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1、新编电气与电子信息类本科规划教材新编电气与电子信息类本科规划教材电机与拖动基础陈陈 勇勇 陈亚爱陈亚爱 主编主编蔡军蔡军 罗萍罗萍 向敏向敏 副主编副主编电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 2 第第 八八 章章 电电 动动 机机 容容 量量 的的 选选 择择电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 3本章教学基本要求本章教学基本要求1.1.了解电动机选择的主要内容；了解电动机选择的主要内容；2.2.了解电动机的发热、冷却与工作制；了解电动机的发热、冷却与工作制；3.3.掌握连续工作制、短时工作制、周期性断
2、续工作制掌握连续工作制、短时工作制、周期性断续工作制电动机容量电动机容量(power)的选择；的选择；4.4.通过实例了解具体应用中电动机容量的选择；通过实例了解具体应用中电动机容量的选择； 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 4重点重点 (1) (1)连续工作制连续工作制 (2) (2)短时工作制短时工作制 (3) (3)周期性断续工作制方式下电动机容量的选择。周期性断续工作制方式下电动机容量的选择。 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 58.18.1电动机选择的主要内容电动机选择的主要内容 电力
3、拖动系统中对电动机的选择主要根据生电力拖动系统中对电动机的选择主要根据生产机械的工艺要求及使用环境，并综合考虑电动产机械的工艺要求及使用环境，并综合考虑电动机的种类、结构类型、额定电压、额定转速、额机的种类、结构类型、额定电压、额定转速、额定功率、经济性等几个方面。定功率、经济性等几个方面。 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 68.18.1电动机选择的主要内容电动机选择的主要内容1.电动机种类的选择电动机种类的选择 电动机种类的选择首先应考虑生产机械的工艺电动机种类的选择首先应考虑生产机械的工艺特点，综合考虑电动机的性能、电源、安装与维护、特点
4、，综合考虑电动机的性能、电源、安装与维护、成本等因素，从而选择满足工艺要求的合适的电动成本等因素，从而选择满足工艺要求的合适的电动机机 1) 1)电动机的性能电动机的性能 机械特性机械特性 调速性能调速性能 2) 2)电源电源 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 78.18.1电动机选择的主要内容电动机选择的主要内容 2.电动机结构类型的选择电动机结构类型的选择 根据机械设备对电动机的安装及连接要求选择根据机械设备对电动机的安装及连接要求选择电动机的安装方式电动机的安装方式 根据机械设备及电机所处环境选择电机的防护根据机械设备及电机所处环境选择电
5、机的防护方式方式 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 88.18.1电动机选择的主要内容电动机选择的主要内容 3.电动机额定参数的选择电动机额定参数的选择 1)额定电压的选择额定电压的选择 电动机的额定电压的等级、相数、频率电动机的额定电压的等级、相数、频率 2)额定转速的选择额定转速的选择 满足生产机械的工艺要求满足生产机械的工艺要求 3)额定功率额定功率 完全满足生产机械对电动机的功率、转矩、转完全满足生产机械对电动机的功率、转矩、转速以及启动、调速、制动和过载等要求，使电动机速以及启动、调速、制动和过载等要求，使电动机在运行中能够被充分利用
6、，而且其温升不致超过而在运行中能够被充分利用，而且其温升不致超过而是接近国家标准所规定的温升是接近国家标准所规定的温升 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 98.18.1电动机选择的主要内容电动机选择的主要内容 4.经济性经济性 在满足生产机械对电动机的功率、转矩、转速在满足生产机械对电动机的功率、转矩、转速以及启动、调速、制动和过载等要求的前提下，应以及启动、调速、制动和过载等要求的前提下，应选用运行可靠、结构简单、便于维护、价格便宜、选用运行可靠、结构简单、便于维护、价格便宜、启动及调速控制设备简单的电动机。启动及调速控制设备简单的电动机。
