第9章电动机的选择

1、电 机 学（2）第 9 章 电动机的选择湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机大家族湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机大家族湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的选择一、电动机的一般选择二、电动机的发热与温升三、电动机的额定功率四、电动机额定功率的选择湖北工业大学稀土电机及控制研究所第 9 章 电动机的选择9.1 电动机的一般选择湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的一般选择一、电动机种类的选择二、电动机类型的选择三、电动机额定电压和 额定转速的选择四、电动机额定功率的选择湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的一般选择一、电动机种类的选择湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的主要种

2、类直 流电动机他励直流电动机、并励直流电动机、串励直流电动机复励直流电动机交 流电动机异 步电动机三相异步电动机笼型普通笼型高起动转矩式多速电动机（变极）绕线式单相异步电动机电阻起动、电容起动、电容运转、双值电容、罩极同步电动机电磁式（凸极式、隐极式）、永磁式湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机种类选择的主要考虑因素1. 电动机的机械特性2. 电动机的调速性能3. 电动机的起动性能4. 电源要求5. 设备的成本和运行成本湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机种类选择的主要考虑因素1. 电动机的机械特性湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的机械特性 生产机械具有不同的转矩转速特性，这就要求电

3、动机的机械特性与之相匹配。湖北工业大学稀土电机及控制研究所不同种类电动机的主要性能特点电 机 种 类主 要 性 能 特 点直流电动机他励、并励机械特性硬、起动转矩大、调速性能好串励机械特性软、起动转矩大、调速方便复励机械特性软硬适中、起动转矩大、调速方便三相异步电动机普通笼型机械特性硬、起动转矩不太大、可以调速高起动转矩起动转矩大多速（变极） 2 - 4 档速度绕线式机械特性硬、起动转矩大、调速方法较多三相同步电动机转速不随负载变化，功率因数可调单相异步电动机功率小、机械特性较硬湖北工业大学稀土电机及控制研究所公 共 电 车湖北工业大学稀土电机及控制研究所公 共 电 车湖北工业大学稀土电机及控

4、制研究所电动机的机械特性 例如公共电车：起动转矩大，机械特性软，选用串励或复励直流电动机比较合适。湖北工业大学稀土电机及控制研究所大 型 水 泵湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的机械特性 例如大型水泵：起动转矩不太大，一般不要求调速，可以调功率因数，选用三相同步电动机比较合适。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机种类选择的主要考虑因素2. 电动机的调速性能湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的调速性能 包括调速范围和静差率、调速方式、调速平滑性和经济性。湖北工业大学稀土电机及控制研究所普 通 车 床湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的调速性能 例如普通车床、小型水泵、通风机：调速

5、要求不高，多选用普通三相笼型异步电动机。湖北工业大学稀土电机及控制研究所龙 门 刨 床湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的调速性能 例如龙门刨床、高精度车床：调速范围宽、能平滑调速的他励直流电动机，或绕线式异步电动机。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机种类选择的主要考虑因素3. 电动机的起动性能湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的起动性能 生产机械要求电动机的起动能力是不一样的。湖北工业大学稀土电机及控制研究所小型水泵与通风机湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的起动性能 例如小型水泵、通风机：泵类负载，起动转矩小，多选用普通三相笼型异步电动机。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电

6、动机的起动性能 例如起重机、矿井提升机：位能性负载，重载起动，选用绕线式异步电动机。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机种类选择的主要考虑因素4. 电源要求湖北工业大学稀土电机及控制研究所电 源 要 求交流电源：比较方便直流电源：通常需要整流设备。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机种类选择的主要考虑因素5. 设备成本和运行成本湖北工业大学稀土电机及控制研究所设备成本和运行成本设备成本成本高：直流电动机成本低：笼型异步电动机绕线式异步电动机永磁同步电动机湖北工业大学稀土电机及控制研究所设备成本和运行成本运行成本成本高：直流电动机成本低：永磁同步电动机笼型异步电动机绕线式异步电动机湖北工业大

