電動機容量的選擇

1、第六章 電動機容量(rngling)的選擇共三十四頁本章主要(zhyo)內容6.1 概述6.2 連續(xù)工作方式下電動機容量的選擇6.3 短時工作方式下電動機容量的選擇6.4 周期性斷續(xù)工作方式的電動機容量選擇6.5 確定電動機容量的統(tǒng)計法和類比法6.6 由特殊(tsh)電源供電的電動機選擇問題共三十四頁 電機的發(fā)熱(f r)與冷卻決定電動機容量的主要因素（1）電動機的發(fā)熱與溫升；（2）電動機的過載能力；（3）電動機的起動能力。由于電動機的容量主要取決于電動機的發(fā)熱與溫升，這與電動機運行時的損耗、電機的防護(fngh)型式、冷卻方式及絕緣材料等級等有關；還與系統(tǒng)中負載的性質、負載所需轉矩及功率的大

2、小、運行時間的長短等等有關。 6.1 概述共三十四頁發(fā)熱和冷卻電動機容量選擇所考慮的最基本因素和出發(fā)點 溫升（用表示 ）電機某部分的溫度與電機周圍介質(jizh)的溫度之差，稱為電機該部分的溫升，即 =電機溫度周圍環(huán)境溫度0（單位：開爾文，K） 即 （ 的高低，與電機發(fā)熱量的多少及散熱的快慢有關。）國家標準規(guī)定電機周圍冷卻空氣的最高溫度為0max=+40C。溫升限值 電機各部分應該因其結構材料的不同而有一個最高工作溫度的限值。6.1 概述(i sh) 電機的發(fā)熱與冷卻共三十四頁電機(dinj)的熱平衡方程將電機作為均質等溫體來研究其發(fā)熱和冷卻過程。（所謂均質等溫體是指該物體各點溫度都相同，而且

3、表面各點散熱能力也相同。 ）設在物體發(fā)熱過程的某一瞬間，物體表面對周圍介質的溫升為 ，經微小時間dt后，溫升增加d度。設：每單位時間內均質等溫體中產生的熱量為Q；根據能量(nngling)守恒定律，在dt時間內物體產生的熱量Qdt ，應等于此時從表面散走的熱量與提高物體本身溫度所需的熱量之和。電機的熱平衡方程： Cmd +A dt=Qdt這里，熱容量C電機溫度每提高1K所需要的熱量； 表面散熱系數A電機溫升為1K時，每秒從電機表面散出的熱量；則：被電機吸收的熱量為Cmd ，散熱的部分為A dt 共三十四頁電機(dinj)的熱平衡方程： 對上式兩邊同除以Adt，得： 解此微分方程得： 其中： 為

4、電機的初始溫升,即當t0時物體的溫升； =Q/A為電機的穩(wěn)定溫升，與負載大小有關； 為溫升增長(zngzhng)的時間常數，亦稱發(fā)熱時間常數。如果物體從冷態(tài)開始發(fā)熱，即t=0時，則 共三十四頁可見，均質等溫體的發(fā)熱（冷卻）過程，溫升按指數函數規(guī)律(gul)增長（下降）。一般認為：經t=（34）T時，溫升已接近穩(wěn)定值。（當t=4T 時，=0.982 ） （了解）T的物理意義：如果溫升以開始發(fā)熱時的速度增長，則只要經過時間T 便達到(d do)穩(wěn)定溫升。電機的發(fā)熱和冷卻過程的溫升曲線共三十四頁過載能力及起動(q dn)能力的校驗 過載能力及起動能力的校驗：起動能力的校驗： 僅限于起動能力較低的籠型

5、異步電動機。對于繞線型異步電動機及直流電動機則不必校驗。 對于過載能力及起動經校驗后不通過的，應另選相應能力較大(jio d)的電機或另選功率較大(jio d)之電機。共三十四頁 電機的工作(gngzu)方式 一、連續(xù)（長期）工作制 特點：電機連續(xù)工作時間長，其工作時間 tg (34)T，可達幾小時甚至幾十小時，因此電機溫升可達到(d do)穩(wěn)定值。屬于此類工作制的生產機械有水泵、通風機、造紙機、機床主軸等。負載圖及溫升曲線 共三十四頁 電機(dinj)的工作方式 二、短時工作制 特點：電機工作時間短， tg (34)T，電機的溫度足以降到和周圍環(huán)境溫度一樣，即溫升足以降到零。屬于此類工作制的

6、生產機械有機床的輔助運動(yndng)，如水閘閘門的起閉機械等。 我國生產的短時工作制電機，其工作時間有15min 、30min、60min、90min四種定額。負載圖及溫升曲線 共三十四頁三、周期性斷續(xù)(dun x)工作制 特點：工作和停止周期性地交替進行，但工作時間tg和停止時間 t0都較短， tg(34)T， t0(34)T，且規(guī)定工作周期不超過10min。屬于此類工作制的生產機械有起重機、電梯、軋鋼(zh gng)輔助機械、某些自動機床的工作機構等。 在重復工作制中，額定負載時間與整個期之比稱為負載持續(xù)率，用ZC表示： 標準的負載持續(xù)率為15%、25%、40%及60%，每個周期不能超過

