电机及拖动基础北方工业大学

电机与拖动基础

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章电动机容量的选择Page3本章教学基本要求1.了解电动机选择的主要内容；2.了解电动机的发热、冷却与工作制；3.掌握连续工作制、短时工作制、周期性断续工作制电动机容量(power)的选择；4.通过实例了解具体应用中电动机容量的选择；Page4重点(1)连续工作制(2)短时工作制(3)周期性断续工作制方式下电动机容量的选择。Page58.1电动机选择的主要内容电力拖动系统中对电动机的选择主要根据生产机械的工艺要求及使用环境，并综合考虑电动机的种类、结构类型、额定电压、额定转速、额定功率、经济性等几个方面。

Page68.1电动机选择的主要内容1.电动机种类的选择

电动机种类的选择首先应考虑生产机械的工艺特点，综合考虑电动机的性能、电源、安装与维护、成本等因素，从而选择满足工艺要求的合适的电动机1)电动机的性能

机械特性调速性能2)电源Page78.1电动机选择的主要内容2.电动机结构类型的选择根据机械设备对电动机的安装及连接要求选择电动机的安装方式根据机械设备及电机所处环境选择电机的防护方式Page88.1电动机选择的主要内容3.电动机额定参数的选择

1)额定电压的选择电动机的额定电压的等级、相数、频率

2)额定转速的选择满足生产机械的工艺要求

3)额定功率完全满足生产机械对电动机的功率、转矩、转速以及启动、调速、制动和过载等要求，使电动机在运行中能够被充分利用，而且其温升不致超过而是接近国家标准所规定的温升

Page98.1电动机选择的主要内容4.经济性在满足生产机械对电动机的功率、转矩、转速以及启动、调速、制动和过载等要求的前提下，应选用运行可靠、结构简单、便于维护、价格便宜、启动及调速控制设备简单的电动机。综合考虑节能、货源、售后服务等方面。Page108.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热与冷却电动机的发热与冷却是选择电动机容量时最基本的因素电动机温度与周围环境之间的温度之差，称为“温升”。采用绝缘材料不同的电机的最高允许温升也不同Page118.2电动机的发热、冷却与工作制1.电动机的发热过程

电动机的热源主要来自电机内部的损耗图8-1电动机热量产生与传导框图Page128.2电动机的发热、冷却与工作制

——电动机单位时间产生的热量（卡/秒）

——散热系数，表示温升为1℃时，每秒钟的散热量（卡/℃秒）

——电机的温升（℃）

——电动机的热容量，表示电机温度升高1℃时所需的热量（卡/℃）（8-1）

Page138.2电动机的发热、冷却与工作制当初始条件时t=0，τ=τ0，微分方程的解为（8-4）图8-2电动机发热过程温升曲线Page148.2电动机的发热、冷却与工作制2.电动机的冷却过程图8-3电动机冷却过程温升曲线温升达到稳定的电动机减轻负载或停止运行，则电动机内的功率损耗将减少或为零Page158.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的工作制电动机工作时，电动机的温升不仅与负载的大小有关，也与电动机带负载的持续时间有关连续工作制(continuousrunningduty-type)短时工作制(short-timeduty-type)周期性断续工作制（intermittentperiodic-type）

Page168.2电动机的发热、冷却与工作制1.连续工作制电动机连续工作时间长tw>(3~4)Tθ

2.短时工作制电动机工作时间短tw<(3~4)Tθ停车时间很长ts>(3~4)Tθ

标准工作时间有15min、30min、60min、90min

四种3.周期性断续工作制电动机工作时间短tw>(3~4)Tθ停车时间短ts>(3~4)Tθ且工作周期tp=tw+ts<10minPage178.3电动机容量的选择电动机容量选择原则 完全满足生产机械对电动机的功率、转矩、转速以及启动、调速、制动和过载等要求，使电动机在运行中能够被充分利用，而且其温升不致超过而是接近国家标准所规定的温升。电动机的容量选择与负载类型和电动机的工作制有关电动机的负载包括两类，常值负载和变化负载（多为周期性变化）Page188.3电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择1.常值负载下电动机容量的选择计算出生产机械的常值负载功率，查阅电动机相关产品目录，选择电机额定功率等于或略大于生产机械的常值负载功率、转速合适的电动机即可。一般不需进行发热校验。当环境温度与标准环境温度相差较大时，为充分利用电动机，进行电动机容量修正。

Page198.3电动机容量的选择2.变化负载下电动机容量的选择由于电动机一个周期内的温升不仅与负载的大小有关还与负载的持续时间有关，生产机械平均功率PLd

只能反映电动机的平均温升，因此按PN=(1.1~1.6)

