S1 – продолжительный номинальный режим работы электродвигателя
Этот режим работы характеризуется неизменной нагрузкой на валу двигателя в течение всего времени его работы.
График изменения мощности P на валу электродвигателя, момента M, потерь мощности ΔP и перегрева τ для продолжительного номинального режима работы S1.
Температурный режим двигателя следующий: он разогревается до установившегося перегрева и продолжает работать с этим перегревом весь период работы. Происходит это, потому что потери в двигателе на всем отрезке его работы будут постоянными, как только в двигателе установится квазистационарный процесс, то есть когда количество тепла, выделяемого внутри электродвигателя равно количеству тепла, отдаваемого электродвигателем в окружающую среду.
При таком режиме двигатель моет работать не только с постоянной, но и с циклической нагрузкой.
S2 – кратковременный номинальный режим работы электродвигателя
График изменения мощности P на валу электродвигателя, момента M, потерь мощности ΔP и перегрева τ для кратковременного номинального режима работы S2.
Этот режим работы характеризуется чередованием периодов с неизменной нагрузкой с периодами отключения двигателя.
В этом режиме за время работы tр превышение температуры двигателя достигает τдоп, а за время отключения t0 электродвигатель остывает до температуры окружающей среды. Если в этом режиме использовать электродвигатель, рассчитанный на длительный режим работы, то при кратковременном режиме работы в конце рабочего периода tр превышение температуры не достигает допустимого значения, то есть электрический двигатель будет недоиспользован по нагреву, а, следовательно, и по мощности. Для полного использования по нагреву двигатель необходимо перегрузить по мощности на валу. Другими словами, для кратковременного режима работы надо выбрать двигатель меньшей мощности. Чтобы количественного оценить перегрузку двигателя и его перегрев используются коэффициенты термической и механической перегрузок.
Коэффициентом термической перегрузки называется отношение потерь при кратковременном режиме работы к потерям при номинальном режиме работы.
pт = Δpкр/Δpн = (τуст/τдоп)·(1 – e-t/Tн)
Коэффициент термической перегрузки изменяется по экспоненциальному закону.
Определяется коэффициент термической перегрузки с помощью зависимости коэффициента термической перегрузки от относительной продолжительности рабочего режима tр/Tн. В справочных данных приводятся универсальные зависимости коэффициентов термической и механической перегрузок.
Зависимости коэффициентов термической pт и механической pм перегрузок при кратковременном режиме работы электродвигателя от относительной длительности его рабочего периода tр/Tр.
Коэффициент механической перегрузки pм – отношение мощности при кратковременном режиме к мощности при номинальном.
pм = Pкр/Pн
Коэффициенты термической и механической перегрузки связаны между собой функцией:
pм = √pт
Коэффициенты механической и термической перегрузки зависят от отношения постоянных потерь к переменным потерям в номинальном режиме.
a = k/vн
Если из типовых характеристик определить коэффициент термической перегрузки при отношении рабочего времени к номинальному при tр/Tн = 0,4÷0,3, то он будет лежать в пределах pм = 2÷2,5.
Все электродвигатели рассчитываются на перегрузку по моменту в 2,5÷3 раза. Отсюда следует, что при отношении рабочего времени к нагреву tр/Tн = 0,3÷0,4 машина будет работать с допустимой перегрузкой.