电动机容量的选择

1、第六章 电动机容量(rngling)的选择共三十四页本章主要(zhyo)内容6.1 概述6.2 连续工作方式下电动机容量的选择6.3 短时工作方式下电动机容量的选择6.4 周期性断续工作方式的电动机容量选择6.5 确定电动机容量的统计法和类比法6.6 由特殊(tsh)电源供电的电动机选择问题共三十四页 电机的发热(f r)与冷却决定电动机容量的主要因素（1）电动机的发热与温升；（2）电动机的过载能力；（3）电动机的起动能力。由于电动机的容量主要取决于电动机的发热与温升，这与电动机运行时的损耗、电机的防护(fngh)型式、冷却方式及绝缘材料等级等有关；还与系统中负载的性质、负载所需转矩及功率的大

2、小、运行时间的长短等等有关。 6.1 概述共三十四页发热和冷却电动机容量选择所考虑的最基本因素和出发点 温升（用表示 ）电机某部分的温度与电机周围介质(jizh)的温度之差，称为电机该部分的温升，即 =电机温度周围环境温度0（单位：开尔文，K） 即 （ 的高低，与电机发热量的多少及散热的快慢有关。）国家标准规定电机周围冷却空气的最高温度为0max=+40C。温升限值 电机各部分应该因其结构材料的不同而有一个最高工作温度的限值。6.1 概述(i sh) 电机的发热与冷却共三十四页电机(dinj)的热平衡方程将电机作为均质等温体来研究其发热和冷却过程。（所谓均质等温体是指该物体各点温度都相同，而且

3、表面各点散热能力也相同。 ）设在物体发热过程的某一瞬间，物体表面对周围介质的温升为 ，经微小时间dt后，温升增加d度。设：每单位时间内均质等温体中产生的热量为Q；根据能量(nngling)守恒定律，在dt时间内物体产生的热量Qdt ，应等于此时从表面散走的热量与提高物体本身温度所需的热量之和。电机的热平衡方程： Cmd +A dt=Qdt这里，热容量C电机温度每提高1K所需要的热量； 表面散热系数A电机温升为1K时，每秒从电机表面散出的热量；则：被电机吸收的热量为Cmd ，散热的部分为A dt 共三十四页电机(dinj)的热平衡方程： 对上式两边同除以Adt，得： 解此微分方程得： 其中： 为

4、电机的初始温升,即当t0时物体的温升； =Q/A为电机的稳定温升，与负载大小有关； 为温升增长(zngzhng)的时间常数，亦称发热时间常数。如果物体从冷态开始发热，即t=0时，则 共三十四页可见，均质等温体的发热（冷却）过程，温升按指数函数规律(gul)增长（下降）。一般认为：经t=（34）T时，温升已接近稳定值。（当t=4T 时，=0.982 ） （了解）T的物理意义：如果温升以开始发热时的速度增长，则只要经过时间T 便达到(d do)稳定温升。电机的发热和冷却过程的温升曲线共三十四页过载能力及起动(q dn)能力的校验 过载能力及起动能力的校验：起动能力的校验： 仅限于起动能力较低的笼型

5、异步电动机。对于绕线型异步电动机及直流电动机则不必校验。 对于过载能力及起动经校验后不通过的，应另选相应能力较大(jio d)的电机或另选功率较大(jio d)之电机。共三十四页 电机的工作(gngzu)方式 一、连续（长期）工作制 特点：电机连续工作时间长，其工作时间 tg (34)T，可达几小时甚至几十小时，因此电机温升可达到(d do)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。负载图及温升曲线 共三十四页 电机(dinj)的工作方式 二、短时工作制 特点：电机工作时间短， tg (34)T，电机的温度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

6、生产机械有机床的辅助运动(yndng)，如水闸闸门的起闭机械等。 我国生产的短时工作制电机，其工作时间有15min 、30min、60min、90min四种定额。负载图及温升曲线 共三十四页三、周期性断续(dun x)工作制 特点：工作和停止周期性地交替进行，但工作时间tg和停止时间 t0都较短， tg(34)T， t0(34)T，且规定工作周期不超过10min。属于此类工作制的生产机械有起重机、电梯、轧钢(zh gng)辅助机械、某些自动机床的工作机构等。 在重复工作制中，额定负载时间与整个期之比称为负载持续率，用ZC表示： 标准的负载持续率为15%、25%、40%及60%，每个周期不能超过