7、综合考虑节能、货源、售后服务等方面。综合考虑节能、货源、售后服务等方面。 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 108.28.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与工作制 8.2.1电动机的发热与冷却电动机的发热与冷却 电动机的发热与冷却是选择电动机容量时最基电动机的发热与冷却是选择电动机容量时最基本的因素本的因素 电动机温度与周围环境之间的温度之差，电动机温度与周围环境之间的温度之差， 称为称为“温升温升”。采用绝缘材料不同的电机的最高允许温升。采用绝缘材料不同的电机的最高允许温升也不同也不同 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章
8、电动机容量的选择电动机容量的选择Page 118.28.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与工作制 1.电动机的发热过程电动机的发热过程 电动机的热源主要来自电机内部的损耗电动机的热源主要来自电机内部的损耗 图图8-18-1电动机热量产生与传导框图电动机热量产生与传导框图 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 128.28.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与工作制 电动机单位时间产生的热量（卡电动机单位时间产生的热量（卡/ /秒）秒） 散热系数，表示温升为散热系数，表示温升为11时，每秒钟的散时，每秒钟的散热量（卡热量（卡
9、/秒）秒） 电机的温升（电机的温升（） 电动机的热容量，表示电机温度升高电动机的热容量，表示电机温度升高11时时所需的热量（卡所需的热量（卡/） （8-1） 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 138.28.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与工作制 当初始条件时当初始条件时t=0，=0，微分方程的解为微分方程的解为 （8-4） 图图8-28-2电动机发热过程温升曲线电动机发热过程温升曲线 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 148.28.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与
10、工作制 2.电动机的冷却过程电动机的冷却过程 图图8-38-3电动机冷却过程温升曲线电动机冷却过程温升曲线 温升达到稳温升达到稳定的电动机减轻定的电动机减轻负载或停止运行，负载或停止运行，则电动机内的功则电动机内的功率损耗将减少或率损耗将减少或为零为零 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 158.28.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与工作制 8.2.2 电动机的工作制电动机的工作制 电动机工作时，电动机的温升不仅与负载的大小电动机工作时，电动机的温升不仅与负载的大小有关，也与电动机带负载的持续时间有关有关，也与电动机带负载的持续时
11、间有关 连续工作制连续工作制(continuous running duty-type) 短时工作制短时工作制(short-time duty-type) 周期性断续工作制周期性断续工作制（intermittent periodic-type） 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 168.28.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与工作制 1.连续工作制连续工作制 电动机连续工作时间长电动机连续工作时间长tw(34)T 2.短时工作制短时工作制 电动机工作时间短电动机工作时间短tw(34)T 标准工作时间有标准工作时间有15min、30
12、min 、60min 、90min 四种四种 3.周期性断续工作制周期性断续工作制 电动机工作时间短电动机工作时间短tw(34)T停车时间短停车时间短ts(34)T且工作周期且工作周期tp= tw+ ts10min电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 178.38.3电动机容量的选择电动机容量的选择 电动机容量选择原则电动机容量选择原则 完全满足生产机械对电动机的功率、转矩、转完全满足生产机械对电动机的功率、转矩、转速以及启动、调速、制动和过载等要求，使电动机速以及启动、调速、制动和过载等要求，使电动机在运行中能够被充分利用，而且其温升不致超过而在
