电机及拖动基础：第二十、二十一讲 电力拖动系统电动机的选择

1、2021-10-81第二第二十十、二十一二十一讲讲 电力拖动电力拖动系统系统电电动动机的选择机的选择2021-10-82电力拖动电力拖动系统系统电电动动机的选择机的选择 几个基本概念几个基本概念温升：电动机温度与周围环境温度之差。额定温升：电动机铭牌上所标的温升是指所用绝缘材料的最高允许温度与40之差。不同绝缘材料的最高允许温度：1）A级绝缘：最高允许温度为105C；2）E级绝缘：最高允许温度为120C；3）B级绝缘：最高允许温度为130C；4）F级绝缘：最高允许温度为155C；5）H级绝缘：最高允许温度为180C2021-10-83电力拖动电力拖动系统系统电电动动机的选择机的选择选择电动机功

2、率时，除考虑发热外，有时还要考虑电动机的过载能力是否足够，因为各种电动机的短时过载能力都是有限的。校验电动机的过载可按下列条件NmaxTKTT对于异步电动机mTKK)85. 08 . 0(NmmTTK/对于直流电动机，过载能力受换向所允许的最大电流值的限制，对Z2型与Z型直流电动机，在额定磁通下，一般25 . 1TK对于专为起重机、轧钢机、冶金辅助机械等设计的ZZ型和ZZY型电动机，以及同步电动机，一般35 . 2TK2021-10-84电力拖动电力拖动系统系统电电动动机的选择机的选择1、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类2、连续工作制电动机的选择、

3、连续工作制电动机的选择3、短时工作制电动机的选择、短时工作制电动机的选择4、断续周期工作制电动机的选择、断续周期工作制电动机的选择5、笼型异步电动机允许小时合闸次数的确定、笼型异步电动机允许小时合闸次数的确定6、带冲击负载时电动机的选择、带冲击负载时电动机的选择7、电力拖动调速电动机功率的选择、电力拖动调速电动机功率的选择8、选择电动机功率的统计法、选择电动机功率的统计法9、电动机电流种类、形式、额定电压与额定转速的选择、电动机电流种类、形式、额定电压与额定转速的选择2021-10-851、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类 电动机的发热过程电动机的

4、发热过程电动机的发热是由于工作时，在其内部产生损耗DP造成的，其值为假设功率损耗全部转换成热量，则电动机单位时间内发出的热量，即热流量热流量为Cu01221)1 (1)/1 (ppPPPPPPPP2021-10-861、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类 电动机的发热过程电动机的发热过程tACtddd设电动机的热容为C（电动机温度升高1C所需的热量），A=aS为电动机的散热系数（其中S为散热表面积，a为传热系数，即温度升高1C时，每秒钟向单位面积上散发的热量）则电动机的热平衡方程式热平衡方程式为为AtACdd令TAC/WA/WtTddTtQTtW/e

5、)e1 (Q 为发热过程的起始温升 2021-10-871、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类 电动机的发热过程电动机的发热过程TtQTtW/e)e1 (若发热过程从周围介质温度开始，即Q0，则t0W)e1 (/TtWQ发热终了时，温升不再增加，表明电动机发出的热量将全部向周围介质散发掉。2021-10-881、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类 电动机的发热过程电动机的发热过程电动机的最高稳定温升可达APANNmD对同样尺寸的电动机，欲使其额定功率提高，可以:提高额定效率 ；提高散热系数A；提高绝缘材料的

6、允许温升。) 1/1 (DNNNPPNNmNAP12021-10-891、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类 电动机的冷却过程电动机的冷却过程电动机的冷却可能有两种情况。其一是负载减小，电动机损耗功率P 下降时；其二是电动机自电网断开，不再工作，电动机的P 变为零。若电网断开后，DP = = 0，即W = 0，则冷却过程温升变化规律方程式为：)(e)e1 (/QWTtQTtWt0WQTtQ/e2021-10-8101、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类 电动机工作制的分类电动机工作制的分类连续工作制连续工作

7、制电动机连续工作时间很长，其温升可达稳定值。属于这类的生产机械有水泵、鼓风机、造纸机、机床主轴等。短时工作制短时工作制 电动机的工作时间较短，在此时间内温升达不到稳定值，而停车时间又相当长，电动机的温度可以降到周围介质的温度，属此类的生产机械有机床的辅助运动机械、某些冶金辅助机械、水闸闸门启闭机等。2021-10-8111、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类 电动机工作制的分类电动机工作制的分类断续周期工作制断续周期工作制在断续周期工作制中，负载工作时间与整个周期之比称为负载持续率ZC%100%0tttZCgg一般规定tg+t010min。2021-