7、10min。 共三十四页6.2 连续工作方式下电动机容量(rngling)的选择 连续工作方式的负载 常值负载周期性变化负载连续常值负载下的电动机容量选择 常值负载：负载是连续运行(ynxng)的，且其大小不变，或基本不变常值负载下电动机容量的选择比较简单，只需按照负载功率选择即可。即 ：PNPL（若遇到选用的是三相笼型异步电动机，则再校验其起动能力）共三十四页6.2 连续工作方式(fngsh)下电动机容量的选择 几种常用生产机械功率计算方法（1） 直线运动的机械 F 负载的静阻力（N）； v 运动(yndng)线速度（m/s）；传动机构效率（2） 旋转运动的生产机械共三十四页几种常用(chn

8、 yn)生产机械负载功率的计算公式 （3） 泵类生产机械 V液体流量（m/s）；液体比重(bzhng)（kg/m）； H馈送高度（扬程）（m）；b水泵效率。（4） 鼓风机类生产机械 P气体压力（Pa）；b鼓风机效率。电动机设计时是按40的标准环境温度考虑的，若选用的电机工作环境温度较40相差较远，应对其标定的额定功率进行修正。共三十四页电动机额定功率( dn n l)修正电机的温升0.24为功热当量，p为电动机运行时的损耗，p0为空载损耗，pcu为铜损耗，A为散热系数。修正后电动机功率(gngl) 当电压与转速不变时，功率与电流近似成正比修正系数例题6-1、6-2共三十四页7.3 电机(din

9、j)的允许输出功率一、额定容量的确定 额定温升：电机允许的最高温度减去额定的环境温度；我国国家标准规定：海拔高度在1000m以下时，电机工作的额定环境温度为40 C。 额定功率指电机在规定的工作制和额定状态下运行时，温升达到(d do)额定温升时的输出功率。故对于一台给定的电动机，它的额定功率就是在该电机规定的工作制、规定的额定环境温度和海拔高度下所允许输出的功率，此时，电机的温升达到额定温升。共三十四页二、工作制对电机(dinj)允许输出功率的影响*每台电动机的额定功率因其工作制设置的不同而含义不同：（1）连续工作制电动机的额定( dng)功率指在额定( dng)状态下运行时，其稳定温升等于

10、额定( dng)温升时的输出功率。（2）短时工作制电动机的额定功率指在额定状态下运行时，其最高温升等于额定温升时的输出功率。（3）周期断续工作制电动机的额定功率指在额定状态下运行时，其上限温升等于额定温升时的输出功率。同一台电动机工作方式不同，它所允许输出的功率不同：连续工作制的电动机用作短时运行或周期断续运行时，允许输出功率大于电机的额定功率；短时工作制或周期断续工作制的电动机用作连续运行时，允许输出功率小于电机的额定功率。共三十四页三、环境温度对电机允许(ynx)输出功率的影响电机的额定功率PN是按额定环境温度为40 C时的允许输出功率。当环境温度低于或高于40 C时，电机实际允许输出的功

11、率P2会增加或减小，修正为： ，k为不变损耗与额定时的可变损耗之比 四、海拔高度对电机允许输出功率的影响当电机工作地区超过海拔高度1000m，允许输出的功率会降低。国家标准规定：工作地点在海拔4000m以下，每超过1000m的基准(jzhn)100m，N降低1%，P2降低约0.5%；当超过4000m以上时，允许输出功率P2由用户和制造商根据实际情况确定。共三十四页7.4 电动机的容量(rngling)选择由于电机(dinj)容量的选择与其工作方式和负载类型有关，在此我们只介绍连续工作制电动机容量的选择。一、常值负载下电动机容量的选择常值负载下电动机容量的选择比较简单，只需按照负载功率选择即可。