13、运行中能够被充分利用，而且其温升不致超过而是接近国家标准所规定的温升。是接近国家标准所规定的温升。 电动机的容量选择与负载类型和电动机的工作电动机的容量选择与负载类型和电动机的工作制有关制有关 电动机的负载包括两类，常值负载和变化负载电动机的负载包括两类，常值负载和变化负载（多为周期性变化）（多为周期性变化） 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 188.38.3电动机容量的选择电动机容量的选择 8.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 1.常值负载下电动机容量的选择常值负载下电动机容量的选择 计算出生产机械的常值负载功率，查
14、阅电动机计算出生产机械的常值负载功率，查阅电动机相关产品目录，选择电机额定功率相关产品目录，选择电机额定功率 等于或略大于等于或略大于生产机械的常值负载功率生产机械的常值负载功率 、转速合适的电动机即、转速合适的电动机即可。一般不需进行发热校验。可。一般不需进行发热校验。 当环境温度与标准环境温度相差较大时，为充当环境温度与标准环境温度相差较大时，为充分利用电动机，进行电动机容量修正。分利用电动机，进行电动机容量修正。 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 198.38.3电动机容量的选择电动机容量的选择2.变化负载下电动机容量的选择变化负载下电动
15、机容量的选择 由于电动机一个周期内的温升不仅与负载的大小由于电动机一个周期内的温升不仅与负载的大小有关还与负载的持续时间有关，生产机械平均功率有关还与负载的持续时间有关，生产机械平均功率PLd 只能反映电动机的平均温升，因此按只能反映电动机的平均温升，因此按PN=(1.11.6) PLd预选电动机额定功率，大负载的运行时间长则应预选电动机额定功率，大负载的运行时间长则应选择较大系数，再计算出电动机的温升变化曲线得选择较大系数，再计算出电动机的温升变化曲线得到最高温升到最高温升max，并对电动机进行校验。并对电动机进行校验。 由于电动机的最高温升由于电动机的最高温升max计算困难，因此常常计算困
16、难，因此常常采用采用平均损耗法平均损耗法、等效法（等效电流法、等效法（等效电流法 、等效转矩、等效转矩法法 、等效功率法、等效功率法 ）间接计算法。等效法选择电动）间接计算法。等效法选择电动机容量后，再对启动能力和过载能力进行校验。机容量后，再对启动能力和过载能力进行校验。 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 208.38.3电动机容量的选择电动机容量的选择实际工程应用中，常常采用统计法和类比法实际工程应用中，常常采用统计法和类比法 统计法是将同类型设备所选用电动机的容量进行统计法是将同类型设备所选用电动机的容量进行统计分析，找出电动机容量与该类
17、生产机械主要参数统计分析，找出电动机容量与该类生产机械主要参数之间的关系，根据实际情况，定出相应的指数，得到之间的关系，根据实际情况，定出相应的指数，得到电动机容量的相应计算公式。电动机容量的相应计算公式。 类比法是指对经过长期运行考验的同类生产机械类比法是指对经过长期运行考验的同类生产机械所采用电动机的容量进行调查，并对生产机械及电动所采用电动机的容量进行调查，并对生产机械及电动机的主要参数和工作条件进行类比，确定新生产机械机的主要参数和工作条件进行类比，确定新生产机械所选电动机容量的方法。所选电动机容量的方法。 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Pa
18、ge 218.38.3电动机容量的选择电动机容量的选择8.3.2 短时工作制电动机容量的选择短时工作制电动机容量的选择1.采用短时工作制电动机时的容量选择采用短时工作制电动机时的容量选择 同一台短时工作制电动机对应不同工作时间的同一台短时工作制电动机对应不同工作时间的标称额定功率和过载倍数不同标称额定功率和过载倍数不同 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 228.38.3电动机容量的选择电动机容量的选择 当电动机实际工作时间当电动机实际工作时间tw标准工作时间标准工作时间tws有差有差别时，需要进行折算，即按发热和温升等效的原则别时，需要进行折算
19、，即按发热和温升等效的原则将实际非标准工作时间下的负载功率变成相近的标将实际非标准工作时间下的负载功率变成相近的标准工作时间下的负载功率。准工作时间下的负载功率。 （8-5） 为折算系数，折算后，预选电动机不须再进行为折算系数，折算后，预选电动机不须再进行校验。校验。 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 238.38.3电动机容量的选择电动机容量的选择 2.2.采用连续工作制电动机的容量选择采用连续工作制电动机的容量选择 预选电动机时，应将短时工作的负载功率折算预选电动机时，应将短时工作的负载功率折算成连续工作制的负载功率成连续工作制的负载功率