8、10-8121、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类、电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类 电动机工作制的分类电动机工作制的分类连续周期工作制连续周期工作制负载持续率ZC与断续周期工作制相似，亦为%100%0tttZCgg同样规定tg+t010min。本质上属于连续工作制，只不过为负载周期变化的连续工作制。2021-10-8132、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 常值负载下电动机功率的选择常值负载下电动机功率的选择在计算出负载功率PZ 后，选择额定功率PN。一般，按常值连续负载，环境温度为40C时设计的，当环境温度与40C相差较大时，其输出功率可与额定功率不同。设环境温度为

9、40C时，电动机稳定温升为WN，热流量为N，额定功率为PN。实际环境温度为q0，稳定温升为W，热流量为，允许输出功率为P。绝缘材料最高允许温度为qm，则ZNPP 0oC40qqWWNmAPANNWNmDqC40oAPAWmDqq02021-10-8142、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 常值负载下电动机功率的选择常值负载下电动机功率的选择APANNWNmDqC40oAPAWmDqq0NmmPPDDC40o0qqqCu01221)1 (1)/1 (ppPPPPPPP)()(220NCuNCuNCuCuNCuIIkpppkpppPD) 1(0DkpppPCuNCuNN2021-10

10、-8152、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 常值负载下电动机功率的选择常值负载下电动机功率的选择NNTTII若电动机磁通保持不变（cosj2也近似不变），则NNTTPP若电动机转速亦保持不变kkPPmm) 1(C400Nqqq)()(220NCuNCuNCuCuNCuIIkpppkpppPD) 1(0DkpppPCuNCuNN代入NmmPPDDC40o0qqq再代入2021-10-8162、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 常值负载下电动机功率的选择常值负载下电动机功率的选择必须指出，工作环境的海拔高度对电动机温升有影响，这是由于海拔高度越高，虽然气温降低越多，但

11、由于空气稀薄，散热条件大为恶化。这两方面的因素互相补偿，因此规定，使用地点的海拨高度不超过1000m时，额定功率不必进行校正。当海拔高度在1000m以上时，平原地区设计的电动机，出厂试验时必须把允许温升降低，才能供高原地带应用。在周围环境温度不同时，电动机功率可粗略地相应增减，见下表。环境温度 30 35 40 45 50 55 电动机功率增减的百分数 8 5 05 12.5 25 2021-10-8172、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 常值负载下电动机功率的选择常值负载下电动机功率的选择例题：例题：一台与电动机直接联结的离心式水泵，流量为90m3/h，扬程20m，吸程5m，

12、转速为2900rpm，泵的效率B=0.78 ，试选择电动机。解：解：水泵在电动机轴上的负载功率为310BzHVPV泵每秒排出的水量（m3/s）； 水的比重， = 9810N/m3；H排水高度 （m）； B泵的效率，活塞式泵为0.80.9，高压离心泵为0.50.8，低压离心泵为 0.30.6； 传动机构效率，直接联接为0.951，皮带传动为0.9 2021-10-8182、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 常值负载下电动机功率的选择常值负载下电动机功率的选择例题：例题：一台与电动机直接联结的离心式水泵，流量为90m3/h，扬程20m，吸程5m，转速为2900rpm，泵的效率B=0.

13、78 ，试选择电动机。解：解：水泵在电动机轴上的负载功率为选择JO-51-2型异步电动机即可，其数据为：PN=10KW，UN=380V，nN=2920rpm，对选用的电动机不必进行发热校验。 kW3 . 8kW1095. 078. 0)520(98103600901033BZHVP2021-10-8192、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择一般情况下，电动机是为常值负载工作而设计的。这种电动机用于变化负载下的发热情况，必须进行校验。所谓发热校验，就是看电动机在整个运行过程中所达到的最高温升是否接近并低于允许温升，因为只有这样，电

14、动机的绝缘材料才能充分利用而又不致过热。2021-10-8202、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率选择的一般步骤如下：1）计算并绘制生产机械负载图PZ=f（t）或TZ=f（t）；2）预选电动机的功率niniZiZZZdttPtttPtPP11212211niniZiZZZdttTtttTtTT11212211在过渡过程中，可变损耗与电流平方成正比，电动机发热较为严重，电动机额定功率按下式预选9550)6 . 11 . 1 ()6 . 11 . 1 (NnTPZdZdNP2021-10-8212、连续工作制电

