第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)

12.1電動(dòng)機(jī)的分類及額定參數(shù)12.2電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)與工作制分類12.3不同工作制下電動(dòng)機(jī)的功率選擇12.4電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)的選擇1第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)12

引言電力拖動(dòng)系統(tǒng)能否經(jīng)濟(jì)可靠地運(yùn)行，正確選擇拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)至關(guān)重要。本章首先闡述電動(dòng)機(jī)的分類及額定參數(shù)、絕緣等級(jí)和工作制；然后結(jié)合分析電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和冷卻、工作制、過載能力等進(jìn)行電動(dòng)機(jī)容量的選擇和校驗(yàn)，以及型號(hào)命名方式、結(jié)構(gòu)及安裝方式、冷卻方式、防護(hù)等級(jí)、額定電壓、轉(zhuǎn)速等參數(shù)的選擇。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)2引言第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)212.1

電動(dòng)機(jī)的分類及額定參數(shù)

第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)312.1電動(dòng)機(jī)的分類及額定參數(shù)第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)12.1.1直流電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)1.直流電動(dòng)機(jī)的型號(hào)

(1)ZT系列用于恒功率且調(diào)速范圍廣的拖動(dòng)系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)(2)ZZJ系列冶金起重直流電動(dòng)機(jī)(3)ZQ系列電力機(jī)車的直流牽引電動(dòng)機(jī)(4)ZA系列用于礦井和易爆氣體場合的防爆安全性直流電動(dòng)機(jī)(5)ZKJ系列冶金、礦山挖掘機(jī)用的直流電動(dòng)機(jī)(6)Z2系列一般用途的中小型直流電機(jī)第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)412.1.1直流電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的型號(hào)含義如下所示：第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)5直流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的型號(hào)含義如下所示：第12章2.直流電動(dòng)機(jī)的額定值直流電動(dòng)機(jī)的額定值有：額定功率PN（kW），額定電壓UN（V），額定電流IN（A），額定轉(zhuǎn)速nN（r/min），額定勵(lì)磁電壓UfN（V），額定勵(lì)磁電流IfN（A）和勵(lì)磁方式等，其中直流電動(dòng)機(jī)的額定功率PN是指軸上輸出的機(jī)械功率直流電動(dòng)機(jī)軸上輸出的額定轉(zhuǎn)矩TN，其大小為電機(jī)輸出的機(jī)械功率除以轉(zhuǎn)子角速度的額定值，即（12-1）（12-2）第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)例12-162.直流電動(dòng)機(jī)的額定值直流電動(dòng)機(jī)軸上12.1.2異步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)1.異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)

第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)712.1.2異步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)

Y系列為小型籠型轉(zhuǎn)子自冷式三相異步電動(dòng)機(jī)。用于金屬切削機(jī)床、通用機(jī)械、礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。也可用于拖動(dòng)靜止負(fù)載或慣性較大的機(jī)械，如壓縮機(jī)、傳送帶、磨床、錘擊機(jī)、粉碎機(jī)、小型起重機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械等。

YQ2和YQO2系列是高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)，用在起動(dòng)靜止負(fù)載或慣性較大的機(jī)械上。YQ2是防護(hù)式，YQO2是封閉式。

YS系列是分馬力三相籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。

YR系列是防護(hù)式三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。用在電源容量較小、不能用同容量籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械上。

YLB系列是深井水泵用的三相異步電動(dòng)機(jī)。

YZ2和YZR2系列是起重和冶金用的三相異步電動(dòng)機(jī)，YZ2是籠型，YZR2是繞線型。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)8Y系列為小型籠型轉(zhuǎn)子自冷式三相異步電動(dòng)機(jī)。用

YEZS系列起重用雙速錐形轉(zhuǎn)子制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)。

YDT系列是變極多速異步電動(dòng)機(jī)。

YB系列是防爆型籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。

YEP（IP44）系列是旁磁式制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。

YZZ系列是升降機(jī)用電磁制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。

YCTD系列是電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)。

YCJ系列齒輪減速三相異步電動(dòng)機(jī)。

YEJ系列電磁制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)9YEZS系列起重用雙速錐形轉(zhuǎn)子制動(dòng)三相異步電

2.異步電動(dòng)機(jī)的額定值(1)額定功率PN指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率，單位是kW。(2)額定電壓UN指額定運(yùn)行狀態(tài)下加在定子繞組上的線電壓，單位為V。(3)額定電流IN指電動(dòng)機(jī)在定子繞組上額定電壓、軸上輸出的額定功率時(shí)，定子繞組中的線電流，單位為A。(4)額定頻率f1我國規(guī)定工業(yè)用電的頻率是50Hz。異步電動(dòng)機(jī)定子邊的量加下標(biāo)1表示，轉(zhuǎn)子邊的量加下標(biāo)2表示。(5)額定轉(zhuǎn)速nN指電動(dòng)機(jī)定子加額定頻率的額定電壓，且軸端輸出額定功率時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)102.異步電動(dòng)機(jī)的額定值第12章電力拖(6)額定功率因數(shù)cosN指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)，定子邊的功率因數(shù)。(7)絕緣等級(jí)與溫升按照不同的耐熱能力，絕緣材料可分為一定的等級(jí)。溫升是指電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)高出周圍環(huán)境的溫度值，我國規(guī)定了環(huán)境最高溫度為40C。此外銘牌上還標(biāo)明了工作方式、連接方法等。對繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)還要標(biāo)明轉(zhuǎn)子繞組的接法、轉(zhuǎn)子繞組的額定電動(dòng)勢E2N（指定子繞組加額定電壓、轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)滑環(huán)之間的電動(dòng)勢）和轉(zhuǎn)子的額定電流I2N。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)11(6)額定功率因數(shù)cosN指電動(dòng)下面說明如何根據(jù)電機(jī)的銘牌進(jìn)行定子的接線。如果電動(dòng)機(jī)定子繞組有六根引出線，并已知其首、末端，分兩種情況討論：1)當(dāng)電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)明“電壓380/220V，接法Y/Δ”時(shí)，這種情況下，究竟是接成Y還是Δ，要看電源電壓的大小。如果電源電壓為380V，則接成Y接；電源電壓為220V，則接成Δ接。2)當(dāng)電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)明“電壓380V，接法Δ”時(shí)，則只這有一種Δ接法。但是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中，可以接成Y接，接在380V電源上，起動(dòng)完畢，恢復(fù)Δ接法。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)例12-212下面說明如何根據(jù)電機(jī)的銘牌進(jìn)行定子的接線。如12.1.3同步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)1.同步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)同步電動(dòng)機(jī)品種不多，主要有：

T系列三相同步電動(dòng)機(jī)。

TL系列立式三相同步電動(dòng)機(jī)。

TYZ系列爪極式永磁同步電動(dòng)機(jī)。

TZJ系列軋機(jī)用三相同步電動(dòng)機(jī)。

TT系列同步補(bǔ)償機(jī)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)1312.1.3同步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電2．同步電動(dòng)機(jī)的額定值同步電動(dòng)機(jī)銘牌上的額定值主要包括：(1)額定功率PN指機(jī)軸上輸出的額定機(jī)械功率，其單位為W或kW。(2)額定電壓UN指同步電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，三相電樞繞組接線端的額定線電壓，其單位為V或kV。(3)額定電流IN

指同步電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，三相電樞繞組接線端輸出或輸入的額定線電流，其單位為A。(4)額定功率因數(shù)cosN

