电机的工作制详解

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。

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。

其中：P—负载功率；Pv—电气损耗；θ—温度；θmax—达到的最高温度；t—时间

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。

其中：P—负载功率；θ—温度；t—时间；Pv—电气损耗；θmax—达到的最高温度；Δtp—恒定负载运行时间

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。

其中：P—负载功率；θ—温度；Pv—电气损耗；θmax—达到的最高温度；t—时间；Tc —负载周期；Δtp—恒定负载运行时间；ΔtR—停机和断能时间；负载持续率= Δtp / Tc—负载周期

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。

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