电力拖动系统设计 毕业设计.doc

电力拖动系统设计摘要：电力拖动系统电动机的选择，首要的是在各种工作制度下电动机功率的选择，同时还要确定电动机的电流种类、类型、额定电压与额定转速。正确决定电动机的功率与很重要的意义。如果功率过大，会造成浪费，设备投资增大，而且电机经常欠载运行，效率及交流电动机的功率因数较低，运行费用较高，急不经济；反之如果功率选择小了，电机将过载运行。造成电动机过早的损坏。或者在保持电动机不过热的情况下，只能降低负载使用。因此，电动机不适当地选择得太大货太小。都将对国民经济造成损失。决定电动机功率时，要考虑电动机的发热，允许过载能力与起动能力等三方面的因素。一般情况下，发热问题最为重要。关键字：同步电动机 异步电动机 接触器1电力拖动系统中电动机的选择1.1绝缘材料的等级电动机在负载运行时, 其内部总损耗转变为热能使电动机温度升高。而电动机中耐热最差的是绝缘材料,若电动机的负载太大, 损耗太大而使温度超过绝缘材料允许的限度时, 绝缘材料的寿命就急剧缩短, 严重时会使绝缘遭到破坏, 电动机冒烟而烧毁。这个温度限度称为绝缘材料的允许温度。由此可见, 绝缘材料的允许温度就是电动机的允许温度；绝缘材料的寿命就是电动机的寿命。电机中常用绝缘材料的耐热等级和温度限值如表一所示如表中的绝缘材料的最高允许温升(也称允许温升)就是最高允许温度与标准环境温度 40的差值, 它表示一台电动机能带负载的限度, 而电动机的额定功率就代表了这一限度。电动机铭牌上所标注的额定功率, 表示在环境温度为 40时, 电动机长期连续工作, 而电动机所能达到的最高温度不超过绝缘材料最高允许温度时的输出功率。当环境温度低于 40时, 电动机的输出功率可以大于额定功率；反之, 电动机的输出功率将低于额定功率, 以保证电动机最终都能达到或不超过绝缘材料的最高允许温度。当绝缘处于表一所示的极限工作温度时,电机的使用寿命可以长达1520年。如果高于表一所表示的温度连续运行,电机的使用寿命将迅速下降。据统计,a级绝缘材料的工作温度每上升810 ,绝缘的寿命将缩短一半。现代电机中应用用最多的是e级和b级绝缘。1.2电机各部分的允许温升当电机所用的绝缘材料确定后,电机的最高允许温度就确定了,此时温升的限值就取决于冷却介质的温度。一般电机中冷却介质是空气,它的温度随地区及季节而不同,为了制造出能在全国各地全年都能适用的电机,并明确统一的检查标准,国家标准规定:冷却空气的温度定为40oc.在此环境温度下,电机绕组的温升限值:e级绝缘为75oc,b级绝缘为80oc。电机运行时,输出功率越大,则电流和损耗越大,温度越就越高,但最高温度不得超过绝缘的最高允许温度。因此,电机容许的长期最大输出功率(即电机的容量或额定功率)受绝缘的最高允许温度限制,或者说容量由绝缘的最高允许温度所决定。电机铭牌上所表明的额定功率就是指在标准的环境温度(我国规定为40oc)和规定的工作方式下,其温度不超过绝缘的最高允许温度时的最大输出功率。2电动机的分类2.1按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同布电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。2.2按工作分类根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。2.3按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。3电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类3.1电机的冷却过程如果温升达到稳定值后,电机停止运行,电机内部便不在产生热量,于是=0。此时,由于电机内部热量逐渐散发到周围空气中去,电机温度开始下降。在冷却过程中,=0,把这一条件代入式中,于是解得冷却过程的表示式为_ _=qe-t/t冷却过程如图所示,也是一条指数曲线。图电动机的冷却曲线3.2电动机的工作的分类及其选择电机工作时,其温升不仅决定于负载的大小,而且与负载的持续时间有关系,同一台电机,如果工作时间长短不同,则能够承担的负载功率也不同。为了适应不同负载的需要,电机制造时,按负载持续时间的不同,把电机分成为三种工作方式或三种工作制。3.2.1连续(长期)工作制其特点是: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。3.2.2常值负载下电动机功率的选择常值负载下电动机容量的选择比较简单，只需要按照负载功率pz选择即可。即pnpz，额定功率 3.2.3短时工作制其特点是: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。属于此类工作制的生产机械有机床的辅助运动,如水闸闸门的起闭机械等。电机在短时工作时,其容量往往只受过载能力和起动能力的限制,因此专门为短时工作制设计的电机,其过载能力和起动转矩都较大。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。短时工作制电动机的选择电机在短时工作时,其容量往往只受过载能力和起动能力的限制,因此专门为短时工作制设计的电机,其过载能力和起动转矩都较大。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。选择专门为短时工作制设计的电机时,电动机额定功率短时负载功率即可。若选择连续工作制电动机，为了使电动机得到充分利用，应使电动机额定功率短时负载功率,具体数值需经计算后取定。短时间工作制如图所示3.2.4断续周期工作制断续周期工作制又称为重复短时工作制。其特点是:工作和停止周期性地交替进行,但工作时间和停止时间都较短,tg (34)t,tg (34)t,且规定工作周期(tg=t0)。工作时温升增加,但达不到tg稳定值;停止时温升下降,但降不到零。每个周期结束时的温升都比开始时的温升高,这样经过若干个周期后,就会出现一个周期内温升的增长和降落相等的情况,这时温升就达到一个稳定的波动状态,即在最高温升与最低温升之间波动,平均温升不变。属于此类工作制的生产机械有起重机,电梯,轧钢辅助机械,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周期之比称为负载持续率。标准的负载持续率为15%,25%,40%及60%.每个周期为10min。周期工作时,电机的发热和冷却过程是交错进行的,故它达到的温升将比连续运行时低,如图。不论是周期工作定额的电机还是短时定额的电机,都不可按其周期工作定额或短时工作定额作长期连续运行,否则会使电机过热而损坏。周期工作时,电机的发热和冷却过程是交错进行的,故它达到的温升将比连续运行时低。不论是周期工作定额的电机还是短时定额的电机,都不可按其周期工作定额或短时工作定额作长期连续运行,否则会使电机过热而损坏。断续周期工作制电动机的选择断续周期工作制电动机功率选择的步骤与连续工作制变化负载下的功率选择是相似的,在一般情况下,也要经过预选及校验等步骤。在计算负载功率后作出生产机械的负载图,初步确定负载持续率zc%.根据负载功率的平均值pzd及zc%,预选电动机的功率。然后作出电动机的负载图,进行发热,过载能力及必要时的启动能力校验。在断续周期工作制中，负载工作时间与整个周期之比称为负载持续率zc 断续周期工作制的曲线如下 总结正确的选择电动机的原则，应该是在电动机能够胜任生产机械负载要求的前提下。最经济最合理的决定电动机。正确的决定电动机有很重要的意义。如果选择不当，会造成浪费，设备投资增大，而且电动机经常欠载运行，效率及交流电动机的功率因数较低，运行费用较高，