15、动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率选择的一般步骤如下：3）作出电动机的负载图 DP=f（t）、I=f（t）、T=f（t）或P=f（t）。作图时应考虑电动机的稳定运转及过渡过程等工作情况；4）进行发热、过载能力及必要时的起动能力校验。如果校验通过，并且功率适当，电机容量即可确定；如果校验不通过或电机容量选择过大，则重新选择电机，再作电机负载图进行校验，如此反复，直至电机容量合适。NNNNPPPD2021-10-8222、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择发热

16、校验的方法发热校验的方法1）平均损耗法）平均损耗法 周期变化负载下，若变化周期较短tztz时，稳态时温升波动小，发热校验时可用平均温升d代替max。ZZZZttttACtPt0000ddddtACtddd0dd0 xnQnZCCt稳态时，Qn=xn，则AAPAttPttddtzztdzz/dd00niniidttPP112021-10-8232、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择发热校验的方法发热校验的方法1）平均损耗法）平均损耗法 iiiiPPP若给出P=f（t），则niniidttPP11若DPd DPN ，表明预选电动机功

17、率太小，发热校验不通过，重选功率较大的电机，再进行发热校验；若DPd DPN，表明预选电动机功率太大，电机得不到充分利用，改选功率小一些的电机，再进行发热校验；该方法适应电机大多数工作情况下的发热校验，但步骤太复杂。2021-10-8242、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择发热校验的方法发热校验的方法2）等效法等效法等效电流法20Cui0iiCIpppP变化负载下，第i级负载的损耗为niniininiidxttICpttCIpCIp1120112020)(把平均损耗中的可变损耗DPd 所对应的电流称为等效电流 Idx；20dx

18、dCIpPniniidttPP112021-10-8252、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择发热校验的方法发热校验的方法2）等效法等效法等效电流法等效电流法，就是按照损耗相等的原则，求出一个等效的不变的电流Idx来代替变化的负载电流I = f（t）（对于交流异步电动机，应为定子电流），如果预选电动机的额定电流满足下列条件：INIdx，则发热校验通过。niniininiidxttICpttCIpCIp1120112020)(niniidxttII1122021-10-8262、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化

19、负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择发热校验的方法发热校验的方法2）等效法等效法等效电流法等效电流法是由平均损耗法推导而来的，在推导过程中假设损耗p0及电动机主电路电阻不变。在某些情况下，如深槽及双笼电动机，在经常起动时不能用等效电流法进行发热校验，因为深槽及双笼电动机起动时损耗及电动机主电路电阻均发生变化。此时可改用平均损耗法进行发热校验。2021-10-8272、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择发热校验的方法发热校验的方法2）等效法等效法等效转矩法 有时已知的不是负载电流图，而是转矩图 ，可以写成转矩形式nin

20、iidxttTT112/ )(如果预选电动机的额定转矩TNTdx，则发热校验通过。TN可由下式算出NNN9550nPT 等效转矩法由等效电流法推导而来的，前提是T与I成正比，若T与I不成正比，如直流电动机弱磁调速过程或交流异步电动机负载极小，接近空载，而空载电流又比较大时，可将T = f（t）改绘成 I = f（t），再用等效电流法进行发热校验，也可用修正后能反映电动机发热的转矩进行发热校验。2021-10-8282、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择发热校验的方法发热校验的方法2）等效法等效法等效转矩法 直流电动机弱磁调速时，

21、可对Ti进行修正，修正方法是使Ti按因磁通减弱而使电流增大的同样比例增加iNiTT如直流电动机弱磁调速时电枢电压保持不变，则nCnCUeNNeNNnniNiTnnT 2021-10-8292、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择发热校验的方法发热校验的方法2）等效法等效法等效转矩法 当异步电动机空载电流比较大，负载极小接近空载时，也必须对Ti进行修正，修正方法是：1)如果有定子电流I1（一般为I1/I1N）对转矩T（一般为T/TN）的关系曲线，则可以按此曲线查出对应于Ti/TN的I1i/I1N的数值，而后进行修正iNiiTIIT1

22、12)如果没有I1/I1N=f（T/TN）曲线，则可以按下式进行修正，其中I0为空载电流iNiTIIT102021-10-8302、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择发热校验的方法发热校验的方法2）等效法等效法等效功率法 等效功率法是当转速基本不变时由等效转矩法引出来的。如 PNPdx，则电动机的发热校验通过。同样，必须进行功率过载能力的校验niniidxttTT112/ )(9550/ )(NNNnTP iniindxttPP1212021-10-8312、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的

