连续工作制电动机的选择课件

第二节连续工作制电动机的选择连续工作制电动机的负载可分为两类，即常值负载与变化负载一、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等于或略大干Pz的电动机，即

电动机起动电流较大，但由于起动时间较短，对电动机发热影响不大，可不予考虑。如果选用笼型异步电动机，一般还须校验具起动能力。

如果电动机周围的环境温度θ0与标准值400C相差较大，为了充分利用电动机，其输出功率可与PN不同，两者的关系可由下法计算：第二节连续工作制电动机的选择连续工作制电动机的负载可分为1

设在400C时，电动机的稳定温升为τwN，热流量为ΦN，额定功率为PN。

实际环境温度θ0时，稳定温升为τw，热流量为Φ，允许输出功率为P。

为了在发热方面充分利用，电动机在不同的环境温度下，都应能达到绝缘材料的最高允许温度θm即在标准环境温度工作时在特殊环境温度工作时设在400C时，电动机的稳定温升为τwN，热流量为2以上两式相除得其中代入整理即可得以上两式相除得其中代入整理即可得3连续工作制电动机的选择课件4二、变化负载下电动机功率的选择

在变化负载下所使用的电动机，一般是为常值负载工作而设计的。因此，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接近并低于允许温升，因为只有这样，电动机的绝缘材料才能充分利用而又不致过热。下面讨论变化负载下电动机发热校验的问题二、变化负载下电动机功率的选择在变化负载下所使用的电5温升曲线法

绘制电动机工作中的温升曲线，若电机的最大温升τmax接近并小于电动机的容许温升τm。电动机的发热校验即通过。这种发热校验的方法称为温升曲线法，

由于直接绘制温升曲线比较困难(参数T及A难以预知)，所以一般校验发热用一些间接的方法(如平均损耗法、等效法等)。但这些方法实际上都是由温升曲线法引出来的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的功率负载图Pz=f(t)或Tz=f(t)。2)预选电动机的功率。在Pz=f(t)或Tz=f(t)的基础上，求出负载的平均功率Pzd或平均转矩Tzd为温升曲线法绘制电动机工作中的温升曲线，若电机的最大6考虑到过渡过程发热较为严重，电动机额定功率按下式预选电动机预选后，按下式可算出电动机额定损耗功率ΔPN3)作出电动机的功率负载图ΔP=f(t)、I=f(t)、T=f(t)或P=f(t)。作图时已考虑了电动机的稳定运转及过渡过程等工作情况。考虑到过渡过程发热较为严重，电动机额定功率按下式预选电动机预74)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，则电动机功率即可决定下来。如果校验不能通过或者电动机功率预选过大，需重新选择电动机，再作电动机的负载图进行校验，如此反复进行，直到所选功率合适为止(注意不同电机其效率不同）。下面着重介绍校验发热的方法。1．平均损耗法

当发热时间常数T大于大于负载变化周期tz时，稳态循环中温升曲线上下波动不大。在校验发热时，可以用温升平缓变化的稳态循环中的平均温升τd代替最大温升τmax。注意到4)进行发热、过载能力及必要时的起动能力校验。下面着重介绍校8在稳态循环中，τQn=τxn得平均温升τd

可以看到，平均损耗ΔPd，对应的稳定温升ΔΦd／A正好等于变化负载稳态循环的平均温升τd，这样，我们可用平均损耗功率ΔPd，来校验电动机的发热。

如果给出的功率负载图为P=f(t)，则应改变为ΔP=f(t)，ΔP与P间的关系为

在稳态循环中，τQn=τxn得平均温升τd可以9这样，变化负载下的平均损耗为若则预选电动机的功率是合适的，说明平均温升略低于绝缘材料允许的最高温升，发热校验通过。若说明预选电动机功率太小，发热校验通不过，需重选功率较大的电动机，再进行发热校验。若说明预选电动机功率太大，电动机得不到充分利用，需改选功率较小的电动机，重新进行发热校验(14-32)这样，变化负载下的平均损耗为若则预选电动机的功率是合适的，说10