7、学稀土电机及控制研究所电动机种类选择的主要考虑因素 此外，还应考虑设备检修、维护，生产厂家的信誉（质量、售后服务）等。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的一般选择二、电动机类型的选择湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机类型选择的内容1. 安装方式2. 防护方式3. 轴伸个数湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机类型的选择1. 安装方式湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机类型的选择卧式立式法兰盘湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机类型的选择湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机类型的选择2. 防护方式湖北工业大学稀土电机及控制研究所防护方式的分类开启式防护式封闭式防爆式湖北工业大学稀土

8、电机及控制研究所电动机的防护方式 开启式：电动机定子两侧端盖的上都有很大的通风口，散热好，价格便宜。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的防护方式 防护式：电机机座下面有通风口，散热较好，能防水滴和杂物进入，但不能防尘和防潮。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的防护方式 封闭式：电机机座和端盖上无开口，散热较好，能防水滴和杂物进入，但不能防尘和防潮。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的防护方式封闭式电机又分为自冷式自扇冷式他扇冷式密封式湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的防护方式 防爆式：电动机机壳较厚，具有足够的机械强度，能在易燃易爆的场合下使用。湖北工业大学稀土电机及控制研究

9、所电动机类型的选择3. 轴伸个数湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机类型的选择单轴伸双轴伸湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的一般选择三、电动机额定电压和 额定转速的选择湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机额定电压的选择 电动机的电压等级、相数和频率都要与供电电源相一致。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的额定电压额定电压/ V功率范围 / kW交流电动机同步电动机笼型异步电动机绕线式异步电动机3806000100003320250100001000109000.3732020050000.6320200500110220440600870直流电动机0.251100.253201.

10、05005004600湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机额定转速的选择 电动机额定功率相同的条件下，额定转速越高，电机的体积越小，造价越低。电机设计原理湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机额定转速的选择工作机构 TfnGDa2GDb2GDf2nbnfj1,1j2,2电动机传动机构电力拖动系统中的减速机构湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机额定转速的选择 当生产机构所需转速一定的条件下，电动机额定转速选得越高，减速机速比越大，传动损耗越大，系统成本增高，效率下降。电动机与减速机的合理匹配湖北工业大学稀土电机及控制研究所通 风 机 与 水 泵湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机额定转速的

11、选择 例如水泵、通风机：特点是转速较高，起动转矩不大。不配减速机，选相应额定转速的电动机。湖北工业大学稀土电机及控制研究所球磨机与破碎机湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机额定转速的选择 例如球磨机、破碎机：特点是不调速，转速低。可选用相应低速电动机，或配以小速比的减速机。湖北工业大学稀土电机及控制研究所造纸机与高性能车床湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机额定转速的选择 例如造纸机、高性能车床：特点是调速要求高。取电动机的额定转速与生产机械的最高转速相等或相近，同时采用电气调速。湖北工业大学稀土电机及控制研究所第 9 章 电动机的选择9.2 电动机的发热与冷却湖北工业大学稀土电机及控制研

12、究所电动机的发热与冷却电动机发热的原因 电动机负载运行时，电机会产生功率损耗，它包括铁耗、铜耗、机械损耗等，这些损耗会转变为热能，引起电机发热。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的发热与冷却温升与稳态温升 电动机负载运行时，电机发热会使电机温度高于环境温度，这一高出值称为温升。 电机发热与散热处于平衡状态时的温升称为稳态温升。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的发热与冷却电动机发热过渡过程分析假定1. 电机长时间运行，负载和总损耗不变；2. 电机本体各部分温度均匀；3. 电机周围的环境温度不变。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的发热与冷却 dt 时间内，电动机的发热等于电机本体吸

