人起工营火 Hefel University of Technology 第十四章电力拖动系统 电动机的选择 在研究电动机发热时,常把电动机温度与周围环境温度之差称为 开升”。显然,使用不同的绝缘材料的电动机,其最高允许温升 是不同的。电动机铭牌上所标的温升是指所用绝缘材料的最高允许 温度与40℃之差,或称为额定温升,例如,国产Z2-72型直流电动 机用的是E级绝缘,其最高允许温度是120℃,所以其铭牌上标的温 升是80℃。 选择电动机功率时,除考虑发热外,有时还要考虑电动机的过载 能力是否足够,因为各种电动机的短时过载能力都是有限的。校验 电动机的过载可按下列条件Tm≤KTN 对于异步电动机,其关系为Kr=(08~0835)K
第十四章 电力拖动系统 电动机的选择 在研究电动机发热时，常把电动机温度与周围环境温度之差称为 “温升”。显然，使用不同的绝缘材料的电动机，其最高允许温升 是不同的。电动机铭牌上所标的温升是指所用绝缘材料的最高允许 温度与40℃之差，或称为额定温升，例如，国产Z2－72型直流电动 机用的是E级绝缘，其最高允许温度是120℃，所以其铭牌上标的温 升是80℃。 对于异步电动机，其关系为 (0.8 ~ 0.85) K K T T = 选择电动机功率时，除考虑发热外，有时还要考虑电动机的过载 能力是否足够，因为各种电动机的短时过载能力都是有限的。校验 电动机的过载可按下列条件 K TT N Tmax ≤
对于直流电动机,过载能力受换向所允许的最大电流值的限 制。Z型直流电动机,在额定磁通下,可选为Kr=15~2 对于专为起重机、轧钢机、冶金辅助机械等设计的ZZ型和ZzY型电 动机,以及同步电动机,Kr=25~3 对于笼型异步电动机,有时还须进行起动能力的校验。 第一节宅动杌的放翥和冷評及电动杌工作制的分 电动机的发热过程 电动机的发热是由于工作时 p(1/m)-1) d=△P=P-P2=P(l/7) 在其内部产生损耗AP造成的,中=AP=P(-m) 其值为 ④=△P=Po+Pcu 式中,①为热流量(电动机单位时间内发出的热量)
2 第一节 电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类 对于直流电动机，过载能力受换向所允许的最大电流值的限 制。Z型直流电动机，在额定磁通下，可选为 1.5 ~ 2 KT = 对于专为起重机、轧钢机、冶金辅助机械等设计的ZZ型和ZZY型电 动机，以及同步电动机， 2.5 ~ 3 KT = 对于笼型异步电动机，有时还须进行起动能力的校验。 一、电动机的发热过程 ( ) = = + = = − = = − = − 0 Cu 1 1 2 2 Δ Δ (1 ) Δ (1/ ) 1 P p p P P P P P P 电动机的发热是由于工作时， 在其内部产生损耗 造成的 ， 其值为 P 式中， 为热流量（电动机单位时间内发出的热量）
Cdr④ 热平衡方程式为dt=Cdx+Ad整理得r+AdN8x 令C/A=10①/A=,得基本形式的微分方程+lt 其解为下列形式τ=(1-e")+o 电动机发热过 式中,o为发热过程的起始温升。 程的温升曲线 电动机的最高稳定温升可达 ①,△P 式中,△及电动机在额定功率 下运行时的损耗功率及热流量
3 热平衡方程式为 dt =Cd + Adt A t A C + = d d 整理得 令 C A T / = ， / A = W ，得基本形式的微分方程 d d T W t + = 其解为下列形式 / / (1 e ) e t T t T W Q − − = − + 式中， Q 为发热过程的起始温升。 电动机的最高稳定温升可达 A P A m N Δ N = = 式中， 电动机在额定功率 下运行时的损耗功率及热流量。 ΔPN及 N 电动机发热过 程的温升曲线
