第7章电动机容量的选择课件.ppt

,电机与拖动基础及MATLAB仿真陈亚爱 周京华编著李正熙主审,Page 2,本课程的章节和内容,绪 论第1章 变压器第2章 三相交流电动机第3章 三相交流电动机的电力拖动第4章 直流电机第5章 直流电动机的电力拖动第6章 驱动和控制微电机第7章 电动机容量的选择,Page 3,第 7 章 电 动 机 容 量 的 选 择,本章内容,7.1 电动机选择的主要内容,7.2 电动机的发热、冷却与工作制,7.3 电动机容量的选择,Page 4,本章教学基本要求,1了解电动机容量选择的基本理论。,2掌握电力拖动系统中电动机容量选择的工程方法。,Page 5,电动机选择的主要内容包括：电动机种类、型式、额定电压、额定转速、额定功率（容量）等的确定。,Page 6,7.1电动机选择的主要内容,容量的选择是最重要的，因为容量选得偏小，会使电动机拖动不了负载或使电动机长期工作在过载情况，电动机过热，绝缘过早老化，缩短电动机的使用寿命，造成浪费；而容量选得偏大，电动机虽不会因过热而损坏，但电动机的容量不能得到充分利用，功率因数低，造成“大马拉小车”的现象，也将造成不必要的浪费，经济性不高。,正确选择类型、额定电压、额定转速、结构形式等对节省一次投资、节约运行费用等综合经济效益十分重要，与当前国家大力倡导的节能减排政策相符。,正确选择电动机的原则：在电动机满足生产机械负载要求的前提下，尽量选择容量小一些的电动机，使电动机在运行中既能够被充分利用，又使其温升不超过但接近国家标准规定的温升。,电动机在运行过程中必然会产生损耗并导致机体温度升高，运行中电动机最热部位是绕组，而耐热最差的部位是绕组的绝缘。,Page 7,7.1电动机选择的主要内容,当温度升高超过绝缘材料允许的限度时，则会使绝缘过早老化，缩短电动机的使用寿命。,通常电动机容量是按周围环境温度为40时设计的，所以各级绝缘材料的最高允许温升比其最高允许温度低40。,表7-1 电动机使用的各级绝缘材料的最高允许温度和温升,实际运行的电动机温升取决于发热和散热情况，若不超过绝缘材料允许的最高温度，电动机可长期运行。,Page 8,7.1电动机选择的主要内容,由于电动机的负载多数情况下是变化的，有时甚至是冲击性的，所以在决定电动机容量时，需校验过载能力，即应使所选的电动机承受短时最大负载转矩小于电动机的最大转矩。,反之，若超过最高允许温度，则会加速绝缘材料的老化，缩短电动机寿命，甚至造成绝缘材料的碳化，损坏电动机。,可见，电动机的带载能力取决于绝缘材料的最高允许温度。,电动机的过载能力可在产品样本中查到。,由于异步电动机的电磁转矩与电压二次方成正比，选择时，还需考虑电网波动的影响，并留有一定的裕量。,对于直流电动机，其短时过载能力主要受换向器过流程度的限制，应使所选电动机承受的最大负载电流小于电动机的最大电流。,Page 9,7.1电动机选择的主要内容,总之，电动机容量主要由允许温升、过载能力以及起动能力三因素决定。,对于笼型异步电动机，由于起动转矩较小，同时又要考虑受电网波动的影响，还需进行起动能力校验。,可见，电动机的带载能力取决于绝缘材料的最高允许温度。,电动机运行过程产生的各种损耗均会生成热能使电动机温度高于工作环境温度。,Page 10,7.2电动机的发热、冷却与工作制,可证明电动机的温升过程曲线是按指数规律上升的，如图7-1曲线1所示。,电动机从空载到负载或在运行中突加负载时，损耗随负载增加而增加，电动机的温度也随之升高，稳定后的温度比起始温度高，该过程称为电动机的发热过程。,将电动机温度比环境温度高出部分的值称为温升，记作t。,7.2.1电动机的发热与冷却,图7-1 电机的温升曲线,图中，Tq为发热时间常数，可理解为电动机发出的热量全部用作提高电动机的温度，使电动机温升从零上升到稳定温升所需要的时间。如果电动机是从冷却状态开始运行，则起始温升t00，如图7-1曲线2所示。,电动机的冷却是指负载减小或切断电源停止运行，电动机内部损耗减小或降为零，导致电动机温升降低的过程。,Page 11,7.2电动机的发热、冷却与工作制,同样可证明，电动机的冷却过程曲线是按指数规律下降的曲线，如图7-2曲线1所示，图中Tq为冷却时间常数。,如果停电后，电动机产生的热量为零，则冷却过程如图7-2曲线2所示。,7.2.1电动机的发热与冷却,图7-2电机的冷却曲线,实际运行的电动机所带负载是多种多样的，运行状态也不尽相同，而电动机的温升不仅取决于负载的大小，且与负载持续时间有关。