第6章 机电传动系统中电动机的选择

1、第第6章章 机电传动系统电动机选择机电传动系统电动机选择 范国伟范国伟 安徽工业大学安徽工业大学 6.1 电动机的发热与工作方式电动机的发热与工作方式 l为电力拖动系统选配合适的电动机，才能为电力拖动系统选配合适的电动机，才能 保证系统可靠和经济地运行。本项目首先保证系统可靠和经济地运行。本项目首先 介绍电动机选择的一般内容，然后重点讨介绍电动机选择的一般内容，然后重点讨 论电动机功率选择的相关问题，如电动机论电动机功率选择的相关问题，如电动机 的发热和冷却规律，电动机有哪几种工作的发热和冷却规律，电动机有哪几种工作 制，电动机的额定功率是如何确定的以及制，电动机的额定功率是如何确定的以及 如

2、何用计算法选择电动机的额定功率等如何用计算法选择电动机的额定功率等 1. 电动机选择的基本内容电动机选择的基本内容 l电动机的选择主要包含以下内容电动机的选择主要包含以下内容: l1)类型的选择类型的选择 l2)功率的选择功率的选择 l3)电压的选择电压的选择 l4)转速的选择转速的选择 l5)外型结构的选择外型结构的选择 l6)安装型式的选择安装型式的选择 l7)工作制的选择工作制的选择 l8)型号的选择型号的选择 2. 电机的发热和冷却电机的发热和冷却 l电动机在能量转换过程中，内部各处均要电动机在能量转换过程中，内部各处均要 产生功率损耗。功率损耗的存在不仅降低产生功率损耗。功率损耗的存

3、在不仅降低 了电动机的效率，影响了电动机的经济运了电动机的效率，影响了电动机的经济运 行，而且各种能耗最终转换为热能，使电行，而且各种能耗最终转换为热能，使电 动机内部的温度升高，这将影响到所用绝动机内部的温度升高，这将影响到所用绝 缘材料的使用寿命（电动机中耐热能力最缘材料的使用寿命（电动机中耐热能力最 差的是绕组的绝缘材料）严重时甚至会烧差的是绕组的绝缘材料）严重时甚至会烧 毁电动机。毁电动机。 3. 电机的工作制电机的工作制 l电机的发热和冷却情况既与负载的大小有电机的发热和冷却情况既与负载的大小有 关，也与负载持续时间的长短有关。按照关，也与负载持续时间的长短有关。按照 电机发热和冷却

4、情况的不同，我国国家相电机发热和冷却情况的不同，我国国家相 关标准规定了电机有九种工作制。其中前关标准规定了电机有九种工作制。其中前 三种是基本的工作制，后六种是特殊的工三种是基本的工作制，后六种是特殊的工 作制。这节将重点介绍前三种。作制。这节将重点介绍前三种。 （1）连续工作制（）连续工作制（S1工作制）工作制） l连续工作制（连续工作制（continuous runningdutytype）的代号为）的代号为S1。这种。这种 电动机在恒定负载下运行的时间很长，足电动机在恒定负载下运行的时间很长，足 以使其温升达到稳定温升。其负载曲线和以使其温升达到稳定温升。其负载曲线和 温升曲线如图温升

5、曲线如图 6-2所示。图中所示。图中PL表表 示负载功率，示负载功率，s表示连续运行时的稳定温表示连续运行时的稳定温 升。通风机、水泵、纺织机、造纸机等生升。通风机、水泵、纺织机、造纸机等生 产机械中的电动机的工作方式与这种工作产机械中的电动机的工作方式与这种工作 制基本相同，一般都选用这种工作制的电制基本相同，一般都选用这种工作制的电 动机。动机。 （2）短时工作制（）短时工作制（S2工作制）工作制） l短时工作制（短时工作制（shorttime dutytype） 的的 为为S2。这种电动机在恒定负载下按给。这种电动机在恒定负载下按给 定的时间运行，该时间不足以使电动机达定的时间运行，该时

6、间不足以使电动机达 到稳定温升。随之断电停转足够的时间，到稳定温升。随之断电停转足够的时间， 使电动机再度冷却到温升降至使电动机再度冷却到温升降至2K以下。以下。 其负载曲线和温升曲线如图其负载曲线和温升曲线如图6-3所示。图所示。图 中中M是电动机在负载运行时达到的最高是电动机在负载运行时达到的最高 温升，它小于该负载下的稳定温升温升，它小于该负载下的稳定温升s （3）断续周期工作制（）断续周期工作制（S3工作制）工作制） l断续周期工作制（断续周期工作制（intermittent periodic dutytype）的代号为）的代号为S3。这。这 种电动机按一系列相同的工作周期运行。种电动