指同步電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)。(5)額定效率N同步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，其輸出的功率與輸入的功率之比值。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)142．同步電動(dòng)機(jī)的額定值第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電此外在銘牌上還標(biāo)有額定頻率fN、額定轉(zhuǎn)速nN、額定勵(lì)磁電流IfN和額定勵(lì)磁電壓UfN等。上述各量之間存在一定的關(guān)系，對于額定功率有對于頻率與轉(zhuǎn)速則有（12-3）（12-4）第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)15此外在銘牌上還標(biāo)有額定頻率fN、額定轉(zhuǎn)速nN12.2電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)與工作制分類12.2.1電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中，由于損耗產(chǎn)生熱量，使電動(dòng)機(jī)的溫度升高，電動(dòng)機(jī)所能容許達(dá)到的最高溫度取決于電動(dòng)機(jī)所用絕緣材料的耐熱程度，稱為絕緣等級(jí)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)1612.2電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)與工作制分類第12章電力拖動(dòng)系12.2.2電動(dòng)機(jī)的工作制分類電動(dòng)機(jī)的工作制就是對電動(dòng)機(jī)承受負(fù)載情況的說明，包括起動(dòng)、制動(dòng)、空載、停轉(zhuǎn)以及這些階段的持續(xù)時(shí)間和先后順序。

1．連續(xù)工作制（S1）連續(xù)工作制是指電動(dòng)機(jī)在恒定負(fù)載下持續(xù)運(yùn)行，其工作時(shí)間足以使電動(dòng)機(jī)的溫升達(dá)到穩(wěn)定溫升。紡織機(jī)、造紙機(jī)等很多連續(xù)工作的生產(chǎn)機(jī)械都選用連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)。其典型負(fù)載圖和溫升曲線如圖12-1所示。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)1712.2.2電動(dòng)機(jī)的工作制分類1．連續(xù)2．短時(shí)工作制（S2）短時(shí)工作制是指電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒定負(fù)載在給定的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行。該運(yùn)行時(shí)間不足以使電動(dòng)機(jī)達(dá)到穩(wěn)定溫升，隨之即斷電停轉(zhuǎn)足夠時(shí)間，使電動(dòng)機(jī)冷卻到與冷卻介質(zhì)的溫差在5K以內(nèi)。其典型負(fù)載圖及溫升曲線如圖12-2所示。為了充分利用電動(dòng)機(jī)，用于短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)在規(guī)定的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)應(yīng)達(dá)到容許溫升，并按照這個(gè)原則規(guī)定電動(dòng)機(jī)的額定功率，即按照電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒定負(fù)載運(yùn)行，取在規(guī)定的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)實(shí)際達(dá)到的最高溫升恰好等于容許最高溫升時(shí)的輸出功率，作為電動(dòng)機(jī)的額定功率。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)182．短時(shí)工作制（S2）為了3．?dāng)嗬m(xù)周期工作制（S3）電動(dòng)機(jī)按一系列相同的工作周期運(yùn)行，周期時(shí)間一般不大于10min，每一周期包括一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間tR，一段斷電停機(jī)時(shí)間tS，但tS及tR都較短，tR時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)不能達(dá)到穩(wěn)定溫升，而在tS時(shí)間內(nèi)溫升也未下跌到零，下一工作周期即已開始。這樣，每經(jīng)過一個(gè)周期tR+tS，溫升便有所上升，經(jīng)過若干周期后，電動(dòng)機(jī)的溫升即在一個(gè)穩(wěn)定的小范圍內(nèi)波動(dòng)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)193．?dāng)嗬m(xù)周期工作制（S3）第12章電力4．包括起動(dòng)的斷續(xù)周期工作制（S4）電動(dòng)機(jī)工作于一系列相同的斷續(xù)工作周期，每個(gè)周期包括一段對電動(dòng)機(jī)溫升有明顯影響的起動(dòng)時(shí)間，一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段停止運(yùn)行時(shí)間。但這些時(shí)間都較短，不足以使電動(dòng)機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。起重機(jī)及冶金、建筑機(jī)械用電動(dòng)機(jī)通常為S4工作制，如電動(dòng)葫蘆用錐形轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)，基本工作制為S4，負(fù)載持續(xù)率為25%，通電起動(dòng)次數(shù)每小時(shí)120次。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)204．包括起動(dòng)的斷續(xù)周期工作制（S4）第12

5．包括電氣制動(dòng)的斷續(xù)周期工作制（S5）按一系列相同的工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段起動(dòng)時(shí)間、一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間、一段電氣制動(dòng)時(shí)間和一段停止運(yùn)行時(shí)間。但時(shí)間都較短，不足以使電機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。6．連續(xù)周期工作制（S6）按一系列相同的工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段空載運(yùn)行時(shí)間。但時(shí)間都較短，不足以使電機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)215．包括電氣制動(dòng)的斷續(xù)周期工作制（S5）第7．包括電氣制動(dòng)的連續(xù)周期工作制（S7）按一系列相同的工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段起動(dòng)時(shí)間、一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段電氣制動(dòng)時(shí)間。但時(shí)間都較短，不足以使電機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。8．包括負(fù)載和轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化的連續(xù)周期工作制（S8）按一系列相同的工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段加速時(shí)間、一段按預(yù)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行的恒定負(fù)載工作時(shí)間、以及可以按周期改變設(shè)定轉(zhuǎn)速和負(fù)載變化的運(yùn)行時(shí)間。但時(shí)間都較短，不足以使電機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)227．包括電氣制動(dòng)的連續(xù)周期工作制（S7）第9．負(fù)載和轉(zhuǎn)速作非周期變化的工作制（S9）負(fù)載和轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)作非周期變化的工作制，包括：經(jīng)常性過載，其值可遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過基準(zhǔn)負(fù)載。10．離散恒定負(fù)載工作制（S10）包括不多于4種離散負(fù)載值（或等效負(fù)載）的工作制，每一種負(fù)載的運(yùn)行時(shí)間應(yīng)足以使電機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定。在一個(gè)工作周期中的最小負(fù)載值可為零，比如：空載、停機(jī)或斷電。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)239．負(fù)載和轉(zhuǎn)速作非周期變化的工作制（S9）

電動(dòng)機(jī)在上述10類工作制中運(yùn)行還應(yīng)符合下列規(guī)定：1）對于S1工作制可以按照電動(dòng)機(jī)銘牌給出的連續(xù)定額作長期運(yùn)行。2）對于S2工作制，電動(dòng)機(jī)應(yīng)在實(shí)際冷狀態(tài)下起動(dòng)，并在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)運(yùn)行。3）對于S3、S4、S5、S6和S8這5種工作制，標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)載持續(xù)率為15%、25%、40%和60%。4）對于S4、S5、S7和S8這4種工作制，每小時(shí)的等效起動(dòng)次數(shù)一般分為150、300或600次，并應(yīng)給出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和折算到電動(dòng)機(jī)軸上的全部外加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之值。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)24電動(dòng)機(jī)在上述10類工作制中運(yùn)行還應(yīng)符合下列規(guī)12.2.3生產(chǎn)機(jī)械的工作制根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，生產(chǎn)機(jī)械的工作制可以分為1.長期工作制生產(chǎn)機(jī)械長期恒速（或變化不大）運(yùn)行。根據(jù)負(fù)載施加方式的不同，又可以分為3類：

（1）平穩(wěn)負(fù)載工作中負(fù)載轉(zhuǎn)矩長時(shí)間保持恒定或變化不大，例如：風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)等，這類機(jī)械對電氣傳動(dòng)裝置的要求簡單，只要有足夠的功率和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。但近年來，隨著節(jié)能的要求，也需要能夠調(diào)速。

（2）波動(dòng)或重復(fù)短時(shí)負(fù)載工作中負(fù)載長期施加，但大小波動(dòng)或呈周期性變化，例如：某些恒速軋鋼機(jī)，這類機(jī)械除了要求電氣傳動(dòng)裝置有足夠的功率和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩外，還要求有足夠的過載能力。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)2512.2.3生產(chǎn)機(jī)械的工作制第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)

（3）短時(shí)負(fù)載工作中負(fù)載施加時(shí)間很短，在負(fù)載周期內(nèi)所占比例較小。這類負(fù)載通常有較大的飛輪力矩，因此要求電力傳動(dòng)裝置有足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過載能力。由于施加負(fù)載時(shí)，隨轉(zhuǎn)速降低，飛輪可以釋放能量做功，又可以作為儲(chǔ)能裝置。

