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1、大连理工大学电气工程系,10.2 电机的发热和冷却,10.2 电机的发热和冷却,第 10 章 电动机的选择,10.1 电动机选择的基本内容,10.3 电机的工作制,10.4 电机的允许输出功率,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,第 10 章 电动机的选择,10.1 电动机选择的基本内容,10.3 电机的工作制,10.4 电机的允许输出功率,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,电机与拖动,返回主页,大连理工大学电气工程系,10.1 电动机选择的基本内容,一、类型的选择 1. 生产机械对电动机的要求 机械特性
2、、起动性能、调速性能、 制动方法、过载能力 2. 经济效益 二、功率的选择 既不能过载，也不能长期轻载。 类比法、统计法、实验法、计算法。,第10 章 电动机的选择,大连理工大学电气工程系,三、电压的选择,1. 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 PN200 kW 时，选择 UN = 380 V。 PN200 kW 时，选择高压电机。 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 110 V、220 V、160 V、440 V。,由 220 V 单相桥式整流器供电,由 380 V
3、 三相全控桥式整流器供电, 三相同步电动机额定电压基本与三相异步电 动机相同。,10.1 电动机选择的基本内容,大连理工大学电气工程系,四、转速的选择,五、外形结构的选择 开启式、防护式、封闭式、密封式、 防爆式。,10.1 电动机选择的基本内容,大连理工大学电气工程系,开启式电动机,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,大连理工大学电气工程系,防护式电动机,Y系列（IP23）电动机是防护型自扇冷式笼型三相异步电动机,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,大连理工大学电气工程系,封闭式电动机,离心制冷机用封闭式电机,螺杆制冷机用封闭式电机,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片
4、,大连理工大学电气工程系,密封式电动机,Y系列（IP44）电动机是全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,大连理工大学电气工程系,防爆式电动机（YB系列）,YB2-B35,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,大连理工大学电气工程系,六、安装型式的选择 卧式、立式。,10.1 电动机选择的基本内容,(1) B3，卧式 (2) B5，卧式 (3) B35，卧式 (4) V1，立式,大连理工大学电气工程系,B3 型,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,大连理工大学电气工程系,B5 型,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,大连理工大学电气工
5、程系,B35 型,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,大连理工大学电气工程系,立式电动机（V1 型）,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,大连理工大学电气工程系,七、工作制的选择 有九种工作制。 如连续工作制、短时工作制、断续周期工作制。 八、型号的选择 Y 系列 封闭式笼型三相异步电动机。 YR 系列 绕线型三相异步电动机。 YD 系列 三相多速异步电动机。 YB 系列 防爆型三相异步电动机。 T 系列 三相同步电动机。 Z 系列 直流电动机。 ,10.1 电动机选择的基本内容,大连理工大学电气工程系,10.2 电机的发热和冷却,电机的温升 = 电机的温度周围环境温度 当 发
6、热量 = 散热量时， = 稳定值。 电机的热平衡方程式 C d A dt = Q dt Q 热量（单位时间内产生的热量）。 C 热容量（温度每升高 1 K 所需的热量）。 A 散热系数 （ 为 1 K 时，每秒所散出的热量）。,第10 章 电动机的选择,大连理工大学电气工程系, i 电机的初始温升。 s = Q / A 电机的稳定温升。 = C / A 电机的发热和冷却时间常数。,10.2 电机的发热和冷却,大连理工大学电气工程系,10.3 电机的工作制,一、连续工作制（ S1 工作制）,应用 通风机、水泵、 纺织机、造纸机等。,第10 章 电动机的选择,大连理工大学电气工程系,二、短时工作制