23、选择变化负载下电动机功率的选择发热校验的方法发热校验的方法2）等效法等效法等效功率法 等效功率法是当转速基本不变时由等效转矩法引出来的。当转速变化时，如起动、制动和直流电机降压调速时，在nnN，不须进行功率修正。95009500nICnTPT常值nCUeP与I成正比2021-10-8322、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择发热校验的方法发热校验的方法3）有起动、制动及停歇过程时校验发热公式的修正）有起动、制动及停歇过程时校验发热公式的修正若一个周期内的负载变化包含起动、制动、间歇等过程，如下图所示。如果自扇冷式电机，则散热条件

24、变坏，实际温升要提高，一般应对校验发热公式进行修正。修正办法是：将发热公式分母对应的起动、制动、间歇时间前乘以一个小于1的系数。2021-10-8332、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择发热校验的方法发热校验的方法3）有起动、制动及停歇过程时校验发热公式的修正）有起动、制动及停歇过程时校验发热公式的修正如下图所示，修正后等效电流为。00321323222121taattattItItIIdx对直流电动机，a=0.75，a0=0.5；对异步电动机， a=0.5，a0=0.25。2021-10-8342、连续工作制电动机的选择、连

25、续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择发热校验的方法发热校验的方法4）等效法在非恒值变化负载下的应用）等效法在非恒值变化负载下的应用如果非恒值变化负载电流图如下图所示，电流随时间变化的函数是已知的，则ttittiItttdx02002ddd2021-10-8352、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率的选择发热校验的方法发热校验的方法4）等效法在非恒值变化负载下的应用）等效法在非恒值变化负载下的应用另一种较简便的方法是把变化曲线分成许多直线段，如图中虚线，求出各段的等效值，然后求出等效电流值。3d11

26、221210111ItttItItdx32554245IIIIIdxt1时间段t5时间段2021-10-8362、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 例题：例题：下图中绘出了具有尾绳和摩擦轮的矿井提升机的示意图。电动机直接与摩擦轮1相联结，摩擦轮旋转，靠摩擦力带动绳子及罐笼3（内有矿车及矿物G）提升或下放。尾绳系在两罐笼之下，以平衡提升机左右两边绳子的重量。提升机用双电动机拖动，试计算电动机功率。2021-10-8372、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择 例题：例题：已知下列数据井深H=915m；负载重G=58800N；每个罐笼重G3=77150N；主绳与尾绳每米重G

27、4=106N/m；摩擦轮直径d1=6.44m；摩擦轮飞轮惯量GD12=2730000Nm2；导轮直径 d2=5m；导轮飞轮惯量GD22=584000Nm2；额定提升速度vN=16m/s；提升加速度a1=0.89m/s2；提升减速度a3=1m/s2；周期长tz=89.2s；摩擦用增加负载重的20%考虑2021-10-8382、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择解：解：预选电动机功率式中k=1.21.25 考虑起动及制动过程中加速转矩的系数。zd)6 . 11 . 1 (PPN取k=1.25，则kW1400kW100016588002 . 125. 1P每个电动机功率为700kW，转速

28、为r/min5 .47r/min44. 61660601NNdvn10002 . 1NGvkP 2021-10-8392、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择解：解：对功率为700kW，转速为47.5rpm的电动机，查手册得其飞轮矩为阻转矩为加速时间为22mN1065000DGDmN227203mN244. 6588002 . 122 . 11dGTzs18s89. 0161N1avt加速阶段罐笼行经高度m2 .144m1889. 0212122111tah2021-10-8402、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择解：解：减速时间减速阶段罐笼行经高度稳定速度罐笼行经高度

29、s16s1163N3avtm128m161212122333tahmhhHh7 .6421283 .144915312稳定速度运行时间s2 .40s167 .642N22vht间歇时间sstttttz15)162 .40182 .89(32102021-10-8412、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择解：解：折算到电动机轴上系统总的飞轮矩导轮转速两导轮折算到电动机轴上的飞轮矩为222baGDGDGD式中GDa2为系统中转动部分的飞轮矩； GDb2为系统中直线运动部分的飞轮矩 。r/min61r/min51660602N2dvn2222N22222mN1926262mN5 .476

30、1584000222nnGDGD22221226780000)(22mNGDGDGDGDDa2021-10-8422、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择解：解：系统直线部分重量折算到电动机轴上总的飞轮矩系统直线部分总重量直线部分重量折算到电动机轴上的飞轮矩LGGGG432式中 m1920m)909152(902 HLNNLGGGG416700)192010677150258800(24322222N2N2mN17253838mN5 .4716416700365365nvGGDb2021-10-8432、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择解：解：系统总的飞轮矩加速阶段的加