2.短期工作制生產(chǎn)機(jī)械經(jīng)過較長時(shí)間間隔才起停或加減速一次，完成一個(gè)工作循環(huán)。例如：起停式剪切機(jī)等，這類機(jī)械要求電力傳動(dòng)裝置要求有足夠的加減速動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。3.重復(fù)短期工作制生產(chǎn)機(jī)械周期性的起停或加減速運(yùn)行，且時(shí)間間隔較短。例如：可逆軋機(jī)、提升機(jī)械等，這類機(jī)械除了要求電力傳動(dòng)裝置有足夠的起制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過載能力外，還要進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)26（3）短時(shí)負(fù)載工作中負(fù)載施加時(shí)間很短，在12.3不同工作制下電動(dòng)機(jī)的功率選擇正確地選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率十分重要。如果額定功率選小了，電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在過載狀態(tài)下運(yùn)行，會(huì)使它因過熱而過早地?fù)p壞；還有可能承受不了沖擊負(fù)載或造成起動(dòng)困難。額定功率選得過大也不合理，此時(shí)不僅增加了設(shè)備投資，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在欠載下運(yùn)行，其效率及功率因數(shù)等性能指標(biāo)變差，既浪費(fèi)了電能，又增加了供電設(shè)備的容量，使綜合經(jīng)濟(jì)效益下降。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)2712.3不同工作制下電動(dòng)機(jī)的功率選擇第12章電力拖動(dòng)系12.3.1電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與冷卻電動(dòng)機(jī)容量的選擇，實(shí)際上就是校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)溫度（或溫升）是否超過絕緣材料允許值，如果小于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，則說明選擇的容量是合理的。下面的電動(dòng)機(jī)的熱過程動(dòng)態(tài)方程式描述了電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和冷卻過程。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)（12-5）起始溫升穩(wěn)定溫升發(fā)熱時(shí)間常數(shù)2812.3.1電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與冷卻第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)

根據(jù)上面對電動(dòng)機(jī)發(fā)熱過程的分析，得出如下結(jié)論：1）電動(dòng)機(jī)發(fā)熱過程，溫升隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律變化。2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)確定后，其最后穩(wěn)定溫升取決于損耗的大小，即取決于負(fù)載的大小。3）發(fā)熱時(shí)間常數(shù)反映了熱慣性對溫度變化的影響。4）增大散熱面積，可降低溫升，所以很多電動(dòng)機(jī)采用風(fēng)扇冷卻，機(jī)殼帶散熱筋的結(jié)構(gòu)型式。

電動(dòng)機(jī)冷卻過程也是以時(shí)間的指數(shù)規(guī)律變化，其冷卻時(shí)間與電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、容量和額定轉(zhuǎn)速有關(guān)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)29根據(jù)上面對電動(dòng)機(jī)發(fā)熱過程的分析，得出如下結(jié)論12.3.2電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載能力的校驗(yàn)由于電動(dòng)機(jī)負(fù)載大多數(shù)是變化的，有時(shí)是沖擊負(fù)載，所以發(fā)熱校驗(yàn)后應(yīng)校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的短時(shí)過載能力。短時(shí)過載能力主要考慮電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，即最大轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩的比值第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)（12-7）考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)影響，短時(shí)過載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為3012.3.2電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載能力的校驗(yàn)第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)12.3.3連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇確定電動(dòng)機(jī)額定功率的最基本的方法是依據(jù)機(jī)械負(fù)載變化的規(guī)律，繪制電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖，然后根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖計(jì)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和溫升曲線，從而確定電動(dòng)機(jī)的額定功率。所謂負(fù)載圖，是指功率或轉(zhuǎn)矩與時(shí)間的關(guān)系圖。

1.恒定負(fù)載連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇在選擇連續(xù)恒定負(fù)載的電動(dòng)機(jī)時(shí)，只要計(jì)算出負(fù)載所需功率PL，選擇一臺(tái)額定功率PN略大于PL的連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)即可，不必進(jìn)行發(fā)熱校核。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)例12-33112.3.3連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇第12章電力拖對起動(dòng)比較困難（靜阻轉(zhuǎn)矩大或帶有較大的飛輪力矩）而采用籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)的場合，應(yīng)校驗(yàn)其起動(dòng)能力。如果環(huán)境溫差很大，則需要修正負(fù)載功率PL。在實(shí)際工程實(shí)踐中，非標(biāo)準(zhǔn)工作環(huán)境下功率修正可按下表進(jìn)行。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)32對起動(dòng)比較困難（靜阻轉(zhuǎn)矩大或帶有較大的飛輪力矩

2.周期性變化負(fù)載連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)周期性變化負(fù)載時(shí)，其溫升也必然作周期性的波動(dòng)。在變動(dòng)負(fù)載下，可以根據(jù)負(fù)載預(yù)選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，然后給出電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)該負(fù)載運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱曲線，并校驗(yàn)溫升最大值是否超過電動(dòng)機(jī)溫升允許值，這種方法為直接法。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)332.周期性變化負(fù)載連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)額定功第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)1）首先作負(fù)載圖，求取平均等效功率（12-8）2）預(yù)選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，根據(jù)上述負(fù)載圖，按經(jīng)驗(yàn)公式選擇（12-9）當(dāng)負(fù)載變化劇烈時(shí)，系數(shù)取大些，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)可變損耗與電流平方成正比，在過渡過程中，電動(dòng)機(jī)損耗較大，發(fā)熱較嚴(yán)重。而過渡過程在整個(gè)工作過程中占較大比重，則取偏大值。工作段的負(fù)載功率34第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)1）首先作負(fù)載圖，求在工程實(shí)踐中，通常用間接法，常用的間接法有平均損耗法和等效法。

（1）平均損耗法如圖12-4所示，各工作段的負(fù)載大小不等，其損耗分別是（12-10）第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)（12-11）平均損耗額定損耗校驗(yàn)合格35在工程實(shí)踐中，通常用間接法，常用的間接法有平（2）等效電流法其基本原理是用一個(gè)不變的等效電流Ieq來代替實(shí)際變動(dòng)的負(fù)載電流IL，在同一周期內(nèi)，等效電流Ieq與負(fù)載電流IL產(chǎn)生的熱量相等。假定電動(dòng)機(jī)的鐵耗和電阻不變，則損耗只和電流的平方成正比，由此可得（12-12）式中，tn為對應(yīng)負(fù)載電流為In的工作時(shí)間。求出等效電流后，則所選的電動(dòng)機(jī)，其額定電流應(yīng)不小于等效電流。

第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)36（2）等效電流法其基本原理是用一個(gè)（3）等效轉(zhuǎn)矩法如果電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流成正比，可將式（12-12）變?yōu)榈刃мD(zhuǎn)矩的公式（12-13）求出等效轉(zhuǎn)矩后，則所選電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)不小于等效轉(zhuǎn)矩。

第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)37（3）等效轉(zhuǎn)矩法如果電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流（4）等效功率法如果拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速不變，可將等效轉(zhuǎn)矩的公式變成等效功率的公式，即（12-14）

選擇的電動(dòng)機(jī)的額定功率不小于等效功率。注意：用等效法選擇電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，必須校驗(yàn)過載能力。變動(dòng)負(fù)載中最大轉(zhuǎn)矩若小于預(yù)選電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，則所選電動(dòng)機(jī)的過載能力通過。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)38（4）等效功率法如果拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速不變，可12.3.4短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇短時(shí)工作制的負(fù)載，應(yīng)選用專用的短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)。在沒有專用電動(dòng)機(jī)的情況下，也可以選用連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)或斷續(xù)周期工作制電動(dòng)機(jī)。

