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1、2019/5/24,电气传动的发展,1,电机及电力拖动思考题,范国伟 安徽工业大学,2019/5/24,电气传动的发展,2,第九章 电力拖动系统中电动机的选择,为电力拖动系统选配合适的电动机，才能保证系统可靠和经济地运行。本章首先介绍电动机选择的一般内容，然后重点讨论电动机功率选择的相关问题，如电动机的发热和冷却规律，电动机有哪几种工作制，电动机的额定功率是如何确定的，以及如何用计算法选择电动机的额定功率等。,9.1 电动机的发热与工作方式,电动机的发热与冷却直接关系到电动机的温升，决定了电动机是否能按设计的额定功率运行。在专门介绍电动机的发热和冷却内容之前，先介绍电力拖动系统中电动机选择的基
2、本内容。,1电动机选择的基本内容,（1）类型的选择 选择哪种类型的电动机，一方面要根据生产机械对电动机的机械特性、起动性能、调速性能、制动方法、过载能力等方面的要求，对各种类型的电动机极性分析比较；另一方面在满足上述要求的前提下，还要从节省初期投资，减少运行费用等经济方面进行综合分析，最后将电动机的类型确定下来。在对起动、调速等性能没有特殊要求的情况下，优先选用三相笼型异步电动机。,（2）功率的选择,正确地选择电动机的额定功率非常重要，额定功率选择得过大，电动机长期在欠载状态下运行，不仅增加了设备投资，对异步电动机而言还会降低其效率和功率因数等指标，增加了运行费用；额定功率选择得太小，电动机长
3、期在过载状态下运行，会使电动机过热而降低使用寿命，甚至拖动不了生产机械。因此，应使所选电动机的额定功率等于或大于生产机械所需要的功率。,功率选择的具体方法, 类比法。通过调研，参照同类生产机械来决定电动机的额定功率。 统计法。经统计分析从中找出电动机的额定功率与生产机械主要参数之间的计算公式，按此公式计算出电动机的额定功率。 实验法。用一台同类型或相近类型的生产机械进行实验，测出所需功率的大小。,2电机的发热和冷却,电动机在能量转换过程中，内部各处均要产生功率损耗。功率损耗的存在不仅降低了电动机的效率，影响了电动机的经济运行，而且各种能耗最终转换为热能，使电动机内部的温度升高，这将影响到所用绝
4、缘材料的使用寿命 （电动机中耐热能力最差的是绕组的绝缘材料），严重时甚至会烧毁电动机 。,3电机的工作制,电机的发热和冷却情况既与负载的大小有关，也与负载持续时间的长短有关。按照电机发热和冷却情况的不同，我国国家相关标准规定了电机有9种工作制。其中前3种是基本的工作制，后6种是特殊的工作制。,（1）连续工作制（S1工作制）,连续工作制（continuous runningdutytype）的代号为S1。这种电动机在恒定负载下运行的时间很长，足以使其温升达到稳定温升。其负载曲线和温升曲线如图9-2所示。图中PL表示负载功率，s表示连续运行时的稳定温升。通风机、水泵、纺织机、造纸机等生产机械中电动
5、机的工作方式与这种工作制基本相同，一般都选用这种工作制的电动机。,（2）短时工作制（S2工作制）,短时工作制（shorttime dutytype）的代号为S2。这种电动机在恒定负载下按给定的时间运行，该时间不足以使电动机达到稳定温升。随之断电停转足够的时间，使电动机再度冷却到温升降至2K以下。其负载曲线及温升曲线如图9-3所示。图中M是电动机在负载运行时达到的最高温升，它小于该负载下的稳定温升s。,（3）断续周期工作制（S3工作制）,断续周期工作制（intermittent periodic dutytype）的代号为S3。这种电动机按一系列相同的工作周期运行。每一周期包括一段恒定温升，停转
6、时，温升又未降到2K以内。经过长期运行后，最后温升在某一范围内上下波动。,9.2 电动机容量选择的基本知识,1电机额定功率的确定 各种电机铭牌上标示的额定功率都是指在规定的工作制和额定状态下运行时，温升达到额定温升时的输出功率。 额定温升的定义是：额定温升等于电机允许的最高温度减去额定的环境温度。,2工作制的影响,同一台电动机工作制不同，它所允许输出的功率也不同。例如，按连续工作制设计的电动机用作短时运行或断续周期运行，若仍保持输出功率不变，则该电机的最高温升或上限温升将小于稳定温升，即小于该电机的额定温升。该电机未能充分发挥作用，因而它允许输出的功率可以增加，一直增加到短时运行时的最高温升等
7、于额定温升或断续周期运行时的上限温升等于额定温升为止。反之，按短时工作制或断续周期工作制设计的电动机改作连续运行，则其允许输出的功率将减小。,3环境温度的影响,如前所述，电机的额定功率是对应于额定环境温度40时的允许输出功率，因此，当环境温度低于或高于40 时，电机允许输出的功率可适当增加或减小。增减后的允许输出功率P2可用下式计算,9.3 选择电动机容量的基本效验方法,1周期性变动负载的电动机 电动机的负载变动时通常都有周期性，或者可以通过统计分析的方法将其大体看成是周期性变化的。对于拖动这类负载的电动机，选择额定功率的步骤如下。,2需考虑起动、制动和停机过程时发热公式的修正,如果一个工作周期内的负载变化包括起动、制动和停机等过程，这实际已属断续周期工作制。只要其负载持续率大于70%，可将其看成周期性变化负载选用S1工作制的电动机。在这种情况下进行发热校验时，应考虑到起动、制动和停机时转速低或停转，使得散热条件变差，实际温升提高的影响。尤其是靠自身转子上的风扇散热的电动机中这一问题更加明显。在工程上处理这一问题的方法是将前述几种发热校验公式中的平均损耗、等效电流、等效转矩和等小功率的数值适当增加一些。,