7、（ S2 工作制） 标准运行时间：15、30、60、90 min。,应用 水闸启闭机、 冶金用的电动机、 起重机中的电动机。,10.3 电机的工作制,大连理工大学电气工程系,三、断续周期工作制（ S3 工作制）,负载持续率,标准负载持续率 FC = 15% FC = 25% FC = 40% FC = 60% 周期：tWtS 10 min。 应用 起重机、电梯、轧钢辅助机械中的电动机。,10.3 电机的工作制,大连理工大学电气工程系,四、包括起动的断续周期工作制（ S4 工作制） 五、包括电制动的断续周期工作制（ S5 工作制） 六、连续周期工作制（ S6 工作制） 七、包括电制动的连续周期工
8、作制（ S7 工作制） 八、包括变速变负载的连续周期工作制（ S8 工作制） 九、负载和转速非周期变化工作制（ S9 工作制）,10.3 电机的工作制,大连理工大学电气工程系,10.4 电机的允许输出功率,一、额定功率的确定,A E B F H C 105 120 130 155 180 180,二、工作制的影响 三、环境温度的影响,第10 章 电动机的选择,大连理工大学电气工程系,30 35 40 45 50 55 8% 5% 0 5% 12.5 % 20%,工程上也可以按下表对 P2 估算。,四、海拔高度的影响 海拔高度越高，空气越稀薄，散热越困难， 使得 P2PN 。 海拔 1 000
9、m h 4 000 m h = 100 m，N 降低 1% ，P2 降低 0.5% 。,10.4 电机的允许输出功率,大连理工大学电气工程系,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,一、连续运行的电动机 (1) 选择工作制为 S1 的电动机。 (2) 求出电动机的负载功率 PL, Pm 生产机械的输出功率； m 生产机械的效率； t 电动机与生产机械之间传动机构的效率。 (3) 选择 PN = PL 或略大于PL 的电动机。 (4) 校验起动能力。,第10 章 电动机的选择,大连理工大学电气工程系,【例 10.5.1】 有一台由电动机直接拖动的离心水泵，流量 Q = 0.04 m3/s，扬程
10、h = 8 m，效率m = 0.58， 转速 n = 1 440 r/min 。试选择电动机的额定功率。 解：(1) 该电机属于恒定负载连续运行工作方 式，故选择工作制为 S1 的电动机。 (2) 由水泵设计手册查得, 水的密度 = 1 000 kg /m3。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,大连理工大学电气工程系,对于直接传动 t = 1，故,(3) 选择 PN PL 的电动机。 例如选择 PN = 5.5 kW， nN = 1 440 r/min 的 Y 系列三相笼型异步电动机。 (4) 起动能力校验 水泵为通风机负载特性类的生产机械， 起动能力不会有问题。,10.5 恒定负载电动
11、机额定功率的选择,大连理工大学电气工程系,二、短时运行的电动机,1. 选择工作制为 S2 的电动机 (1) 选择标准运行时间与实际运行时间相同或相 近的电动机。 (2) 求出电动机的负载功率 PL 。 (3) 将 PL 折算成标准运行时间的负载功率 PLN 。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,大连理工大学电气工程系,当 tWtWN 时，则上式可简化为,(4) 选择额定功率 PN PLN 的电动机 。 (5) 校验起动能力（对三相笼型异步电动机而言）。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,大连理工大学电气工程系,2. 选择工作制为 S3 的电动机 (1) 将 S3 工作制的 FCN
12、换算成 S2 工作制的 tWN ， 其对应关系为 FCN = 15% tWN = 30 min FCN = 25% tWN = 60 min FCN = 40% tWN = 90 min (2) 再按 (1) 中步骤进行计算。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,大连理工大学电气工程系,(3) 选择 PN PLN 的电动机 。 (4) 校验起动能力。 如果 tW(0.3 0.4) ， 此时可以直接由过载能力和起动能力选择电 动机的 PN 。,3. 选择工作制为 S1 的电动机,(1) 求出电动机的负载功率 PL 。 (2) 将 PL 折算成 S1 工作制时的负载功率 PLN 。,10.5
13、恒定负载电动机额定功率的选择, 校验过载能力。 则 PLNPL ，,（对笼型异步电动机而言）,大连理工大学电气工程系,【例 10.5.2】 某生产机械为短时运行，每次工作时间 12 min，停机时间足够长，输出功率 Pm = 20 kW，效率m = 0.833，传动机构效率t = 0.8，采用 S2 工作制的直流电动机拖动。试问电动机的额定功率应为多少？ 解：(1) 电动机的负载功率为,(2) 选择 tW = 15 min 的 S2 工作制电动机， 其等效负载功率为 (3) 选择电动机的额定功率 PN 26.83 kW 。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,大连理工大学电气工程系,三、断
