Как выбрать между непрерывными и прерывистыми редукторными двигателями

Микшерный привод работает 10 минут, 50 минут отдыха, повторяется 12 раз в день. Номинальная нагрузка составляет 3 кВт. Покупатель выбирает редукторный мотор мощностью 3 кВт, рассчитанный на S1 (Непрерывная служба), потому что «мощность двигателя соответствует нагрузке». Двигатель физически больше необходимого — и дороже — потому что меньший мотор может выдерживать ту же нагрузку при периодической работе, где периоды охлаждения позволяют увеличить крутящий момент во время «включения».

Теперь рассмотрим противоположное: Конвейерная поездка работает круглосуточно, 7 дней в неделю, с номинальной нагрузкой 2,2 кВт. Покупатель выбирает редукторный мотор мощностью 2,2 кВт с рейтингом S3-40% (Периодическая служба, 40% вовремя), Потому что мотор был в наличии, и мощность совпадала. В течение месяца, Мотор работает нагрев, Масло в коробке коробки передач разрушается, А изоляция стареет — потому что двигатель был спроектирован для прерывистой работы с охлаждающими перерывами, не для непрерывной службы при полной нагрузке.

Обе неудачи связаны с одной и той же причиной: Рабочий цикл не рассматривался как параметр выбора. В этой статье объясняется, как рабочие часы и частота запуска влияют на выбор шестерённого двигателя, что означают типы служб IEC 60034-1, и почему одна и та же номинальная нагрузка может требовать разного мотора и редуктора в зависимости от того, как привод работает со временем.

Что означает рабочий цикл для выбора редукторного двигателя

Основная концепция: Тепловое равновесие

Когда мотор работает под нагрузкой, он выделяет тепло за счёт электрических потерь (Потери меди в обмотках, Потери железа в ядре) и механические потери (Трение подшипников, Вентиляторная нагрузка). Коробка передач выделяет тепло за счёт трения сетки зубчатых передач, Трение подшипников, и взбивание масла. Это тепло рассеивается через раму мотора, корпус коробки передач, и охлаждающий вентилятор для окружающего воздуха.

Если мотор работает достаточно долго, Температура стабилизируется — скорость генерации тепла равна скорости рассеяния тепла. Это называется Тепловое равновесие, и IEC 60034-1 официально определяет его: состояние, при котором повышение температуры меняется не более чем на 1 K за полчаса.

В непрерывной службе (Сезон 1), Двигатель достигает теплового равновесия. Номинальная мощность — это мощность, которую он может обеспечивать в тепловом равновесии, не превышая температурный предел своего класса изоляции.

В периодической службе (S3, S4), Двигатель не достигает теплового равновесия — он работает в течение определённого времени, затем останавливается и охлаждается. Потому что он никогда не достигает максимальной температуры, которую даёт непрерывная работа., он способен выдерживать большую нагрузку в период «включения», чем мотор с рейтингом S1 того же размера рамки.

Поэтому один и тот же размер рамы мотора может оцениваться для разных уровней мощности в зависимости от типа нагрузки. Мотор мощностью 2,2 кВт в S1 (непрерывный) может быть рассчитан на 3 кВт в диапазоне S3-40% (прерывистый, 40% вовремя) — потому что периоды охлаждения поддерживают температуру ниже.

Почему частота старта важна

Каждый раз, когда заводится мотор, Она притягивает Стартовый ток (также называют пусковым током или заблокированным роторным током) Это может быть значительно выше номинального тока. Пусковой ток может быть значительно выше, чем текущий ток в зависимости от типа двигателя, Метод запуска и контроллер. Используйте данные мотора/контроллера для самого привода. Этот скачок тока создаёт большое количество тепла в обмотках за очень короткое время.

Для редких стартов, Это тепло управляемо — двигатель охлаждается при обычной работе. Но для частых стартов, Повторяющиеся скачки тока создают накопительный тепловой эффект. Двигатель может никогда не достичь теплового равновесия в периоды «включения», Но повторяющийся нагрев при старте может поднять температуру обмотки выше предела изоляции.

Вот в чём различие между S3 и S4 служба в IEC 60034-1:

• S3 (Периодические дежурства): Процесс запуска не влияет существенно на повышение температуры. Это актуально, когда запуски бывают настолько редко, что тепловой вклад каждого запуска невелик по сравнению с течением тепла.
• S4 (Периодические дежурства с запуском): Старт явно включен как значимый тепловой компонент. Это актуально, когда запуски настолько часты, что накопленное нагрев от токов запуска является важным фактором общей температуры.