7、机按一系列相同的工作周期运行。 每一周期包括一段恒定温升，停转时，温每一周期包括一段恒定温升，停转时，温 升又未降到升又未降到2K以内。经过长期运行后，以内。经过长期运行后， 最后温升在某一范围内上下波动。其负载最后温升在某一范围内上下波动。其负载 曲线和温升曲线如图曲线和温升曲线如图 6-4所示。图中所示。图中H 为每个周期内的上限温升，它小于该负载为每个周期内的上限温升，它小于该负载 下的稳定温升下的稳定温升S；L为每个周期内的下为每个周期内的下 限温升，它大于限温升，它大于2K。 6.2 电动机容量选择基本知识电动机容量选择基本知识 l1电机额定功率的确定电机额定功率的确定 l各种电机铭

8、牌上标示的额定功率都是各种电机铭牌上标示的额定功率都是 指在规定的工作制和额定状态下运行时，指在规定的工作制和额定状态下运行时， 温升达到额定温升时的输出功率。温升达到额定温升时的输出功率。 l额定温升的定义是：额定温升等于电额定温升的定义是：额定温升等于电 机允许的最高温度减去额定的环境温度。机允许的最高温度减去额定的环境温度。 2工作制的影响工作制的影响 l连续工作制（连续工作制（S1工作制）电动机的额定功工作制）电动机的额定功 率是指在额定状态下运行时，其稳定温升率是指在额定状态下运行时，其稳定温升S等等 于额定温升于额定温升N时的输出功率。时的输出功率。 l短时工作制（短时工作制（S2

9、工作制）电动机的额定功工作制）电动机的额定功 率是指在额定状态下运行时，其最高温升率是指在额定状态下运行时，其最高温升M等等 于额定温升于额定温升N时的输出功率。时的输出功率。 l断续周期工作制（断续周期工作制（S3工作制）电动机的额工作制）电动机的额 定功率是指在额定状态下运行时，其上限温升定功率是指在额定状态下运行时，其上限温升 H等于额定温升等于额定温升N时的输出功率。时的输出功率。 3环境温度的影响环境温度的影响 l如前所述，电机的额定功率是对应于额定如前所述，电机的额定功率是对应于额定 环境温度环境温度40时的允许输出功率，因此，时的允许输出功率，因此， 当环境温度低于或高于当环境温

10、度低于或高于40时，电机允许时，电机允许 输出的功率可适当增加或减小。增减后的输出的功率可适当增加或减小。增减后的 允许输出功率允许输出功率P2可用下式计算：可用下式计算： 2 40 1 (1) M N Pp 4海拔高度的影响海拔高度的影响 l按海拔高度不超过按海拔高度不超过1000m设计的电动机，设计的电动机， 在海拔高度超过在海拔高度超过1000m的地区使用时，允的地区使用时，允 许输出的功率应适当降低。因为海拔越高，许输出的功率应适当降低。因为海拔越高， 空气越稀薄，散热越困难。所以，国家有空气越稀薄，散热越困难。所以，国家有 关标准规定：工作地点在海拔关标准规定：工作地点在海拔4000

11、m以下，以下， 以以1000m为基准，每超过为基准，每超过100m，N降降 低低1%。粗略估计，。粗略估计，P2约降低约降低0.5%。超过。超过 4000m以上时，以上时，N和和P2值由用户与制造值由用户与制造 厂协商确定。厂协商确定。 5. 恒定负载电动机额定功率的选择恒定负载电动机额定功率的选择 l从本节开始将要讨论选择电动机额定功率从本节开始将要讨论选择电动机额定功率 的计算法。本节先讨论电动机所拖动的负的计算法。本节先讨论电动机所拖动的负 载为恒定负载时的情况。载为恒定负载时的情况。 6.3 选择电动机容量的基本效验方法选择电动机容量的基本效验方法 l电动机的负载变动时通常都有周期性，或者可电动机的负载变动时通常都有周期性，或者可 以通过统计分析的方法将其大体看成是周期性以通过统计分析的方法将其大体看成是周期性 变化的。对于拖动这类