,Page 12,7.2电动机的发热、冷却与工作制,7.2.2电动机的工作制,电动机的工作制即电动机的工作方式，是对电动机运行情况的具体说明，根据不同的运行情况，GB755-2008旋转电机 定额和性能将电动机的工作制分为S1S10共10类。,下面介绍常用的S1S3三种，即：连续工作制、短时工作制和周期性断续工作制。,连续工作制是指电动机在恒定负载或周期性变化负载下连续运行，工作时间内使电动机的温升达到稳定温升。,Page 13,7.2电动机的发热、冷却与工作制,7.2.2电动机的工作制,1连续工作制（S1）,显然连续工作制的工作时间tw(34)Tq，其典型负载图和温升曲线如图7-3a所示。,实际生产中的水泵、风机、轧钢机主传动拖动电机等属连续工作制电动机。 适用于连续工作制的电动机有Y2、Y3系列三相笼型异步电动机。,a）连续工作制,短时工作制是指电动机工作时间短，在工作时间内，电动机的温升达不到稳定温升，而停歇时间ts长，一般ts(34)Tq，在此时间内，电动机的温度可以降至周围介质温度。,Page 14,7.2电动机的发热、冷却与工作制,7.2.2电动机的工作制,2短时工作制（S2）,短时工作制的负载图和温升曲线如图7-3b所示。,我国规定短时工作制的标准时间有10min、30min、60min、90min四种。实际生产中的车床夹紧装置、水闸的闸门电动机等属于短时工作制的电动机。,b）短时工作制,周期断续工作制是指电动机的工作时间tw和停歇时间ts相互交替，在工作时间内电动机温升达不到稳定值，停歇时间内电动机温升也降不到零。,Page 15,7.2电动机的发热、冷却与工作制,7.2.2电动机的工作制,3周期断续工作制（S3）,周期断续工作制的负载图和温升曲线如图7-3c所示。,c）周期断续工作制,由图可见，工作时间和停歇时间均不长，tw(34)Tq，ts(34)Tq，工作时间与停歇时间周期性地交替。,按国家标准规定，每个周期T=(tw+ts)10min。在刚开始工作的几个周期内，电动机温升提高较快，经若干周期后，电动机温升就在一稳定的小范围内波动。,Page 16,7.2电动机的发热、冷却与工作制,7.2.2电动机的工作制,3周期断续工作制（S3）,实际生产中的起重机械、电梯、轧钢机的辅助机械等电动机属于周期断续工作制电动机。,c）周期断续工作制,定义周期断续工作制下，每个工作周期内负载运行时间tw与工作周期（tw+ts）之比为负载持续率（或称暂载率），用百分数表示，即,Page 17,7.2电动机的发热、冷却与工作制,7.2.2电动机的工作制,3周期断续工作制（S3）,我国规定的标准负载持续率有15%、25%、40%和60%四种。,c）周期断续工作制,（7-1）,连续工作制电动机的负载分恒定负载和变化负载。,Page 18,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,a）连续工作制,恒定负载是指长时间不变或变化不大的负载，如：空气压缩机、风机、泵类等。,变化负载是指长期施加的但大小变化的负载，如输送量变化的连续运输机、恒速轧钢机等，这类负载的变化一般是具有周期性或在统计的规律下具有周期性。,连续恒定工作制的电动机由于带额定负载工作时，其稳定温升在电动机绝缘允许的最高温升内，只要使电动机的额定容量略大于负载所需的容量，即可满足发热条件。,Page 19,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,根据负载转矩和转速，可计算所需的负载功率，使选择的电动机功率略大于负载功率，即,式中，TL为折算到电动机轴上的负载转矩（Nm）；nN为电动机的转速（r/min）。,1连续恒定负载的电动机容量选择,（7-2）,转速的确定应根据电动机和传动机构两方面的因素综合考虑，因为相同功率条件下，额定转速越高则电动机尺寸、重量和成本越小。,Page 20,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,如果负载恒定，但运行过程中需在基速以上调速时，选择额定功率应按最高转速计算，即,式中，nmax为电动机的最高工作转速（r/min）。,1连续恒定负载的电动机容量选择,（7-3）,但如果生产机械要求的转速一定时，选用的电动机转速越高，传动机构的传动比越大、机构越复杂、价格也越高。通常电动机转速不低于500r/min。,对于选用笼型异步电动机、同步电动机传动或带载起动的情况，还需校验电动机的起动能力，电动机的最小起动转矩为,Page 21,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,对于有冲击性的生产机械，还应校验电动机的过载能力，即应满足,式中， lm为电动机的过载倍数。