1.選用短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)的額定功率是與銘牌上給出的標(biāo)準(zhǔn)工作時(shí)間（10min、30min、60min、90min）相應(yīng)的，如果短時(shí)工作制的負(fù)載功率恒定，并且工作時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)工作時(shí)間一致，這時(shí)只需選擇具有相同標(biāo)準(zhǔn)工作時(shí)間的短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)，并使電動(dòng)機(jī)的額定功率稍大于負(fù)載功率即可。對于變化的負(fù)載，可用等效法算出工作時(shí)間內(nèi)的等效功率來選擇電動(dòng)機(jī)，同時(shí)還應(yīng)進(jìn)行過載能力與起動(dòng)能力的校驗(yàn)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)3912.3.4短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇第12章電力如果在一個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載的變化包括起動(dòng)、運(yùn)行、制動(dòng)和停歇等過程，如圖12-5所示，其實(shí)際溫升還要高一些，因此一般應(yīng)把平均損耗、等效電流或功率等參數(shù)選得大一些。為此，可在式（12-12）、（12-13）和（12-14）分母中對應(yīng)起動(dòng)和制動(dòng)的時(shí)間值上乘以一個(gè)因數(shù)α，在對應(yīng)停歇的時(shí)間值上乘以一個(gè)因數(shù)β。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)40如果在一個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載的變化包括起動(dòng)、運(yùn)例如，對應(yīng)圖12-5的電機(jī)工作過程，其等效電流可作如下修正（12-15）第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)起動(dòng)運(yùn)行制動(dòng)停轉(zhuǎn)41例如，對應(yīng)圖12-5的電機(jī)工作過程，其等效電流可作如下修正2.選用連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)短時(shí)工作的生產(chǎn)機(jī)械，也可選用連續(xù)工作制的電動(dòng)機(jī)。這時(shí)，從發(fā)熱的觀點(diǎn)上看，電動(dòng)機(jī)的輸出功率可以提高。為了充分利用電動(dòng)機(jī)，選擇電動(dòng)機(jī)額定功率的原則應(yīng)是在短時(shí)工作時(shí)間tR內(nèi)達(dá)到的溫升恰好等于電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行并輸出額定功率時(shí)的穩(wěn)定溫升，即電動(dòng)機(jī)絕緣材料允許的最高溫升。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)422.選用連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)第12章電力拖動(dòng)由此可得（12-16）式中，對于直流電機(jī)a

=1.0～1.5，對于異步電機(jī)a=0.5～0.7。在一個(gè)工作周期T內(nèi)，當(dāng)工作時(shí)間tR<(0.3~0.4)T時(shí)，可?。?2-17）式中——過載能力。

最后，還應(yīng)校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)43由此可得（12-16）式中，對于直流電機(jī)a=1.0～1.3.選用斷續(xù)周期工作制電動(dòng)機(jī)在沒有合適的短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)時(shí)，可選用斷續(xù)周期工作制電動(dòng)機(jī)。負(fù)載持續(xù)率FS與短時(shí)負(fù)載的工作時(shí)間Δtrun之間的對應(yīng)關(guān)系為：

Δtrun=30min，相當(dāng)于FS=15％；

Δtrun=60min，相當(dāng)于FS＝25％；

Δtrun=90min，相當(dāng)于FS=40％。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)443.選用斷續(xù)周期工作制電動(dòng)機(jī)第12章電力12.3.5斷續(xù)周期工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇斷續(xù)周期工作制的電動(dòng)機(jī)，其額定功率是與銘牌上標(biāo)出的負(fù)載持續(xù)率相應(yīng)的。如果負(fù)載圖中的實(shí)際負(fù)載持續(xù)率FSR與標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率FSN（15％，25％，40％，60％）相同，且負(fù)載恒定，則可直接按產(chǎn)品樣本選擇合適的電動(dòng)機(jī)。當(dāng)FSR與FSN不同時(shí)，就需要把FSR下的實(shí)際功率PR換算成FSN下功率P：選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率，應(yīng)不小于P。若FS<10％，選短時(shí)工作制電機(jī)；FS>70％時(shí)，選連續(xù)工作制電機(jī)。（12-18）第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)4512.3.5斷續(xù)周期工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇選擇電動(dòng)機(jī)12.4電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇，除確定電動(dòng)機(jī)的額定功率外，還需根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的技術(shù)要求、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和工作環(huán)境等條件，合理地選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)及安裝型式、冷卻方式、防護(hù)分級(jí)、額定電壓和額定轉(zhuǎn)速。

1.電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、安裝型式及代號(hào)電動(dòng)機(jī)最常用的安裝型式是帶底腳機(jī)座、臥式安裝，有一端軸伸或兩端軸伸。但為了合理布置結(jié)構(gòu)，配合設(shè)備整體要求，有時(shí)也采用其他類型的結(jié)構(gòu)及安裝方式。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)4612.4電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)的選擇第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)按照GB/T997-2003《旋轉(zhuǎn)電機(jī)結(jié)構(gòu)及安裝型式（IM代號(hào)）》（等同采用IEC60034-7：1992）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，IM（internationalmounting）代號(hào)有兩種：

（1）代號(hào)1字母數(shù)字代號(hào)適用于具有端蓋式軸承和一個(gè)軸伸的電機(jī)，如臥式安裝電機(jī)代號(hào)由字母IM，空一格，隨后為字母B和1位或2位數(shù)字組成。例如，IMB3表示臥式安裝，端蓋式軸承數(shù)2，底腳安裝，底腳在下；立式安裝由字母IM，空一格，隨后為字母V和1位或2位數(shù)字組成。例如，IMV1表示立式安裝，端蓋式軸承數(shù)2，端蓋上帶凸緣，凸緣有通孔，凸緣在D端，借D端凸緣面安裝，D端向下。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)47按照GB/T997-2003《旋轉(zhuǎn)電機(jī)結(jié)構(gòu)

（2）代號(hào)2全數(shù)字代號(hào)適用于更廣的電機(jī)型式，包括代號(hào)1涉及的電機(jī)型式。電機(jī)代號(hào)由IM，空一格，隨后為4位數(shù)字組成。第1、2、3位數(shù)字表示結(jié)構(gòu)的狀況，第4位數(shù)字表示軸伸的型式。例如，IM1001表示底腳安裝，僅有端蓋式軸承，臥式，底腳在下，一個(gè)圓柱型軸伸。

（3）代號(hào)1和代號(hào)2之間的對應(yīng)關(guān)系幾個(gè)常用代號(hào)的對應(yīng)關(guān)系如表12-3所示，其中代號(hào)1等同代號(hào)2。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)48（2）代號(hào)2全數(shù)字代號(hào)適用于更廣的電機(jī)型式

2.電動(dòng)機(jī)冷卻方法及其代碼根據(jù)不同的工作環(huán)境，電動(dòng)機(jī)采用不同的冷卻方法（IC代碼）。GB/T1993-1993《旋轉(zhuǎn)電機(jī)冷卻方法》規(guī)定了旋轉(zhuǎn)電機(jī)冷卻方法的表示方法，代號(hào)最多由六部分組成，如下所示：第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)492.電動(dòng)機(jī)冷卻方法及其代碼第12章電力3.電動(dòng)機(jī)防護(hù)分級(jí)（IP代碼）選擇電動(dòng)機(jī)同樣需要考慮使用環(huán)境對電動(dòng)機(jī)的影響，電動(dòng)機(jī)也需要一定的外殼防護(hù)方式來保護(hù)內(nèi)部帶電部件和旋轉(zhuǎn)部件。按照GB/T4942.1-2006《旋轉(zhuǎn)電機(jī)外殼防護(hù)分級(jí)（IP代碼）》（等同采用IEC60034-5：2000）規(guī)定：電動(dòng)機(jī)防護(hù)等級(jí)代號(hào)如下：第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)503.電動(dòng)機(jī)防護(hù)分級(jí)（IP代碼）第12章電

4.電動(dòng)機(jī)類型的選擇1）對起動(dòng)、制動(dòng)及調(diào)速無特殊要求的一般生產(chǎn)機(jī)械，如機(jī)床、水泵、風(fēng)機(jī)等，應(yīng)選用籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。2）對需要分級(jí)調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如某些機(jī)床、電梯等，可選用多速異步電動(dòng)機(jī)。3）對起動(dòng)、制動(dòng)比較頻繁，要求起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，但對調(diào)速性能要求不高，調(diào)速范圍不寬的生產(chǎn)機(jī)械，可選用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。4）當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械的功率較大又不需要調(diào)速時(shí)，多采用同步電動(dòng)機(jī)。5）對要求調(diào)速范圍寬、調(diào)速平滑、對拖動(dòng)系統(tǒng)過渡過程有特殊要求的生產(chǎn)機(jī)械，可選用他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)514.電動(dòng)機(jī)類型的選擇第12章電力拖動(dòng)系