31、速转矩减速阶段的动态转矩2222mN24040100baGDGDGDmN169171375dd3751N2121tnGDtnGDTamN190317375dd3753N2323tnGDtnGDTa2021-10-8442、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择解：解：电动机转矩加速阶段（t1=18s）azTTTmN396374mN)169171227203(1T稳定运行阶段（t2=40.2s）mN2272032T减速阶段（t1=16s）mN36886mN)190317227203(3T间歇阶段（t1=15s）00T2021-10-8452、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择

32、解：解：根据上列数据绘制电动机负载转矩图如下图所示。等效转矩Tdx为式中散热恶化系数 a=0.75，a0=0.5，则00321323222121taattattTtTtTTdxmN259386mN155 . 01675. 02 .401875. 016368862 .4022720318396374222dxT2021-10-8462、连续工作制电动机的选择、连续工作制电动机的选择解：解：过载能力校验两电机的等效功率253. 12593863963741dxTTkW12909550NnTPdxdx由于kW1400NdxPP，电动机发热及过载能力校验通过2021-10-8473、短时工作制电动机

33、的选择、短时工作制电动机的选择一、选用为连续工作制而设计的电动机一、选用为连续工作制而设计的电动机若选用连续工作制电动机，使PN2.5，已超过了一般电动机允许的过载倍数，即QKT此时应按下式选择连续工作制电动机的额定功率。TgNKPP 2021-10-8503、短时工作制电动机的选择、短时工作制电动机的选择一、选用为连续工作制而设计的电动机一、选用为连续工作制而设计的电动机按过载能力选择连续工作制电动机，一般不需进行发热校验。当短时工作期间负载功率发生变化，应求出其等效功率，按等效功率选择电动机。这时必须用最大负载功率来对其进行过载能力校验。当短时工作期间负载功率发生变化，若按电动机允许过载倍

34、数选择电动机功率，即PN Pmax/KT，这时不必进行过载能力校验。对异步电动机，在短时过载运行时，必须进行起动能力校验。2021-10-8513、短时工作制电动机的选择、短时工作制电动机的选择一、选用为连续工作制而设计的电动机一、选用为连续工作制而设计的电动机【例题】大型车床刀架快速移动机构，其拖动电机是短时工作制，刀架重5300N ，移动速度15m/min ，传动比100r/m ，动摩擦系数0.1，静摩擦系数0.2，传动效率0.1，试选择电动机的功率。【解】刀架移动时，电动机的负载功率为kW33. 1kW1 . 0100060151 . 05300100060vGPz按允许过载能力选择电动

35、机，且考虑交流电网电压波动10%，则kW82. 0kW29 . 033. 19 . 033. 122TTgNKKPP2021-10-8523、短时工作制电动机的选择、短时工作制电动机的选择一、选用为连续工作制而设计的电动机一、选用为连续工作制而设计的电动机由产品目录，初选JO2214型笼型异步电动机，其数据为：PN=1.1kW，UN=380V，I1N=2.68A，nN=1410rpm，起动转矩倍数为Kst=1.8，过载倍数KT2。起动能力校验起动能力校验 由于静摩擦系数为动摩擦系数的两倍，故起动时负载功率为电动机能发出的起动功率为kW66. 2kW33. 122zzstPPkW98. 1kW1

36、 . 18 . 1NPKPstst起动能力校验通不过起动能力校验通不过2021-10-8533、短时工作制电动机的选择、短时工作制电动机的选择一、选用为连续工作制而设计的电动机一、选用为连续工作制而设计的电动机改选JO2224型电动机，其数据为：PN=1.5kW，nN=1410rpm，起动转矩倍数为Kst=1.8，过载倍数KT2。此时，电动机发出的起动功率为kW7 . 2kW5 . 18 . 1NPKPstst电动机起动能力校验通过，但Pst比Pzst几乎相等，如果电网电压稍有波动电机就可能起动不起来。为了提高可靠性，电机应选的更大一些，如JO2314型电动机，其数据为：PN=2.2kW，nN

37、=1430rpm，起动转矩倍数为Kst=1.8，过载倍数KT2。2021-10-8543、短时工作制电动机的选择、短时工作制电动机的选择二、选用专为短时工作制而设计的电动机二、选用专为短时工作制而设计的电动机我国专为短时工作制设计的电动机，其工作时间为15min、30min、60min、90min四种。对于某一电动机，对应不同的工作时间，其功率是不同的，其关系为 P15P30P60P90，显然其过载倍数也是不同的，其关系为15 30 60 90。当实际工作时间与标准时间接近时，且工作期间负载不变，由产品目录可直接选用。当实际工作时间与标准时间接近时，但工作期间负载变化，先计算出其等效负载，在由