基于平均温升τd≤τm的平均损耗法，可用于电动机大多数工作情况下的发热校验，其缺点是计算步骤较为复杂。基于平均温升τd≤τm的平均损耗法，可用于电动机大多112．等效法等效法包括等效电流法、等效转矩法及等效功率法三种。(1)等效电流法

由上述平均损耗法可引出等效电流法。变化负载下第i级负载的损耗ΔPi=p0+pCui；在不变损耗和主电路电阻均为常数时把平均损耗ΔPd中的可变损耗所对应的电流称为等效电流Idx则把式(14-33)及式(14-34)代入式(14-32)，得(14-33)(14-34)2．等效法等效法包括等效电流法、等效转矩法及等效功率法三种。12化简，得（14－36）

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I应为定子电流)，如果预选电动机的额定电流IN满足下列条件

则发热校验通过。如果电流负载图中某一段的电流较大，则应作短时电流过载能力的校验化简，得（14－36）等效电流法，就是按照损耗相等的13

(2)等效转矩法

有时已知的不是负载电流图，而是转矩图，如果转矩与电流成正比(当直流电动机励磁不变、异步电动机磁通中与cosφ2不变时)，则可用等效转矩Tdx代替等效电流Idx式(14-36)可以写成转矩形式(14-37)如果预选电动机的额定转矩TN≥Tdx则发热校验通过。TN可由预选电动机的额定功率PN，及额定转速nN算出，即(2)等效转矩法有时已知的不是负载电流图，而是转14

由于等效转矩法由等效电流法推导得出，因此等效电流法应用条件的限制同样适用于等效转矩法，而且还要附加T与I成正比的条件的限制，即电动机空载损耗和主电路电阻均为常数且电动机转矩与电流成正比。如果T与I不成正比时(如在直流电动机工作周期中包括减弱励磁阶段，或异步电动机负载极小，接近空载，空载电流又较大时)，则可将T=f(t)改绘为I=f(t)，而后用等效电流法校验发热；或者对T与I不成正比的区段(如第i段)的转矩Ti进行修正，再将修正后能反映电动机发热的转矩T/i代入式(14-37)进行发热校验。弱磁时转矩修正以电流等效为依据进行修正有ΦN为额定磁通Φ为减弱后的磁通由于等效转矩法由等效电流法推导得出，因此等效电流法应15如果直流电动机励磁减弱时电枢电压不变，则修正式可变为

该式仅适用于因Φ减弱而使n>nN的情况；而不适用于电压降低而使直流机n<nN的区段，此式因Φ＝ΦN而转矩图不必修正如果直流电动机励磁减弱时电枢电压不变，则修正式可变为16(3)等效功率法等效功率法是当转速n基本不变时由等效转矩法引出来的。（14－42）

如果已知功率负载P=f(t)，用式(14—42)算出等效功率Pdx把它与预选电动机的PN比较，如PN≥Pdx，则电动机的发热校验即可通过。同样，必须进行功率过载能力的校验。

等效功率法的应用场合比等效转矩法更少，因为还必须附加转速基本不变的条件。在功率负载图中转速变化(如起动、制动及直流电动机降低电压调速时)的区段，可将功率Pi进行修正，修正的依据使修正后的P/i能反映电动机的发热实际情况(3)等效功率法等效功率法是当转速n基本不变时由等效转矩法引17功率负载图中n<nN的区段，的进行修正。注意：式(14—43)仅适于n<nN的区段，而对于直流电动机，因减弱Φ而使转速高于额定转速nN的区段，功率图不必修正功率负载图中n<nN的区段，的进行修正。注意：式(14—43183．有起动、制动及停歇过程时校验发热公式的修正