5.電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇電動(dòng)機(jī)的額定電壓主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行場合配電電網(wǎng)的電壓等級(jí)而定。通常我國三相異步電動(dòng)機(jī)大多為380V，也有220/380V和380/660V。煤礦用的生產(chǎn)機(jī)械常采用380／660V的電動(dòng)機(jī)。單相異步電動(dòng)機(jī)為220V。直流電機(jī)通常為220V電壓，也有110V，車用電機(jī)選用12V，24V和36V，容量較大時(shí)為440V。起重機(jī)或大型工業(yè)設(shè)備大功率電動(dòng)機(jī)，額定功率大于100kW的電動(dòng)機(jī)，可采用高壓電動(dòng)機(jī)，電壓為3000V和6000V電動(dòng)機(jī)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)525.電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇第12章電力拖動(dòng)6.電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇額定功率相同的電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速高時(shí)，其體積小，價(jià)格低，由于生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速有一定的要求，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比就越大，導(dǎo)致傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，增加了設(shè)備成本和維修費(fèi)用。因此，應(yīng)綜合考慮電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械兩方面的各種因素后再確定較為合理的電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。對連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，可從設(shè)備初投資，占地面積和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等方面考慮，確定幾個(gè)不同的額定轉(zhuǎn)速，進(jìn)行比較，最后選定合適的傳動(dòng)比和電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)536.電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇第12章電力拖經(jīng)常起動(dòng)，制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，但過渡過程時(shí)間對生產(chǎn)率影響不大的生產(chǎn)機(jī)械，主要根據(jù)過渡過程能量最小的條件來選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)經(jīng)常起動(dòng)，制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，且過渡過程持續(xù)時(shí)間對生產(chǎn)率影響較大，則主要根據(jù)過渡過程時(shí)間最短的條件來選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)54經(jīng)常起動(dòng)，制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，但過渡過程時(shí)間對生小結(jié)電動(dòng)機(jī)的選擇包括電流種類、結(jié)構(gòu)型式、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速和額定功率的選擇等，其中以額定功率的選擇為主要內(nèi)容。根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載和發(fā)熱情況的不同電動(dòng)機(jī)的工作方式（即工作制）分為連續(xù)工作方式、短時(shí)工作方式、周期工作方式、非周期變化工作方式和離散恒定負(fù)載工作方式。電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)明的工作方式應(yīng)和電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的工作方式相一致。但有時(shí)也可不同，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的不同工作方式，按不同的變化負(fù)載的生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載圖，預(yù)選電機(jī)功率，在繪制電機(jī)負(fù)載圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)熱、過載能力及起動(dòng)能力（籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)）的校驗(yàn)。發(fā)熱校驗(yàn)的方法有多種，但計(jì)算公式都是根據(jù)變化負(fù)載下電動(dòng)機(jī)達(dá)到發(fā)熱穩(wěn)定循環(huán)時(shí)的平均溫升等于或接近但小于絕緣材料所允許最高溫升為條件推導(dǎo)出來的第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)55小結(jié)第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)55第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)——例12-156第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)——例12-15第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)——例12-257第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)——例12-25第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)——例12-358第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)——例12-35第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)

12.1電動(dòng)機(jī)的分類及額定參數(shù)12.2電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)與工作制分類12.3不同工作制下電動(dòng)機(jī)的功率選擇12.4電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)的選擇59第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)12

引言電力拖動(dòng)系統(tǒng)能否經(jīng)濟(jì)可靠地運(yùn)行，正確選擇拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)至關(guān)重要。本章首先闡述電動(dòng)機(jī)的分類及額定參數(shù)、絕緣等級(jí)和工作制；然后結(jié)合分析電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和冷卻、工作制、過載能力等進(jìn)行電動(dòng)機(jī)容量的選擇和校驗(yàn)，以及型號(hào)命名方式、結(jié)構(gòu)及安裝方式、冷卻方式、防護(hù)等級(jí)、額定電壓、轉(zhuǎn)速等參數(shù)的選擇。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)60引言第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)212.1

電動(dòng)機(jī)的分類及額定參數(shù)

第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)6112.1電動(dòng)機(jī)的分類及額定參數(shù)第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)12.1.1直流電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)1.直流電動(dòng)機(jī)的型號(hào)

(1)ZT系列用于恒功率且調(diào)速范圍廣的拖動(dòng)系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)(2)ZZJ系列冶金起重直流電動(dòng)機(jī)(3)ZQ系列電力機(jī)車的直流牽引電動(dòng)機(jī)(4)ZA系列用于礦井和易爆氣體場合的防爆安全性直流電動(dòng)機(jī)(5)ZKJ系列冶金、礦山挖掘機(jī)用的直流電動(dòng)機(jī)(6)Z2系列一般用途的中小型直流電機(jī)第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)6212.1.1直流電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的型號(hào)含義如下所示：第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)63直流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的型號(hào)含義如下所示：第12章2.直流電動(dòng)機(jī)的額定值直流電動(dòng)機(jī)的額定值有：額定功率PN（kW），額定電壓UN（V），額定電流IN（A），額定轉(zhuǎn)速nN（r/min），額定勵(lì)磁電壓UfN（V），額定勵(lì)磁電流IfN（A）和勵(lì)磁方式等，其中直流電動(dòng)機(jī)的額定功率PN是指軸上輸出的機(jī)械功率直流電動(dòng)機(jī)軸上輸出的額定轉(zhuǎn)矩TN，其大小為電機(jī)輸出的機(jī)械功率除以轉(zhuǎn)子角速度的額定值，即（12-1）（12-2）第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)例12-1642.直流電動(dòng)機(jī)的額定值直流電動(dòng)機(jī)軸上12.1.2異步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)1.異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)

第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)6512.1.2異步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)

Y系列為小型籠型轉(zhuǎn)子自冷式三相異步電動(dòng)機(jī)。用于金屬切削機(jī)床、通用機(jī)械、礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。也可用于拖動(dòng)靜止負(fù)載或慣性較大的機(jī)械，如壓縮機(jī)、傳送帶、磨床、錘擊機(jī)、粉碎機(jī)、小型起重機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械等。

YQ2和YQO2系列是高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)，用在起動(dòng)靜止負(fù)載或慣性較大的機(jī)械上。YQ2是防護(hù)式，YQO2是封閉式。

YS系列是分馬力三相籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。

YR系列是防護(hù)式三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。用在電源容量較小、不能用同容量籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械上。

YLB系列是深井水泵用的三相異步電動(dòng)機(jī)。

YZ2和YZR2系列是起重和冶金用的三相異步電動(dòng)機(jī)，YZ2是籠型，YZR2是繞線型。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)66Y系列為小型籠型轉(zhuǎn)子自冷式三相異步電動(dòng)機(jī)。用

YEZS系列起重用雙速錐形轉(zhuǎn)子制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)。

YDT系列是變極多速異步電動(dòng)機(jī)。

YB系列是防爆型籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。

YEP（IP44）系列是旁磁式制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。

YZZ系列是升降機(jī)用電磁制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)。

YCTD系列是電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)。

YCJ系列齒輪減速三相異步電動(dòng)機(jī)。

YEJ系列電磁制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)67YEZS系列起重用雙速錐形轉(zhuǎn)子制動(dòng)三相異步電