38、产品目录可直接选用，但必须进行过载和起动能力校验。2021-10-8553、短时工作制电动机的选择、短时工作制电动机的选择二、选用专为短时工作制而设计的电动机二、选用专为短时工作制而设计的电动机当电动机实际工作时间tgx与标准值tg不同时，应把tgx下的功率Px换算到tg下的功率Pg ，再按Pg来进行电动机功率的选择或发热校验。CugxggxgxgppkttkttPP01其中ggxxgttPP 当电动机实际工作时间tgx与标准值tg相差不大时2021-10-8564、断续周期工作制电动机的选择、断续周期工作制电动机的选择专为断续周期工作制设计的电动机的共同特点是起动能力强、过载能力大、惯性小（

39、飞轮惯量小）、机械强度大、绝缘材料的等级高、较多采用封闭式结构、临界转差率（对于笼型异步电动机）设计得较高。对一台具体的电动机而言，不同负载持续率ZC时，其额定输出功率不同。以国产JZR116型电动机为例，其相关数据见下表所示。2021-10-8574、断续周期工作制电动机的选择、断续周期工作制电动机的选择电动机功率选择步骤与连续工作制变化负载下的功率选择步骤类似。计算负载功率，作出生产机械负载图；初步确定负载持续率ZC；根据负载功率平均值Pzd及ZC预选电动机功率；作出电动机负载图进行发热、过载能力及必要时的起动能力校验。如果工作期间内负载是变化的，可用等效法来进行发热校验，但公式中不要将间

40、歇时间t0计入，因为在ZC中已经考虑进去了。验算负载持续率与初步选定的是否相同。2021-10-8584、断续周期工作制电动机的选择、断续周期工作制电动机的选择对自扇冷式电动机，在起动、制动过程散热条件变差的影响，可在等效负载公式中考虑，也可在计算ZC时考虑。321323222121attattPtPtPPdx0321321%tattattttZC如果不同的工作循环中tg与t0为变数，计算ZC时应取平均值0%tttZCgg2021-10-8594、断续周期工作制电动机的选择、断续周期工作制电动机的选择若电动机实际ZC与标准ZC不同时，应进行折算，折算公式为1%xxxZCZCkZCZCPP若ZC

41、与ZCx相差不多时%ZCZCPPxx如果负载持续率ZC70，可按连续工作制选择电动机。2021-10-8604、断续周期工作制电动机的选择、断续周期工作制电动机的选择 【例题】电动机的负载图如下图，试校验JZR42-8型绕线转子异步电动机能否适用，该电动机在负载持续率ZC=25时，额定功率为16kW，额定转速nN=720rpm，过载倍数=3。假定电动机为他扇冷式，而且在不同输出功率时，其功率因数不变。【解】由于负载图第一阶段，转速是变化的，故不能直接用等效功率法进行发热校验。必须进行修正，修正后的功率为常值，等于25kW。2021-10-8614、断续周期工作制电动机的选择、断续周期工作制电动

42、机的选择【解】在电动机工作期间的等效功率为电动机负载持续率为kW5 .15205201252522dxP%275 .92205%xZCkW1 .16kW%25%275 .15%ZCZCPPxx可见，JZR428型电机不能适用。2021-10-8625、笼型异步电动机允许小时合闸次数的确定、笼型异步电动机允许小时合闸次数的确定 笼型异步电动机在带动某些生产机械时，起动制动很频繁，每小时合闸次数达600次以上。此时由于起动与制动过程的能量损耗较大，往往会造成电动机的严重发热，因此笼型异步电动机每小时允许合闸次数根据发热条件是有限制的。 选择在这种情况下工作的电动机，必须进行小时合闸次数的校验，每小

43、时实际的合闸次数必须低于允许的合闸次数，检验才算通过，电动机连续工作才不致过热。 通常用平均损耗法来分析笼型异步电动机每小时允许合闸次数N。 用平均损耗法求得的次数N，指电机经过N次合闸后，电动机的平均温升将等于电动机最大允许温升，电机既不过热又能充分利用。2021-10-8635、笼型异步电动机允许小时合闸次数的确定、笼型异步电动机允许小时合闸次数的确定 在发热达到稳态循环时，电动机的平均损耗功率等于其额定损耗功率DPN，即00)(tatttatPAAPPWTQWWTQdNDDDDD式中：DAQ，DAT为电动机一个工作周期内起、制动过程的能量损耗； DPW为电动机一个工作周期内稳定运行的功率

