах.

S3 – периодический повторно-кратковременный режим работы, представляет собой последовательность одинаковых циклов, работа в которых происходит при постоянной, неизменной нагрузке. За это время электродвигатель не успевает нагреться до максимальной температуры и при останове не охлаждается до температуры окружающей среды. Не учитываются потери, возникшие при запуске двигателя (пусковой ток не оказывает большого влияния), т. е. они не нагревают детали машины. Длительность цикла не превышает десяти минут

     Для рисунка:где Δt_p – время работы двигателя;
Δt_R – время простоя, охлаждения;
Ɵ_нагр1 – температура двигателя при максимальном охлаждении во время цикла;
Ɵ_нагр2 – максимальная температура нагрева.

Продолжительность включения (ПВ) характеризует данный режим работы и находится по формуле:

После обозначения S3 в маркировке указывается коэффициент циклической продолжительности включения (К=∆tр/Т) в процентах.

S 1 – S 3 являются основными режимами работы, а S 4 - S 10 были введены для расширения возможностей первых, и предоставления более широкого ряда электродвигателей под конкретные задачи.

S4 – повторно-кратковременный режим работы с влиянием пусковых процессов, представляется в виде циклической последовательности, в каждом цикле выполняется пуск двигателя за время (Δt_d), работа двигателя при постоянной нагрузке в течении (Δt_p), за эти промежутки времени машина не успевает достичь максимальной температуры (установившейся), а за время паузы (Δt_R) не остывает до внешней среды.

В результате цикл работы выглядит так: «пуск-работа-остановка». Он циклически повторяется.

Параметрами режима являются:

· коэффициент К=∆tр/Т;

· момент инерции двигателя (Jд), в кг∙м²

· момент инерции нагрузки (Jн), в кг∙м²

Их значения указываются после знака S4.

S5 – Повторно-кратковременный режим с электрическим торможением и влиянием пусковых процессов включает в себя те же характерности режима, что и S4, с осуществлением торможения электродвигателя за время (Δt_F). Этот режим работы характерен для электропривода лифтов.

Физический смысл электрического торможения– преобразование механической энергии вращения вала двигателя обратно в электрическую. При этом происходит отбор энергии от вала, и он быстрее останавливается.

После обозначения S5 указываются параметры, аналогичные режиму S4.

S6 – перемежающийся режим работы – последовательность циклов, при которой работа происходит в течении времени (Δt_р) с нагрузкой, и время (Δt_V) работает на холостом ходу. Двигатель не нагревается до предельной температуры.

Электродвигатель постоянно вращается, но циклически чередуется холостой ход и работа под нагрузкой.

Режим характеризуется коэффициентом К=∆tр/Т.

S7 – Перемежающийся режим с влиянием пусковых токов и электрическим торможением, особенностью является отсутствие пауз в работе, что обеспечивает 100% периодичность включения. Описывается работа в данном режиме последовательными циклами с достаточно долгим пуском (Δt_d), нормальной работой при неизменной нагрузке и торможением двигателя.

К режиму S6(7?????) добавляется торможение. Параметрами режима являются:

· коэффициент К=∆tр/Т;

· момент инерции двигателя (Jд), в кг∙м²

· момент инерции нагрузки (Jн), в кг∙м²

Их значения указываются после знака S7.

S8 - Периодический перемежающийся режим с периодически изменяющейся частотой вращения. Режим не содержит пауз, соответственно ПВ=100%. Реализация данного S8 режима происходит в асинхронных двигателях при переключении пар полюсов. Каждый последовательный цикл состоит из времени разгона (Δt_d), работы (Δt_р) и торможения (Δt_F), но при разных нагрузках, а соответственно при разных скоростях вращения ротора (n).

В режиме циклически изменяются нагрузка двигателя и частота его вращения. Причем эти два параметра связаны между собой. Измерение частоты вращения производится, например, путем изменения числа пар полюсов для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Параметрами режима являются:

· коэффициент К=∆tр/Т;

· момент инерции двигателя (Jд), в кг∙м²

· момент инерции нагрузки (Jн), в кг∙м²

Их значения указываются после знака S8.

S 9 - режим работы электродвигателя с непериодическими изменениями, нагрузки и частоты вращения. Режим, при котором обычно нагрузка и частота вращения изменяются непериодически в допустимом рабочем диапазоне. Режим часто включает в себя перегрузки, которые могут значительно превышать базовую нагрузку. Для этого типа режима постоянная нагрузка, выбранная соответствующим образом и основанная на типовом режиме S1, берется как базовая для определения перегрузки.

S10 - режим работы электродвигателя с дискретными постоянными нагрузками и частотами вращения Режим, состоящий из ограниченного числа дискретных нагрузок (или эквивалентных нагрузок) и, если возможно, частот вращения, при этом каждая комбинация нагрузки/частоты вращения сохраняется достаточное время для того, чтобы машина достигла практически установившегося теплового состояния. Минимальная нагрузка в течение рабочего цикла может иметь и нулевое значение (холостой ход, покой или бестоковое состояние). Для этого типового режима постоянная нагрузка, выбранная в соответствии с типовым режимом S1, принимается за базовую для дискретных нагрузок. Дискретные нагрузки являются эквивалентной нагрузкой, интегрированной за определенный период времени. Нет необходимости, чтобы каждый цикл нагрузки точно повторял предыдущий, однако каждая нагрузка внутри цикла должна поддерживаться достаточное время для достижения установившегося теплового состояния, и каждый нагрузочный цикл должен интегрированно давать ту же вероятность относительного ожидаемого термического срока службы изоляции машины.

