机电传动与运动控制 教学课件 作者 范国伟 第6章 机电传动系统中电动机的选择

第6章机电传动系统电动机选择范国伟安徽工业大学第6章机电传动系统电动机选择范国伟16.1电动机的发热与工作方式为电力拖动系统选配合适的电动机，才能保证系统可靠和经济地运行。本项目首先介绍电动机选择的一般内容，然后重点讨论电动机功率选择的相关问题，如电动机的发热和冷却规律，电动机有哪几种工作制，电动机的额定功率是如何确定的以及如何用计算法选择电动机的额定功率等6.1电动机的发热与工作方式为电力拖动系统选配合适的电动21.电动机选择的基本内容电动机的选择主要包含以下内容:1)类型的选择2)功率的选择3)电压的选择4)转速的选择5)外型结构的选择6)安装型式的选择7)工作制的选择8)型号的选择1.电动机选择的基本内容电动机的选择主要包含以下内容:32.电机的发热和冷却电动机在能量转换过程中，内部各处均要产生功率损耗。功率损耗的存在不仅降低了电动机的效率，影响了电动机的经济运行，而且各种能耗最终转换为热能，使电动机内部的温度升高，这将影响到所用绝缘材料的使用寿命（电动机中耐热能力最差的是绕组的绝缘材料）严重时甚至会烧毁电动机。2.电机的发热和冷却电动机在能量转换过程中，内部各处均43.电机的工作制电机的发热和冷却情况既与负载的大小有关，也与负载持续时间的长短有关。按照电机发热和冷却情况的不同，我国国家相关标准规定了电机有九种工作制。其中前三种是基本的工作制，后六种是特殊的工作制。这节将重点介绍前三种。3.电机的工作制电机的发热和冷却情况既与负载的大小有关5（1）连续工作制（S1工作制）连续工作制（continuousrunningduty－type）的代号为S1。这种电动机在恒定负载下运行的时间很长，足以使其温升达到稳定温升。其负载曲线和温升曲线如图6-2所示。图中PL表示负载功率，θs表示连续运行时的稳定温升。通风机、水泵、纺织机、造纸机等生产机械中的电动机的工作方式与这种工作制基本相同，一般都选用这种工作制的电动机。（1）连续工作制（S1工作制）连续工作制（continu6（2）短时工作制（S2工作制）短时工作制（short－timeduty－type）的为S2。这种电动机在恒定负载下按给定的时间运行，该时间不足以使电动机达到稳定温升。随之断电停转足够的时间，使电动机再度冷却到温升降至2K以下。其负载曲线和温升曲线如图6-3所示。图中θM是电动机在负载运行时达到的最高温升，它小于该负载下的稳定温升θs（2）短时工作制（S2工作制）短时工作制（short－tim7（3）断续周期工作制（S3工作制）断续周期工作制（intermittentperiodicduty－type）的代号为S3。这种电动机按一系列相同的工作周期运行。每一周期包括一段恒定温升，停转时，温升又未降到2K以内。经过长期运行后，最后温升在某一范围内上下波动。其负载曲线和温升曲线如图6-4所示。图中θH为每个周期内的上限温升，它小于该负载下的稳定温升θS；θL为每个周期内的下限温升，它大于2K。（3）断续周期工作制（S3工作制）断续周期工作制（int86.2电动机容量选择基本知识1．电机额定功率的确定各种电机铭牌上标示的额定功率都是指在规定的工作制和额定状态下运行时，温升达到额定温升时的输出功率。额定温升的定义是：额定温升等于电机允许的最高温度减去额定的环境温度。6.2电动机容量选择基本知识1．电机额定功率的确定92．工作制的影响连续工作制（S1工作制）电动机的额定功率是指在额定状态下运行时，其稳定温升θS等于额定温升θN时的输出功率。短时工作制（S2工作制）电动机的额定功率是指在额定状态下运行时，其最高温升θM等于额定温升θN时的输出功率。断续周期工作制（S3工作制）电动机的额定功率是指在额定状态下运行时，其上限温升θH等于额定温升θN时的输出功率。2．工作制的影响连续工作制（S1工作制）电动机的额定103．环境温度的影响如前所述，电机的额定功率是对应于额定环境温度40℃时的允许输出功率，因此，当环境温度低于或高于40℃时，电机允许输出的功率可适当增加或减小。增减后的允许输出功率P2可用下式计算：3．环境温度的影响如前所述，电机的额定功率是对应于额定环境温114．海拔高度的影响按海拔高度不超过1000m设计的电动机，在海拔高度超过1000m的地区使用时，允许输出的功率应适当降低。因为海拔越高，空气越稀薄，散热越困难。所以，国家有关标准规定：工作地点在海拔4000m以下，以1000m为基准，每超过100m，ΘN降低1%。粗略估计，P2约降低0.5%。超过4000m以上时，θN和P2值由用户与制造厂协商确定。4．海拔高度的影响按海拔高度不超过1000m设计的电动机125.恒定负载电动机额定功率的选择从本节开始将要讨论选择电动机额定功率的计算法。本节先讨论电动机所拖动的负载为恒定负载时的情况。5.恒定负载电动机额定功率的选择从本节开始将要讨论选择电136.3选择电动机容量的基本效验方法电动机的负载变动时通常都有周期性，或者可以通过统计分析的方法将其大体看成是周期性变化的。