对于直流电动机，可采用a=0.75a0=0.5对异步电动机a=0.5a0=0.253．有起动、制动及停歇过程时校验发热公式的修正对于直流电动194．等效法在非恒值变化负载下的应用三角形梯形4．等效法在非恒值变化负载下的应用三角形梯形20例题14－2图14—10所示为具有尾绳和摩擦轮的矿井提升机示意图。电动机直接与摩擦轮1相联，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。已知下列数据：(1)井深H＝915m；(2)负载重量G＝58800N；(3)每个罐笼(内有一空矿乍)重量G3＝77150N；(4)主绳与尾绳每米重量G4＝106N／m；(5)摩擦轮直径d1=6．44m；(6)摩擦轮飞轮力矩GD21=2730000N·m2；(7)导轮直径d2=5m；(8)导轮飞轮力矩GD22=584000N·m2；例题14－2图14—10所示为具有尾绳和摩擦轮的矿井提升21

(9)额定提升速度vN=16m/s(10)提升加速度a1=0.89m／s2；(11)提升减速a3=1m/s2(12)周期长tz=89.2s；(13)摩擦用增加负载重的20％计算。试计算电动机功率。(9)额定提升速度vN=16m/s22第二节连续工作制电动机的选择连续工作制电动机的负载可分为两类，即常值负载与变化负载一、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等于或略大干Pz的电动机，即

电动机起动电流较大，但由于起动时间较短，对电动机发热影响不大，可不予考虑。如果选用笼型异步电动机，一般还须校验具起动能力。

如果电动机周围的环境温度θ0与标准值400C相差较大，为了充分利用电动机，其输出功率可与PN不同，两者的关系可由下法计算：第二节连续工作制电动机的选择连续工作制电动机的负载可分为23

设在400C时，电动机的稳定温升为τwN，热流量为ΦN，额定功率为PN。

实际环境温度θ0时，稳定温升为τw，热流量为Φ，允许输出功率为P。

为了在发热方面充分利用，电动机在不同的环境温度下，都应能达到绝缘材料的最高允许温度θm即在标准环境温度工作时在特殊环境温度工作时设在400C时，电动机的稳定温升为τwN，热流量为24以上两式相除得其中代入整理即可得以上两式相除得其中代入整理即可得25连续工作制电动机的选择课件26二、变化负载下电动机功率的选择

在变化负载下所使用的电动机，一般是为常值负载工作而设计的。因此，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接近并低于允许温升，因为只有这样，电动机的绝缘材料才能充分利用而又不致过热。下面讨论变化负载下电动机发热校验的问题二、变化负载下电动机功率的选择在变化负载下所使用的电27温升曲线法

绘制电动机工作中的温升曲线，若电机的最大温升τmax接近并小于电动机的容许温升τm。电动机的发热校验即通过。这种发热校验的方法称为温升曲线法，

由于直接绘制温升曲线比较困难(参数T及A难以预知)，所以一般校验发热用一些间接的方法(如平均损耗法、等效法等)。但这些方法实际上都是由温升曲线法引出来的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的功率负载图Pz=f(t)或Tz=f(t)。2)预选电动机的功率。在Pz=f(t)或Tz=f(t)的基础上，求出负载的平均功率Pzd或平均转矩Tzd为温升曲线法绘制电动机工作中的温升曲线，若电机的最大28考虑到过渡过程发热较为严重，电动机额定功率按下式预选电动机预选后，按下式可算出电动机额定损耗功率ΔPN3)作出电动机的功率负载图ΔP=f(t)、I=f(t)、T=f(t)或P=f(t)。作图时已考虑了电动机的稳定运转及过渡过程等工作情况。考虑到过渡过程发热较为严重，电动机额定功率按下式预选电动机预294)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，则电动机功率即可决定下来。如果校验不能通过或者电动机功率预选过大，需重新选择电动机，再作电动机的负载图进行校验，如此反复进行，直到所选功率合适为止(注意不同电机其效率不同）。下面着重介绍校验发热的方法。1．平均损耗法

当发热时间常数T大于大于负载变化周期tz时，稳态循环中温升曲线上下波动不大。在校验发热时，可以用温升平缓变化的稳态循环中的平均温升τd代替最大温升τmax。注意到4)进行发热、过载能力及必要时的起动能力校验。下面着重介绍校30在稳态循环中，τQn=τxn得平均温升τd

