9 стандартных режимов работы электродвигателей, обозначаемых буквой S

Согласно международным и российским стандартам (IEC 60034‑1, ГОСТ IEC 60034‑1‑2014), выделяют 9 стандартных режимов работы электродвигателей, обозначаемых буквой S с цифрой от 1 до 9. Каждый описывает типовой цикл нагрузки, пусков, остановок и тепловых процессов.

Ниже — краткая справочная таблица и развёрнутое пояснение.

Сводная таблица режимов S1–S9

Подробное описание каждого режима

1. S1 — продолжительный режим

   • Суть: двигатель работает с постоянной нагрузкой без остановок достаточно долго, чтобы достичь теплового равновесия (температура перестаёт расти).

   • ПВ (продолжительность включения): 100 %.

   • Примеры: насосы, вентиляторы, конвейеры, компрессоры.

   • Важно: двигатель рассчитан на длительное рассеивание тепла.

2. S2 — кратковременный режим

   • Суть: работа под постоянной нагрузкой в течение ограниченного времени (например, 10, 30, 60 или 90 мин), затем полная остановка до охлаждения до температуры окружающей среды (±2 °C).

   • Нагрев: не достигает установившегося значения.

   • Примеры: запорные механизмы, аварийные приводы, вспомогательные устройства.

3. S3 — повторно‑кратковременный режим

   • Суть: повторяющиеся циклы «работа под постоянной нагрузкой → покой».

   • Особенность: пусковые токи не оказывают заметного влияния на нагрев двигателя.

   • ПВ указывается в процентах (например, S3 ПВ 25 % — работа 2,5 мин, покой 7,5 мин в 10‑минутном цикле).

   • Примеры: краны, подъёмники, эскалаторы.

4. S4 — повторно‑кратковременный с пусками

   • Суть: циклы «пуск → работа → покой»; пуск значимо влияет на нагрев из‑за высоких токов.

   • Указывается: ПВ и число пусков в час (например, S4 ПВ 40 % 120 пусков/ч).

   • Примеры: электроприводы с частыми включениями (насосы, циклические механизмы).

5. S5 — повторно‑кратковременный с электрическим торможением

   • Суть: как S4, но с добавлением фазы быстрого электрического торможения (не механического!).

   • Цикл: пуск → работа → торможение → покой.

   • Пример: подъёмные механизмы с точной остановкой.

6. S6 — перемежающийся режим

   • Суть: циклы «работа под нагрузкой → холостой ход» без полной остановки.

   • ПВ рассчитывается как отношение времени нагрузки ко всему циклу (нагрузка + холостой ход).

   • Пример: компрессоры, насосы с переменным расходом.

7. S7 — перемежающийся с электрическим торможением

   • Суть: как S6, но с фазой электрического торможения в конце каждого цикла.

   • Нет паузы (полной остановки).

   • Пример: лебедки, механизмы с частыми точными остановками.

8. S8 — периодический перемежающийся с изменением нагрузки и частоты вращения

   • Суть: циклы с работой на разных нагрузках и скоростях (например, 3000 об/мин 15 мин, затем 1500 об/мин 10 мин).

   • Нет паузы; меняются параметры нагрузки и скорости.

   • Пример: станки с ЧПУ, регулируемые приводы.

9. S9 — режим с непериодическими изменениями нагрузки и частоты

   • Суть: нагрузка и скорость меняются непериодически, возможны кратковременные перегрузки, превышающие номинальную нагрузку.

   • Нет фиксированного цикла; режим непредсказуем.

   • Пример: тяговые двигатели, аварийные системы, тяжёлая техника.

Почему это важно при выборе двигателя

• Тепловой режим: каждый режим задаёт свою картину нагрева и охлаждения. Двигатель, рассчитанный на S1, перегреется в режиме S4 из‑за частых пусков.

• Механические нагрузки: режимы с пусками (S4, S5) требуют запаса по моменту и прочности узлов.

• Экономия габаритов: двигатели для S2 или S3 могут быть меньше, чем для S1, так как не рассчитаны на постоянное тепловое равновесие.

• Управление: режимы с торможением (S5, S7) предполагают наличие ЧП или тормозной системы.

Где смотреть обозначение режима

• На шильдике двигателя (например, «S4 ПВ 40 % 120»).

• В технической документации и каталогах производителей.

• В ТЗ и проектах — режим должен быть задан исходя из технологического процесса.

Итог: правильный выбор режима S гарантирует, что двигатель будет работать без перегрева и износа в заданных условиях. Всегда сверяйтесь со стандартом и рекомендациями производителя.


Рассмотрим более детально один из режимов. Например S4.

S4 — повторно‑кратковременный периодический режим работы электродвигателя с пусками — это стандартизированный режим эксплуатации, при котором двигатель работает по идентичным циклам, включающим три последовательные фазы:

1. Пуск (разгон) — период, когда двигатель набирает обороты от нуля до номинальной скорости. В это время возникают высокие пусковые токи, вызывающие дополнительный нагрев.

2. Работа при постоянной нагрузке — фаза стабильной работы с заданной механической нагрузкой.

3. Остановка (покой) — период полного отключения, во время которого двигатель остывает.

Ключевые особенности режима S4

• Цикличность. Процесс повторяется многократно без длительного непрерывного функционирования.

