第六章机电传动控制系统电机选择...ppt

1,机电传动控制系统中电动机的选择,2,要求,了解电动机的发热与冷却规律；重点掌握电动机容量的选择特别注意电动机运行时的允许温度，过载能力和启动能力；了解电动机种类、电压、转速和结构形式的选择原则。,本章重点掌握长期工作制，短期工作制、重复工作制三种运行方式下电动机容量的选择。,3,6.1电动机容量选择的原则,正确选择电动机容量是非常重要的，选择电动机的容量时，一般应考虑两个方面的因素：即电动机的发热情况和过载能力，对于鼠笼式异步电动机还要考虑其启动能力1.发热a：电动机运行中的最高工作温度小于绝缘材料允许的最高温度,演变为,1.在电机额定运行情况下：负载电流小于等于额定电流,2.若电机不调速，则为负载功率小于等于负载功率,4,b：电动机的发热是有过程的，故其温升不仅取决于负载的大小，而且也和负载的持续时间有关，即和电动机的运行方式有关2.从过载能力观点选择电动机容量电动机的最大转矩（或者最大电流）必须大于最大实际负载转矩（或者实际负载电流），即,对于异步电机而言：,对于直流电机而言：,3.启动能力,由于鼠笼式异步电动机的启动转矩一般较小，为使其可靠启动必须保证,5,6.2电动机的发热和冷却,1.电动机的热源来自电机内部，电流流过定子绕组时产生的铜损耗，在铁芯内当磁通变化时所产生的铁损耗，轴承摩擦所产生的机械损耗及附加损耗。电机产生的热量，首先借传导作用传送到电机的外表面，然后借辐射和对流作用将热量从电机外表面散发到周围冷却介质中去。,6,2.电机温度与周围冷却介质温度之差，称为温升，它是电机的一项重要性能指标。,规定,表示电机发热及散热情况的是温升,而不是温度。,电机温升是衡量电机性能的一个重要指标，它表征电机的内部损耗，即表征电机发热的物理量。电机内部耐热性最差的部分就是绝缘材料,7,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受绝缘的最高允许温度限制，,8,6.3不同工作制下电动机容量的选择,一、电动机的工作方式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)Th，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。,9,2、短时工作制其特点是：电机工作时间短,tp(34)Th，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。,10,3、重复短时工作制重复短时工作制又称为断续周期工作制。其特点是：工作和停止周期性地交替进行，但工作时间停止时间都较短，tp(34)Th，t0(34)Th，且规定工作周期tp+t010min。工作时温升增加，但达不到稳定值温升值；停止时温升下降，但降不到零。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。,11,6.3.1连续工作制下电动机容量的选择,1.带恒定负载时电动机容量的选择,0,P,st,PL,t,只需按照负载功率选择即可,一般不必校验启动能力和负载能力,恒定负载长期连续工作的负载图及温升曲线,12,2.带变动负载时电动机容量的选择,考虑到在过渡过程中电机的电流较正常工作时大，而可变损耗与电流平方成正比，故电机发热较严重。,变动负载长期连续工作的负载图及温升曲线,负载连续但是大小变化*一般采用“等值法”来计算电功率*再校验其过载能力和启动能力,13,1.等效转矩法选择电动机的额定转矩TN使,14,2.等效功率法选择电动机的额定转矩PN使,条件:较硬的机械特性,n变化很小,Pd与Td成正比。,15,短时工作制电动机容量的选择,工作特点：工作时温度达不到稳定值所以可以选择,1.选用短时工作制电动机,a：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。,b：铭牌上PN与一定的标准持续运行时间ts对应,16,若实际工作时间tp与ts不同，则将tp下的功率PP折算到ts下的PS,根据，再校验过载能力和启动能力,生产机械短时工作的实际功率,17,2.选用连续工作制普通电动机普通电机的额定功率是按长期运行设计的，连续工作时其温升可以达到稳定值，但是短时工作制，输出功率不变的情况下，电动机达不到允许温升，可以过载运行,18,工作时间tp(34)Th，空载时间t0(34)Th通常用暂载率（或持续率）来表征重复短时工作制的工作情况，即,重复短时工作制电动机容量的选择,19,重复短时工作制的电动机的选择有两种方法：选用重复短时工作制的电动机我国生产的专供重复短时工作制的电动机，规定的标准暂载率s为15，25，40，60四种，并以25为额定负载暂载率sN每一个电动机在不同的s值下，都有不同的额定功率PsN,电动机的一周期内工作时间越长，即s越大，电动机所允许的输出功率（额定功率）便越小。,20,重复短时工作制的电动机容量选择步骤：1）根据生产机械的负载图算出电机的实际暂载率，若算出的值与电动机的额定负载暂载率sN(25)相等。则可从产品目录中查得额定功率PsN，所选的PsN应等于或略大于生产机械所需的功率。2)若：不等于sN，则可算出其等效负载功率选取PsN等于或大于Ps的电动机即可。,21,2.选用连续工作制的普通电动机此时可看成s100，再按照上述方法选择电动机。等效负载功率：,22,6.6电动机的种类、电压、转速和结构型式的选择,根据生产机械的负载特性来选择电动机的类型对调速和启动性能要求不高的生产机械优先考虑一般鼠笼式异步电动机。若要求启动转矩大，则可选用高启动转矩的鼠笼式异步电动机。2.启动、制动频繁，且负载转矩较大的且有调速要求的考虑用线绕式异步电动机。对于周期波动负载，为了削平尖峰负载，一般都采用电动机带飞轮工作，也可选用线绕式异步电动机。,23,3.对于只需要几种调速，而不要求无级调速的的负载，为了简化变速机构，可选用多速异步电动机。4.对于要求恒速运行的负载，且需要补偿电网功率因数的场合，应优先考虑选用同步电动机。5.对于需要大的启动转矩，又要求恒功率调速的负载，选用直流串励或复励电动机。6.对于要求大范围无级调速，且启动、制动，正反转频繁的生产机械，选用带调速装置的直流电动机或鼠笼式异步电动机。,24,电动机电压等级的选择交流电动机额定电压主要根据电动机运行场所供电电网的电压等级而定。直流电动机一般由单独电源供电，选择电动机额定电压时只考虑供电电源电压配合恰当即可。,25,电动机额定转速的选择1、对于不需要调速的高转速与中转速的机械，一般选相应额定转速的异步电动机或同步电动机，直接与机械相连；2、对于不需要调速的低运转的机械，一般是选用适当转速的电动机通过减速器机构来传动，但电动机的额定转速也不易太高，否则减速器机构会很庞大；3、对于需要调速的机械，电动机的最高转速应与生产机械的最高转速相适应，,26,采用直接传动或减速机构来传动；4、对于经常启动、制动和反转的生产机械，要着重考虑缩短过渡过程，减少启制动时间，提高生产率，应根据最小GD平方n平方的数值来选择电动机的额定转速。,27,电动机机构形式的选择1、开启式：适合干燥清洁环境2、防护式：适合比较干燥、灰尘不多、无腐蚀性和爆炸性气体的场合3、封闭式：适合于液体工作的生产机械4、防爆式：适合于有易燃、易爆场合。,28,小结,1、电机在运行时产生的各种损耗都转变为热量，使电机的热量逐渐升高。电机的温度高于周围介质的温度时，就开始向周围冷却介质散发热量，最后，电机产生的热量全部散发给周围介质，电机的温度就不再升高，达到了热稳定状态，这时的温度称为电机的稳定温度。电机的稳定温度与周围介质温度之差称为稳定温升。2、电机发热和冷却过程的温升都是随时间按指数函数增长和下降的。,29,