可以看到，平均损耗ΔPd，对应的稳定温升ΔΦd／A正好等于变化负载稳态循环的平均温升τd，这样，我们可用平均损耗功率ΔPd，来校验电动机的发热。

如果给出的功率负载图为P=f(t)，则应改变为ΔP=f(t)，ΔP与P间的关系为

在稳态循环中，τQn=τxn得平均温升τd可以31这样，变化负载下的平均损耗为若则预选电动机的功率是合适的，说明平均温升略低于绝缘材料允许的最高温升，发热校验通过。若说明预选电动机功率太小，发热校验通不过，需重选功率较大的电动机，再进行发热校验。若说明预选电动机功率太大，电动机得不到充分利用，需改选功率较小的电动机，重新进行发热校验(14-32)这样，变化负载下的平均损耗为若则预选电动机的功率是合适的，说32

基于平均温升τd≤τm的平均损耗法，可用于电动机大多数工作情况下的发热校验，其缺点是计算步骤较为复杂。基于平均温升τd≤τm的平均损耗法，可用于电动机大多332．等效法等效法包括等效电流法、等效转矩法及等效功率法三种。(1)等效电流法

由上述平均损耗法可引出等效电流法。变化负载下第i级负载的损耗ΔPi=p0+pCui；在不变损耗和主电路电阻均为常数时把平均损耗ΔPd中的可变损耗所对应的电流称为等效电流Idx则把式(14-33)及式(14-34)代入式(14-32)，得(14-33)(14-34)2．等效法等效法包括等效电流法、等效转矩法及等效功率法三种。34化简，得（14－36）

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I应为定子电流)，如果预选电动机的额定电流IN满足下列条件

则发热校验通过。如果电流负载图中某一段的电流较大，则应作短时电流过载能力的校验化简，得（14－36）等效电流法，就是按照损耗相等的35

(2)等效转矩法

有时已知的不是负载电流图，而是转矩图，如果转矩与电流成正比(当直流电动机励磁不变、异步电动机磁通中与cosφ2不变时)，则可用等效转矩Tdx代替等效电流Idx式(14-36)可以写成转矩形式(14-37)如果预选电动机的额定转矩TN≥Tdx则发热校验通过。TN可由预选电动机的额定功率PN，及额定转速nN算出，即(2)等效转矩法有时已知的不是负载电流图，而是转36

由于等效转矩法由等效电流法推导得出，因此等效电流法应用条件的限制同样适用于等效转矩法，而且还要附加T与I成正比的条件的限制，即电动机空载损耗和主电路电阻均为常数且电动机转矩与电流成正比。如果T与I不成正比时(如在直流电动机工作周期中包括减弱励磁阶段，或异步电动机负载极小，接近空载，空载电流又较大时)，则可将T=f(t)改绘为I=f(t)，而后用等效电流法校验发热；或者对T与I不成正比的区段(如第i段)的转矩Ti进行修正，再将修正后能反映电动机发热的转矩T/i代入式(14-37)进行发热校验。弱磁时转矩修正以电流等效为依据进行修正有ΦN为额定磁通Φ为减弱后的磁通由于等效转矩法由等效电流法推导得出，因此等效电流法应37如果直流电动机励磁减弱时电枢电压不变，则修正式可变为

该式仅适用于因Φ减弱而使n>nN的情况；而不适用于电压降低而使直流机n<nN的区段，此式因Φ＝ΦN而转矩图不必修正如果直流电动机励磁减弱时电枢电压不变，则修正式可变为38(3)等效功率法等效功率法是当转速n基本不变时由等效转矩法引出来的。（14－42）

如果已知功率负载P=f(t)，用式(14—42)算出等效功率Pdx把它与预选电动机的PN比较，如PN≥Pdx，则电动机的发热校验即可通过。同样，必须进行功率过载能力的校验。

等效功率法的应用场合比等效转矩法更少，因为还必须附加转速基本不变的条件。在功率负载图中转速变化(如起动、制动及直流电动机降低电压调速时)的区段，可将功率Pi进行修正，修正的依据使修正后的P/