13、热与向外散热之和，即dtACdQdt 式中，Q 为电机单位时间内所产生的热量；A 为散热系数，为温升，A 为单位时间内的散热；C 为电机热容量, C d 为dt 时间内电机本体的吸热量。产热吸热散热湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的发热与冷却电动机的热平衡方程可写为AQdtdAC LdtdT 式中，T 为电机的发热时间常数；L 为电机的稳态温升。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的发热与冷却LdtdT 00Ft 电机发热的定解问题为解为)0( tTtLFLe/0)(湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的发热与冷却)0( t 0F 0F电机的发热过程电机的冷却过程TtLFLe/0)(

14、湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的发热与冷却电机发热的温升曲线t0 L F0较长时间停机后重新起动运行后短暂停机再重新起动湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的发热与冷却电动机冷却 电动机负载运行时，当负载减小（或停机）后，电机内部损耗随之减小，发热少于散热，电机温升降低，直至达到新的稳定温升。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的发热与冷却电机发热的温升曲线t0 L F0减载后电机的冷却过程停机后电机的冷却过程湖北工业大学稀土电机及控制研究所第9章 电动机的选择9.3 电动机的额定功率湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的额定功率一、电动机的允许温升二、电动机的工作方式三、不同工

15、作方式下电动机 的额定功率湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的额定功率一、电动机的允许温升湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的允许温升电动机的允许温升 电动机的允许温升即为电机内绝缘材料的允许温升。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的允许温升绝缘材料的允许温升（max） 绝缘材料在允许温升之内，绝缘材料的物理、化学、机械和电气等性能比较稳定，其工作寿命一般为 20 年。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的允许温升绝缘材料的允许温升max= 绝缘材料的允许温度 标准环境温度标准环境温度我国标准环境温度规定为 40C。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的允许温升电动机的使用寿命

16、 电动机的使用寿命是由电机内绝缘材料的寿命来确定的。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电机绝缘材料湖北工业大学稀土电机及控制研究所电机内绝缘材料的允许温升等级绝 缘 材 料允许温度/ C允许温升/ CA经过浸漆处理的棉、丝、纸板、木材等，普通绝缘漆10565E环氧树脂、聚脂薄膜、青壳纸、高强度绝缘漆12080B用提高了耐热性能的有机漆作粘合剂的云母、石棉和玻璃纤维组合物13090F用提高了耐热性能的环氧树脂粘合或浸漆的云母、石棉和玻璃纤维组合物155115H用硅有机树脂粘合或浸漆的云母、石棉和玻璃纤维组合物。180140湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的额定功率二、电动机的工作方式湖北工业

17、大学稀土电机及控制研究所电动机的工作方式1. 连续工作方式2. 短时工作方式3. 周期工作方式湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的工作方式1. 连续工作方式（长期工作制）指电动机的持续工作时间 tr (34)T。 电动机铭牌上没有注明的都属于连续工作方式。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的工作方式连续工作方式的负载 如通风机、水泵、机床主轴、纺织机、造纸机等。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的工作方式2. 短时工作方式 指电动机的持续工作时间：tr (34)T。 我国短时工作方式的标准工作时间有15、30、60、90 分钟四种。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的工作方式短

18、时工作方式的负载 如水闸闸门启闭机、电动升降门等。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的工作方式3. 周期性断续工作方式（重复短时工作制） 指电动机的持续工作时间：tr (34)T, 停歇时间：t0 (34)T。 我国规定，周期工作方式的工作周期（ tr+ t0 ）小于10 分钟。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的工作方式负载持续率的定义%100%0 tttFSrr 我国规定的标准负载持续率有15%、25%、40% 和 60%四种。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机的工作方式周期性断续工作方式的负载 如起重机械、电梯、自动机床、水闸闸门启闭机、电动升降门等。湖北工业大学稀土电机及控

19、制研究所电动机的额定功率三、不同工作方式下电 动机的额定功率湖北工业大学稀土电机及控制研究所不同工作方式下电动机的额定功率1. 连续工作方式下 电动机的额定功率湖北工业大学稀土电机及控制研究所连续工作方式下电动机的额定功率连续工作方式下电动机的负载与温升t0 LPP22PL 湖北工业大学稀土电机及控制研究所22LLPP连续工作方式下电动机的额定功率连续工作方式下电动机的额定功率t0 LPPN湖北工业大学稀土电机及控制研究所2maxNLPP连续工作方式下电动机的额定功率可证：连续工作方式下电动机的额定功率)1(24.0maxNNNAP 可见，提高绝缘材料的等级、散热能力和效率，都可增大电动机的额