Выбор мощности двигателя

Для приведения во вращение производственного механизма, имеющего заданный график нагрузки (нагрузочную диаграмму), требуется электродвигатель определенной мощности, для которого допустимое превышение температуры υ_доп>υ_уустановившееся значение температуры. Если будет взят двигатель повышенной мощности, то υ_у будет меньше υ_доп, что приведет к недоиспользованию возможностей двигателя, к неоправданному увеличению капиталовложений, массы и габаритов установки. Если будет взят двигатель заниженной мощности, то υ_у будет больше υ_доп. Это приведет к температурной перегрузке изоляции, срок службы которой резко сократится. Поэтому основным критерием выбора мощности является нагрев двигателя.

В продолжительном режиме работы при неизменной нагрузке выбор номинальной мощности двигателя Р_ном происходит так. Если температура окружающей среды равна 40°С, то мощность двигателя должна удовлетворять условию Р_ном≥Р. Зная мощность нагрузки Р, выбирают такой двигатель, мощность которого является ближайшей большей или равной мощности нагрузки.

В продолжительном режиме работы при переменной нагрузке предварительно выбирают мощность двигателя по средней мощности нагрузки Р_ср из условия Р_ном>Р_ср, а затем проводят проверочный расчет. Все методы проверки выбора мощности двигателя основаны на условии, что средние потери мощности в двигателе при работе по переменному графику нагрузки за рабочий цикл не должны превышать номинальных потерь мощности при работе двигателя с постоянной номинальной нагрузкой: Р_п.ср<Р_п.ном. Средние потери мощности рассчитывают по формуле на основании графика нагрузки:

Если выполнено условие Р_п.ср<Р_п.ном, то температура двигателя не будет превышать допустимое для изоляции значение. Если в результате расчетов получают, что Р_п.ср>Р_п.ном, то необходимо взять двигатель следующей, большей, мощности по каталогу и повторить проверочный расчет.

Также применяют другие методы, основанные на расчете эквивалентных величин (тока, момента и мощности).

Эквивалентными называют такие постоянные значения тока, момента и мощности, при которых в двигателе имеют место такие же потери мощности, как и при работе этого двигателя с переменной нагрузкой.

Потери мощности в двигателе состоят из постоянных потерь (потери в стали, на трение в подшипниках, вентиляционные), не зависящих от нагрузки, и переменных потерь, пропорциональных квадрату тока и, таким образом, зависящих от нагрузки. Принимая во внимание только переменные потери мощности, получим для эквивалентного тока

Если получают, что I_эк≤I_ном, то двигатель выбран правильно (I_ном - номинальный ток двигателя).

Когда график переменной нагрузки продолжительного режима не имеет периодов холостого хода, то для двигателей с мало меняющейся частотой вращения применяют метод эквивалентной мощности, определяемой по формуле:

Проверка двигателя на перегрузочную способность заключается в сравнении максимального момента нагрузки, определяемого графиком нагрузки, с максимальным моментом М_mах, развиваемым двигателем. Максимальный момент двигателя превышает номинальный момент в γ раз и величина называется коэффициентом перегрузочной способности двигателя. Для двигателей постоянного тока γ=2÷2,5 (определяется условиями коммутации), для асинхронных двигателей γ=1,7÷2,5. Зная номинальный момент для выбранного двигателя, определяют М_тах=γМ_ном и сравнивают его с максимальным моментом нагрузки. Если М_тахдвигателя меньше максимального момента нагрузки, то необходимо взять двигатель большей мощности. Чем более неравномерен график нагрузки, тем более вероятно, что мощность двигателя будет определяться максимальной мощностью нагрузки.

(((((При тяжелых условиях пуска двигателя производят его проверку по пусковому моменту. Для кратковременного режима работы мощность двигателя выбирают из условия, что его максимальный момент М_max должен быть больше максимального момента нагрузки, а затем проверяют по пусковому моменту.))))))))))

При повторно-кратковременном режиме работы можно выбрать специальный двигатель, предназначенный для работы в этом режиме, номинальная мощность которого определена для одного из значений ПВ (15, 25, 40 или 60%). Определив ПВ по графику нагрузки, выбирают двигатель из условия, что Р_ном≥Р. Если по графику нагрузки получается нестандартное значение ПВ, то мощность двигателя определяют из условия , где Р – мощность по графику нагрузки; ПВ – нестандартное значение продолжительности включения по графику нагрузки; ПВ_пасп – стандартное значение продолжительности включения, указанное в паспорте двигателя.

Мощность двигателя выбирают по соотношению

Если повторно-кратковременный режим характеризуется ступенчатым графиком нагрузки (рисунок),то предварительно определяют эквивалентную мощность за период работы: и продолжительность включения Затем мощность двигателя выбирают удовлетворяющей соотношению , подставляя вместо Р эквивалентную мощность Р_эк.