,1连续恒定负载的电动机容量选择,（7-5）,式中，TLmax为起动过程中负载的最大转矩（Nm）；ks为保证可靠起动的可靠系数，一般取1.151.25；kU2为电压波动系数，一般取0.85。,（7-4）,工程上对于连续周期变化负载的电动机容量的选择一般可按平均损耗法或等效法进行发热校验，其中等效法又包括等效电流法、等效转矩法、等效功率法。,Page 22,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,该方法的基本思想是将对发热的校验转为对单个循环周期内电动机平均损耗的校验。,2连续周期变化负载的电动机容量选择,图7-4所示为连续周期变化负载，特点是变化周期比较短，发热时间常数Tq比较大，当变化周期TT时，在稳态循环过程中温升曲线上下波动不大，可近似用平均损耗代替平均温升。,（1）平均损耗法,图7-4 连续周期变化负载图,Page 23,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,具体方法： 先计算出生产机械所需功率，并画出生产机械负载图；然后预选电动机额定功率并画出电动机的功率图；再进行发热、过载、起动能力的校验，直至校验通过，否则重复上述过程，直到通过为止。,（1）平均损耗法,图7-4 连续周期变化负载图,Page 24,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,第二步 计算平均损耗。,2连续周期变化负载的电动机容量选择,第一步 预选电动机。,（1）平均损耗法,图7-4 连续周期变化负载图,按平均损耗法选择电动机的具体步骤如下：,第三步 计算额定损耗功率。,Page 25,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,第一步 预选电动机。,（1）平均损耗法,图7-4 连续周期变化负载图,预选电动机的额定功率，应根据生产机械折算到电动机轴上的功率负载图PL=(t)或转矩负载图TL=(t)，求平均负载功率Pav或平均负载转矩Tav。设变化负载如图7-4所示，则平均负载功率和转矩计算公式为,（7-6）,式中，PLi、TLi分别为对应ti段的负载功率和负载转矩； 为一个周期。,（7-7）,Page 26,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,第一步 预选电动机。,（1）平均损耗法,图7-4 连续周期变化负载图,根据经验公式预选电动机额定功率为,（7-8）,式（7-8）和式（7-9）中给出的系数是一个范围，如果实际电动机的过渡过程在整个工作时间中占较大比重，则系数应取偏大些。,（7-8）,Page 27,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,第二步 计算平均损耗。,（1）平均损耗法,图7-4 连续周期变化负载图,若不考虑过渡过程，则电动机的输出功率即为负载功率PL，设生产机械负载图如图7-4所示，图中各时间段内电动机损耗为,（7-10）,式中，Pi为各段电动机的输出功率，亦是负载功率；hi为各时间段内电动机的效率，所以平均损耗为,（7-11）,式中，pi为各段内电动机的损耗。,Page 28,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,第三步 计算额定损耗功率。,（1）平均损耗法,图7-4 连续周期变化负载图,额定损耗功率为,（7-12）,式中，PN为电动机的额定功率。,设预选电动机的额定损耗为pN，则当满足pavpN时，说明预选的电动机额定功率能满足发热条件。否则，应重选一台电动机，并重新进行发热校验，直至满足发热条件为止。,Page 29,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,（1）平均损耗法,平均损耗法直接反映了电动机的平均温升，所以该方法适用各种电动机的选择，且准确度高，但因计算较复杂，在缺少电动机效率曲线时，无法使用该方法。,等效法又分：等效电流法、等效转矩法和等效功率法，下面分别介绍。,（2）等效法,Page 30,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,（2）等效法,1）等效电流法 等效电流法是用一恒值电流来代替变化负载下的变化电流，并使恒值电流产生的热效应与变化电流产生的热效应相等，该恒值电流称为等效电流，用Ieq表示。