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1、11.2 电机的发热和冷却电机的发热和冷却第第 11 章章 电力拖动系统中电动机电力拖动系统中电动机的选择的选择11.1 电动机选择的基本原则电动机选择的基本原则 11.3 电机的工作制电机的工作制11.4 电动机额定功率的选择电动机额定功率的选择电机与拖动电机与拖动大连理工大学电气工程系11.1 电动机选择的基本原则电动机选择的基本原则1. 类型的选择类型的选择(1) 生产机械对电动机的要求：生产机械对电动机的要求： 机械特性、起动性能、调速性能、机械特性、起动性能、调速性能、 制动方法、过载能力制动方法、过载能力(2) 经济效益经济效益2. 功率的选择功率的选择 既不能过载，也不能长期轻载
2、。既不能过载，也不能长期轻载。 类比法、统计法、实验法、计算法。类比法、统计法、实验法、计算法。电机与拖动电机与拖动大连理工大学电气工程系3. 电压的选择电压的选择(1) 三相异步电动机的额定电压：三相异步电动机的额定电压： 380 V、3 000 V、6 000 V、10 000 V。(2) 根据功率选择电压：根据功率选择电压： PN200 kW 时，选择时，选择 UN = 380 V。 PN200 kW 时，选择高压电机。时，选择高压电机。 一般大中型电动机选择一般大中型电动机选择 UN = 6 000 V。(3) 中小型直流电动机的额定电压：中小型直流电动机的额定电压： 110 V、22
3、0 V、160 V、440 V。由由 220 V 单相桥单相桥式整流器供电式整流器供电由由 380 V 三相全控三相全控桥式整流器供电桥式整流器供电 三相同步电动机额定电压基本与三相异步电三相同步电动机额定电压基本与三相异步电 动机相同。动机相同。电机与拖动电机与拖动大连理工大学电气工程系4. 转速的选择转速的选择5. 外形结构的选择外形结构的选择 开启式、防护式、封闭式、密封式、防爆式。开启式、防护式、封闭式、密封式、防爆式。6. 安装形式的选择安装形式的选择 卧式、立式。卧式、立式。7. 工作制的选择工作制的选择 有九种工作制。有九种工作制。 如连续工作制、短时工作制、断续周期工作制。如连
4、续工作制、短时工作制、断续周期工作制。8. 型号的选择型号的选择 如：如：Y系列系列 封闭式笼型三相异步电动机。封闭式笼型三相异步电动机。 YR系列系列 绕线型三相异步电动机。绕线型三相异步电动机。 YD系列系列 三相多速异步电动机。三相多速异步电动机。电机与拖动电机与拖动大连理工大学电气工程系11.2 电机的发热与冷却电机的发热与冷却 电机的温升电机的温升 = 电机的温度周围环境温度电机的温度周围环境温度 当发热量当发热量 = 散热量时，散热量时， = 稳定值。稳定值。 电机的热平衡方程式电机的热平衡方程式 C d A dt = Q dt式式中：中： Q 热量（单位时间内产生的热量）热量（单
5、位时间内产生的热量） C 热容量（温度升高热容量（温度升高1所需热量）所需热量） A 散热系数（温升为散热系数（温升为1，每秒散热量），每秒散热量）电机与拖动电机与拖动大连理工大学电气工程系式中：式中： i 电机的初始温升；电机的初始温升； s = Q / A 电机的稳定温升；电机的稳定温升； = C / A 电机的发热和冷却时间常数。电机的发热和冷却时间常数。d dtCA =QA = s ( i s ) et Ot s iOt i s电机与拖动电机与拖动大连理工大学电气工程系11.3 电机的工作制电机的工作制1. 连续工作制（连续工作制（ S1 工作制）工作制）OtP sPL2. 短时工作制
6、（短时工作制（ S2 工作制）工作制）OtP s MPLtr电机与拖动电机与拖动大连理工大学电气工程系3. 断续周期工作制（断续周期工作制（ S3 工作制）工作制）OtP PLtr t0 s H L 负载持续率负载持续率FS = 100%tWtWtS FS = 15% FS = 25% FS = 40% FS = 60% trt010 min。 还有六种特殊工作制。还有六种特殊工作制。电机与拖动电机与拖动大连理工大学电气工程系11.4 电动机额定功率的选择电动机额定功率的选择1. 额定功率的确定额定功率的确定 电机的绝缘等级电机的绝缘等级绝缘等级绝缘等级允许最高温度允许最高温度 / A E B
7、 F H C105 120 130 155 180 180电机与拖动电机与拖动一、电动机的允许输出功率一、电动机的允许输出功率 在规定工作制、规定环境温度、规定海拔高在规定工作制、规定环境温度、规定海拔高度下，达到额定温升的额定状态时输出的功率度下，达到额定温升的额定状态时输出的功率大连理工大学电气工程系 电机允许输出的功率电机允许输出的功率实际环境温度实际环境温度 /允许输出功率允许输出功率增减的百分数增减的百分数 30 35 40 45 50 558% % 5% % 0 5% % 12.5 % % 20% % 工程上也可以按下表对工程上也可以按下表对P2 估算。估算。4. 海拔高度的影响海