20、定功率。湖北工业大学稀土电机及控制研究所不同工作方式下电动机的额定功率2. 短时工作方式下 电动机的额定功率湖北工业大学稀土电机及控制研究所短时工作方式下电动机的额定功率短时工作方式下电动机的额定功率t0 LPPmax m mtrNPP 湖北工业大学稀土电机及控制研究所短时工作方式下电动机的额定功率短时工作方式下电动机额定功率的确定原则 在不同规定时间内，各自输出额定功率时所达到的实际最高温升都等于允许温升。湖北工业大学稀土电机及控制研究所短时工作方式下电动机的额定功率短时工作方式下电动机的额定功率t0 L1PPN1max m mtr1 L2PN2tr2湖北工业大学稀土电机及控制研究所短时工作

21、方式下电动机的额定功率短时工作方式下电动机额定功率 电动机铭牌上标注了 30 min、60min、90min三种标准时间下的额定功率。湖北工业大学稀土电机及控制研究所不同工作方式下电动机的额定功率3. 周期性断续工作方式下 电动机的额定功率湖北工业大学稀土电机及控制研究所周期性断续工作方式下电动机的额定功率tPP0 L mtrt0周期性断续工作方式下电动机的负载与温升湖北工业大学稀土电机及控制研究所周期性断续工作方式下电动机的额定功率PN m= max周期工作方式下电动机的额定功率tP0 L mtrt0湖北工业大学稀土电机及控制研究所周期性断续工作方式下电动机的额定功率周期性断续工作方式下电动

22、机额定功率 同一台电动机负载持续率 FS % 不同，额定功率也不同。FS %值大的，额定功率小， FS % 值小的，额定功率大 。湖北工业大学稀土电机及控制研究所第 9 章 电动机的选择9.4 电动机额定功率的选择湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机额定功率的选择选择时要注意两种倾向“大马拉小车”“小马拉大车”湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机额定功率的选择电动机额定功率选择时的一般步骤第一步：计算负载功率；第二步：根据负载功率预选电动机的额定 功率；第三步：校核预选电动机（包括校核温升、 过载能力和起动能力）。湖北工业大学稀土电机及控制研究所电动机额定功率的选择一、负载功率的计算湖北工

23、业大学稀土电机及控制研究所负载功率的计算 电动机的负载功率要依据生产机械的负载和效率等进行行计算。湖北工业大学稀土电机及控制研究所负载功率的计算电动机拖动离心水泵的负载功率 bLgQHP 式中，Q 为泵的流量（m3/s）；H 为水的扬程（m）；为水的密度（kg/m3）；b 、 分别为水泵和传动机构的效率。( kW )湖北工业大学稀土电机及控制研究所负载功率的计算电动机拖动起重机的负载功率 FvPL 式中，F 为额定提升的重量（N）；v 为额定提升速度（m/s）； 为传动机构的效率。( W )湖北工业大学稀土电机及控制研究所负载功率的计算二、预选电动机的额定功率湖北工业大学稀土电机及控制研究所预选电动机的额定功率常值负载 指工作时间内负载大小不变，包括连续、短时两种工作方式在内的常值负载。湖北工业大学稀土电机及控制研究所预选电动机的额定功率1. 标准工作时间湖北工业大学稀土电机及控制研究所预选电动机的额定功率标准工作时间 指电动机三种工作方式中所规定的有关时间。 如，连续工作方式： Ttr)43( 短时工作方式：15、30、60、90min。湖北工业大学稀土电机及控制研究所预选电动机的额定功率标准工作时间电动机额定功率的选择 环境温度为40C，电动机不调速，按照工作方式及