• Значимость пусковых токов. В отличие от режима S3, здесь учитывается влияние пусковых токов на нагрев двигателя — они существенно влияют на тепловой режим.

• Недопустимость теплового равновесия. За время цикла двигатель не успевает достичь установившейся температуры: нагрев от пуска и работы компенсируется охлаждением во время паузы.

• Ограниченная продолжительность циклов. Стандартно цикл не превышает 10 минут (но может варьироваться в зависимости от спецификации).

Параметры для описания режима S4

Режим маркируется по схеме: S4 – ПВ % – N, где:

• ПВ (продолжительность включения) — доля времени, когда двигатель находится под нагрузкой и в процессе пуска, от общего времени цикла:

  ПВ=tп​+tр​+tо​tп​+tр​​×100%,

  где:

  • tп​ — время пуска (разгона),

  • tр​ — время работы под нагрузкой,

  • tо​ — время остановки (паузы);

• N — количество циклов в час (например, 150 циклов/час).

Пример маркировки: S4 – 25 % – 150 означает:

• ПВ = 25 % (двигатель «активен» четверть времени цикла),

• 150 циклов за час.

Где применяется режим S4

Типичные сферы использования:

• приводы лифтов;

• грузоподъёмные механизмы с частыми пусками (краны, подъёмники);

• станки с ЧПУ, где требуются регулярные циклы старта и остановки;

• конвейеры с периодическим включением;

• автоматизированные ворота и шлагбаумы.

Почему важно учитывать режим S4 при выборе двигателя

Если двигатель рассчитан только на продолжительный режим (S1) или на повторно‑кратковременный без учёта пусков (S3), эксплуатация в условиях S4 может привести к:

• перегреву и ускоренному старению изоляции;

• снижению КПД из‑за частых пусковых потерь;

• сокращению срока службы подшипников и обмоток.

Поэтому для приложений с частыми пусками обязательно выбирать двигатель, сертифицированный для режима S4, с соответствующими тепловыми запасами и усиленной конструкцией.

Режим S4 (повторно‑кратковременный периодический с пусками) в базовом определении не предполагает обязательного использования частотного преобразователя (ЧП). Он описывает характер нагрузки и циклы работы двигателя в «классической» схеме управления — с прямым пуском от сети (через контактор, пускатель и т. п.).

Почему S4 работает и без ЧП

В стандартах (например, IEC 60034‑1, ГОСТ IEC 60034‑1‑2014) режим S4 определяется через естественные процессы:

• Пуск — разгон двигателя при полном напряжении сети (пусковой ток в 5–7 × I_ном).

• Работа под нагрузкой — устойчивый режим на номинальной (или заданной) скорости.

• Остановка — полное отключение, охлаждение.

Здесь нет упоминания о регулировании скорости или плавном пуске: цикл строится на «жёстком» включении/выключении.

Что меняется при использовании ЧП

Если в систему добавить частотный преобразователь, картина может измениться:

1. Плавный пуск
   ЧП снижает пусковой ток (до 1–1,5 × I_ном) и механическую нагрузку на вал. Это:

   • уменьшает нагрев двигателя в фазе пуска;

   • снижает требования к запасу по пусковому моменту;

   • продлевает срок службы механики (редукторов, муфт).

2. Регулирование скорости в фазе работы
   Можно варьировать нагрузку и скорость в пределах цикла, выходя за рамки «номинального» режима.

3. Рекуперативное торможение
   Некоторые ЧП позволяют тормозить с отдачей энергии в сеть, а не просто отключать двигатель.

Как это влияет на классификацию режима

• Без ЧП: классический S4 — резкие пуски, работа на полной скорости, остановка.

• С ЧП:

  • если ЧП используется только для плавного пуска/остановки, а цикл остаётся идентичным (пуск → работа → покой), режим по‑прежнему относят к S4, но с улучшенными тепловыми характеристиками;

  • если ЧП меняет скорость в фазе работы или вводит электрическое торможение, режим может перейти в S5 (повторно‑кратковременный с электрическим торможением) или S8 (непрерывный с периодическим изменением скорости).

Важные оговорки

1. Сертификация двигателя
   Двигатель, заявленный для S4, рассчитан на тепловые и механические нагрузки при прямом пуске. Если вы добавляете ЧП, это не отменяет требований к режиму S4, но может расширить возможности применения.

2. Расчёт тепловых режимов
   При использовании ЧП нужно пересчитывать нагрев двигателя с учётом:

   • сниженных пусковых токов;

   • возможных гармоник от ЧП (дополнительный нагрев);

   • вентиляции (при низких скоростях охлаждение может ухудшиться).

3. Документация
   В паспорте двигателя и ТЗ на проект всегда уточняйте:

   • для какого режима (S4, S5 и т. п.) даны номинальные параметры;

   • допускается ли работа с ЧП и какие ограничения есть.

Вывод

• S4 без ЧП — базовый вариант: резкие пуски, работа на номинальной скорости, остановка.

• S4 с ЧП — возможный вариант, если ЧП используется для плавного пуска/остановки, но цикл остаётся прежним.

• Если ЧП вносит существенные изменения в цикл (регулирование скорости, торможение), режим может быть переклассифицирован в S5 или S8.

Для корректного выбора двигателя и ЧП всегда сверяйтесь с нормативами и консультируйтесь с производителем.