《电机及拖动基础第2版 汤天浩第12章.电力拖动系统电动机的选择、校验和设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机及拖动基础第2版 汤天浩第12章.电力拖动系统电动机的选择、校验和设计（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、-1-,第12章 电力拖动系统电动机的选择、校验和设计,电机及拖动基础（第2版）,12.1 电动机的分类及额定参数,12.2 电动机的绝缘等级与工作制分类,12.3 不同工作制下电动机的功率选择,12.4 电动机额定数据的选择,12.5 电机的设计,-2-,引 言 电力拖动系统能否经济可靠地运行，正确选择拖动电动机至关重要。本章首先阐述电动机的分类及额定参数、绝缘等级和工作制；然后结合分析电动机的发热和冷却、工作制、过载能力等进行电动机容量的选择和校验，以及型号命名方式、结构及安装方式、冷却方式、防护等级、额定电压、转速等参数的选择。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-3-,12.1
2、 电动机的分类及额定参数,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-4-,12.1.1 直流电动机的额定参数 1. 直流电动机的型号 (1) ZT系列 用于恒功率且调速范围广的拖动系统直流电动机 (2) ZZJ系列 冶金起重直流电动机 (3) ZQ系列 电力机车的直流牵引电动机 (4) ZA系列 用于矿井和易爆气体场合的防爆安全性直流电动机 (5) ZKJ系列 冶金、矿山挖掘机用的直流电动机 (6) Z2系列 一般用途的中小型直流电机,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-5-,直流电动机产品的型号含义如下所示：,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-6-,2. 直流电动机的额定
3、值 直流电动机的额定值有：额定功率PN（kW），额定电压UN（V），额定电流IN（A），额定转速nN（r/min），额定励磁电压UfN（V），额定励磁电流IfN（A）和励磁方式等，其中直流电动机的额定功率PN是指轴上输出的机械功率,直流电动机轴上输出的额定转矩TN，其大小为电机输出的机械功率除以转子角速度的额定值，即,（12-1）,（12-2）,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,例12-1,-7-,12.1.2 异步电动机的额定参数 1. 异步电动机的型号,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-8-,Y系列为小型笼型转子自冷式三相异步电动机。用于金属切削机床、通用机械、矿山机械、
4、农业机械等。也可用于拖动静止负载或惯性较大的机械，如压缩机、传送带、磨床、锤击机、粉碎机、小型起重机、运输机械等。 YQ2和YQO2系列是高起动转矩异步电动机，用在起动静止负载或惯性较大的机械上。YQ2是防护式，YQO2是封闭式。 YS系列是分马力三相笼型转子异步电动机。 YR系列是防护式三相绕线转子异步电动机。用在电源容量 较小、不能用同容量笼型转子异步电动机起动的生产机械上。 YLB系列是深井水泵用的三相异步电动机。 YZ2和YZR2系列是起重和冶金用的三相异步电动机，YZ2是笼型，YZR2是绕线型。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-9-,YEZS系列起重用双速锥形转子制动三相
5、异步电动机。 YDT系列是变极多速异步电动机。 YB系列是防爆型笼型转子异步电动机。 YEP（IP44）系列是旁磁式制动异步电动机。 YZZ系列是升降机用电磁制动异步电动机。 YCTD系列是电磁调速异步电动机。 YCJ系列齿轮减速三相异步电动机。 YEJ系列电磁制动三相异步电动机。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-10-,2. 异步电动机的额定值 (1) 额定功率PN 指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率，单位是kW。 (2) 额定电压UN 指额定运行状态下加在定子绕组上的线电压，单位为V。 (3) 额定电流IN 指电动机在定子绕组上额定电压、轴上输出的额定功率时，定子绕组中的线
6、电流，单位为A。 (4) 额定频率f1 我国规定工业用电的频率是50Hz。异步电动机定子边的量加下标1表示，转子边的量加下标2表示。 (5) 额定转速nN 指电动机定子加额定频率的额定电压，且轴端输出额定功率时电机的转速，单位为r/min。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-11-,(6) 额定功率因数cosN 指电动机在额定负载时，定子边的功率因数。 (7) 绝缘等级与温升 按照不同的耐热能力，绝缘材料可分为一定的等级。温升是指电动机运行时高出周围环境的温度值，我国规定了环境最高温度为40C。 此外铭牌上还标明了工作方式、连接方法等。对绕线转子异步电动机还要标明转子绕组的接法、转子
7、绕组的额定电动势 E2N （指定子绕组加额定电压、转子绕组开路时滑环之间的电动势）和转子的额定电流 I2N。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-12-,下面说明如何根据电机的铭牌进行定子的接线。如果电动机定子绕组有六根引出线，并已知其首、末端，分两种情况讨论： 1) 当电动机铭牌上标明“电压380/220V，接法Y/”时，这种情况下，究竟是接成Y还是，要看电源电压的大小。 如果电源电压为380V，则接成Y接； 电源电压为220V， 则接成 接。 2) 当电动机铭牌上标明“电压380V，接法”时， 则只这有一种接法。但是在电动机起动过程中，可以接成Y接， 接在380V电源上，起动完毕，
8、恢复接法。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,例12-2,-13-,12.1.3 同步电动机的额定参数 1. 同步电动机的型号 同步电动机品种不多，主要有： T系列三相同步电动机。 TL系列立式三相同步电动机。 TYZ系列爪极式永磁同步电动机。 TZJ系列轧机用三相同步电动机。 TT系列同步补偿机。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-14-,2同步电动机的额定值 同步电动机铭牌上的额定值主要包括： (1) 额定功率PN 指机轴上输出的额定机械功率，其单位为W或kW。 (2) 额定电压UN 指同步电动机在额定运行时，三相电枢绕组接线端的额定线电压，其单位为V或kV。 (3) 额
