第六章机电传动控制系统电机选择

1、机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择1机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择2要求要求1. 了解电动机的发热与冷却规律；了解电动机的发热与冷却规律；2. 重点掌握电动机容量的选择特别注意电动重点掌握电动机容量的选择特别注意电动机运行时的允许温度，过载能力和启动能机运行时的允许温度，过载能力和启动能力力；3. 了解电动机种类、电压、转速和结构形式了解电动机种类、电压、转速和结构形式的选择原则。的选择原则。 掌握长期工作制，短期工作制、重复工作掌握长期工作制，短期工作制、重复工作 制三制三 种运行方式下电动机容量的选择。种运行方式下电动机容量的选择。机电传

2、动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择3正确选择电动机容量是非常重要的，选择电动机的正确选择电动机容量是非常重要的，选择电动机的容量时，一般应考虑两个方面的因素：容量时，一般应考虑两个方面的因素： 即电动机的即电动机的和和，对于鼠笼式异，对于鼠笼式异步电动机还要考虑其步电动机还要考虑其1. 发热发热 a：电动机运行中的最高工作温度小于绝缘材料允电动机运行中的最高工作温度小于绝缘材料允许的最高温度许的最高温度amax演变为演变为1.在电机额定运行情况下：负载在电机额定运行情况下：负载电流小于等于额定电流电流小于等于额定电流2. 若电机不调速，则为负载功若电机不调速，则为负载功率小于

3、等于负载功率率小于等于负载功率NLII NLPP 机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择4 b：电动机的发热是有过程的，故其温升不仅取决于电动机的发热是有过程的，故其温升不仅取决于负负载的大小载的大小，而且也和负载的持续时间有关，即和，而且也和负载的持续时间有关，即和电动机电动机的运行方式有关的运行方式有关2. 从从过载能力观点过载能力观点选择电动机容量选择电动机容量 电动机的最大转矩（或者最大电流）必须大于最大实电动机的最大转矩（或者最大电流）必须大于最大实际负载转矩（或者实际负载电流），即际负载转矩（或者实际负载电流），即LNmTTTmax 对于异步电机而言：对于异步电

4、机而言：LNiIIImax 对于直流电机而言：对于直流电机而言：3. 启动能力启动能力由于鼠笼式异步电动机的启动转矩一般较小，为使其可靠启动必须由于鼠笼式异步电动机的启动转矩一般较小，为使其可靠启动必须保证保证NSTstNstLTTTT式中,机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择51. 电动机的热源来自电机内部，电动机的热源来自电机内部， 电流流过定子绕组时产生的电流流过定子绕组时产生的铜损耗铜损耗， 在铁芯内当磁通变化时所产生的在铁芯内当磁通变化时所产生的铁损耗铁损耗， 轴承摩擦所产生的轴承摩擦所产生的机械损耗及附加损耗机械损耗及附加损耗。 电机产生的热量，首先借传导作用

5、传送电机产生的热量，首先借传导作用传送到电到电 机的外表面，然后借辐射和对流作用机的外表面，然后借辐射和对流作用将热量从电机外表面散发到周围冷却介质将热量从电机外表面散发到周围冷却介质中去。中去。铜耗铜耗铁耗铁耗机械损耗机械损耗电动机温度升高电动机温度升高机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择62. 电机温度与周围冷却介质温度之差，称为电机温度与周围冷却介质温度之差，称为温升温升，它是电机的一项重要性能指标。，它是电机的一项重要性能指标。0M温升规定规定C400表示电机发热及散热情况的是温升表示电机发热及散热情况的是温升, ,而不是温度。而不是温度。电机温升是衡量电机性能的

6、一个重要指标，它电机温升是衡量电机性能的一个重要指标，它表征电机的内部损耗，即表征电机发热的物理表征电机的内部损耗，即表征电机发热的物理量。电机内部耐热性最差的部分就是绝缘材料量。电机内部耐热性最差的部分就是绝缘材料机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择7电机运行时，输出功率越大，则电流和损耗电机运行时，输出功率越大，则电流和损耗越大，温度越就越高，但最高温度不得超过越大，温度越就越高，但最高温度不得超过绝缘的最高允许温度。因此，绝缘的最高允许温度。因此，机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择8一、一、电动机的工作方式电动机的工作方式 1 1、连续（长期

