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技術(shù)資料
Technical Data
電機(jī)的工作制和工作制對(duì)電機(jī)壽命的影響
電機(jī)的工作制是指電機(jī)在不同負(fù)載下的允許循環(huán)時(shí)間，以及電機(jī)在運(yùn)行、啟動(dòng)、電制動(dòng)、空載、斷能停轉(zhuǎn)等階段的持續(xù)時(shí)間和先后順序 。
IEC60034-1 中劃分了 10 種電機(jī)工作制，用 S1~S10 來表示 。以下是常見的幾種工作制介紹 ：
1. S1 連續(xù)工作制：電機(jī)在恒定負(fù)載下可以持續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間足以達(dá)到熱穩(wěn)定，能一直運(yùn)行下去且溫度保持在穩(wěn)定值。這種工作制常用于需要長期連續(xù)運(yùn)行的工業(yè)設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、泵、傳送帶等。
2. S2 短時(shí)工作制：在恒定負(fù)載下按給定的時(shí)間運(yùn)行，該時(shí)間不足以達(dá)到熱穩(wěn)定，隨后需要斷能停轉(zhuǎn)足夠長的時(shí)間，使電機(jī)冷卻到與冷卻介質(zhì)溫度之差在 2K 以內(nèi)。電機(jī)短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的持續(xù)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)有 10min、30min、60min、90min 等，常見于起重機(jī)、家用電器驅(qū)動(dòng)器、閥門控制器等設(shè)備。
3. S3 斷續(xù)周期工作制：按一系列相同的工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段斷能停轉(zhuǎn)時(shí)間。負(fù)載持續(xù)率為恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間與負(fù)載周期之比，循環(huán)周期必須持續(xù) 10min，且暫載率一般為 15%、25%、40%、60% 中的一個(gè)。適用于沖壓機(jī)、鉆床等頻繁啟停的設(shè)備。
4. S4 包括起動(dòng)的斷續(xù)周期工作制：與 S3 類似，但每一周期包括一段對(duì)溫升有顯著影響的起動(dòng)時(shí)間、一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段斷能停轉(zhuǎn)時(shí)間，需要考慮電機(jī)負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。廣泛用于金屬切割機(jī)、鉆孔機(jī)、礦山提升機(jī)等。
5. S5 包括電制動(dòng)的斷續(xù)周期工作制：每一周期包括一段起動(dòng)時(shí)間、一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間、一段快速電制動(dòng)時(shí)間和一段斷能停轉(zhuǎn)時(shí)間，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也需要考慮。常用于方坯軋機(jī)、機(jī)械手驅(qū)動(dòng)、礦山提升機(jī)等。
6. S6 連續(xù)周期工作制：按一系列相同的工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段空載運(yùn)行時(shí)間，但無斷能停轉(zhuǎn)時(shí)間。常見于壓制機(jī)、切割機(jī)等。
7. S7 包括電制動(dòng)的連續(xù)周期工作制：按一系列相同的工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段起動(dòng)時(shí)間、一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段快速電制動(dòng)時(shí)間，但無斷能停轉(zhuǎn)時(shí)間。主要應(yīng)用于軋花機(jī)等設(shè)備。
8. S8 包括變速變負(fù)載的連續(xù)周期工作制：由一系列相同的工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段在預(yù)定轉(zhuǎn)速下恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間，和一段或幾段在不同轉(zhuǎn)速下的其它恒定負(fù)載的運(yùn)行時(shí)間，但無斷能停轉(zhuǎn)時(shí)間。所有時(shí)間都較短，無法達(dá)到穩(wěn)態(tài)溫度。
9. S9 負(fù)載和轉(zhuǎn)速非周期性變化工作制：負(fù)載和轉(zhuǎn)速在允許的范圍內(nèi)變化的非周期工作制，經(jīng)常過載，其值可超過滿載。例如風(fēng)力發(fā)電等應(yīng)用場景。
10. S10 離散恒定負(fù)載工作制：包括不少于 4 種離散負(fù)載值（或等效負(fù)載）的工作制，其中可以包括空載運(yùn)行及停機(jī)，在每種負(fù)載下，均達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)，在一個(gè)工作周期中的最小負(fù)載值可為零。
工作制對(duì)電機(jī)壽命的影響如下：
1. 連續(xù)工作制（S1）：
o 優(yōu)點(diǎn)：電機(jī)設(shè)計(jì)用于長期穩(wěn)定運(yùn)行，在散熱條件良好且負(fù)載不超標(biāo)的情況下，由于運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，機(jī)械磨損較為均勻，所以如果維護(hù)得當(dāng)，電機(jī)可以有較長的使用壽命。例如在通風(fēng)良好的工廠環(huán)境中，連續(xù)運(yùn)行的風(fēng)機(jī)電機(jī)，如果負(fù)載穩(wěn)定且定期維護(hù)，通常可以使用較長時(shí)間。
o 缺點(diǎn)：如果電機(jī)長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，會(huì)持續(xù)產(chǎn)生熱量，若散熱系統(tǒng)出現(xiàn)問題或周圍環(huán)境溫度過高，電機(jī)溫度可能會(huì)逐漸升高，這會(huì)加速電機(jī)內(nèi)部絕緣材料的老化，降低絕緣性能，從而影響電機(jī)的壽命。另外，如果電機(jī)長期處于過載運(yùn)行狀態(tài)，也會(huì)對(duì)電機(jī)的壽命產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
2. 短時(shí)工作制（S2）：
o 優(yōu)點(diǎn)：電機(jī)工作時(shí)間短，有足夠的冷卻和休息時(shí)間，這使得電機(jī)的溫度不會(huì)持續(xù)升高，能夠有效減少熱積累對(duì)電機(jī)造成的損害，所以電機(jī)的機(jī)械壽命相對(duì)較長 。例如家用的攪拌機(jī)電機(jī)，每次使用時(shí)間較短，使用后有足夠的時(shí)間冷卻，電機(jī)的壽命通常比較有保障。
o 缺點(diǎn)：如果頻繁地在短時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)和停止電機(jī)，每次啟動(dòng)時(shí)的大電流會(huì)對(duì)電機(jī)的繞組和絕緣造成一定的沖擊，長期頻繁操作可能會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的絕緣性能下降，影響電機(jī)的壽命。
3. 斷續(xù)周期工作制（S3 等）：
o 優(yōu)點(diǎn)：這種工作制的電機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)有停機(jī)休息時(shí)間，有助于電機(jī)散熱，在一定程度上可以減輕電機(jī)的熱負(fù)荷，對(duì)延長電機(jī)壽命有積極作用。例如沖壓機(jī)的電機(jī)，在沖壓工作間隙可以得到休息，減少了電機(jī)過熱的風(fēng)險(xiǎn) 。
o 缺點(diǎn)：電機(jī)頻繁地啟停和切換工作狀態(tài)，會(huì)使電機(jī)的機(jī)械部件和電氣部件受到較大的應(yīng)力和磨損，例如電機(jī)的軸承、電刷等部件容易磨損，從而影響電機(jī)的整體壽命。而且在每個(gè)工作周期的起動(dòng)過程中，電流較大，也會(huì)對(duì)電機(jī)的繞組和絕緣產(chǎn)生一定的影響
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