20、。 预选电动机额定功率应满足预选电动机额定功率应满足 （8-68-6） T T为发热时间常数（为发热时间常数（s s） t tw w为短时工作时间为短时工作时间( (s)s) 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 248.38.3电动机容量的选择电动机容量的选择 普通连续工作制电动机带短时负载时按发热观普通连续工作制电动机带短时负载时按发热观点的功率过载倍数点的功率过载倍数 （8-7） qm ，按短时过载能力，按短时过载能力m选择电动机预选容量。选择电动机预选容量。 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page
21、 258.38.3电动机容量的选择电动机容量的选择 8.3.3 周期性断续工作制电动机容量的选择周期性断续工作制电动机容量的选择 周期性断续工作制电动机标准负载持续率为周期性断续工作制电动机标准负载持续率为15%、25%、40%、60%四种。此类电机具有启动、四种。此类电机具有启动、制动、过载能力强，机械强度大，转动惯量小，绝制动、过载能力强，机械强度大，转动惯量小，绝缘等级高的特点。缘等级高的特点。 当周期性断续工作制生产机械的负载持续率与当周期性断续工作制生产机械的负载持续率与标准负载持续率相差较大时，需将生产机械实际暂标准负载持续率相差较大时，需将生产机械实际暂载率下的负载功率转换成相近
22、的标准暂载率下的负载率下的负载功率转换成相近的标准暂载率下的负载功率。载功率。 （8-8-8 8） 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 268.38.3电动机容量的选择电动机容量的选择 进行发热温升校核时，应考虑对于自扇冷式电进行发热温升校核时，应考虑对于自扇冷式电动机起、制动过程的散热恶化系数动机起、制动过程的散热恶化系数a a以及停止时电以及停止时电动机散热恶化系数动机散热恶化系数b b，其中其中a a=(1+b b)/2 。 n 选择周期断续工作制电动机时选择周期断续工作制电动机时 n (8-9) (8-9)电机与拖动基础电机与拖动基础第八
23、章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 278.38.3电动机容量的选择电动机容量的选择 选择连续工作制电动机时选择连续工作制电动机时 (8-10) (8-10) 为一个周期中启动时间的总和为一个周期中启动时间的总和 为一个周期中稳态运行时间的总和为一个周期中稳态运行时间的总和 为一个周期中制动时间的总和为一个周期中制动时间的总和 为第为第i i段启动转矩段启动转矩 为第为第i i段稳态运行转矩段稳态运行转矩 为第为第i i段制动转矩段制动转矩 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 288.48.4实例（应用）实例（应用） 图图8-4
24、8-4 垂直升降货梯工作原理示意图垂直升降货梯工作原理示意图 电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 298.48.4实例（应用）实例（应用） 轿轿厢厢自自重重G1=2100kg，额额定定载载重重量量G2=1500kg，曳曳引引轮轮飞飞轮轮转转矩矩GD12=120kg.m2，曳曳引引轮轮外外圆圆直直径径D1=620mm，蜗蜗杆杆副副传传动动比比为为i12=62/2，曳曳引引比比为为i 12=2/1，曳曳引引减减速速机机构构传传动动效效率率h h=0.72=0.72，电电梯梯平平衡衡系系数数取取y y=0.45=0.45，货货梯梯提提升升高高度度为为1
25、616米米，每每小小时时工工作作3030次，额定速度次，额定速度0.5m/s，加（减）速时间加（减）速时间ta=1.1s选择电动机的容量选择电动机的容量电机与拖动基础电机与拖动基础第八章第八章 电动机容量的选择电动机容量的选择Page 308.48.4实例（应用）实例（应用） 电动机的容量计算及校核比较复杂，其中电动电动机的容量计算及校核比较复杂，其中电动机的负载转矩的计算考虑的因素较多，电动机负载机的负载转矩的计算考虑的因素较多，电动机负载图的得到比较困难图的得到比较困难 不同的机械负载其机械负载功率的计算公式不不同的机械负载其机械负载功率的计算公式不同，可查阅相关的计算手册。实际工程应用中常常同，可查阅相关的计算手册。实际工程应用中常常采用统计法和类比法。采用统计法和类比法。