7、）工作制、连续（长期）工作制 其特点是：电机连续工作时间长，其工作时间其特点是：电机连续工作时间长，其工作时间 t tg g (3(34)4)T Th h，可达几小时甚至几十小时，因此电机温升可，可达几小时甚至几十小时，因此电机温升可达到稳定值。属于此类工作制的生产机械有水泵、通风机、达到稳定值。属于此类工作制的生产机械有水泵、通风机、造纸机、机床主轴等。造纸机、机床主轴等。机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择92 2 、短时工作制、短时工作制 其特点是：其特点是： 电机工作时间短电机工作时间短, ,t tp p (3(3(34) 4) TTh h ，电机的温度，电机的温

8、度足以降到和周围环境温度一样，即温升足以降到零。属足以降到和周围环境温度一样，即温升足以降到零。属于此类工作制的生产机械有机床的辅助运动，如水闸闸于此类工作制的生产机械有机床的辅助运动，如水闸闸门的起闭机械等门的起闭机械等。 电机在短时工作时，其容量往往只受电机在短时工作时，其容量往往只受过载能过载能力力和和起动能力起动能力的限制，因此专门为短时工作制设的限制，因此专门为短时工作制设计的电机，其过载能力和起动转矩都较大。我国计的电机，其过载能力和起动转矩都较大。我国生产的短时工作制电机，其工作时间有生产的短时工作制电机，其工作时间有15min 15min 、30min30min、60min60

9、min、90min90min四种定额。四种定额。机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择103 3、重复短时工作制、重复短时工作制 重复短时工作制又称为重复短时工作制又称为断续周期工作制断续周期工作制。 其特点是：其特点是：工作和停止周期性地交替进行，但工作时间停止时工作和停止周期性地交替进行，但工作时间停止时间都较短，间都较短， tptp (3(34)4)ThTh ，t0t0 (3(34)4)ThTh ，且规定工作周期，且规定工作周期 tptp+ t0+ t0 10min 。工作时温升增加，但达不到稳定值温升值。工作时温升增加，但达不到稳定值温升值 ；停止时温升下降，但降不

10、到零。停止时温升下降，但降不到零。 周期工作时，电机的发热和冷却过程是交错进行的，故它周期工作时，电机的发热和冷却过程是交错进行的，故它达到的温升将比连续运行时低，不论是周期工作定额的电机还是达到的温升将比连续运行时低，不论是周期工作定额的电机还是短时定额的电机，短时定额的电机，都不可按其周期工作定额或短时工作定额作长都不可按其周期工作定额或短时工作定额作长期连续运行，否则会使电机过热而损坏。期连续运行，否则会使电机过热而损坏。机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择111. 带恒定负载时电动机容量的选择带恒定负载时电动机容量的选择0PstP Lt只需按照负载功率选择只需按照

11、负载功率选择即可即可LPPN一般不必校验启动一般不必校验启动能力和负载能力能力和负载能力恒定负载长期连续工作的恒定负载长期连续工作的负载图及温升曲线负载图及温升曲线机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择122. 带变动负载时电动机容量的选择带变动负载时电动机容量的选择考虑到在过渡过程中电机的电流较正常工作时大，考虑到在过渡过程中电机的电流较正常工作时大，而可变损耗与电流平方成正比，故电机发热较严重。而可变损耗与电流平方成正比，故电机发热较严重。变动负载长期连续工作的变动负载长期连续工作的负载图及温升曲线负载图及温升曲线P0tP L负载连续但是大小变化负载连续但是大小变化*一

12、般采用一般采用“等值法等值法”来来计算电功率计算电功率*再校验其过载能力和启再校验其过载能力和启动能力动能力机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择131 选择电动机的额定转矩选择电动机的额定转矩TN使使即可niinndNttTtTtTTT12222121.机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择142. 选择电动机的额定转矩选择电动机的额定转矩PN使使即可niinndNttPtPtPPP12222121.条件条件: 较硬的机械特性较硬的机械特性,n变化很小变化很小,Pd与与Td成正比。成正比。机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择15工

