第九章電力拖動系統(tǒng)中電動機的選擇第1頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月本章教學基本要求1.了解電動機選擇的主要內(nèi)容；2.了解電動機發(fā)熱、冷卻與工作制；3.掌握電動機容量的選擇。重點：工作制和容量的選擇。第2頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月9.1電動機選擇的一般概念9.1.1正確選擇電動機容量的意義如果電機容量過大，則電機效率低，容量浪費，如果電機容量不能充分利用；如果容量過小，則電機過熱，電機壽命要降低。每臺電機絕緣材料限制了它的最高允許溫度，若工作溫度超過允許溫度，則每升高8℃，絕緣壽命縮短一半。所以必須選擇合適的容量，選電機時，除選容量外，還要選電機的型式，電流種類，轉(zhuǎn)速等。第3頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月9.1.2容量選擇的主要方法

在確定電流種類(交，直，勵磁方式)后，按負載功率大小來預選電動機容量。然后進行各種校驗。1.發(fā)熱校驗按發(fā)熱條件檢驗應滿足：

Pal、Tal為電動機允許輸出功率和允許輸出轉(zhuǎn)矩。第4頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月校驗2.過載能力校驗對于異步機應滿足：

第5頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月校驗3.起動能力校驗對鼠籠異步電動機要校驗起動能力。第6頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月9.2電動機的發(fā)熱和冷卻電機在工作時，h<1，即存在損耗，其功率損耗為Δp,Δp變成熱能，一方面使電機本身溫度升高，同時，在電機溫度高出周圍環(huán)境溫度時要散出熱量。電機溫度超出環(huán)境溫度的數(shù)值稱為溫升，用τ

表示，有溫升就要散熱，溫升τ越高，散熱越快。當電動機單位時間發(fā)出的熱量等于散出的熱量時，電動機的溫度不再增加，電動機達到穩(wěn)定溫升電機處于發(fā)熱和散熱平衡狀態(tài)。第7頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月9.2.1發(fā)熱過渡過程假設：（1）電機長期運行，負載不變時，Δp不變。（2）電機本身各部分發(fā)熱均勻（3）周圍環(huán)境溫度不變。電機單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量：其中0.24為電功率換算到熱功率的熱功當量。第8頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)熱過渡過程根據(jù)能量守恒定律，在dt時間內(nèi)電機產(chǎn)生的熱量，應與電機本身溫度升高所需要的熱量和散到周圍介質(zhì)中去的熱量之和相等。即有熱平衡方程式：第9頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)熱過渡過程上式如果dτ=0時，即電機的溫度不再升高，則τ=τs，τs為穩(wěn)定溫升。設T=C/A，T為發(fā)熱時間常數(shù)。對小容量電機，T為10~20分鐘，對大容量電機，可達數(shù)小時。解方程，得：

τi為初始溫度第10頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月電機的溫升曲線開始時，τ很小，電機產(chǎn)生的熱量主要用于提高電機本身的溫度，即大部分被吸收，使τ↑，τ較高時，電機產(chǎn)生的熱量與散到環(huán)境介質(zhì)中的熱量相等時，電機溫度不再升高。第11頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月時間常數(shù)T的物理意義

電機發(fā)出的熱量全部用來提高電機溫度，使電機溫升從零升到τs所需要的時間。第12頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月電機絕緣材料的最高允許工作溫度絕緣級別AEBFH最高允許溫度（℃）105120130155180最高允許溫升（K）607580105125第13頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月9.2.2電機的冷卻過程

電機的冷卻過程同樣按指數(shù)規(guī)律變化，冷卻即為散熱過程，即τ↓的過程，與發(fā)熱不同的是：τi、τs及T不同?，F(xiàn)分二種情況討論。1.負載減小時