9、定电流IN 指同步电动机在额定运行时，三相电枢绕组接线端输出或输入的额定线电流，其单位为A。 (4) 额定功率因数cosN 指同步电机在额定状态下运行时的功率因数。 (5) 额定效率N 同步电动机带额定负载运行时，其输出的功率与输入的功率之比值。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-15-,此外在铭牌上还标有额定频率fN、额定转速nN、额定励磁电流IfN和额定励磁电压UfN等。 上述各量之间存在一定的关系，对于额定功率有,对于频率与转速则有,（12-3）,（12-4）,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-16-,12.2 电动机的绝缘等级与工作制分类 12.2.1 电动机的绝缘
10、等级 电动机在运行中， 由于损耗产生热量， 使电动机的温度升高，电动机所能容许达到的最高温度取决于电动机所用绝缘材料的耐热程度，称为绝缘等级。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-17-,12.2.2 电动机的工作制分类 电动机的工作制就是对电动机承受负载情况的说明，包括起动、制动、空载、停转以及这些阶段的持续时间和先后顺序。,1连续工作制（S1） 连续工作制是指电动机在恒定负载下持续运行，其工作时间足以使电动机的温升达到稳定温升。纺织机、造纸机等很多连续工作的生产机械都选用连续工作制电动机。其典型负载图和温升曲线如图12-1所示 。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-18-
11、,2短时工作制（S2） 短时工作制是指电动机拖动恒定负载在给定的时间内运行。该运行时间不足以使电动机达到稳定温升，随之即断电停转足够时间，使电动机冷却到与冷却介质的温差在5K以内。其典型负载图及温升曲线如图12-2所示。,为了充分利用电动机，用于短时工作制的电动机在规定的运行时间内应达到容许温升，并按照这个原则规定电动机的额定功率，即按照电动机拖动恒定负载运行，取在规定的运行时间内实际达到的最高温升恰好等于容许最高温升时的输出功率，作为电动机的额定功率。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-19-,3断续周期工作制（S3） 电动机按一系列相同的工作周期运行，周期时间一般不大于10min
12、，每一周期包括一段恒定负载运行时间tR，一段断电停机时间tS，但tS 及tR 都较短， tR时间内电动机不能达到稳定温升，而在tS 时间内温升也未下跌到零，下一工作周期即已开始。 这样， 每经过一个周期tR+ tS，温升便有所上升，经过若干周期后，电动机的温升即在一个稳定的小范围内波动。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-20-,4包括起动的断续周期工作制（S4） 电动机工作于一系列相同的断续工作周期，每个周期包括一段对电动机温升有明显影响的起动时间，一段恒定负载运行时间和一段停止运行时间。但这些时间都较短，不足以使电动机达到热稳定状态。 起重机及冶金、 建筑机械用电动机通常为S4工
13、作制，如电动葫芦用锥形转子三相异步电动机， 基本工作制为S4，负载持续率为25%，通电起动次数每小时120次。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-21-,5包括电气制动的断续周期工作制（S5） 按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间、一段电气制动时间和一段停止运行时间。但时间都较短，不足以使电机达到热稳定状态。 6连续周期工作制（S6） 按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段空载运行时间。但时间都较短，不足以使电机达到热稳定状态。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-22-,7包括电气制动的连续周期工作制（S7）
14、 按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段起动时间、一段恒定负载运行时间和一段电气制动时间。但时间都较短，不足以使电机达到热稳定状态。 8包括负载和转速相应变化的连续周期工作制（S8） 按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段加速时间、一段按预定转速运行的恒定负载工作时间、以及可以按周期改变设定转速和负载变化的运行时间。但时间都较短，不足以使电机达到热稳定状态。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-23-,9负载和转速作非周期变化的工作制（S9） 负载和转速在允许范围内作非周期变化的工作制，包括：经常性过载，其值可远远超过基准负载。 10离散恒定负载工作制（S10） 包括不多于
15、4种离散负载值（或等效负载）的工作制，每一种负载的运行时间应足以使电机达到热稳定。 在一个工作周期中的最小负载值可为零，比如：空载、停机或断电。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-24-,电动机在上述10类工作制中运行还应符合下列规定： 1）对于S1工作制可以按照电动机铭牌给出的连续定额作长期运行。 2）对于S2工作制，电动机应在实际冷状态下起动，并在规定的时限内运行。 3）对于S3、S4、S5、S6和S8这5种工作制，标准的负载持续率为15%、25%、40%和60%。 4）对于S4 、S5 、S7 和S8 这4种工作制，每小时的等效起动次数一般分为150、300或600次，并应给出电动机的转动惯量和折算到电动机轴上的全部外加转动惯量之值。,第12章 电力拖动系统电动机的选择和校验,-25-,12.2.3 生产机械的工作制 根据系统设备的运行状态，生产机械的工作制可以分为 1. 长期工作制 生产机械长期恒速（或变化不大）运行。根据负载施加方式的不同，又可以分为3类： （1）平稳负载 工作中负载转矩长时间保持恒定或变化不大，例如：风机、泵、压缩机等，这类机械对电气传动装置的要求简单，只要有足够的功率和起动转矩。但近年来，随着节能的要
