电机拖动(电动机容量的选择).

选择电动机功率PN的原则：在满足负载要求的前 提下，最经济、最合理地决定功率。
电机与拖动
二、决定电动机功率PN的主要因素 决定电动机功率PN的主要因素：电动机的发热及 温升；过载能力和起动能力。 电动机工作时有铜、铁、摩擦等损耗，这些损耗 变为热能使电机温度t升高。
当电机温度t升高到一定极限（电机允许最高温度） 时，其绕组、铁芯绝缘将迅速老化，遭到损坏，使电 机寿命大减，严重时会直接烧毁电机。 电机选用的绝缘材料不同，其最高允许温度不同。 常用绝缘材料，按其耐热能力分为：A(105)、E(120)、 B(130)、F(155)、H(180)五级。
P
m
t
0 tR t0
负载持续率Fs：负载运行时间与工作周期之比。
电动机的额定起动力矩
考虑U波动10%，的保险系数
电机与拖动
第二节
电动机的发热及冷却规律
一、电动机的发热过程 由能量守恒定律可知： 产生的热量=温升的热量+散热量
Qdt cd Adt
Q：电动机单位时间发热量
C：电动机的热容量，即每升高1º 所需热量
A：电动机的散热系数 ：电动机的温升
国标规定电动机最高允许温升=绝缘材料的最高 允许温度-环境温度(40º )。
电机与拖动
选择电动机功率时，除了考虑温升外，还要考虑 过载能力和起动能力。
一般要求电动机带最大负载力矩和起动负载力矩 满足：
TL max 0.81mTN
考虑U波动10%，的保险系数
电动机的最大电磁力矩
TLst 0.81kTTN
电机与拖动
电机绝缘材料的最高允许温度就限制了电机带负 载的限度，而电动机功率PN就代表了该限度；当电动 机带额定功率负载运行时，其稳定温度接近绝缘材料 的最高允许温度。
电动机工作时，温度的升高，一方面取决于发热 量（p）；另一方面取决于环境温度和散热条件。 电动机的温升：电机温度与环境温度之差。
4TH
t
电机与拖动
一、连续工作制
连续工作制指：电动机在恒定负载下连续运行， 工作时间t>> 4TH， =s。 如：通风机、水泵、纺织机等都选用连续工作 制电动机。
电动机的负载图：指电动机的输出功率（或转 矩）与工作时间的关系曲线。 生产机械的负载图：指生产机械的输出功率 （或转矩）与工作时间的关系曲线。
电机与拖动
连续工作制电动机的负 载和温升曲线为：
P
PN s
4TH 0
结论：
对连续工作制电动机， 取使电机稳定温升达到电动 机绝缘材料最高允许温升时 的输出功率，作为该电动机 的额定功率。 t
输出功率不同，发热量 Q不同，s不同。
采油平台
电机与拖动
二、短时工作制
短时工作制指：电动机带恒定负载在给定的短 时间内运行，工作时间t< 4TH，停车时间t>> 4TH， max <s。冷却后温升为0。 P 短时工作制电动机的 PN 负载和温升曲线为： s 如：电动闸门、重型 吊车等都选用短时工作制 电动机。 m
电机与拖动
第十章
电力拖动系统中 电动机的选择
电机与拖动
电力拖动系统中电动机的选择
电动机选择的一般概念 电动机的发热及冷却规律 电动机的工作制 连续工作制电动机的选择 短时工作制电动机的选择
电机与拖动
电力拖动系统中电动机的选择
本章要求：
掌握决定电动机额定功率的主要因素。
掌握确定电动机额定功率的主要方法。
Qdt cd Adt
电机与拖动
变形为：
Q c d d TH s A A dt dt
非齐次常系数一阶微分方程
解方程温升的解为：设t=0, = i则温升的解为：
s ( i s ) e
s =Q/A，Biblioteka Baidu动机的稳定温升
t TH
电动机带恒定负载运行时间tR短，停车时间t0也 短，以(tR + t0)=10min为周期重复工作。其中t0 和tR 都< 4TH。max <s，但冷却温升不会下降到0；其温 升在一个小范围内波动。 断时周期工作制电动机的负载和温升曲线为： P s PN m
t
0 tR t0
电机与拖动
s PN
TH=C/A，电动机的发热时间常数 i，电动机的初始温升
电机与拖动
电动机的温升曲线为： 经过(3~4) TH温升就可 s 达到稳定值s。
小电动机TH=10~20分钟； i 4TH t 其只需要半小时就能达到稳定 温升s。 0 大电动机TH=30分钟；其需要两个小时才能达到 稳定温升s。
电动机的稳定温升s =Q/A,发热量Q正比与损耗p。
结论： 1、散热条件（A）不变时，损耗p增加，稳定 温升增加。 2、改善散热条件（A）可以降低稳定温升。
电机与拖动
二、电动机的散热过程 电动机达到稳定温升后，如果负载减小或停车， 则电机的发热量将减小于散热量，电机温度会下降， 最后稳定于较低的稳定温升。这个温升下降过程叫 电动机的冷却。 电动机冷却的温升方程仍为： i s 0 4TH
s ( i s ) e
只是s< i
t TH
t
电机与拖动
第三节
电动机的工作制
电动机的温升 ，不仅与发热量Q有关，而且与 负载持续时间t有关。 当t>4TH时， =s；否则 <s 。 s i 0 电动机的温升与电动机的工作方式有关。 常见电动机的工作方式：连续工作制；短时工作 制；断续周期工作制；
了解电动机发热及冷却的规律。
掌握电动机的工作制。 能合理的选择电动机。
电机与拖动
第一节
电动机选择的一般概念
Tem n TL 生产机械
一、正确选择电动机的意义
电动机选择要合 理，主要选择其功率 PN；其次U,n等。
电动机
如果PN太小，电动机经常处于过载下运行，发热 严重，会损坏。 如果PN太大，电动机经常处于轻载下运行，投资 大，效率和功率因数低，会造成浪费。
t
0
国标规定短时工作制标准时限为：10、30、60、 90分钟。
电机与拖动
结论：
短时工作制电动机相应工作时限额定功率的规定： 电动机带恒定负载运行，取在规定工作时限内实际达 到的最高温升等于电动机绝缘材料最高允许温升时的 输出功率，作为其额定功率。 P
PN s m
t 0
船 闸
电机与拖动
三、断时周期工作制