PLd预选电动机额定功率，大负载的运行时间长则应选择较大系数，再计算出电动机的温升变化曲线得到最高温升τmax，并对电动机进行校验。由于电动机的最高温升τmax计算困难，因此常常采用平均损耗法、等效法（等效电流法、等效转矩法、等效功率法）间接计算法。等效法选择电动机容量后，再对启动能力和过载能力进行校验。

Page208.3电动机容量的选择实际工程应用中，常常采用统计法和类比法

统计法是将同类型设备所选用电动机的容量进行统计分析，找出电动机容量与该类生产机械主要参数之间的关系，根据实际情况，定出相应的指数，得到电动机容量的相应计算公式。

类比法是指对经过长期运行考验的同类生产机械所采用电动机的容量进行调查，并对生产机械及电动机的主要参数和工作条件进行类比，确定新生产机械所选电动机容量的方法。

Pa三ge218.三3电三动机三容量三的选三择短时三工作三制电三动机三容量三的选三择1.采用三短时三工作三制电三动机三时的三容量三选择同一三台短三时工三作制三电动三机对三应不三同工三作时三间的三标称三额定三功率三和过三载倍三数不三同Pa三ge228.三3电三动机三容量三的选三择当电三动机三实际三工作三时间tw标准三工作三时间tws有差三别时三，需三要进三行折三算，三即按三发热三和温三升等三效的三原则三将实三际非三标准三工作三时间三下的三负载三功率三变成三相近三的标三准工三作时三间下三的负三载功三率。（8三-5三）为折三算系三数，三折算三后，三预选三电动三机不三须再三进行三校验三。Pa三ge238.三3电三动机三容量三的选三择2.三采用三连续三工作三制电三动机三的容三量选三择预选三电动三机时三，应三将短三时工三作的三负载三功率三折算三成连三续工三作制三的负三载功三率三。预选三电动三机额三定功三率应三满足（8三-6三）Tθ为发三热时三间常三数（s）tw为短三时工三作时三间(s)Pa三ge248.三3电三动机三容量三的选三择普通三连续三工作三制电三动机三带短三时负三载时三按发三热观三点的三功率三过载三倍数（8三-7三）λq<λm，按式（8三-6三）选取三电动三机预三选容三量；λq>λm，按三短时三过载三能力λm选择三电动三机预三选容三量。Pa三ge258.三3电三动机三容量三的选三择周期三性断三续工三作制三电动三机容三量的三选择周期三性断三续工三作制三电动三机标三准负三载持三续率三为15三%、三25三%、三40三%、三60三%四种三。此三类电三机具三有启三动、三制动三、过三载能三力强三，机三械强三度大三，转三动惯三量小三，绝三缘等三级高三的特三点。当周三期性三断续三工作三制生三产机三械的三负载三持续三率与三标准三负载三持续三率相三差较三大时三，需三将生三产机三械实三际暂三载率三下的三负载三功率三转换三成相三近的三标准三暂载三率下三的负三载功三率。（8-三8）Pa三ge268.三3电三动机三容量三的选三择进行三发热三温升三校核三时，三应考三虑对三于自三扇冷三式电三动机三起、三制动三过程三的散三热恶三化系三数a以及三停止三时电三动机三散热三恶化三系数b，其中a=(三1+b)/三2。选择三周期三断续三工作三制电三动机三时(8三-9三)Pa三ge278.三3电三动机三容量三的选三择选择三连续三工作三制电三动机三时(8三-1三0)为一三个周三期中三启动三时间三的总三和为一三个周三期中三稳态三运行三时间三的总三和为一三个周三期中三制动三时间三的总三和为第i段启三动转三矩为第i段稳三态运三行转三矩为第i段制三动转三矩Pa三ge288.三4实三例（三应用三）图8三-4三垂三直升三降货三梯工三作原三理示三意图Pa三ge298.三4实三例（三应用三）轿厢三自重G1=21三00kg三，额定三载重三量G2=15三00kg三，曳引三轮飞三轮转三矩GD12=12三0kg三.m2，曳引三轮外三圆直三径D1=62三0mm三，蜗杆三副传三动比三为i12=62三/2，曳引三比为i’12=2三/1三，曳引三减速三机构三传动三效率h=0三.7三2，电梯三平衡三系数三取y=0三.4三5，货梯三提升三高度三为1三6米三，每三小时三工作三30三次，三额定三速度0.三5m/三s，加（三减）三速时三间ta=1.三1s选择三电动三机的三容量Pa三ge3