8、拔高度的影响 海拔高度越高，空气越稀薄，散热越困难，海拔高度越高，空气越稀薄，散热越困难，使得使得 P2PN 。电机与拖动电机与拖动实际环境温度实际环境温度满载时的满载时的 PFe / PCu2. 工作制的影响工作制的影响3. 环境温度的影响环境温度的影响P2 = PN 1(1 )40o N一般：一般： = 0.4 1.1大连理工大学电气工程系二、二、 连续运行电动机额定功率的选择连续运行电动机额定功率的选择电机与拖动电机与拖动 1、 恒定负载电动机额定功率的选择恒定负载电动机额定功率的选择(1) 计算负载功率计算负载功率 PL(2) 选选P2 PL(3) 校验：发热、过载能力、起动能力校验：
9、发热、过载能力、起动能力大连理工大学电气工程系2. 变动负载电动机额定功率的选择变动负载电动机额定功率的选择 周期性变动负载的电动机周期性变动负载的电动机(1) 求出各段时间电动机的负载功率求出各段时间电动机的负载功率OtPPL1t1 t2 t3 t4PL2PL3PL4PL1 t1 PL2t2t1t2 PL =(2) 求出平均负载功率求出平均负载功率(3) 预选电动机的预选电动机的 PN PN = ( 1.1 1.6 ) PL电机与拖动电机与拖动大连理工大学电气工程系(4) 发热校验发热校验 平均损耗法平均损耗法电动机的平均功率损耗为电动机的平均功率损耗为 PL1 t1 PL2t2t1t2 P
10、L =式中：式中： PL1 、 PL2 每段时间的功率损耗。每段时间的功率损耗。 选择由电动机的效率曲线选择由电动机的效率曲线 = f (P2) 可得可得 PLi = PLiPLi i 电动机的额定功率损耗电动机的额定功率损耗PN= PNPN N电机与拖动电机与拖动大连理工大学电气工程系 如果如果 PL PN ，发热校验合格。发热校验合格。 否则需加大电动机的否则需加大电动机的 PN ，再做发热校验。再做发热校验。电机与拖动电机与拖动(5) 校验过载能力。校验过载能力。(6) 校验起动能力。校验起动能力。大连理工大学电气工程系3. 需要考虑起动、制动和停机过程时，平均损耗需要考虑起动、制动和停
11、机过程时，平均损耗功率公式的修正功率公式的修正OtP nPL2PL1t1 t2 t3 t4PL3PL1n考虑起动、制动、考虑起动、制动、停机的负载曲线停机的负载曲线 PL1 t1 PL2t2 PL3t3 t1t2 t3 t4 PL = 修正系数修正系数交流电动机：交流电动机： = 0.5， = 0.25直流电动机：直流电动机： = 0.75， = 0.5电机与拖动电机与拖动大连理工大学电气工程系满载时的满载时的PFe / PCu实际运行时间实际运行时间标准运行时间标准运行时间三、三、 短时运行电动机额定功率的选择短时运行电动机额定功率的选择1. 选择工作制为选择工作制为 S2 的电动机。的电动
12、机。 选择标准运行时间与实际运行时间相同或相选择标准运行时间与实际运行时间相同或相 近的电动机。近的电动机。 求出电动机的负载功率求出电动机的负载功率 PL 。 将将 PL 折算成标准运行时间的负载功率折算成标准运行时间的负载功率 PLN 。电机与拖动电机与拖动PLPLN =1trNtr trNtr( )大连理工大学电气工程系 当当 trtrN 时，则时，则 选择选择 PN PLN 的电动机的电动机 。 校验起动能力。校验起动能力。2. 选择工作制为选择工作制为 S3 的电动机。的电动机。 将将 S3 工作制的工作制的 FSN 换算成换算成 S2 工作制的工作制的 trN ， 其对应关系为其对
13、应关系为 FSN = 15% trN = 30min FSN = 25% trN = 60min FSN = 40% trN = 90min然后再按然后再按 (1)中中步骤步骤进行计算进行计算。PLN = PLtrtrN电机与拖动电机与拖动大连理工大学电气工程系3. 选择工作制为选择工作制为 S1 的电动机。的电动机。 求出电动机的负载功率求出电动机的负载功率 PL 。 将将 PL 折算成折算成 S1 工作制时的负载功率工作制时的负载功率 PLN 。满载时的满载时的PFe / PCu短时运行时间短时运行时间电机的发热电机的发热时间常数时间常数PLN = PL1e1 etr tr 选择选择 PN
14、 PLN 的电动机的电动机 。 校验起动能力。校验起动能力。 校验过载能力。校验过载能力。电机与拖动电机与拖动大连理工大学电气工程系四、四、 断续周期运行的电动机断续周期运行的电动机 选择标准负载持续率选择标准负载持续率 FSN 与实际负载持续率与实际负载持续率FS 相同或相近的电动机。相同或相近的电动机。 求电动机的负载功率求电动机的负载功率 PL 。 将将 PL 换算成标准负载持续率时的负载功率换算成标准负载持续率时的负载功率 PLN 。( )PLPLN =1FSNFS FSNFS 当当 FSFSN 时，则时，则PLN = PLFSFSN 选择选择 PN PLN 的电动机的电动机 。 校验起动能力。校验起动能力。电机与拖动电机与拖动大连理工大学电气工程系Thank You电机与拖动电机与拖动大连理工大学电气工程系