12、即 ：PNPL因为一般电机是按常值负载连续工作设计的，如负载功率不超过电机的额定功率，则电机的温升就不会超过允许值。如实际环境温度与标准环境温度（40 C）相差较大，或电机的工作海拔高度超过1000m时，应对电动机的输出功率进行修正。（前已述及）共三十四页常值负载(fzi)功率PL的计算各种生产机械(jxi)负载功率的计算公式不同，可查阅有关的设计手册。 几种常用生产机械负载功率的计算公式，以供参考： （1） 直线运动的机械 F 负载的静阻力（N）； v 运动线速度（m/s）；传动机构效率共三十四页几种常用(chn yn)生产机械负载功率的计算公式（2） 旋转运动的生产机械 （3） 泵类生产机

13、械 V液体流量（m/s）；液体比重（kg/m）； H馈送高度（扬程）（m）；b水泵效率。（4） 鼓风机类生产机械 P气体(qt)压力（Pa）；b鼓风机效率。共三十四页二、变值负载(fzi)下电动机容量的选择选择拖动用于周期性变化负载的电动机，按以下步骤进行：1、计算并绘制生产机械负载图P(L)=f (t)或P(L)=f (t)；2、求出负载平均功率PLd： 3、预选(y xun)电动机：按PN=(1.11.6)PLd选定一台电动机，负载变动大，系数取大些；4、计算温升变化曲线，求出最高温升；共三十四页二、变值负载下电动机容量(rngling)的选择5、校验所选的电动机是否合适，需要从温升、过载

14、能力、起动能力三方面分别进行校验。最关键步骤：求出最高温升，即温升计算。（1）温升检验发热校验可选用以下几种方法进行：平均损耗法当电机工作周期不超过10min时，周期性变化(binhu)负载下电动机的稳定温升不会有大的波动，可用平均温升代替最高温升，因此可以用电动机的平均损耗来校验发热。 （损耗及温升曲线）共三十四页（1）温升检验(jinyn)等效电流法适用于电动机空载损耗P0及电阻R不变时。等效转矩法适用于P0及电阻R不变，且转矩与电流成正比时。等效功率法适用于P0及电阻R不变，转矩与电流成正比，且电机(dinj)转速n基本不变时。共三十四页（2）过载能力校验当变化负载为最大值时，所选电动机

15、必须满足过载要求：交流(jioli)电动机：负载转矩的最大值小于电动机的最大转矩Tmax=MTTN；直流电动机：最大转矩不需校验，但电枢电流要小于电动机的电流限值Iamax=(1.52.0)IaN。（3）起动能力校验所选电动机的起动转矩满足：Tst(1.11.2)TL，并考虑起动电流不能超过限值。一般，只有在选用了笼型异步电动机时需要校验起动能力。共三十四页三、有起动、制动及停机过程(guchng)校验发热公式的修正当一个工作周期内包含起动、制动、停机等过程时，如果电动机是自扇冷式的，由于这些时间段中散热条件变坏，实际温升会偏高。按平均损耗法或等效法计算(j sun)时，应将公式分母中相应的起

16、动与制动时间上乘以小于1的系数，在对应停机的时间乘以小于1的系数 。 对直流电动机，一般取： =0.75,=0.5 对异步电动机，一般取： =0.5,=0.25共三十四页6.3 短时工作方式下电动机容量(rngling)选择短时工作方式下连续工作制电动机的容量选择1、普通连续工作制电动机带短时，按发热观点考虑负载时过载倍数2、过载能力，不应仅从发热温升的角度考虑，还应结合转矩的过载能力，即转矩的允许过载倍数综合(zngh)考虑。3、在Kq=PL/PNKm时，按温升校验方法，即上式中所定的选取电 动机； 在KqKm时，则按短时过载能力来选择电动机的容量，即取 PN=PL/Km。共三十四页短时工作

17、(gngzu)方式下短时工作(gngzu)制电动机容量选择特点：过载能力强。标准工作时间：15min、30min、60min、90min额定功率：电机(dinj)容量折算公式共三十四页6.4 周期性断续(dun x)工作方式电动机容量选择特点：工作(gngzu)周期短、起制动频繁标准负载持续率分类： ZC=15%、25%、40%、及60%四种 (ZC越小，额定功率就越大。)额定功率：共三十四页电机的发热(f r)和冷却过程的温升曲线共三十四页共三十四页连续(linx)周期变化负载图共三十四页连续周期变化负载时电动机的损耗(snho)及温升曲线共三十四页内容摘要第六章 电动机容量的选择。（ 的高低(god)，与电机发热量的多少及散热的