7、10min。 共三十四頁6.2 連續(xù)工作方式下電動機容量(rngling)的選擇 連續(xù)工作方式的負載 常值負載周期性變化負載連續(xù)常值負載下的電動機容量選擇 常值負載：負載是連續(xù)運行(ynxng)的，且其大小不變，或基本不變常值負載下電動機容量的選擇比較簡單，只需按照負載功率選擇即可。即 ：PNPL（若遇到選用的是三相籠型異步電動機，則再校驗其起動能力）共三十四頁6.2 連續(xù)工作方式(fngsh)下電動機容量的選擇 幾種常用生產機械功率計算方法（1） 直線運動的機械 F 負載的靜阻力（N）； v 運動(yndng)線速度（m/s）；傳動機構效率（2） 旋轉運動的生產機械共三十四頁幾種常用(chn

8、 yn)生產機械負載功率的計算公式 （3） 泵類生產機械 V液體流量（m/s）；液體比重(bzhng)（kg/m）； H饋送高度（揚程）（m）；b水泵效率。（4） 鼓風機類生產機械 P氣體壓力（Pa）；b鼓風機效率。電動機設計時是按40的標準環(huán)境溫度考慮的，若選用的電機工作環(huán)境溫度較40相差較遠，應對其標定的額定功率進行修正。共三十四頁電動機額定功率( dn n l)修正電機的溫升0.24為功熱當量，p為電動機運行時的損耗，p0為空載損耗，pcu為銅損耗，A為散熱系數。修正后電動機功率(gngl) 當電壓與轉速不變時，功率與電流近似成正比修正系數例題6-1、6-2共三十四頁7.3 電機(din

9、j)的允許輸出功率一、額定容量的確定 額定溫升：電機允許的最高溫度減去額定的環(huán)境溫度；我國國家標準規(guī)定：海拔高度在1000m以下時，電機工作的額定環(huán)境溫度為40 C。 額定功率指電機在規(guī)定的工作制和額定狀態(tài)下運行時，溫升達到(d do)額定溫升時的輸出功率。故對于一臺給定的電動機，它的額定功率就是在該電機規(guī)定的工作制、規(guī)定的額定環(huán)境溫度和海拔高度下所允許輸出的功率，此時，電機的溫升達到額定溫升。共三十四頁二、工作制對電機(dinj)允許輸出功率的影響*每臺電動機的額定功率因其工作制設置的不同而含義不同：（1）連續(xù)工作制電動機的額定( dng)功率指在額定( dng)狀態(tài)下運行時，其穩(wěn)定溫升等于

10、額定( dng)溫升時的輸出功率。（2）短時工作制電動機的額定功率指在額定狀態(tài)下運行時，其最高溫升等于額定溫升時的輸出功率。（3）周期斷續(xù)工作制電動機的額定功率指在額定狀態(tài)下運行時，其上限溫升等于額定溫升時的輸出功率。同一臺電動機工作方式不同，它所允許輸出的功率不同：連續(xù)工作制的電動機用作短時運行或周期斷續(xù)運行時，允許輸出功率大于電機的額定功率；短時工作制或周期斷續(xù)工作制的電動機用作連續(xù)運行時，允許輸出功率小于電機的額定功率。共三十四頁三、環(huán)境溫度對電機允許(ynx)輸出功率的影響電機的額定功率PN是按額定環(huán)境溫度為40 C時的允許輸出功率。當環(huán)境溫度低于或高于40 C時，電機實際允許輸出的功

11、率P2會增加或減小，修正為： ，k為不變損耗與額定時的可變損耗之比 四、海拔高度對電機允許輸出功率的影響當電機工作地區(qū)超過海拔高度1000m，允許輸出的功率會降低。國家標準規(guī)定：工作地點在海拔4000m以下，每超過1000m的基準(jzhn)100m，N降低1%，P2降低約0.5%；當超過4000m以上時，允許輸出功率P2由用戶和制造商根據實際情況確定。共三十四頁7.4 電動機的容量(rngling)選擇由于電機(dinj)容量的選擇與其工作方式和負載類型有關，在此我們只介紹連續(xù)工作制電動機容量的選擇。一、常值負載下電動機容量的選擇常值負載下電動機容量的選擇比較簡單，只需按照負載功率選擇即可。