,电动机的总损耗应为不变损耗（铁损）与可变损耗（铜损）之和，因不变损耗是不随负载电流变化而变化的，而在第i段时间内电动机的铜损为Ii2r，按热效应相等原则，等效电流的计算公式为,（7-13）,若满足IeqIN，发热校验通过；否则，应重新选择电动机。,Page 31,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,（2）等效法,1）等效电流法,等效电流公式是在铁损和电阻r不变的条件下推导而得的，如果电动机在运行过程中铁损和电阻变化较大，如经常起、制动的电动机或双笼型和深槽异步电动机是不宜采用等效电流法的，否则将引起较大的误差。,Page 32,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,（2）等效法,2）等效转矩法 等效转矩法是用一恒值转矩来代替变化负载下的变化转矩，并使恒值转矩产生的热效应与变化转矩产生的热效应相等，该恒值转矩称为等效转矩，用Teq表示。,设电动机的电流与转矩成正比，则等效转矩为,（7-14）,若满足TeqTN，发热条件通过；否则，应重新选择电动机。,Page 33,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,（2）等效法,2）等效转矩法,等效转矩法的应用条件：铁损和电阻为常数，并且TI，即主磁通为常数，该方法只适用于恒励磁的他励直流电动机或负载接近额定运行且功率因数变化不大的异步电动机。,Page 34,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,（2）等效法,3）等效功率法 等效功率法是用一恒值功率来代替变化负载下的变化功率，并使恒值功率产生的热效应与变化功率产生的热效应相等，该恒值功率称为等效功率，用Peq表示。,设电动机的转速为常数，功率与转矩成正比，即PT，则等效功率法计算公式为,（7-15）,若满足PeqPN，发热条件通过；否则，应重选择电动机。,等效功率法应用条件：铁损、电阻和主磁通为常数，且转速也为常数。,Page 35,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,（3）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正,1）他励直流电动机减弱磁调速时对转矩的修正 等效转矩法要求主磁通为常数，但有时对于负载图上弱磁段的转矩经过修正后，仍可采用等效转矩法，其修正公式为,式中，Ti为修正转矩；Ti为弱磁段的转矩；N为额定磁通；为弱磁段的磁通。,（7-16）,Page 36,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,（3）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正,2）转速变化时对功率的修正 等效功率法要求转速为常数，如果电动机运行过程中，个别段不满足PT，可对这些段的功率进行修正后，仍能应用等效功率法，其修正公式为,式中，Pi为修正功率；Pi为与转速n对应的功率；nN为额定转速；当在第i段nnN，则不需进行修正，因此时存在PI。,（7-17）,Page 37,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,（3）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正,3）对于负载图存在非恒值段时的等效值的修正 若电流图是不规则的，如图7-5所示，图中t1、t5时间段中的电流I1、I5非恒值，应将非恒值折算为恒值，才能应用等效法。因t1段的电流按直线规律变化，则有,再按变化量的均方根值求出折算值，计算公式为,（7-18）,（7-19）,图7-5不规则电流负载图,Page 38,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,（3）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正,3）对于负载图存在非恒值段时的等效值的修正同理t5段中的折算值为,应用等效电流法，其等效电流为,（7-20）,图7-5不规则电流负载图,（7-21）,式中，t=t1+t2+t3+t4+t5。,若具有非恒值段的负载图为功率或转矩，折算的方法与上述相同。