对于拖动这类负载的电动机，选择额定功率的步骤如下。⑴求出各段时间电动机的负载功率⑵求出平均负载功率⑶预选电动机的额定功率⑷进行发热校验⑸校验过载能力⑹校验起动能力⑵求出平均负载功6.3选择电动机容量的基本效验方法电动机的负载变动时通常都14第6章机电传动系统电动机选择范国伟安徽工业大学第6章机电传动系统电动机选择范国伟156.1电动机的发热与工作方式为电力拖动系统选配合适的电动机，才能保证系统可靠和经济地运行。本项目首先介绍电动机选择的一般内容，然后重点讨论电动机功率选择的相关问题，如电动机的发热和冷却规律，电动机有哪几种工作制，电动机的额定功率是如何确定的以及如何用计算法选择电动机的额定功率等6.1电动机的发热与工作方式为电力拖动系统选配合适的电动161.电动机选择的基本内容电动机的选择主要包含以下内容:1)类型的选择2)功率的选择3)电压的选择4)转速的选择5)外型结构的选择6)安装型式的选择7)工作制的选择8)型号的选择1.电动机选择的基本内容电动机的选择主要包含以下内容:172.电机的发热和冷却电动机在能量转换过程中，内部各处均要产生功率损耗。功率损耗的存在不仅降低了电动机的效率，影响了电动机的经济运行，而且各种能耗最终转换为热能，使电动机内部的温度升高，这将影响到所用绝缘材料的使用寿命（电动机中耐热能力最差的是绕组的绝缘材料）严重时甚至会烧毁电动机。2.电机的发热和冷却电动机在能量转换过程中，内部各处均183.电机的工作制电机的发热和冷却情况既与负载的大小有关，也与负载持续时间的长短有关。按照电机发热和冷却情况的不同，我国国家相关标准规定了电机有九种工作制。其中前三种是基本的工作制，后六种是特殊的工作制。这节将重点介绍前三种。3.电机的工作制电机的发热和冷却情况既与负载的大小有关19（1）连续工作制（S1工作制）连续工作制（continuousrunningduty－type）的代号为S1。这种电动机在恒定负载下运行的时间很长，足以使其温升达到稳定温升。其负载曲线和温升曲线如图6-2所示。图中PL表示负载功率，θs表示连续运行时的稳定温升。通风机、水泵、纺织机、造纸机等生产机械中的电动机的工作方式与这种工作制基本相同，一般都选用这种工作制的电动机。（1）连续工作制（S1工作制）连续工作制（continu20（2）短时工作制（S2工作制）短时工作制（short－timeduty－type）的为S2。这种电动机在恒定负载下按给定的时间运行，该时间不足以使电动机达到稳定温升。随之断电停转足够的时间，使电动机再度冷却到温升降至2K以下。其负载曲线和温升曲线如图6-3所示。图中θM是电动机在负载运行时达到的最高温升，它小于该负载下的稳定温升θs（2）短时工作制（S2工作制）短时工作制（short－tim21（3）断续周期工作制（S3工作制）断续周期工作制（intermittentperiodicduty－type）的代号为S3。这种电动机按一系列相同的工作周期运行。每一周期包括一段恒定温升，停转时，温升又未降到2K以内。经过长期运行后，最后温升在某一范围内上下波动。其负载曲线和温升曲线如图6-4所示。图中θH为每个周期内的上限温升，它小于该负载下的稳定温升θS；θL为每个周期内的下限温升，它大于2K。（3）断续周期工作制（S3工作制）断续周期工作制（int226.2电动机容量选择基本知识1．电机额定功率的确定各种电机铭牌上标示的额定功率都是指在规定的工作制和额定状态下运行时，温升达到额定温升时的输出功率。额定温升的定义是：额定温升等于电机允许的最高温度减去额定的环境温度。6.2电动机容量选择基本知识1．电机额定功率的确定232．工作制的影响连续工作制（S1工作制）电动机的额定功率是指在额定状态下运行时，其稳定温升θS等于额定温升θN时的输出功率。短时工作制（S2工作制）电动机的额定功率是指在额定状态下运行时，其最高温升θM等于额定温升θN时的输出功率。断续周期工作制（S3工作制）电动机的额定功率是指在额定状态下运行时，其上限温升θH等于额定温升θN时的输出功率。2．工作制的影响连续工作制（S1工作制）电动机的额定243．环境温度的影响如前所述，电机的额定功率是对应于额定环境温度40℃时的允许输出功率，因此，当环境温度低于或高于40℃时，电机允许输出的功率可适当增加或减小。增减后的允许输出功率P2可用下式计算：3．环境温度的影响如前所述，电机的额定功率是对应于额定环境温254．海拔高度的影响按海拔高度不超过1000m设计的电动机，在海拔高度超过1000m的地区使用时，允许输出的功率应适当降低。因为海拔越高，空气越稀薄，散热越困难。所以，国家有关标准规定：工作地点在海拔4000m以下，以1000m为基准，每超过100m，ΘN降低1%。粗略估计，P2约降低0.5%。超过4000m以上时，θN和P2值由用户与制造厂协商确定。4．海拔高度的影响按海拔高度不超过1000m设计的电动机265.恒定负载电动机额定功率的选择从本节开始将要讨论选择电动机额定功率的计算法。本节先讨论电动机所拖动的负载为