电力拖动基础 第五章.ppt

第五章 电动机容量的选择,5.1电动机选择的一般概念,电动机的选择包括选择电动机的种类、型式、额定电压、额定转速和额定功率，主要选择其额定功率。,如果PN太小，电动机经常处于过载下运行，发热严重，会损坏。,如果PN太大，电动机经常处于轻载下运行，投资大，效率和功率因数低，会造成浪费。,选择电动机功率PN的原则：在满足负载要求的前提下，最经济、最合理地决定功率。,确定电动机的额定功率，要考虑三个方面，即电动机的发热、过载能力与起动能力，其中尤以发热问题最为重要。,研究电动机发热时，常用“温升”这一概念。所谓“温升”是电动机温度与周围环境温度之差，周围环境温度的标准值定为40。,电动机的额定功率是指环境温度为标准值40时，电动机带额定负载长期连续工作，其稳定工作温度接近或等于绝缘材料允许的最高温度。,根据耐热程度的不同，电动机常用绝缘材料分为五个等级。,电动机的过载能力,受最大转矩Tmax的限制：,异步电动机的T(1.62.0) 直流电动机的T(1.52.0) 同步电动机的T(2.03.0),对于鼠笼式异步电动机，还应校验其起动能力，使满足,5.3电动机的发热,由能量守恒定律可知：,产生的热量=温升的热量+散热量,：电动机单位时间发热量,C：电动机的热容量，即每升高1所需热量,A：电动机的散热系数,：电动机的温升,一、电动机的发热过程,上式两边同时除以Adt,则得微分方程,令：,解此微分方程，则可得温升曲线方程式,若起动时电机处于冷态，t0 =0，,T,t,s,e,-,-,=,t,t,),1,(,电动机的温升曲线为：,经过(34) T温升就可达到稳定值s。,小电动机T=1020分钟；其只需要半小时就能达到稳定温升s。,大电动机T=30分钟；其需要两个小时才能达到稳定温升s。,1、散热条件（A）不变时，损耗增加，稳定 温升增加。,结论：,2、改善散热条件（A）可以降低稳定温升。,二、电动机的散热过程,电动机达到稳定温升后，如果负载减小或停车，则电机的发热量将减小于散热量，电机温度会下降，最后稳定于较低的稳定温升。这个温升下降过程叫电动机的冷却。,电动机冷却的温升方程仍为：,只是s 0，当电机停车时s=0.,电机冷却条件恶化，散热率A下降,断续周期工作方式,5.3 电动机工作方式的分类：,连续工作方式,短时工作方式：标准时限15、30、60、90分钟。,负载持续率：工作时间与工作周期之比。,标准负载持续率为15%，25%，40%，60%，工作周期不得超过10分钟。,对于连续恒定负载的拖动系统：选择电动机的额定功率PN等于或略大于负载功率PL。,电动机的使用环境不得超过+40C,5.5 连续恒定负载电机容量的选择,根据发热等效的原则：即在不同的环境温度下，带负载运行时电动机的温度均达绝缘材料的最高允许温度m的原则,电动机在实际环境温度为时允许输出功率的计算公式 ：,K不变损耗（空载损耗）与额定负载下可变损耗（铜耗） 之比，其值决定于电动机的结构与转速，一般为0.41.1 。,环境温度低于30时，一般也只增加8%。,电动机所在地点的海拔高度对电动机的温升也有影响，因为海拔越高，气温越低，散热条件越差，两者可适当补偿。因此规定1000米以下，额定功率不进行校正，但大于1000米时，需进行校正或采用适用于高原的电动机。,空气湿度对电机工作也有影响，湿度较大，绝缘降低。一般要求 年平均相对湿度不应超过85%。,在周围环境温度不同时，电动机功率可粗略地相应增减。,二、变化负载下电动机功率的选择,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负载图 或 。,2）预选电动机的功率。,3）作出电动机的负载图 ，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。,4）进行发热、过载能力及必要时的起动能力校验。,下面着重介绍校验发热的方法：,（一）平均损耗法,为第i段电动机的损耗。,发热校核通过 。,说明预选电动机功率太小,说明预选电动机功率太大，电动机得不到充分利用。,只要,电动机额定运行时的损耗,（二）等效法,把平均损耗中的可变损耗 所对应的电流称为等效电流,2等效转矩法,有时已知的不是负载电流图，而是转矩图 ，可以写成转矩形式,5.8 短时工作制电动机的选择,一、选用为连续工作制而设计的电动机,设短时功率为Pg，时间为tg 。如果选择连续工作制电动机，使PNPg ，显然在t= tg时，温升按曲线1只能达到g，而达不到m 。从发热观点考虑，电动机得不到充分利用。 选用连续工作制电动机的 PNPg,在工作时间ts内电动机达到的最高温升m ，即等于或接近于由绝缘材料决定的电动机的最高允许温升W 。,按发热观点可以推导出功率过载倍数,为不变损耗与额定可变损耗之比,应从过载能力出发，按下式选择连续工作方式电动机的额定功率：,鼠笼式异步电动机的起动转矩是一定的，无论是按发热还是过载能力决定的电动机功率，都必须校验起动能力。,二、选用专为短时工作制设计的电动机,对同一台电动机，对应不同的工作时间，其额定功率不同，关系为P15P30P60P90,显然过载能力也不同，其关系为15306090。一般在铭牌上标的是小时功率，即P60。,当电动机实际工作时间tgx与标准值tg不同时，应把tgx下的功率Px换算到tg下的功率Pg，再按Pg来进行电动机功率的选择。,断续周期工作制电动机功率的选择与连续工作制变化负载下功率选择相似，在一般情况下，也要经过预选及校验等步骤。即先根据负载初步确定负载持续率和负载功率的平均值Peq，预选电动机，作出电动机的