如何选择连续和间歇式减速电机

一个调音车程10分钟后, 下课50分钟, 每天重复12次. 额定负载为3千瓦. 买家选择一台3千瓦齿轮电机，额定为S1 (连续服役), 因为“电机功率与负载相匹配”。电机体积比必要的大——而且成本更高——因为较小的电机可以在间歇性工作中承受相同负载, 冷却期间允许在“开启”时间内产生更高扭矩.

现在考虑相反的情况: 输送机全天候运行, 一周7天, 额定负载为2.2千瓦. 买家选择一台额定为S3-40%的2.2千瓦齿轮电机 (间歇性任务, 40%准时率), 因为电机是现货，功率也匹配. 一个月内, 电机运行过热, 变速箱油正在分解, 而且绝缘层正在老化——因为电机设计时就适合间歇性运行并带冷却断裂, 不适合满载连续作业.

这两次失败都源于同一个根本原因: 占空比未被视为选择参数. 本文解释了运行时间和启动频率如何影响齿轮电机的选择, IEC 60034-1 职责类型含义, 以及为什么同一标称负载可能需要根据传动机随时间的工作方式更换不同的电机和齿轮箱.

工作周期对齿轮电机选择的意义

核心概念: 热平衡

当电机负载运行时, 它通过电损失产生热量 (绕组中的铜损耗, 堆芯中的铁损失) 以及机械损失 (轴承摩擦, 风扇负载). 齿轮箱通过齿轮啮合摩擦产生热量, 轴承摩擦, 以及搅油. 这些热量通过电机框架散发, 变速箱外壳, 以及冷却风扇通向周围空气.

如果电机运行足够久, 温度稳定——热量产生率等于散热速率. 这被称为 热平衡, IEC 60034-1 对其进行了正式定义: 即温度上升不超过每半小时1 K的状态.

持续服役 (第一季), 电机达到热平衡. 额定功率是指在热平衡状态下，其能在不超过绝缘级别温度限制的情况下所能提供的功率.

间歇性服役 (第三季, 第四季), 电机不会达到热平衡——它运行一段时间, 然后停止冷却. 因为它永远无法达到连续运行产生的最高温度, 它在“导通”期间能承受比同框架尺寸的S1级电机更高的负载.

这也是为什么同一电机车架尺寸根据工作类型可以有不同的功率等级. 一台额定功率为2.2千瓦的S1电机 (连续) 额定功率可为3千瓦，电压范围为S3-40% (间歇性, 40%准时率) ——因为冷却期使温度较低.

为什么启动频率很重要

每次电机启动, 它吸引人 起始电流 (也称为浪涌电流或锁定转子电流) 这可能远高于额定电流. 起动电流可能远高于运行电流，具体取决于电机类型, 起始方法和控制器. 使用电机/控制器数据来操作实际硬盘. 这种电流浪涌在极短时间内在绕组中产生大量热量.

偶尔开始, 这种热量是可以控制的——电机在正常运行时会冷却. 但对于频繁的开始, 反复的电流浪涌产生了累积的热效应. 电机在“导通”期间可能永远无法达到热平衡, 但启动时反复加热会使绕组温度超过绝缘极限.

这就是以下的区别 第三季 以及 第四季 IEC 60034-1中的职责:

• 第三季 (间歇性定期任务): 启动过程对温度上升影响不大. 当起跑频率较低，每次起跑的热贡献相较于运行热量时，这也适用.
• 第四季 (间歇性任务，起动): 启动被明确列为重要的热因素. 当启动频率足够高，启动电流产生的累积加热对总温度有重要影响时，这种情况适用.

分类取决于实际的循环和电机数据, 并非统一的每小时起始数门槛. 如果启动对温度上升有重大贡献, 评估S4型任务或制造商等效的间歇启动任务数据.

不确定你的申请是S3还是S4? 发送每小时启动次数以及是否满载启动. 我们可以帮助分类工作类型，并验证拟议电机的热容量是否足够——或者是否需要更大的车架来应对累计启动电流加热.

IEC 60034-1 任务类型: 它们的含义

IEC 60034-1 定义了十种标准职责类型 (第一季到第十季). 对于齿轮电机的选择最相关的是:

标准负载占空比数值 (一个周期内负载时间的百分比) 对于S3–S5，为: 15%, 25%, 40%, 60%.

默认假设: 如果未指定职责类型, IEC 60034-1默认为S1 (连续服役). 这是最保守的假设——电机被选择为能在额定负载下连续运行, 达到最高温度.

第七季到第十季 覆盖更专业的图案: 连续工作并配备电制动, 与相关负载/速度变化的任务, 以及非周期性负载/速度变化的任务. 这些在标准齿轮电机应用中较少见，但可能适用于具有复杂操作周期的特定机械.

工作类型如何影响电机和变速箱的选择

马达选择

对于第一季 (连续服役), 电机必须设计成其连续额定功率足以满足负载, 热平衡温度在绝缘等级限制内. 这是最保守的选择.

第二季 (短期任务), 电机在规定持续时间内可提供超过其S1额定功率的功率, 因为它无法达到热平衡. 仅供说明 (这些是用来展示趋势的假设值, 不是规格): 一台额定功率为2.2千瓦的电机在S1可输出约2.6千瓦，运行时间为S2至60分钟, 2.9千瓦，S2-30分钟, 或在S2-10分钟内达到3.1千瓦. 实际因素因制造商和电机设计而异——请查阅具体电机数据表.

