新《电拖》第5章.ppt

1、电驱动的基础，第五章，电驱动系统电机的选择，5.1电机选择的原则和主要内容5.1.1电机选择的一般原则，(1)根据使用场合的环境条件，选择结构上与环境条件相适应的电机，如具有适当保护和冷却方法的电机。(2)选用的电机应满足生产机械提出的各种机械特性的要求。如速度、速度稳定性、速度调节、起动和制动时间等。(3)充分利用所选电机的功率，防止出现“大马拉小车”现象。通过计算确定合适的电机功率，以便设备所需的功率接近所选电机的功率。(4)选用的电机可靠性高，维护方便。(5)互换性较好，一般应尽可能选用标准电机产品。(6)综合考虑电机的极数和电压等级，电机运行可靠，效率高，损耗低。在研究电机加热时，电机

2、温度和环境温度之间的差异通常称为“温升”。显然，不同绝缘材料电机的最大允许温升是不同的。电机铭牌上标注的温升是指所用绝缘材料的最大允许温度与40之间的差值，或额定温升。例如，国产Z272 DC电机采用E级绝缘，其最高允许温度为120，所以铭牌上标注的温升为80。在选择电机功率时，除了加热外，有时还需要考虑电机的过载能力是否足够，因为各种电机的短期过载能力都是有限的。根据以下条件检查电机的过载情况：(额定功率、额定电压、额定转速、结构类型、工作系统和类型)、5.1.2电机选择的主要内容、4、5.2电机加热和工作系统的分类。对于DC电机，过载能力受到换向允许的最大电流值的限制。在额定磁通下，z型D

3、C电动机可选择作为笼型异步电动机，有时必须检查起动能力。5.2.1电动机的加热过程可选择为，异步电动机为，5，同步电动机为，5。热平衡方程是一个基本形式的微分方程，其解的形式如下，其中，它是加热过程的初始温升。电机可以达到的最大稳定温升，即电机在额定功率下运行时的损耗功率和热流。对于相同尺寸的电机，要提高其额定功率，可以从以下三个方面入手：1)提高额定效率，2)提高散热系数，3)提高绝缘材料的允许温升，5.2.2电机的冷却过程中，电机的冷却可能有两种情况。首先，当负载减小并且电机功率损耗减小时；其次，电机与电网断开，不再工作，因此电机的功率变为零。电机工作系统分类(1)连续工作系统，电机长时间

4、连续工作，其温升可达到稳定值。属于这一类的生产机械包括水泵、鼓风机、造纸机、机床主轴等。间歇循环工作系统，其中负载工作时间与整个循环的比率称为负载持续时间ZC，9，5.3连续工作系统下电机功率的选择，5.3.1恒定负载下电机功率的选择，在计算负载功率后，选择额定功率，当环境温度不同时，电机功率可以相应地大致增加或减少。当环境温度低于30时，一般电机功率仅增加8。必须指出的是，工作环境的海拔高度对电机的温升有影响，因为海拔越高，空气温度下降越多，但是由于空气稀薄，散热条件大大恶化。这两个因素是相互补偿的，因此规定当使用地点的海平面高度不超过1000米时，不需要校正额定功率。当海拔高度超过1000

5、米时，在平原地区设计的电机在工厂试验期间允许的温升必须降低，才能在高原地区使用。补充示例5-1一个离心水泵，直接与一个20米水头流量的电机相连，11，传动机构效率，直接连接为0.951，皮带传动为0.9，选择一台Y2系列异步电机，其数据为：且所选电机无需进行加热检查。5.3.2可变负载下电机功率的选择，12，可变负载下使用的电机通常设计为恒定负载运行。因此，这种电机用于变负荷加热，必须进行检查。所谓加热检查是看电机在整个运行过程中的最高温升是否接近和低于允许的温升，因为只有这样才能充分利用电机的绝缘材料而不至于过热。可变负载下电机功率选择的一般步骤如下：1)计算并绘制生产机械或设备的负载图。2

6、)预选电机的功率。13，3)绘制电机负载图，该图考虑了电机的稳定运行和过渡过程。4)必要时检查制热能力、过载能力和启动能力。下面重点介绍检查发热的方法：(1)平均损耗法，只要发热检查通过。14，(2)等效方法，在平均损耗中对应于可变损耗的电流称为等效电流，15，2等效转矩法，有时已知的不是负载电流图，而是转矩图，它可以用转矩的形式写成，16，5.3.3在起动，制动和停止过程中有一个校准加热公式的修正。以右图所示的负载电流图为例。18，5.4短时工作电机的选择，5.4.1为连续工作系统设计的电机的选择，短时功率为0，时间为0。如果你选择连续工作，从加热的角度来看，电机不能被充分利用。例5-3大型