44、损耗； 当每小时允许合闸次数N时，一个工作周期的允许时间为Ntz/3600 一个工作周期内允许的工作时间为ZCNZCtttttzTWQg36002021-10-8645、笼型异步电动机允许小时合闸次数的确定、笼型异步电动机允许小时合闸次数的确定ZCNZCtttttzTWQg3600TQWttZCNt3600)1 (36000ZCNtttgz00)(tatttatPAAPPWTQWWTQdNDDDDD代入下式)()1 ()(3600N0NNNWTQTQWPPPattAAZCaPZCPPN2021-10-8655、笼型异步电动机允许小时合闸次数的确定、笼型异步电动机允许小时合闸次数的确定 一般情况

45、下，笼型异步电动机的DAQ+DAT相当大 取3，得 稳定运行时，若负载为额定负载，则DPWDPN，则)%)(4%2()(NTQNWTQAAPPPatt)(97. 0)1 ()(36000NNTQWAAZCaPZCPPNTQWAAZCaPZCPP)1 ()(37000NNTQAAZCaPN)1 (37000N2021-10-8665、笼型异步电动机允许小时合闸次数的确定、笼型异步电动机允许小时合闸次数的确定 提高每小时允许合闸次数的方法提高每小时允许合闸次数的方法采用它扇冷电动机；采用等级较高的绝缘材料；减少DAQ+DAT。 若生产机械要求每小时的合闸次数低于预选电动机每小时允许的合闸次数N，则

46、预选的电动机的功率是合适的； 若生产机械要求每小时的合闸次数高于预选电动机每小时允许的合闸次数N，则预选的电动机的功率不合适，必须采取措施提高N，或改选电动机形式或提高电动机功率；2021-10-8676、带冲击负载时电动机的选择、带冲击负载时电动机的选择 具有冲击负载的生产机械的负载图，其特点是负载在工作时间中作剧增及剧减地变化，并作周期性地交替，如下图所示。属于这种类型的生产机械有冲床、压力机、轧钢机、锻锤等。2021-10-8686、带冲击负载时电动机的选择、带冲击负载时电动机的选择 具有冲击负载的生产机械广泛采用带飞轮的电力拖动系统，以帮助电动机克服冲击负载。飞轮起到了平衡负载的作用，

47、使电动机的损耗降低，从而降低电动机的功率。 具有冲击负载的能量损耗计算以右图为例，可变能量损耗为若将冲击负载平衡到某一平均值，以右图为例，平衡后的平均功率为2P0，则一个循环的可变能量损耗为tCPtCPtPCACu20202052/2/)3(DtCPtPCACu20204)2(D2021-10-8696、带冲击负载时电动机的选择、带冲击负载时电动机的选择 以某一轧钢机负载图为例，分析冲击负载下带飞轮拖动时的相关问题如下图所示，第一个冲击负载到来时，负载转矩由T0突增到Tz，即Tst=T0，稳定转矩为Tz，当机械特性为直线时，转矩变化规律为当第一个冲击负载过去后，负载转矩由Tz突减到T0，这段期

48、间，Tst=Tz，稳定转矩为T0 ，转矩变化规律为tMtMTtTtzeTeTT/0/)1 (tMtMTtzTteTeTT/0)1 (同样办法，求得其它冲击负载到来和过去后的转矩变化规律，绘制转矩图如右图波浪线所示。2021-10-8706、带冲击负载时电动机的选择、带冲击负载时电动机的选择 很明显，转矩曲线的平缓程度与时间常数TtM有关，TtM越大，曲线越平缓，平衡程度越好。NNNNTeNNTeatMTsnGDTnnGDCCIEUGDCCRGDT375375)(375/ )(37502022222对直流电动机，机电时间常数对异步电动机，若机械特性视为直线，即ssTTmm2则机电时间常数具有与直

49、流电动机同样的形式，即NNtMTsnGDT37502 可见，为了增大机电时间常数TtM，可通过增大GD2或增大SN。2021-10-8716、带冲击负载时电动机的选择、带冲击负载时电动机的选择 附加飞轮矩的计算附加飞轮矩的计算拖动系统飞轮矩GD2一般按最严重的冲击负载进行计算；负载转矩和持续时间的乘积最大，视为最严重的冲击负载，如下图所示的tg阶段；在tg阶段内，起始转矩Tst=T0，转矩稳定值为TzM，终值为Tx=TzM=KTTN（KT一般比电动机最大允许过载倍数小，选 KT =1.31.6），则tg段终了时tMgtMgTtTtzMNTeTeTTK/0/)1 (2021-10-8726、带冲

