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教你认识电机的10种工作制
发布日期 : 2020-01-03 15:00:17
如今,在我们的生活中,电机几乎无处不在,从航天、轮船、汽车到生活中的洗衣机、风扇、吸尘器、电动机器人等等。
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。现在电机的发展的发展趋势是朝着一体化电机方向发展,所谓一体化电机,即集成了电机、驱动器、编码器、运动控制、本地IO和通信总线于一体。
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

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。

 

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。

 

 
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。
由立迈胜自主研发的一体化步进电机一体化无刷电机一体化伺服电机等集成式系列电机适用于以上多种工作制,可根据用户需求,定制专属的应用产品。


 

如公司研发的集成式一体化步进混合伺服电机应用于卫星天线自动跟踪系统,在全速度范围内均有优异的性能表现,既能保持连续工作制(S1工作制),又能断续周期性工作(S2工作制),即使在在载体快速运动状态下也能一直保持监测,指向卫星,保持平稳、安静的运行(S8工作制)。
 

公司多年来开发出多个系列灵巧、精制、高效的自动化一体式电机产品,产品性能卓越,质量稳定可靠,通过德国TUV的CE认证。在浮球矩阵、AGV运输、医疗设备、纺织、雕刻等领域内应用广泛,可根据用户实际需要,定制专属的工作制类型。
 
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