2.異步電動(dòng)機(jī)的額定值(1)額定功率PN指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率，單位是kW。(2)額定電壓UN指額定運(yùn)行狀態(tài)下加在定子繞組上的線電壓，單位為V。(3)額定電流IN指電動(dòng)機(jī)在定子繞組上額定電壓、軸上輸出的額定功率時(shí)，定子繞組中的線電流，單位為A。(4)額定頻率f1我國規(guī)定工業(yè)用電的頻率是50Hz。異步電動(dòng)機(jī)定子邊的量加下標(biāo)1表示，轉(zhuǎn)子邊的量加下標(biāo)2表示。(5)額定轉(zhuǎn)速nN指電動(dòng)機(jī)定子加額定頻率的額定電壓，且軸端輸出額定功率時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)682.異步電動(dòng)機(jī)的額定值第12章電力拖(6)額定功率因數(shù)cosN指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)，定子邊的功率因數(shù)。(7)絕緣等級(jí)與溫升按照不同的耐熱能力，絕緣材料可分為一定的等級(jí)。溫升是指電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)高出周圍環(huán)境的溫度值，我國規(guī)定了環(huán)境最高溫度為40C。此外銘牌上還標(biāo)明了工作方式、連接方法等。對繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)還要標(biāo)明轉(zhuǎn)子繞組的接法、轉(zhuǎn)子繞組的額定電動(dòng)勢E2N（指定子繞組加額定電壓、轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)滑環(huán)之間的電動(dòng)勢）和轉(zhuǎn)子的額定電流I2N。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)69(6)額定功率因數(shù)cosN指電動(dòng)下面說明如何根據(jù)電機(jī)的銘牌進(jìn)行定子的接線。如果電動(dòng)機(jī)定子繞組有六根引出線，并已知其首、末端，分兩種情況討論：1)當(dāng)電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)明“電壓380/220V，接法Y/Δ”時(shí)，這種情況下，究竟是接成Y還是Δ，要看電源電壓的大小。如果電源電壓為380V，則接成Y接；電源電壓為220V，則接成Δ接。2)當(dāng)電動(dòng)機(jī)銘牌上標(biāo)明“電壓380V，接法Δ”時(shí)，則只這有一種Δ接法。但是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中，可以接成Y接，接在380V電源上，起動(dòng)完畢，恢復(fù)Δ接法。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)例12-270下面說明如何根據(jù)電機(jī)的銘牌進(jìn)行定子的接線。如12.1.3同步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)1.同步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)同步電動(dòng)機(jī)品種不多，主要有：

T系列三相同步電動(dòng)機(jī)。

TL系列立式三相同步電動(dòng)機(jī)。

TYZ系列爪極式永磁同步電動(dòng)機(jī)。

TZJ系列軋機(jī)用三相同步電動(dòng)機(jī)。

TT系列同步補(bǔ)償機(jī)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)7112.1.3同步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電2．同步電動(dòng)機(jī)的額定值同步電動(dòng)機(jī)銘牌上的額定值主要包括：(1)額定功率PN指機(jī)軸上輸出的額定機(jī)械功率，其單位為W或kW。(2)額定電壓UN指同步電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，三相電樞繞組接線端的額定線電壓，其單位為V或kV。(3)額定電流IN

指同步電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，三相電樞繞組接線端輸出或輸入的額定線電流，其單位為A。(4)額定功率因數(shù)cosN

指同步電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)。(5)額定效率N同步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，其輸出的功率與輸入的功率之比值。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)722．同步電動(dòng)機(jī)的額定值第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電此外在銘牌上還標(biāo)有額定頻率fN、額定轉(zhuǎn)速nN、額定勵(lì)磁電流IfN和額定勵(lì)磁電壓UfN等。上述各量之間存在一定的關(guān)系，對于額定功率有對于頻率與轉(zhuǎn)速則有（12-3）（12-4）第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)73此外在銘牌上還標(biāo)有額定頻率fN、額定轉(zhuǎn)速nN12.2電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)與工作制分類12.2.1電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中，由于損耗產(chǎn)生熱量，使電動(dòng)機(jī)的溫度升高，電動(dòng)機(jī)所能容許達(dá)到的最高溫度取決于電動(dòng)機(jī)所用絕緣材料的耐熱程度，稱為絕緣等級(jí)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)7412.2電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)與工作制分類第12章電力拖動(dòng)系12.2.2電動(dòng)機(jī)的工作制分類電動(dòng)機(jī)的工作制就是對電動(dòng)機(jī)承受負(fù)載情況的說明，包括起動(dòng)、制動(dòng)、空載、停轉(zhuǎn)以及這些階段的持續(xù)時(shí)間和先后順序。

1．連續(xù)工作制（S1）連續(xù)工作制是指電動(dòng)機(jī)在恒定負(fù)載下持續(xù)運(yùn)行，其工作時(shí)間足以使電動(dòng)機(jī)的溫升達(dá)到穩(wěn)定溫升。紡織機(jī)、造紙機(jī)等很多連續(xù)工作的生產(chǎn)機(jī)械都選用連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)。其典型負(fù)載圖和溫升曲線如圖12-1所示。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)7512.2.2電動(dòng)機(jī)的工作制分類1．連續(xù)2．短時(shí)工作制（S2）短時(shí)工作制是指電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒定負(fù)載在給定的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行。該運(yùn)行時(shí)間不足以使電動(dòng)機(jī)達(dá)到穩(wěn)定溫升，隨之即斷電停轉(zhuǎn)足夠時(shí)間，使電動(dòng)機(jī)冷卻到與冷卻介質(zhì)的溫差在5K以內(nèi)。其典型負(fù)載圖及溫升曲線如圖12-2所示。為了充分利用電動(dòng)機(jī)，用于短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)在規(guī)定的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)應(yīng)達(dá)到容許溫升，并按照這個(gè)原則規(guī)定電動(dòng)機(jī)的額定功率，即按照電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)恒定負(fù)載運(yùn)行，取在規(guī)定的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)實(shí)際達(dá)到的最高溫升恰好等于容許最高溫升時(shí)的輸出功率，作為電動(dòng)機(jī)的額定功率。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)762．短時(shí)工作制（S2）為了3．?dāng)嗬m(xù)周期工作制（S3）電動(dòng)機(jī)按一系列相同的工作周期運(yùn)行，周期時(shí)間一般不大于10min，每一周期包括一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間tR，一段斷電停機(jī)時(shí)間tS，但tS及tR都較短，tR時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)不能達(dá)到穩(wěn)定溫升，而在tS時(shí)間內(nèi)溫升也未下跌到零，下一工作周期即已開始。這樣，每經(jīng)過一個(gè)周期tR+tS，溫升便有所上升，經(jīng)過若干周期后，電動(dòng)機(jī)的溫升即在一個(gè)穩(wěn)定的小范圍內(nèi)波動(dòng)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)773．?dāng)嗬m(xù)周期工作制（S3）第12章電力4．包括起動(dòng)的斷續(xù)周期工作制（S4）電動(dòng)機(jī)工作于一系列相同的斷續(xù)工作周期，每個(gè)周期包括一段對電動(dòng)機(jī)溫升有明顯影響的起動(dòng)時(shí)間，一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段停止運(yùn)行時(shí)間。但這些時(shí)間都較短，不足以使電動(dòng)機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。起重機(jī)及冶金、建筑機(jī)械用電動(dòng)機(jī)通常為S4工作制，如電動(dòng)葫蘆用錐形轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)，基本工作制為S4，負(fù)載持續(xù)率為25%，通電起動(dòng)次數(shù)每小時(shí)120次。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)784．包括起動(dòng)的斷續(xù)周期工作制（S4）第12