,Page 39,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,（3）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正,4）散热条件恶化时对等效值的修正 自冷式电动机轴上带有电风扇，运行时能自行冷却，但在起、制动及短时停车，使电动机散热条件恶化，在发热校验时应考虑这些因数。,为此分别引入起、制动散热恶化系数a和短时停车散热恶化系数b，a和b均为小于1的系数。现假设一个周期T内，t1为起动时间，t2为恒值稳定运行时间，t3为制动时间，t4为短时停车时间，则修正公式为,（7-22）,工程中直流机取a=0.75，b=0.5；异步机取a=0.5，b=0.25。,Page 40,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,（3）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正,5）非标准环境温度时的修正 电动机是按国家标准环境温度40设计的，电机工作时的环境温度直接影响电动机的实际输出。绝缘材料的允许温升是指绝缘材料的允许温度与周围环境温度之差，而电动机额定容量所对应的最高允许温升是按绝缘材料允许最高温度减去40设计的。,Page 41,7.3电动机容量的选择,7.3.1连续工作制电动机容量的选择,2连续周期变化负载的电动机容量选择,（3）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正,5）非标准环境温度时的修正,如果电动机运行的实际环境温度不是标准环境温度，则允许温升就不同，电动机所带负载能力也就不同，为此应加以修正。修正的方法是将额定电流IN、额定转矩TN、额定功率PN均乘以修正系数X，其计算公式为,（7-23）,式中，qm为电动机允许温度；q0为实际环境温度；k为额定情况下，不变损耗与可变损耗的比例系数，一般电动机k=0.6。,注意：电动机制造厂在规定绝缘材料的最高允许温度时，已将自然气候变化因数考虑在内，故当环境温度因季节变化而低于40时，不应进行修正。,Page 42,7.3电动机容量的选择,7.3.2短时工作制电动机容量的选择,短时工作制的特点为：工作时间短，停歇时间长，在工作时间内电动机的温升达不到稳态值，而在停歇时间内电动机的温升可降至周围环境温度。,短时工作制下电动机的选择，应优先选择专用的短时工作制电动机，在无专用短时工作制电动机的情况下，亦可选用连续工作制电动机或周期断续工作制的电动机。,Page 43,7.3电动机容量的选择,7.3.2短时工作制电动机容量的选择,国产的短时工作制电动机的标准工作时间有：10min、30min、60min、90min四种。如果实际工作时间与标准工作时间一致或与之接近，可按对应的工作时间和功率直接选择，满足PLPN即可。,如果实际工作时间与标准工作时间不一致，则要进行功率折算。,1选用短时工作制电动机,若负载功率是变化的，可按计算出的等效功率选择电动机，满足PeqPN。预选电动机后，还应校验电动机的过载能力，对笼型异步电动机还应校验起动能力。,Page 44,7.3电动机容量的选择,7.3.2短时工作制电动机容量的选择,把实际工作时间tr对应的负载功率Pr折算成标准工作时间ts对应的等效功率Ps，折算的原则是实际时间内的损耗与标准工作时间内的损耗相等，则有,同理可得转矩和功率分别为,1选用短时工作制电动机,电流折算公式为,（7-23）,（7-24）,（7-25）,（7-26）,应用上述折算公式折算时，应选取与实际时间tr最接近的标准时间ts值，经折算后求出的折算值应能满足PsPN。,Page 45,7.3电动机容量的选择,7.3.2短时工作制电动机容量的选择,选用连续工作制电动机用于短时工作制时，从发热角度看，电动机的容量是有裕量的，为了能充分利用电动机，应使实际短时工作时间tr内电动机的温升tr正好达到电动机带额定负载连续工作时的稳定温升max，而电动机短时工作时所带的负载功率折算到连续工作制下的负载功率的公式为,2选用连续工作制电动机,（7-27）,式中，PL为电动机短时工作时所带负载的功率；PL为电动机折算到连续工作制下的负载功率；Tq为电动机发热时间常数；a为电动机在额定负载下不变损耗与可变损耗的比值。,Page 46,7.3电动机容量的选择,7.3.2短时工作制电动机容量的选择,如果令,2选用连续工作制电动机,（7-28）,式中，l为按发热观点得出的功率过载倍数。,选用连续工作制电动机的额定功率公式为,（7-29）,根据式（7-29）选择，电动机既能满足发热条件，又能得到充分利用。