13、作特点：工作时温度达不到稳定值所以可以选工作特点：工作时温度达不到稳定值所以可以选择择专用短时工作制电动机专用短时工作制电动机连续工作制普通电动机连续工作制普通电动机 a a：我国生产的短时工作制电机，其工作时间有我国生产的短时工作制电机，其工作时间有15min 15min 、30min30min、60min60min、90min90min四种定额四种定额。b：铭牌上：铭牌上 PN 与一定的与一定的标准持续运行时间标准持续运行时间 ts 对应对应机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择16若实际工作时间若实际工作时间tp 与与ts 不同，不同，则将则将tp 下的功率下的功率P

14、P到到ts下的下的PS ppsstPtP22sppsttPP 根据根据 ，再校验过载能力和启动能力，再校验过载能力和启动能力 sNPP 生产机械短时工作的实际功率生产机械短时工作的实际功率机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择17 普通电机的额定功率是按长期运行设计的，连续工作时其普通电机的额定功率是按长期运行设计的，连续工作时其温升可以达到稳定值，但是短时工作制，输出功率不变的温升可以达到稳定值，但是短时工作制，输出功率不变的情况下，电动机达不到允许温升，可以过载运行情况下，电动机达不到允许温升，可以过载运行hPTtNPPPK 过载系数过载系数与与 有关有关所以选所以选K

15、PPPN短时实际短时实际工作时间工作时间电动机的发电动机的发热时间常数热时间常数短时实际负载功率短时实际负载功率连续工作制电动机的额定功率连续工作制电动机的额定功率机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择18工作时间工作时间t tp p (3(34 4) )T Th h ，空载时间空载时间t t0 0 (3(34 4) )TTh h通常用暂载率（或持续率）通常用暂载率（或持续率）来表征重复短时工作制来表征重复短时工作制的工作情况，即的工作情况，即0ppttt工作时间停车时间工作时间机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择19重复短时工作制的电动机的选择有两种

16、方法：重复短时工作制的电动机的选择有两种方法：1.选用重复短时工作制的电动机选用重复短时工作制的电动机2.我国生产的专供重复短时工作制的电动机，规定的标准暂载率我国生产的专供重复短时工作制的电动机，规定的标准暂载率s为为15，25，40，60四种，并以四种，并以25为额定负载暂载率为额定负载暂载率sN3.每一个电动机在不同的每一个电动机在不同的s值下，都有不同的额定功率值下，都有不同的额定功率PsN电动机的一周期内工作时间越长，即电动机的一周期内工作时间越长，即s越大越大，电动机电动机所允许的输出功率（额定功率）便越小。所允许的输出功率（额定功率）便越小。机电传动及控制机电传动及控制6 机电传

17、动系统中电动机的选择20重复短时工作制的电动机容量重复短时工作制的电动机容量选择步骤选择步骤：1）根据生产机械的负载图算出电机的实际暂载率，若算出的根据生产机械的负载图算出电机的实际暂载率，若算出的值值与电动机的额定负载暂载率与电动机的额定负载暂载率sN (25)相等。则可从产品目录中查相等。则可从产品目录中查得额定功率得额定功率PsN ，所选的，所选的PsN应等于或略大于生产机械所需的功应等于或略大于生产机械所需的功率。率。2)若：若： 不等于不等于sN ，则可算出其等效负载功率，则可算出其等效负载功率选取选取PsN等于或大于等于或大于Ps的电动机即可。的电动机即可。 25. 0PPPsNs

18、机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择21 2. 选用连续工作制的普通电动机选用连续工作制的普通电动机 此时可看成此时可看成s 100，再按照上述方法选择电动，再按照上述方法选择电动机。机。 等效负载功率：等效负载功率：ssPP机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择22机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择23机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择24机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择25机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择26机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择27机电传动及控制机电传动及控制6 机电传动系统中电动机的选择28小结小结1 1、电机在运行时产生的各种损耗都转变为热量，使、电机在运行时产生的各种损耗都转变为热量，使电机的热量逐渐升高。电机的温度高于周围介质的电机的热量逐渐升高。电机的温度高于周围介质的温度时，就开始向周围冷却介质散发热量，最后，温度时，就开始