50、击负载时电动机的选择、带冲击负载时电动机的选择 附加飞轮矩的计算附加飞轮矩的计算tMgtMgTtTtzMNTeTeTTK/0/)1 (NNtMTsnGDT37502NTzMzMNgNTKTTTsntTGD002ln375求出的GD2包括了电动机转子、传动装置、工作机构及附加飞轮的飞轮矩。2021-10-8736、带冲击负载时电动机的选择、带冲击负载时电动机的选择 带附加飞轮拖动系统中电动机功率的选择的步骤带附加飞轮拖动系统中电动机功率的选择的步骤1)预选电动机 预选电动机的额定负载取为dTT)3 . 11 . 1 (N2)预选附加飞轮的飞轮矩iiidttTTNTzMzMNgNTKTTTsntT

51、GD002ln3753)绘制电动机的负载图4)校验电动机的发热5)校验过载能力 若KTTNTzM，则过载能力校验通过。2021-10-8747、电力拖动调速电动机功率的选择、电力拖动调速电动机功率的选择 直流调速电动机功率的选择直流调速电动机功率的选择95509550NNNNnTnTPz降压调速降压调速 对于恒转矩负载应用降压调速，电动机功率为可以选择电动机额定功率为9550maxnTPzN若把降压调速用于恒功率负载，则为了使电动机能安全运行，必须加大电动机的功率，其值将为负载功率的D倍（D为调速范围），即zDPP N2021-10-8757、电力拖动调速电动机功率的选择、电力拖动调速电动机功

52、率的选择 直流调速电动机功率的选择直流调速电动机功率的选择降压调速降压调速由于降压调速由额定转速向下调节，因此电动机的nN不能小于负载要求的最高转速，通常取nN=nmax，这时电动机的功率为若将恒转矩调速用于恒功率负载，电动机的额定功率将是负载实际功率的D倍，电动机在所有转速下都欠载运行。配合不好，造成浪费。参见教材P200关于龙门刨主拖动的计算。DPnnnTnTnTPzzbzb)(955095509550minmaxminmaxNNN2021-10-8767、电力拖动调速电动机功率的选择、电力拖动调速电动机功率的选择 直流调速电动机功率的选择直流调速电动机功率的选择弱磁调速弱磁调速若应用弱磁

53、调速于恒功率负载，电动机的额定功率选得等于或略大于负载功率，不必扩大功率，即zPP N如果弱磁调速用于恒转矩负载，为了在最高转速时也能满足Tz的需要，必须按nmax及Tz来选择电动机的功率，即9550maxnTPzN弱磁调速用于恒转矩负载，在n=nmax时，电动机的转矩和功率都比实际需要的Tz及Pz大的多，扩大到DTz和DPz，造成浪费。2021-10-8777、电力拖动调速电动机功率的选择、电力拖动调速电动机功率的选择 变频调速笼型异步电动机功率的选择变频调速笼型异步电动机功率的选择f1fN（nnN）变频调速变频调速变频调速时，电动机的输出功率为假定在不同频率下，与cosj保持不变，则j11

54、12cos3IUPPx12IUPx若忽略定子损耗，则1109550fIUnPTxT2021-10-8787、电力拖动调速电动机功率的选择、电力拖动调速电动机功率的选择 变频调速笼型异步电动机功率的选择变频调速笼型异步电动机功率的选择f1fN（nnN）变频调速变频调速当f1 fN且Ux / f1为定值，则为使调速时电动机得到充分利用，在不同频率下，电动机绕组内流过额定电流IN，则1IT 定值NTT可见，在f1 fN调速段，调速方式为近似恒转矩的，频率变化时的机械特性如右图所示。2021-10-8797、电力拖动调速电动机功率的选择、电力拖动调速电动机功率的选择 变频调速笼型异步电动机功率的选择变

55、频调速笼型异步电动机功率的选择f1fN（nnN）变频调速变频调速在f1 fN（nnN）变频调速变频调速在f1fN变频调速时，变频器的输出电压（即电动机定子电压）Ux不允许超过电动机的额定电压，即Ux=UN这时的人为机械特性如右图所示。这时，输出最大转矩反比于频率的平方2121N21fCfUCfUCTxm2021-10-8817、电力拖动调速电动机功率的选择、电力拖动调速电动机功率的选择 变频调速笼型异步电动机功率的选择变频调速笼型异步电动机功率的选择f1fN（nnN）变频调速变频调速f1fN变频调速时，Ux=UN，为使电动机得到充分利用（即调速过程均保证I1=IN），假设调速过程cosj1和保持不变，则若忽略定子损耗，则PT=P1，则电动机容许输出转矩为定值j1112cos3IUPPx111019550ffIUnPTxT2021-10-8828、选择电动机功率