7、车床刀架快速移动机构中，驱动电机为短时工作系统，刀架重5300牛顿，移动速度15米/分钟，传动比100转/分钟，动摩擦系数0.1，静摩擦系数0.2，传动效率0.1。20，其中0.9考虑了交流电网10%的波动；交流电机过载倍数。有必要检查起动能力：由于静摩擦系数是动摩擦系数的两倍，起动负载的功率为：电机能发出的起动功率为：因此，不能检查起动能力。起动转矩倍数，过载倍数，如果从产品目录中选择Y2系列笼型异步电动机，其数据为：21，并选择另一种类型的电动机。5.4.2选用专为短时工作系统设计的电机，我国专为短时工作系统设计的电机有4个工作小时：15分钟、30分钟、60分钟和90分钟，对于某一台电机，

8、其功率因工作时间的不同而不同，其关系显然是其过载倍数也不同，其关系是。为了提高可靠性，可以选择Y2系列的另一种电机、22。当电机的实际工作时间tgx与标准值tg不同时，应将tgx下的功率Px转换为tg下的功率Pg，然后根据Pg进行电机功率选择或加热验证。5.5间歇周期工作系统电机的选择。这些电机的共同特点是起动能力强、过载能力大、惯性小(飞轮惯性小)、机械强度高、绝缘材料等级高、结构封闭和临界转差率高(对于笼型异步电机)。对于特定的电机，当负载持续率ZC不同时，额定输出功率也不同。以国产起重机用绕线转子异步电动机为例，其型号和数据见下表。23，如果负载持续，可根据短时工作系统选择电机；此外，例

9、如，可以根据连续工作系统选择电机。例5-4电动机的负载图如图所示。尝试检查YZR200L绕线转子异步电动机是否适用。当负载持续时，电机的额定功率是额定速度和过载的倍数。假设电机是风扇冷却的，在不同的输出功率下，其功率因数是恒定的。，转换为标准的持续时间率，25，那么，因为，YZR200L电机不适用，并且必须更换功率较高的电机。相关环节1笼型异步电动机每小时允许合闸时间的确定(略)。笼型异步电动机在驱动某些生产机械时，启动和制动频繁，每小时的关闭次数达600次以上。此时，由于电动机在起动和制动过程中能量损失较大，经常会产生严重的热量，因此笼型异步电动机每小时允许的合闸次数根据加热情况而有所限制。

10、在这种情况下选择电机工作时，必须检查每小时的关闭时间，每小时的实际关闭时间必须低于允许的关闭时间，这样才能通过检查，如果电机连续工作，也不会过热。如果电机以稳定的速度运行，其负载为额定负载、26、相关连接2中冲击负载电机的选择(略)、冲击负载生产机械的负载图，其特征是负载在工作时间内急剧变化，并周期性交替。属于这种类型的生产机械包括冲床、压力机、轧机、锻锤等。带飞轮的电驱动系统广泛应用于带冲击载荷的生产机械中，以帮助电机克服冲击载荷。飞轮起到平衡负载的作用，减少电机的损耗，从而降低电机的功率。27，介绍带有附加飞轮的驱动系统中电机功率的选择。选择步骤如下：(2)预选附加飞轮的飞轮惯量，(3)绘制电机负载图，(4)检查电机发热，(5)检查过载能力，(28)相关连接，(3)电动调速电机功率选择(略)，(1)DC调速电机功率选择，(1)降压调速，如果降压调速用于恒功率负载，则电机可以安全运行。它的值将是负载功率的D倍，即29。刨床所需的实际切削功率是，由于降速调节是从额定速度向下调节的，电机不能低于负载所需的最大速度。通常、30、(2)弱磁调速，笼型异步电动机的功率选择用4个变频调速(略)、(1)调速段，当变频调速时，如果忽略定子损耗而转矩为、31，当它为定值时，允许的转矩输出近似恒定，而允许的输出功率为。在速度调节部分，速度调节模式是近似恒定的扭矩。32，(2)(调速