Режимы работы электрооборудования (ЭО) отличаются по характеру и длительности рабочих циклов, по значениям нагрузок и температурным режимам, по величине потерь, особенностям пуска и работы в установившихся режимах. Особое внимание уделяют номинальным режимам, для которых рассчитывается серийное оборудование. Данные, содержащиеся в паспорте ЭО, относятся именно к номинальному режиму и называются номинальными данными. Заводы-изготовители дают гарантии при условии работы ЭО в номинальном режиме, при номинальной нагрузке и полном соответствии теплового состояния нормативным значениям. Для более точного определения нагрузок электроприемника (ЭП) их подразделяют по группам по сходству графиков эксплуатации.
Режим S1 – продолжительный номинальный (рис. 1, а), длительность (N) которого такая, что при неизмененных значениях нагрузки (P), потерь (∆Р) и при практически неизменной температуре окружающей среды превышение температуры (θmax) всех частей машины достигает установившихся значений. То есть температура при неизменных внешних условиях практически не меняется, а если изменяется, то не более чем на 1 ºС в час при газообразной охлаждающей среде и на 0,5 ºС – при жидкой.
Режим S2 – кратковременный номинальный (рис.1, б). В этом режиме периоды постоянной нагрузки ЭО чередуются с периодами отключения. Все периоды нагрузки — непродолжительны, и температура всех частей машины не успевает достичь установившегося значения, а периоды пауз столь продолжительны, что все части машины успевают остыть до температуры, отличающейся от температуры окружающей среды не более чем на ± 3 ºС, т.е. машина находится практически в холодном состоянии. Стандартные значения периодов работы ЭО – 15, 30, 60 и 90 мин, но могут быть и меньше.
Режим S3 – повторно-кратковременный номинальный (рис. 1, в). В этом режиме цикл работы равен сумме рабочего периода tр (время работы ЭО, час) и паузы tп (время паузы, час). При этом пусковой ток не успевает вызвать превышения температуры.
Продолжительность цикла недостаточна для достижения теплового равновесия и не превышает 10 мин.
Режим характеризуется продолжительностью включения (ПВ):
ПВ = (tр/(tр + tп))·100 %,
Режимы работы электродвигателей S1-S10 по ГОСТ Р 52776-2007 (МЭК 60034-1-2004) Машины электрические вращающиеся
 |
 |
| Продолжительный режим работы S1(Продолжительный номинальный)
а |
Кратковременный режим работы S2
(Кратковременный номинальный) б |
 |
 |
| Повторно-кратковременный режим (номинальный) S3
в |
Повторно-кратковременный номинальный с частыми пускам S4
г |
 |
 |
| Повторно-кратковременный перемежающийся режим S5
е |
Перемежающийся номинальный режим работы S6
ж |
 |
 |
| Промежуточный режим S7 (Перемежающийся номинальный с частыми реверсами и электрическим торможением)
з |
Промежуточный режим S8 (Перемежающийся номинальный с двумя и больше частотами)
и |
Рисунок 1 – Режимы работы электрооборудования S1 – S8
Стандартными считаются ПВ = 15; 25; 40 и 60 %. Продолжительность цикла 15 % принимается равной 10 мин. В период паузы машина должна быть отключена и остановлена. Испытания проводятся до достижения практически повторяющейся температуры частей машины, т.е. такой температуры, изменения которой в моменты включения или отключения не превышают 2 ºС в 1 час.
Режим S4 – повторно-кратковременный режим работы с влиянием пусковых процессов – это номинальный повторно — кратковременный режим с частыми пусками (см. рис. 3.1, г), который состоит из последовательности идентичных циклов работы. Каждый цикл включает: время пуска, достаточное, чтобы пусковые потери оказывали влияние на температуру частей машины; время работы при постоянной нагрузке, за которое машина не нагревается до установившейся температуры; время останова, за которое машина не охлаждается до температуры окружающей среды.
Режим S5 – повторно-кратковременный номинальный с частыми пусками и электрическим торможением (с влиянием пусковых процессов и электрическим торможением) (см. рис. 3.1, е). В этом режиме каждый рабочий период заканчивается отключением машины и ее электрическим торможением длительностью tП. Для этого режима характерны одинаковые циклы работы.
Каждый цикл содержит:
- достаточно длительное время пуска;
- время работы, за которое машина не нагревается до установившейся температуры;
- время быстрого электрического торможения и время останова, за которое машина не охлаждается до температуры окружающей среды.
Режим S6 – перемежающийся номинальный (см. рис. 3.1, ж). В этом режиме рабочие периоды с неизменной номинальной кратковременной нагрузкой чередуются с периодами холостого хода (ХХ), причем длительность этих периодов такова, что температура машины не достигает установившегося значения. Режим характеризуется относительной продолжительностью нагрузки (ПН), которая определяется, как отношение продолжительности рабочего периода N к продолжительности tц полного цикла:
ПН = (N/tц) 100, %.
Обычно ПН = 15; 25; 40 и 60 %, а продолжительность одного цикла составляет 10 мин (см. рис. 3.1, е).
Режим S7 – перемежающийся номинальный с влиянием пусковых процессов, с частыми реверсами и электрическим торможением (см. рис. 3.1, з). Режим не содержит пауз, имеет идентичные циклы, каждый из которых включает достаточно длительный пуск, работу с постоянной нагрузкой и быстрое электрическое торможение, а затем без перерыва производится реверс и начинается следующий рабочий период. Число реверсов достигает 30÷360 циклов в час.
Режим S8 – перемежающийся номинальный с двумя частотами и больше (например, для электродвигателя (ЭД) с периодически изменяющейся частотой вращения, см. рис. 3.1, и). Режим не содержит пауз и включает идентичные циклы, каждый из которых имеет время работы с неизменной нагрузкой и неизменной частотой вращения, затем следует один или несколько периодов при других нагрузках, каждому из которых соответствует своя частота вращения (например, это работа асинхронного двигателя (АД) с переключением числа пар полюсов). Состоит из непрерывно чередующихся циклов (количество циклов в час – 30; 60; 120; 240), каждый из которых имеет несколько рабочих периодов N1÷N3, разные частоты вращения (n1÷n3) и нагрузки. Режим S8 иногда называют «кратковременный».
В последние годы дополнительно рассматривают еще два режима:
Режим S9 – работа ЭД с непериодическими изменениями нагрузки и частоты вращения. Этот режим часто содержит 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.
Режим S10 – работа ЭД с дискретными нагрузками и частотами 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 режима постоянная нагрузка, выбранная в соответствии с режимом S1, принимают за базовую для дискретных нагрузок. Дискретные нагрузки являются, как правило, 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 интегрировано давать ту же вероятность относительного ожидаемого термического срока службы изоляции машины.
Знание режима работы определяет выбор ЭД для конкретных ЭП. Мощности двигателей, указанные в каталогах, показаны для режима S1 и нормальных условий работы, кроме двигателей с повышенным скольжением. Если двигатель работает в режиме S2 или S3, он нагревается меньше, чем в режиме S1, и поэтому он допускает большую мощность на валу. Так, при работе в режиме S2 допустимая мощность может быть повышена на 50 % при длительности нагружения 10 мин, на 25 % – при длительности нагружения 30 мин, на 10% – при длительности нагружения 90 мин, [32].