电动机在运行中只要电动机发出的热流量φ≤或 AP≤AP,电动机温度就不会超过允许值 MANn nN 对同样尺寸的电动机,欲使其额定功率提高,可由下列三方面入手: 1)提高额定效率7N 2)提高散热系数4 3)提高绝缘材料的允许温升 电动机冷却 二、电动机的冷却过程 过程的曲线 电动机的冷却可能有两种情况。 其一是负载减小,电动机损耗 功率△P下降时;其二是电动 机自电网断开,不再工作,电 动机的P变为零
4 N N N 1 − = A P m 对同样尺寸的电动机，欲使其额定功率提高，可由下列三方面入手: 1）提高额定效率 N 2）提高散热系数A 3）提高绝缘材料的允许温升 二、电动机的冷却过程 电动机的冷却可能有两种情况。 其一是负载减小，电动机损耗 功率△P 下降时；其二是电动 机自电网断开，不再工作，电 动机的△P 变为零。 电动机冷却 过程的曲线 电动机在运行中只要电动机发出的热流量 或 ，电动机温度就不会超过允许值。 ≤ N ΔP ≤ ΔPN
P 三、电动机工作制的分类 (一)连续工作制 电动机连续工作时间很长,其温升 可达稳定值。属于这类的生产机械 有水泵、鼓风机、造纸机、机床主 轴等。 (二)短时工作制 连续工作制的曲线 电动机的工作时间较短,在此 Pg 短时工作制的曲线 时间内温升达不到稳定值,而 停车时间又相当长,电动机的 温度可以降到周围介质的温度 属此类的生产机械有机床的辅 助运动机械、某些冶金辅助机 械、水闸闸门启闭机等
5 三、电动机工作制的分类 （一）连续工作制 电动机连续工作时间很长，其温升 可达稳定值。属于这类的生产机械 有水泵、鼓风机、造纸机、机床主 轴等。 （二）短时工作制 电动机的工作时间较短，在此 时间内温升达不到稳定值，而 停车时间又相当长，电动机的 温度可以降到周围介质的温度， 属此类的生产机械有机床的辅 助运动机械、某些冶金辅助机 械、水闸闸门启闭机等。 连续工作制的曲线 短时工作制的曲线
(三)断续周期工作制 在断续周期工作制中,负载工作时 与整个周期之比称为负载持续率ZC ZC % tc×100% O 连续周期工作制 的功率负载图 P, 断续周期工 作制的曲线 Tw
6 （三）断续周期工作制 断续周期工 作制的曲线 在断续周期工作制中，负载工作时间 与整个周期之比称为负载持续率ZC％ % 100% 0 + = t t t ZC g g 连续周期工作制 的功率负载图
第二节甕缋工作制电动机的珑择 一、常值负载下电动机功率的选择 在计算出负载功率P后,选择额定功率2P PIN1Om-40 C (+1)-k 在周围环境温度不同时,电动机功率可粗略地相应增减。环境温度 低于30℃时,一般电动机功率也只增加8% 环境温度 30℃2 35℃ 40℃46 45℃ 50℃C 55℃ 电动机功率增减+8%+5%05%-12.%-25% 的百分数
7 第二节 连续工作制电动机的选择 一、常值负载下电动机功率的选择 在计算出负载功率 PZ 后，选择额定功率 PN 在周围环境温度不同时，电动机功率可粗略地相应增减。环境温度 低于30℃时，一般电动机功率也只增加8％。 P P k k m m + − − − = ( 1) 40 C 0 N 环境温度 30℃ 35℃ 40℃ 45℃ 50℃ 55℃ 电动机功率增减 的百分数 ＋8％ ＋5％ 0 －5％ －12.5％ －25％ PN ≥ PZ
必须指出,工作环境的海拔高度对电动机温升有影响,这 是由于海拔高度越高,虽然气温降低越多,但由于空气稀 薄,散热条件大为恶化。这两方面的因素互相补偿,因此 规定,使用地点的海拨高度不超过1000m时,额定功率不 必进行校正。当海拔高度在1000m以上时,平原地区设计 的电动机,出厂试验险时必须把允许温升降低,才能供高原 地带应用。 例14-1]一台与电动机直接联结的离心式水泵,流量为90m/hour 程20m sm 900r/min B 选择电动机。 解水泵在电动机轴上的负载功率为:P=1m×103 7777 式中,—泵每秒排出的水量(m3) y=9810Nm3 水的比重H排水高度(m) 7泵的效率,活塞式泵为0.8~0.9,高压离心泵为05~ 0.8,低压离心泵为0.3~06;