5．包括電氣制動(dòng)的斷續(xù)周期工作制（S5）按一系列相同的工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段起動(dòng)時(shí)間、一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間、一段電氣制動(dòng)時(shí)間和一段停止運(yùn)行時(shí)間。但時(shí)間都較短，不足以使電機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。6．連續(xù)周期工作制（S6）按一系列相同的工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段空載運(yùn)行時(shí)間。但時(shí)間都較短，不足以使電機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)795．包括電氣制動(dòng)的斷續(xù)周期工作制（S5）第7．包括電氣制動(dòng)的連續(xù)周期工作制（S7）按一系列相同的工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段起動(dòng)時(shí)間、一段恒定負(fù)載運(yùn)行時(shí)間和一段電氣制動(dòng)時(shí)間。但時(shí)間都較短，不足以使電機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。8．包括負(fù)載和轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化的連續(xù)周期工作制（S8）按一系列相同的工作周期運(yùn)行，每一周期包括一段加速時(shí)間、一段按預(yù)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行的恒定負(fù)載工作時(shí)間、以及可以按周期改變設(shè)定轉(zhuǎn)速和負(fù)載變化的運(yùn)行時(shí)間。但時(shí)間都較短，不足以使電機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)807．包括電氣制動(dòng)的連續(xù)周期工作制（S7）第9．負(fù)載和轉(zhuǎn)速作非周期變化的工作制（S9）負(fù)載和轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)作非周期變化的工作制，包括：經(jīng)常性過載，其值可遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過基準(zhǔn)負(fù)載。10．離散恒定負(fù)載工作制（S10）包括不多于4種離散負(fù)載值（或等效負(fù)載）的工作制，每一種負(fù)載的運(yùn)行時(shí)間應(yīng)足以使電機(jī)達(dá)到熱穩(wěn)定。在一個(gè)工作周期中的最小負(fù)載值可為零，比如：空載、停機(jī)或斷電。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)819．負(fù)載和轉(zhuǎn)速作非周期變化的工作制（S9）

電動(dòng)機(jī)在上述10類工作制中運(yùn)行還應(yīng)符合下列規(guī)定：1）對于S1工作制可以按照電動(dòng)機(jī)銘牌給出的連續(xù)定額作長期運(yùn)行。2）對于S2工作制，電動(dòng)機(jī)應(yīng)在實(shí)際冷狀態(tài)下起動(dòng)，并在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)運(yùn)行。3）對于S3、S4、S5、S6和S8這5種工作制，標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)載持續(xù)率為15%、25%、40%和60%。4）對于S4、S5、S7和S8這4種工作制，每小時(shí)的等效起動(dòng)次數(shù)一般分為150、300或600次，并應(yīng)給出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和折算到電動(dòng)機(jī)軸上的全部外加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之值。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)82電動(dòng)機(jī)在上述10類工作制中運(yùn)行還應(yīng)符合下列規(guī)12.2.3生產(chǎn)機(jī)械的工作制根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，生產(chǎn)機(jī)械的工作制可以分為1.長期工作制生產(chǎn)機(jī)械長期恒速（或變化不大）運(yùn)行。根據(jù)負(fù)載施加方式的不同，又可以分為3類：

（1）平穩(wěn)負(fù)載工作中負(fù)載轉(zhuǎn)矩長時(shí)間保持恒定或變化不大，例如：風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)等，這類機(jī)械對電氣傳動(dòng)裝置的要求簡單，只要有足夠的功率和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。但近年來，隨著節(jié)能的要求，也需要能夠調(diào)速。

（2）波動(dòng)或重復(fù)短時(shí)負(fù)載工作中負(fù)載長期施加，但大小波動(dòng)或呈周期性變化，例如：某些恒速軋鋼機(jī)，這類機(jī)械除了要求電氣傳動(dòng)裝置有足夠的功率和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩外，還要求有足夠的過載能力。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)8312.2.3生產(chǎn)機(jī)械的工作制第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)

（3）短時(shí)負(fù)載工作中負(fù)載施加時(shí)間很短，在負(fù)載周期內(nèi)所占比例較小。這類負(fù)載通常有較大的飛輪力矩，因此要求電力傳動(dòng)裝置有足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過載能力。由于施加負(fù)載時(shí)，隨轉(zhuǎn)速降低，飛輪可以釋放能量做功，又可以作為儲(chǔ)能裝置。

2.短期工作制生產(chǎn)機(jī)械經(jīng)過較長時(shí)間間隔才起?；蚣訙p速一次，完成一個(gè)工作循環(huán)。例如：起停式剪切機(jī)等，這類機(jī)械要求電力傳動(dòng)裝置要求有足夠的加減速動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。3.重復(fù)短期工作制生產(chǎn)機(jī)械周期性的起?；蚣訙p速運(yùn)行，且時(shí)間間隔較短。例如：可逆軋機(jī)、提升機(jī)械等，這類機(jī)械除了要求電力傳動(dòng)裝置有足夠的起制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過載能力外，還要進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)84（3）短時(shí)負(fù)載工作中負(fù)載施加時(shí)間很短，在12.3不同工作制下電動(dòng)機(jī)的功率選擇正確地選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率十分重要。如果額定功率選小了，電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在過載狀態(tài)下運(yùn)行，會(huì)使它因過熱而過早地?fù)p壞；還有可能承受不了沖擊負(fù)載或造成起動(dòng)困難。額定功率選得過大也不合理，此時(shí)不僅增加了設(shè)備投資，而且由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在欠載下運(yùn)行，其效率及功率因數(shù)等性能指標(biāo)變差，既浪費(fèi)了電能，又增加了供電設(shè)備的容量，使綜合經(jīng)濟(jì)效益下降。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)8512.3不同工作制下電動(dòng)機(jī)的功率選擇第12章電力拖動(dòng)系12.3.1電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與冷卻電動(dòng)機(jī)容量的選擇，實(shí)際上就是校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)溫度（或溫升）是否超過絕緣材料允許值，如果小于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，則說明選擇的容量是合理的。下面的電動(dòng)機(jī)的熱過程動(dòng)態(tài)方程式描述了電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和冷卻過程。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)（12-5）起始溫升穩(wěn)定溫升發(fā)熱時(shí)間常數(shù)8612.3.1電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與冷卻第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)

根據(jù)上面對電動(dòng)機(jī)發(fā)熱過程的分析，得出如下結(jié)論：1）電動(dòng)機(jī)發(fā)熱過程，溫升隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律變化。2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)確定后，其最后穩(wěn)定溫升取決于損耗的大小，即取決于負(fù)載的大小。3）發(fā)熱時(shí)間常數(shù)反映了熱慣性對溫度變化的影響。4）增大散熱面積，可降低溫升，所以很多電動(dòng)機(jī)采用風(fēng)扇冷卻，機(jī)殼帶散熱筋的結(jié)構(gòu)型式。

電動(dòng)機(jī)冷卻過程也是以時(shí)間的指數(shù)規(guī)律變化，其冷卻時(shí)間與電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、容量和額定轉(zhuǎn)速有關(guān)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)87根據(jù)上面對電動(dòng)機(jī)發(fā)熱過程的分析，得出如下結(jié)論12.3.2電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載能力的校驗(yàn)由于電動(dòng)機(jī)負(fù)載大多數(shù)是變化的，有時(shí)是沖擊負(fù)載，所以發(fā)熱校驗(yàn)后應(yīng)校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的短時(shí)過載能力。短時(shí)過載能力主要考慮電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，即最大轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩的比值第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)（12-7）考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)影響，短時(shí)過載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為8812.3.2電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載能力的校驗(yàn)第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)12.3.3連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇確定電動(dòng)機(jī)額定功率的最基本的方法是依據(jù)機(jī)械負(fù)載變化的規(guī)律，繪制電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖，然后根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖計(jì)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和溫升曲線，從而確定電動(dòng)機(jī)的額定功率。所謂負(fù)載圖，是指功率或轉(zhuǎn)矩與時(shí)間的關(guān)系圖。

1.恒定負(fù)載連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇在選擇連續(xù)恒定負(fù)載的電動(dòng)機(jī)時(shí)，只要計(jì)算出負(fù)載所需功率PL，選擇一臺(tái)額定功率PN略大于PL的連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)即可，不必進(jìn)行發(fā)熱校核。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)例12-38912.3.3連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇第12章電力拖對起動(dòng)比較困難（靜阻轉(zhuǎn)矩大或帶有較大的飛輪力矩）而采用籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)的場合，應(yīng)校驗(yàn)其起動(dòng)能力。如果環(huán)境溫差很大，則需要修正負(fù)載功率PL。在實(shí)際工程實(shí)踐中，非標(biāo)準(zhǔn)工作環(huán)境下功率修正可按下表進(jìn)行。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)90對起動(dòng)比較困難（靜阻轉(zhuǎn)矩大或帶有較大的飛輪力矩