Классификация зависит от фактических данных цикла и мотора, Это не универсальный порог стартов в час. Если запуск существенно способствует повышению температуры, оценить дежурство типа S4 или эквивалентные данные производителя по перерывистой дежурности запуска.

Не уверен, относится ли ваша заявка к S3 или S4? Отправляйте количество запусков в час и указывайте, находятся ли запуски на полной загрузке. Мы можем помочь классифицировать тип нагрузки и проверить, достаточна ли тепловая ёмкость предлагаемого двигателя — или требуется ли более крупная рама для нагрева накопленного стартового тока.

Типы службы IEC 60034-1: Что они значат

IEC 60034-1 определяет десять стандартных типов служб (Сезон 1 по сезон 10). Наиболее актуальные для выбора редукторов —:

Значения стандартного рабочего цикла нагрузки (процент времени под нагрузкой в течение одного цикла) для S3–S5: 15%, 25%, 40%, 60%.

Предположение по умолчанию: Если тип службы не указан, IEC 60034-1 по умолчанию устанавливается на S1 (Непрерывная служба). Это самое консервативное предположение — двигатель выбирается так, будто он будет работать непрерывно при номинальной нагрузке, Достижение максимальной температуры.

Сезоны 7–10 Охватывайте более специализированные паттерны: Непрерывная работа с электрическим торможением, Служба с изменениями нагрузки и скорости, и служба с непериодическими колебаниями нагрузки и скорости. Они реже встречаются в стандартных редукторных двигателях, но могут применяться к конкретным машинам с сложными рабочими циклами.

Как тип службы влияет на выбор двигателя и редуктора

Выбор двигателей

Для первого сезона (Непрерывная служба), Двигатель должен быть выполнен по размеру так, чтобы его непрерывная номинальная мощность была достаточной для нагрузки, а температура теплового равновесия находится в пределах предела класса изоляции. Это самый консервативный выбор.

Для второго сезона (Краткосрочная служба), двигатель может выдавать мощность, превышающую свой номинал S1, за определённую продолжительность, потому что он не достигнет теплового равновесия. Только для иллюстрации (Это гипотетические значения для отображения тенденции, не спецификации): двигатель мощностью 2,2 кВт в S1 может выдавать примерно 2,6 кВт за S2-60 минут, 2,9 кВт за S2-30 минут, или 3,1 кВт за S2-10 минут. Фактические факторы значительно различаются в зависимости от производителя и конструкции двигателя — обратитесь к конкретному характеристикам двигателя.

Для третьего сезона (Периодическая служба), двигатель может выдавать большую мощность в период «включения», чем мотор S1 с тем же размером рамы, потому что периоды охлаждения поддерживают среднюю температуру ниже. Допустимое увеличение мощности зависит от процента рабочего цикла (ed%): Меньший процент запуска позволяет увеличить мощность.

Для 4-го сезона (прерывистый с частым запуском), Выбор должен учитывать как беговую нагрузку, так и тепловой вклад частых запусков. Обычно для этого требуется более крупный двигатель, чем у S3, с тем же процентом загруженности, Потому что нагрев стартового тока увеличивает текущее тепло.

Выбор коробок передач

Коробка передач менее напрямую зависит от типа задания, чем двигатель — шестерни и подшипники рассчитаны на механическую нагрузку, не тепловая нагрузка. Однако, Тип Duty косвенно влияет на коробку передач двумя способами:

1. Термическое воздействие на смазку: В непрерывной службе, Масло в коробке передач достигает устойчивой температуры. Если эта температура высокая (из-за высокой потери эффективности, Высокая температура окружающей среды, или недостаточное охлаждение), Смазка может разрушаться быстрее. В периодической службе, Масло имеет периоды охлаждения, что может продлить срок службы смазки.
2. Эффект начальной частоты на механическом фатигуe: Частые старты (особенно при полной нагрузке) Вводят крутящие моменты, которые утомляют зубья и подшипники передач. Приложение S4 с 30 запусками в час создаёт больше механических нагрузок, чем S1, работающее непрерывно при той же нагрузке — хотя средний крутящий момент может быть одинаковым.

Три типичных должностных профиля

Профиль 1: Непрерывная служба (Сезон 1) — Конвейерная линия

Описание: Конвейер на производственной линии работает 16 часов в сутки, 5 дней в неделю. Нагрузка стабильна (Равномерный поток материалов). Старты бывают редко (2–3 в день, Чтобы менять смены или очищать заклинивания). Запуски находятся под частичной нагрузкой (Лента пуста при запуске).