8 必须指出，工作环境的海拔高度对电动机温升有影响，这 是由于海拔高度越高，虽然气温降低越多，但由于空气稀 薄，散热条件大为恶化。这两方面的因素互相补偿，因此 规定，使用地点的海拨高度不超过1000m时，额定功率不 必进行校正。当海拔高度在1000m以上时，平原地区设计 的电动机，出厂试验时必须把允许温升降低，才能供高原 地带应用。 [例14-1 ] 一台与电动机直接联结的离心式水泵，流量为 扬程20m，吸程5m，转速为 ，泵的效率 ，试 选择电动机。 90m /hour 3 2900r/min B = 0.78 解 水泵在电动机轴上的负载功率为： 3 10− = B z V H P 式中， V——泵每秒排出的水量（ m /s ） 3 ——水的比重 3 = 9810N/m H——排水高度 （m） ——泵的效率，活塞式泵为0.8～0.9，高压离心泵为0.5～ 0.8，低压离心泵为 0.3～0.6； B
们一传动机构效率,直接联接为0.95~1,皮带传动为0.9 90 ×9810×(20+5) 3600 ×10-3kW=8.3kW 0.78×0.95 选一台Y系列的异步电动机即可,其数据为R=10kWUN=380V 2920r/min 对选用的电动机不必进行发热校验。 二、变化负载下电动机功率的选择 △P,r △P1 △P △P1 △P △P max △P △P △P2 △P4 L△P2」 △P4 △ △P 04内4_4_2L_
9 —传动机构效率，直接联接为0.95～1，皮带传动为0.9 10 kW 8.3kW 0.78 0.95 9810 (20 5) 3600 90 3 = + = − PZ 选一台Y2系列的异步电动机即可，其数据为： PN =10kW UN = 380V nN = 2920r/min 对选用的电动机不必进行发热校验。 二、变化负载下电动机功率的选择
在变化负载下所使用的电动机,一般是为常值负载工作而 设计的。因此,这种电动机用于变化负载下的发热情况 必须进行校验。所谓发热校验,就是看电动机在整个运行 过程中所达到的最高温升是否接近并低于允许温升,因为 只有这样,电动机的绝缘材料才能充分利用而又不致过热。 变化负载下电动机功率选择的一般步骤如下: 1)计算并绘制生产机械负载=/O或7=/ 2)预选电动机的功率。 ∑ Pzt+ T,=n4+ t1+t2+… +t ∠t 在过渡过程中,可变损耗与电流平方成正比,电动机发热较为严重 电动机额定功率按下式预选 ≥(1.1~1.6)P2m P≥(11~1.6)22-N 10
10 在变化负载下所使用的电动机，一般是为常值负载工作而 设计的。因此，这种电动机用于变化负载下的发热情况， 必须进行校验。所谓发热校验，就是看电动机在整个运行 过程中所达到的最高温升是否接近并低于允许温升，因为 只有这样，电动机的绝缘材料才能充分利用而又不致过热。 变化负载下电动机功率选择的一般步骤如下： T f (t) 1）计算并绘制生产机械负载图 PZ = f (t) 或 Z = 。 2）预选电动机的功率。 = + + + + = n i n Zi i Z Z Zd t P t t t P t P t P 1 1 1 2 1 1 2 2 = + + + + = n i n Zi i Z Z Zd t T t t t T t T t T 1 1 1 2 1 1 2 2 在过渡过程中，可变损耗与电流平方成正比，电动机发热较为严重， 电动机额定功率按下式预选 PZd (1.1~1.6) PN ≥ PN ≥ 9550 (1.1 ~ 1.6) TZd nN