但如果按发热观点得出的功率过载倍数l大于电动机的过载倍数lm，电动机过载能力就无法通过，为此应按下式选择连续工作制电动机，即,（7-30）,式中，lm为电动机的过载倍数。,Page 47,7.3电动机容量的选择,7.3.2短时工作制电动机容量的选择,对于异步电动机，还需考虑电网电压波动的因素，则应按下式选择连续工作制电动机，即,2选用连续工作制电动机,（7-31）,由于电动机的过载能力满足要求时，发热条件也能满足要求，因此不需再进行发热检验，对笼型异步电动机还需校验起动能力。,Page 48,7.3电动机容量的选择,7.3.2短时工作制电动机容量的选择,在没有合适的短时工作制电动机可选择的情况下，也可选用周期断续工作制电动机，两种工作制之间对应的关系见表7-2。,3选用周期断续工作制电动机,表7-2 短时工作制ts与周期断续工作制FS%之间的对应关系,Page 49,7.3电动机容量的选择,7.3.3周期断续工作制电动机容量的选择,与短时工作制电动机类似，周期断续工作制电动机的额定功率与其铭牌标注的标准负载持续率FS%值相对应，一般周期断续工作制负载持续率在10%FS%70%之间，若周期断续工作制电动机的FS%70%时，应按连续工作制选择电动机。,Page 50,7.3电动机容量的选择,7.3.3周期断续工作制电动机容量的选择,周期断续工作制电动机的特点：电动机起、制动频繁，机械强度高等，针对这些特点专门设计的周期断续工作制电动机，其标准负载持续率有15%、25%、40%和60%四种。,1选用周期断续工作制电动机,（1）实际负载持续率与标准的相同,若负载恒定，实际负载持续率又与标准的相同或接近，则可根据负载功率PL的大小选择电动机的额定功率PN。,若在工作时间内负载变化，可按前面介绍的平均损耗等方法来校验电动机的发热和过载能力。,Page 51,7.3电动机容量的选择,7.3.3周期断续工作制电动机容量的选择,将实际的负载持续率FSr%下的实际功率Pr换算成标准持续率FS%下的功率P，即有,1选用周期断续工作制电动机,（2）实际负载持续率与标准的不相同,式中，Pr和FSr%为实际功率和实际负载持续率，P和FS%为折算成标准持续率下的功率和标准负载持续率。然后按P选择对应标准持续率下的额定功率，使其满足,（7-32）,（7-33）,Page 52,7.3电动机容量的选择,7.3.3周期断续工作制电动机容量的选择,周期断续工作制生产机械选用连续工作制电动机时，可认为连续工作制电动机的负载持续率为FS%=100%，再按式（7-33）进行选择。,2选用连续工作制电动机,若无现成的周期断续工作制电动机，亦可选用短时工作制电动机，两者之间的换算见表7-2。,3选用短时工作制电动机,【实例7-1】,已知某台电动机额定功率为PN，额定电压为UN，额定电流为IN，额定转速为nN，其绝缘材料的允许温升为tm=70，不变损耗为全部损耗的38%，可变损耗为全部损耗的62%。试求电动机在下列情况下的修正：（1）介质温度为25C；（2）介质温度为45C。,Page 53,解:(1)介质温度为25C时,7.4实例（应用）,由于额定电压不变，则电流修正：I=1.16IN,(2)介质温度为45C时,由于额定电压不变，则电流修正：I=0.941IN,【实例7-1】,Page 54,【点评】电动机是按国家标准环境温度40设计的，其工作时的环境温度直接影响电动机的实际输出，实际工作温度与标准环境温度不符时，应加以修正。,7.4实例（应用）,已知某台电动机额定功率为PN，额定电压为UN，额定电流为IN，额定转速为nN，其绝缘材料的允许温升为tm=70，不变损耗为全部损耗的38%，可变损耗为全部损耗的62%。试求电动机在下列情况下的修正：（1）介质温度为25C；（2）介质温度为45C。,【实例7-2】,已知有一短时生产机械负载功率为PL=18kW，拟采用短时工作制电动机拖动，现有两台电动机可供选择，试确定选用哪台电动机。两台电动机数据如下： 电动机数据：PN1=10kW，nN1=1460r/min，过载倍数lm1=2.5，起动转矩倍数kTst1=2； 电动机数据：PN2=14kW，nN2=1460r/min，过载倍数lm2=2.8，起动转矩倍数kTst2=2。,Page 55,7.4实例（应用）,(1)对于电动机,解：由于TU12，考虑电网电压可能降低10%，过载倍数和起动转矩倍数均 与U12成正比，则降低为原值的0.81倍。,【实例7-2】,Page 56,7.4实例（应用）,(2)对于电动机,过载能力校验：,起动能力校验：,故不能选用电动机。