12、即 ：PNPL因為一般電機是按常值負載連續(xù)工作設計的，如負載功率不超過電機的額定功率，則電機的溫升就不會超過允許值。如實際環(huán)境溫度與標準環(huán)境溫度（40 C）相差較大，或電機的工作海拔高度超過1000m時，應對電動機的輸出功率進行修正。（前已述及）共三十四頁常值負載(fzi)功率PL的計算各種生產機械(jxi)負載功率的計算公式不同，可查閱有關的設計手冊。 幾種常用生產機械負載功率的計算公式，以供參考： （1） 直線運動的機械 F 負載的靜阻力（N）； v 運動線速度（m/s）；傳動機構效率共三十四頁幾種常用(chn yn)生產機械負載功率的計算公式（2） 旋轉運動的生產機械 （3） 泵類生產機

13、械 V液體流量（m/s）；液體比重（kg/m）； H饋送高度（揚程）（m）；b水泵效率。（4） 鼓風機類生產機械 P氣體(qt)壓力（Pa）；b鼓風機效率。共三十四頁二、變值負載(fzi)下電動機容量的選擇選擇拖動用于周期性變化負載的電動機，按以下步驟進行：1、計算并繪制生產機械負載圖P(L)=f (t)或P(L)=f (t)；2、求出負載平均功率PLd： 3、預選(y xun)電動機：按PN=(1.11.6)PLd選定一臺電動機，負載變動大，系數取大些；4、計算溫升變化曲線，求出最高溫升；共三十四頁二、變值負載下電動機容量(rngling)的選擇5、校驗所選的電動機是否合適，需要從溫升、過載

14、能力、起動能力三方面分別進行校驗。最關鍵步驟：求出最高溫升，即溫升計算。（1）溫升檢驗發(fā)熱校驗可選用以下幾種方法進行：平均損耗法當電機工作周期不超過10min時，周期性變化(binhu)負載下電動機的穩(wěn)定溫升不會有大的波動，可用平均溫升代替最高溫升，因此可以用電動機的平均損耗來校驗發(fā)熱。 （損耗及溫升曲線）共三十四頁（1）溫升檢驗(jinyn)等效電流法適用于電動機空載損耗P0及電阻R不變時。等效轉矩法適用于P0及電阻R不變，且轉矩與電流成正比時。等效功率法適用于P0及電阻R不變，轉矩與電流成正比，且電機(dinj)轉速n基本不變時。共三十四頁（2）過載能力校驗當變化負載為最大值時，所選電動機

15、必須滿足過載要求：交流(jioli)電動機：負載轉矩的最大值小于電動機的最大轉矩Tmax=MTTN；直流電動機：最大轉矩不需校驗，但電樞電流要小于電動機的電流限值Iamax=(1.52.0)IaN。（3）起動能力校驗所選電動機的起動轉矩滿足：Tst(1.11.2)TL，并考慮起動電流不能超過限值。一般，只有在選用了籠型異步電動機時需要校驗起動能力。共三十四頁三、有起動、制動及停機過程(guchng)校驗發(fā)熱公式的修正當一個工作周期內包含起動、制動、停機等過程時，如果電動機是自扇冷式的，由于這些時間段中散熱條件變壞，實際溫升會偏高。按平均損耗法或等效法計算(j sun)時，應將公式分母中相應的起

16、動與制動時間上乘以小于1的系數，在對應停機的時間乘以小于1的系數 。 對直流電動機，一般取： =0.75,=0.5 對異步電動機，一般?。?=0.5,=0.25共三十四頁6.3 短時工作方式下電動機容量(rngling)選擇短時工作方式下連續(xù)工作制電動機的容量選擇1、普通連續(xù)工作制電動機帶短時，按發(fā)熱觀點考慮負載時過載倍數2、過載能力，不應僅從發(fā)熱溫升的角度考慮，還應結合轉矩的過載能力，即轉矩的允許過載倍數綜合(zngh)考慮。3、在Kq=PL/PNKm時，按溫升校驗方法，即上式中所定的選取電 動機； 在KqKm時，則按短時過載能力來選擇電動機的容量，即取 PN=PL/Km。共三十四頁短時工作

17、(gngzu)方式下短時工作(gngzu)制電動機容量選擇特點：過載能力強。標準工作時間：15min、30min、60min、90min額定功率：電機(dinj)容量折算公式共三十四頁6.4 周期性斷續(xù)(dun x)工作方式電動機容量選擇特點：工作(gngzu)周期短、起制動頻繁標準負載持續(xù)率分類： ZC=15%、25%、40%、及60%四種 (ZC越小，額定功率就越大。)額定功率：共三十四頁電機的發(fā)熱(f r)和冷卻過程的溫升曲線共三十四頁共三十四頁連續(xù)(linx)周期變化負載圖共三十四頁連續(xù)周期變化負載時電動機的損耗(snho)及溫升曲線共三十四頁內容摘要第六章 電動機容量的選擇。（ 的高低(god)，與電機發(fā)熱量的多少及散熱的