对于第三季 (间歇性任务), 电机在“导通”期间可提供比同框架尺寸的S1电机更多的功率, 因为冷却期使平均温度较低. 允许功率的增加取决于工作周期百分比 (编辑部注%): 较低的导通时间率允许功率提升更高.

对于第四季 (间歇性，频繁启动), 选择必须同时考虑运行负荷和频繁启动对热的贡献. 这通常需要在相同占空比百分比下使用比S3更大的电机, 因为启动电流加热会增加流动热量.

变速箱选择

齿轮箱受工作类型影响较小，电机则为机械负载而定齿轮和轴承, 不是热负荷. 然而, 工作类型间接影响变速箱，有两种方式:

1. 对润滑油的热效应: 持续服役, 变速箱油达到稳态温度. 如果这个温度很高 (由于效率损失高, 高温环境, 或冷却不足), 润滑剂可能会更快降解. 间歇性服役, 油有冷却期, 这可能延长润滑剂的使用寿命.
2. 起始频率对机械疲人组的影响e: 频繁起跑 (尤其是在满载状态下) 引入扭矩瞬态，使齿轮齿和轴承疲劳. 每小时启动30次的S4应用比连续运行相同负载的S1应用施加更多机械应力——即使平均扭矩可能相同.

三种典型职责特征

档案1: 连续服役 (第一季) ——输送线

描述: 生产线中的输送机每天运行16小时, 每周五天. 负载稳定 (均匀的物料流动). 起始频率较低 (每天2至3次, 换班或清理堵塞). 启动器处于部分负载状态 (启动时皮带是空的).

选择意义:

• 电机必须适合S1 (连续) 额定载荷下
• 变速箱必须在热量上足够实现连续运行 (机油温度必须稳定在可接受范围内)
• 起始频率较低——S3或S4的考虑不适用
• 服务系数可以是中等的 (均匀载荷, 一点也不意外)

关键参数: 电机的额定功率必须≥所需的机械功率. 变速箱必须额定为输出扭矩下连续运行.

档案2: 间歇性任务 (第三季) —— 批量搅拌机

描述: 搅拌机成批运行: 10分钟后, 下课50分钟, 每班重复6次. 负载适中 (混合粘性物质). 启动器处于部分负载状态 (搅拌机起初是空的，运行时会注满).

选择意义:

• 手术时间比例为16.7% (10分钟播放 / 总计60分钟). 这是否符合所选电机允许的S3额定，需从电机制造商的责任数据中核实
• 较小的电机可能足够——可能降低成本和体积
• 变速箱油有冷却周期——热应力较低
• 起始频率适中 (每小时6个) ——这是否属于S3或S4取决于电机的热数据

关键参数: 占空比百分比 (编辑部注%) 而“导通”周期的时间决定了允许的功率增加幅度. 请查阅制造商关于具体电机和工作周期的数据.

档案3: 频繁启动 (第四季) —— 定位输送机

描述: 定位输送机以短周期运行——几秒钟的运动时间, 然后短暂停留, 整个班次中不断重复. 负载适中. 启动器处于部分负载状态, 但频率非常高.

选择意义:

• 起始电流对温度的贡献显著——很可能是S4, 不是第三季
• 电机必须针对频繁启动的热应力选择, 不仅仅是运行负载
• 在相同占空比百分比下，一个足以满足S3的电机，由于累计启动电流加热，在S4中可能会过热
• 变速箱必须针对频繁启动时的机械疲劳进行评级 (每次起步时的扭矩瞬态)

关键参数: 每小时启动次数是关键规格. 该应用是否符合S3或S4标准，取决于电机的热数据，而非固定的每小时启动次数阈值.

施用需要频繁启动和停止? 提供每小时启动次数以及是否满载启动. 高启动频率的应用可能需要S4级选择而非S3级——电机尺寸可能需要增加以应对启动电流的累积热应力. 我们可以在你下单前帮你核实.

为什么平均负载不够

一个常见错误是计算一段时间内的“平均”负载，并基于该平均值选择电机. 但电机和齿轮箱承受的不是平均值——它们在每个时刻承受的是实际负载, 加上工作模式带来的热力和机械效应.

示例: 一个应用峰值负载为5千瓦，持续2分钟, 然后休息8分钟. 平均负载为1千瓦. 但电机必须能在峰值期间输出5千瓦功率而不过热——变速箱必须能够在不发生机械故障的情况下传递峰值扭矩. 根据1千瓦的平均功率选择会使电机和变速箱都偏小.

正确的方法: 指定峰值负载, 峰期持续时间, 休息期, 以及循环频率. 让供应商自行确定合适的工作类型，并根据实际负载模式选择电机和齿轮箱.

正确基于职责的选拔应具体说明

有工作周期，但不确定它对电机选择有什么影响? 发送你的运行时间, 停下时间, 每小时开始, 满载启动 (是/不是), 以及反转要求. 我们可以确定IEC的职责类型, 检查拟议电机的热容量是否足以满足实际工作模式, 并确认是否需要较小的电机用于间歇性工作，还是需要更大的电机来频繁启动.