,过载校验通过；,起动校验未通过；,过载能力校验：,起动能力校验：,故可以选用电动机。,过载校验通过；,起动校验通过；,【实例7-2】,Page 57,【点评】异步电动机机械特性参数表达式表明转矩与电源电压二次方成正比，即TU12，因此在选择电动机时，不仅要校验发热、过载能力、起动能力，同时还应考虑电网电压波动因素，通常按电网电压降低10%考虑。,7.4实例（应用）,已知有一短时生产机械负载功率为PL=18kW，拟采用短时工作制电动机拖动，现有两台电动机可供选择，试确定选用哪台电动机。两台电动机数据如下： 电动机数据：PN1=10kW，nN1=1460r/min，过载倍数lm1=2.5，起动转矩倍数kTst1=2； 电动机数据：PN2=14kW，nN2=1460r/min，过载倍数lm2=2.8，起动转矩倍数kTst2=2。,本章小结,电动机选择的主要内容包括：电动机种类、型式、额定电压、额定转速、额定功率（容量）等的确定，其中电动机额定功率（容量）选择最重要，本章重点介绍了电动机额定功率（容量）的选择。,选择电动机的原则：在电动机满足生产机械负载要求的前提下，尽量选择容量小一些的电动机，使电动机在运行中既能被充分利用，又使其温升不超过但接近国家标准规定的温升。,根据电动机所带实际负载的不同，电动机分为连续工作制（S1）、短时工作制（S2）和周期断续工作制（S3）三种工作方式。实际生产机械负载主要有恒定负载和变化负载两种。,Page 58,本章小结,选择电动机时应根据负载功率、环境温度等因素选择电动机的额定功率，并进行发热校验、过载校验，有的还需进行起动能力校验。,按发热条件校验方法有平均损耗法、等效电流法、等效转矩法和等效功率法，各种方法有一定的适用条件，采用时必须加以注意。,Page 59,Page 60,思考题与习题,7-1电动机的选择主要应包括哪些内容？,7-2电动机运行时热量的来源是什么？电动机的温升受到哪些方面的影响？,7-3为什么选择电动机容量时需着重考虑电动机的发热？,7-4电动机运行时温升按什么规律变化？发热时间常数的物理意义是什么？,7-5两台同型号电动机，在下列条件下拖动负载运行时的起始温升、稳定温升、发热时间常数是否相同？1）相同负载，电动机运行环境温度为一般室温，电动机运行环境为高温环境；2）相同负载，相同环境，电动机原来未运行，电动机则是刚停下来后又接着运行；3）相同环境，电动机半载，电动机满载；4）相同环境，相同负载，电动机自然冷却，电动机采用风吹冷；,Page 61,思考题与习题,7-7如何选择电动机额定容量？电动机容量选择原则是什么？,7-8试说明等效电流、等效转矩、等效功率法和平均损耗法的异同点以及各方法适用场合。,7-9一台连续工作制电动机额定功率为PN，如果在短时工作方式下运行，其额定功率该怎样变化？,7-6国标GB755-2008旋转电机 定额和性能将电动机的工作制分为几种？其中S1S3的三种工作制如何划分？负载持续率FS%如何定义？,7-10同一台电动机分别工作在连续工作制、断时工作制、周期断续工作制下时，试分析电动机的发热情况。,Page 62,思考题与习题,7-12已知电动机的FS1%=15%时，PN1=33kW；电动机的FS2%=60%时，PN2=26kW，试比较两台周期断续工作制电动机的容量大小。,7-13已知某台电动机额定功率为PN，额定电压为UN，额定电流为IN，额定转速为nN，其绝缘材料的允许温升为tm=90，不变损耗为全部损耗的40%，可变损耗为全部损耗的60%，试求电动机在下列情况下的修正：（1）介质温度为27C；（2）介质温度为40C。,7-11一台电动机绝缘材料等级为B级，额定功率为PN，若把绝缘材料改为E级，该电动机额定功率将如何变化?,7-14一台三相异步电动机拖动通风机负载运行，若工作点在机械特性的非运行段上，并且有T=TN，试分析：（1）电动机能否稳定运行？（2）电动机长期运行会出现什么结果?,Page 63,思考题与习题,7-15为什么相同条件下，旋转异步电动机要比直线异步电动机功率因数高和效率高？生产机械需要一台电动机来拖动工作时间tw=5min的短时工作制负载，其功率为PL=18kW，空载起动，现有两台电动机可供选择，试确定选用哪台电动机。两台电动机数据如下：电动机数据： PN1=10kW，nN1=1460r/min，过载倍数lm1=2.1，起动转矩倍数kTst1=2；电动机数据： PN2=14kW，nN2=1460r/min，过载倍数lm2=1.8，起动转矩倍数kTst2=1.2。,Page 64,结 束,在本课件的制作过程中，参考了大量文献资料，在此谨对所有参考文献资料的作者致以衷心的感谢。,致谢,