則：第14頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月電機冷卻曲線第15頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月9.3電機工作方式電機工作方式分三種：連續(xù)工作制，短時工作制，斷續(xù)周期工作制。1.連續(xù)工作制電機工作時間很長，tw>(3~4)T，tw為工作時間。例如水泵，風機等。第16頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月2.短時工作制電機工作時間很短，電機停歇時間長。一般根據(jù)短時工作制特點，將工作時間tw結束時的溫升設計在接近絕緣材料允許最高溫升，則該電機在拖動同樣負載而連續(xù)工作時，穩(wěn)定溫升將大大超過該電機的最高允許溫升，而將電機燒壞，所以，短時工作制電機拖動對應的額定負載時，不允許連續(xù)運行第17頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月短時工作制第18頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月短時工作制短時工作制電機的標準工作時間為：15，30，60，90分鐘四種。屬于短時工作制的電機有：水閘閘門，車床等夾緊裝置等。第19頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月3.斷續(xù)周期工作制(周期性斷續(xù))電機的工作時間tw與停歇時間ts相互交替，兩段時間都較短。在工作時間內(nèi)，電機溫升達不到穩(wěn)定值，停歇時間內(nèi)電機溫升也降不到零經(jīng)過一個周期，溫升有所上升，經(jīng)過若干個周期后，溫升在最高溫升τmax和最低溫升τmin之間波動。第20頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月斷續(xù)周期工作制第21頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月斷續(xù)周期工作制設計這種工作制的電機時，應使最高允許溫升大于最高溫升τal，即τal>τmax顯然改變工作時間和停歇時間的比率，會影響τmax

值的大小，為此提出負載持續(xù)率(暫載率)的概念。第22頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月負載持續(xù)率定義：暫載率表明工作時間占工作周期時間的百分數(shù)。第23頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月斷續(xù)周期工作制標準負載持續(xù)率為：15%，25%，40%，60%四種。

屬于斷續(xù)周期工作制的設備如：起重機械，電梯等。第24頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月9.4連續(xù)工作制電機的容量選擇連續(xù)工作制電機的容量選擇其負載分二種：恒定負載（重點介紹），變化負載。其中變化負載是指：負載長期施加，但大小變化，變化通常具有周期性，或者在統(tǒng)計的規(guī)律下具有周期性，如恒速軋鋼機、輸送量變化的連續(xù)運輸機等。第25頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月長時恒定負載下的電動機容量選擇選擇方法：

由已知的負載功率PL去選電動機容量使PN>PL。則有：τal≥τs。其中：τs電機穩(wěn)定溫升，τal為電機材料最高允許溫升。校驗過載能力和起動能力。第26頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月具體方法1.連續(xù)恒定負載是電動機容量的選擇

由于連續(xù)工作制電動機都是按連續(xù)恒定負載設計的，只需PL≦PN就可使溫升不超過允許值，不需要熱校核，其容量選擇步驟：（1）先計算負載功率PL；（2）按選電機，使PN≥PL；（3）若籠型感應電動機，需要對所選電機進行起動能力校驗；（4）若環(huán)境溫度θ0與標準40℃相差較大，應修正電動機的額定值，可按下式修正：式中：為電機空載損耗（不變損耗）與額定負載的可變損耗之比。第27頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月2.連續(xù)周期變化負載時電動機容量的選擇

可采用等效轉(zhuǎn)矩法，，其步驟如下：(1)計算平均負載功率先繪制生產(chǎn)機械的功率負載圖或轉(zhuǎn)矩負載圖，然后求平均負載功率PavL：式中TavL為平均負載轉(zhuǎn)矩。(2)預選電動機按PN≈(1.1～1.6)PavL或預選電動機，并計算預選電動機的TN。第28頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月連續(xù)周期變化負載時電動機容量的選擇（3）繪制預選電動機的電磁轉(zhuǎn)矩圖T=f(t).第i段的電磁轉(zhuǎn)矩Ti為：第29頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月連續(xù)周期變化負載時電動機容量的選擇（4）用等效轉(zhuǎn)矩進行發(fā)熱校核：a)求出等效轉(zhuǎn)矩，如果，則發(fā)熱校核通過。b)對于直流電動機Φm都不變或感應電動機Φm與cosφ2都不變時，可按下式計算：第30頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）用等效轉(zhuǎn)矩進行發(fā)熱校核(c)如第i段為弱磁，設該段磁通為Φ，轉(zhuǎn)矩為Ti，則應采用修正值Ti’，即：（d）如考慮其制動冷卻惡化系數(shù)α和停機冷卻惡化系數(shù)β，則修正后等效轉(zhuǎn)矩為：式中t1為起動時間，t2為勻速時間，t3為制動減速時間，