2.周期性變化負(fù)載連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)周期性變化負(fù)載時(shí)，其溫升也必然作周期性的波動(dòng)。在變動(dòng)負(fù)載下，可以根據(jù)負(fù)載預(yù)選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，然后給出電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)該負(fù)載運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱曲線，并校驗(yàn)溫升最大值是否超過電動(dòng)機(jī)溫升允許值，這種方法為直接法。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)912.周期性變化負(fù)載連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)額定功第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)1）首先作負(fù)載圖，求取平均等效功率（12-8）2）預(yù)選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，根據(jù)上述負(fù)載圖，按經(jīng)驗(yàn)公式選擇（12-9）當(dāng)負(fù)載變化劇烈時(shí)，系數(shù)取大些，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)可變損耗與電流平方成正比，在過渡過程中，電動(dòng)機(jī)損耗較大，發(fā)熱較嚴(yán)重。而過渡過程在整個(gè)工作過程中占較大比重，則取偏大值。工作段的負(fù)載功率92第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)1）首先作負(fù)載圖，求在工程實(shí)踐中，通常用間接法，常用的間接法有平均損耗法和等效法。

（1）平均損耗法如圖12-4所示，各工作段的負(fù)載大小不等，其損耗分別是（12-10）第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)（12-11）平均損耗額定損耗校驗(yàn)合格93在工程實(shí)踐中，通常用間接法，常用的間接法有平（2）等效電流法其基本原理是用一個(gè)不變的等效電流Ieq來代替實(shí)際變動(dòng)的負(fù)載電流IL，在同一周期內(nèi)，等效電流Ieq與負(fù)載電流IL產(chǎn)生的熱量相等。假定電動(dòng)機(jī)的鐵耗和電阻不變，則損耗只和電流的平方成正比，由此可得（12-12）式中，tn為對應(yīng)負(fù)載電流為In的工作時(shí)間。求出等效電流后，則所選的電動(dòng)機(jī)，其額定電流應(yīng)不小于等效電流。

第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)94（2）等效電流法其基本原理是用一個(gè)（3）等效轉(zhuǎn)矩法如果電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流成正比，可將式（12-12）變?yōu)榈刃мD(zhuǎn)矩的公式（12-13）求出等效轉(zhuǎn)矩后，則所選電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)不小于等效轉(zhuǎn)矩。

第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)95（3）等效轉(zhuǎn)矩法如果電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流（4）等效功率法如果拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速不變，可將等效轉(zhuǎn)矩的公式變成等效功率的公式，即（12-14）

選擇的電動(dòng)機(jī)的額定功率不小于等效功率。注意：用等效法選擇電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，必須校驗(yàn)過載能力。變動(dòng)負(fù)載中最大轉(zhuǎn)矩若小于預(yù)選電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，則所選電動(dòng)機(jī)的過載能力通過。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)96（4）等效功率法如果拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速不變，可12.3.4短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇短時(shí)工作制的負(fù)載，應(yīng)選用專用的短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)。在沒有專用電動(dòng)機(jī)的情況下，也可以選用連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)或斷續(xù)周期工作制電動(dòng)機(jī)。

1.選用短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)的額定功率是與銘牌上給出的標(biāo)準(zhǔn)工作時(shí)間（10min、30min、60min、90min）相應(yīng)的，如果短時(shí)工作制的負(fù)載功率恒定，并且工作時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)工作時(shí)間一致，這時(shí)只需選擇具有相同標(biāo)準(zhǔn)工作時(shí)間的短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)，并使電動(dòng)機(jī)的額定功率稍大于負(fù)載功率即可。對于變化的負(fù)載，可用等效法算出工作時(shí)間內(nèi)的等效功率來選擇電動(dòng)機(jī)，同時(shí)還應(yīng)進(jìn)行過載能力與起動(dòng)能力的校驗(yàn)。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)9712.3.4短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇第12章電力如果在一個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載的變化包括起動(dòng)、運(yùn)行、制動(dòng)和停歇等過程，如圖12-5所示，其實(shí)際溫升還要高一些，因此一般應(yīng)把平均損耗、等效電流或功率等參數(shù)選得大一些。為此，可在式（12-12）、（12-13）和（12-14）分母中對應(yīng)起動(dòng)和制動(dòng)的時(shí)間值上乘以一個(gè)因數(shù)α，在對應(yīng)停歇的時(shí)間值上乘以一個(gè)因數(shù)β。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)98如果在一個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載的變化包括起動(dòng)、運(yùn)例如，對應(yīng)圖12-5的電機(jī)工作過程，其等效電流可作如下修正（12-15）第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)起動(dòng)運(yùn)行制動(dòng)停轉(zhuǎn)99例如，對應(yīng)圖12-5的電機(jī)工作過程，其等效電流可作如下修正2.選用連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)短時(shí)工作的生產(chǎn)機(jī)械，也可選用連續(xù)工作制的電動(dòng)機(jī)。這時(shí)，從發(fā)熱的觀點(diǎn)上看，電動(dòng)機(jī)的輸出功率可以提高。為了充分利用電動(dòng)機(jī)，選擇電動(dòng)機(jī)額定功率的原則應(yīng)是在短時(shí)工作時(shí)間tR內(nèi)達(dá)到的溫升恰好等于電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行并輸出額定功率時(shí)的穩(wěn)定溫升，即電動(dòng)機(jī)絕緣材料允許的最高溫升。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)1002.選用連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)第12章電力拖動(dòng)由此可得（12-16）式中，對于直流電機(jī)a

=1.0～1.5，對于異步電機(jī)a=0.5～0.7。在一個(gè)工作周期T內(nèi)，當(dāng)工作時(shí)間tR<(0.3~0.4)T時(shí)，可?。?2-17）式中——過載能力。

最后，還應(yīng)校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)101由此可得（12-16）式中，對于直流電機(jī)a=1.0～1.3.選用斷續(xù)周期工作制電動(dòng)機(jī)在沒有合適的短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)時(shí)，可選用斷續(xù)周期工作制電動(dòng)機(jī)。負(fù)載持續(xù)率FS與短時(shí)負(fù)載的工作時(shí)間Δtrun之間的對應(yīng)關(guān)系為：

Δtrun=30min，相當(dāng)于FS=15％；

Δtrun=60min，相當(dāng)于FS＝25％；

Δtrun=90min，相當(dāng)于FS=40％。第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)1023.選用斷續(xù)周期工作制電動(dòng)機(jī)第12章電力12.3.5斷續(xù)周期工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇斷續(xù)周期工作制的電動(dòng)機(jī)，其額定功率是與銘牌上標(biāo)出的負(fù)載持續(xù)率相應(yīng)的。如果負(fù)載圖中的實(shí)際負(fù)載持續(xù)率FSR與標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率FSN（15％，25％，40％，60％）相同，且負(fù)載恒定，則可直接按產(chǎn)品樣本選擇合適的電動(dòng)機(jī)。當(dāng)FSR與FSN不同時(shí)，就需要把FSR下的實(shí)際功率PR換算成FSN下功率P：選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率，應(yīng)不小于P。若FS<10％，選短時(shí)工作制電機(jī)；FS>70％時(shí)，選連續(xù)工作制電機(jī)。（12-18）第12章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校驗(yàn)10312.3.5斷續(xù)周期工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇選擇電動(dòng)機(jī)12.4電動(dòng)機(jī)額定數(shù)據(jù)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇，除確定電動(dòng)機(jī)的額定功率外，還需根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的技術(shù)要求、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和工作環(huán)境等條件，合理地選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)及安裝型式、冷卻方式、防護(hù)分級(jí)、額定電壓和額定轉(zhuǎn)速。

1.電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、安裝型式及代號(hào)電動(dòng)機(jī)最常用的安裝型式是帶底腳機(jī)座、臥式安裝，有一端軸伸或