Последствия отбора:

• Мотор должен быть размером для S1 (непрерывный) при номинальной нагрузке
• Коробка передач должна быть термически достаточной для непрерывной работы (Температура масла должна стабилизироваться в допустимых пределах)
• Частота запуска низкая — соображения S3 или S4 не применимы
• Коэффициент сервиса может быть умеренным (Равномерная нагрузка, Без шока)

Ключевой параметр: Мощность двигателя по S1 должна быть ≥ требуемой механической мощности. Коробка передач должна быть рассчитана на непрерывную работу при выходном крутящем моменте.

Профиль 2: Периодическая служба (S3) — Пакетный миксер

Описание: Миксер работает партиями: Через 10 минут, 50 минут отдыха, повторяется 6 раз за смену. Нагрузка умеренная (Смешивание вязких материалов). Запуски находятся под частичной нагрузкой (смеситель начинается пустым и заполняется во время работы).

Последствия отбора:

• Доля рабочего времени составляет 16,7% (10 минут в игре / 60 минут всего). Соответствует ли это допустимому рейтингу S3 для выбранного двигателя, необходимо проверить на основе данных о таможенных обязанностях производителя двигателя
• Меньший мотор может быть достаточным — что потенциально снижает стоимость и размеры
• Масло в коробке передач имеет периоды охлаждения — тепловое напряжение ниже
• Частота запуска умеренная (6 в час) — будет ли это S3 или S4, зависит от тепловых данных двигателя

Ключевой параметр: Процент рабочего цикла (ed%) а длительность периода «включения» определяет, какое увеличение мощности допустимо. Обратитесь к данным производителя по конкретному двигателю и рабочему циклу.

Профиль 3: Частое начало (S4) — Индексирующий конвейер

Описание: Индексирующий конвейер работает короткими циклами — несколькими секундами движения, Затем короткая остановка, повторяется непрерывно на протяжении всей смены. Нагрузка умеренная. Запуски находятся под частичной нагрузкой, Но частота очень высокая.

Последствия отбора:

• Вклад начального тока в температуру значим — скорее всего, это S4, не S3
• Двигатель должен быть подбиран с учётом теплового напряжения при частом запуске, не только нагрузка
• Двигатель, подходящий для S3 при том же проценте загруженного цикла, может перегреваться в S4 из-за накопленного нагрева стартового тока
• Коробка передач должна быть рассчитана на механическую усталость при частых запусках (Переходные моменты крутящего момента на каждом старте)

Ключевой параметр: Количество стартов в час — это критическая спецификация. Вопрос о том, подходит ли приложение под S3 или S4, зависит от тепловых данных двигателя, а не от фиксированного порога запусков в час.

Применение включает частое запуск и останавление? Укажите количество стартов в час и есть ли запуски под полной нагрузкой. Для применения с высокой частотой запуска может потребоваться выбор с рейтингом S4 вместо S3 — и объём двигателя может потребоваться увеличение для выдержки накопленного теплового напряжения стартовых токов. Мы можем проверить это до заказа.

Почему средняя нагрузка недостаточна

Распространённая ошибка — рассчитывать «среднюю» нагрузку за определённый период и выбирать двигатель на основе этого среднего. Но двигатель и коробка передач не воспринимают среднюю нагрузку — они испытывают реальную нагрузку в каждый момент, а также тепловые и механические эффекты дежурной схемы.

Пример: У приложения максимальная нагрузка составляет 5 кВт на 2 минуты, Затем отдых в 8 минут. Средняя нагрузка составляет 1 кВт. Но двигатель должен выдавать 5 кВт в пиковый период без перегрева — а коробка передач должна передавать пиковый крутящий момент без механических сбоев. Выбор по средней мощности 1 кВт уменьшил бы размер как мотора, так и коробки передач.

Правильный подход: Укажите пиковую нагрузку, Продолжительность пика, Период отдыха, и частоту циклов. Пусть поставщик определит подходящий тип нагрузки и выберет двигатель и редуктор для фактической схемы нагрузки.

Что указывать для правильного выбора по службе

У меня есть рабочий цикл, но не уверен, как он влияет на выбор мотора? Отправьте время показа, Время остановить, Старт в час, Запуск с полной нагрузкой (Да/нет), и требования к отмене. Мы можем определить тип пошлины IEC, Проверьте, достаточна ли тепловая ёмкость предлагаемого двигателя для фактического рабочего режима, и подтвердить, можно ли использовать меньший мотор для периодической работы — или для частого запуска нужен более крупный мотор.