14、续周期运行的电动机,(1) 选择标准负载持续率 FCN 与实际负载持续率FC 相同或相近的 S3 工作制电动机。 (2) 求出电动机的负载功率 PL 。 (3) 将 PL 换算成标准负载持续率时的负载功率 PLN 。,当 FCFCN 时，则,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,大连理工大学电气工程系, 如果 FC10%，可按短时运行选择电动机。 如果 FC70%，可按连续运行选择电动机。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,(4) 选择 PN PLN 的电动机 。 (5) 校验起动能力（对三相笼型异步电动机而言）。,大连理工大学电气工程系,【例 10.5.3】 有一断续周期工作的生产机
15、械，运行时间 tW = 90 s，停机时间 tS = 240 s，需要转速 n = 700 r/min左右的三相绕线型异步电动机拖动，电动机的负载转矩 TL = 275 Nm。试选择电动机的额定功率。 解：(1) 电动机的实际负载持续率,(2) 选择 FCN = 25% 的 S3 工作制绕线型异步电动机。 (3) 电动机的负载功率,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,大连理工大学电气工程系,换算到标准负载持续率时的负载功率,(3) 选择电动机的额定功率 PN21 kW 。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,大连理工大学电气工程系,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,一、周期性变动
16、负载的电动机 1. 求出各段时间电动机的负载功率,2. 求出平均负载功率,3. 预选电动机的 PN PN = ( 1.1 1.6 ) PL,第10 章 电动机的选择,大连理工大学电气工程系,4. 发热校验,(1) 平均损耗法 电动机的平均功率损耗为, PalL1 、PalL2 每段时间的功率损耗。 由电动机的效率曲线 = f (P2) 可得,电动机的额定功率损耗,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,大连理工大学电气工程系,如果 PalLPalN ，发热校验合格。 否则需加大电动机的 PN ，再做发热校验。,(2) 等效电流法 适用于电动机的 P0 和电阻不变的情况。 电动机的平均铜损耗为,
17、 IL 产生该平均铜损耗 相当的等效电流。,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,大连理工大学电气工程系,当 ILIN ，发热校验合格。 否则需加大电动机的 PN ，再做发热校验。 (3) 等效转矩法 适用于电动机的 P0 和 R 不变且 T I 的情况。 与等效电流对应的等效转矩,电动机的额定铜损耗为,只要 TLTN ，发热校验合格。,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,大连理工大学电气工程系,(4) 等效功率法,适用于电动机的 P0 和 R 不变，T I ， 且 n 基本不变的情况。 由于 n 不变，有 P T ，则等效负载功率为,只要 PLPN ，发热校验合格。 5. 校验过载能力
18、 交流电动机： TLmaxTM = MTTN 直流电动机： ILmax Iamax = (1.5 2) IaN 6. 校验起动能力 满足对 TST 和 IST 的要求。,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,大连理工大学电气工程系,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,【例 10.6.1】 某生产机械拟用一台转速为 1 000 r/min 左右的笼型三相异步电动机拖动。负载曲线如图所示。其中 PL1 = 18 kW，t1 = 40 s，PL2 = 24 kW，t2 = 80 s， PL3 = 14 kW，t3 = 60 s，PL4 = 16 kW，t4 = 70 s。起动时的负载转矩 TL
19、st = 300 Nm，采用直接起动，起动电流的影响可不考虑。试选择电动机的额定功率。 解：(1) 平均负载功率,= 18.4 kW,大连理工大学电气工程系,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,(2) 预选 Y200L26 型三相异步电动机，该电动 机的 PN = 22 kW，nN = 970 r/min， ST = 1.8， MT = 2.0。 (3) 进行发热校验（用等效功率法）,= 18.84 kW,由于 PLPN，发热校验合格。,大连理工大学电气工程系,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,(4) 校验过载能力 由于n 基本不变，P T，,因此直接用 PM 校验。,因为 PM =
20、 MTPN = 222 kW = 44 kW PLmax = 24 kW 所以 PMPLmax ，过载能力合格。 (5) 校验起动能力,大连理工大学电气工程系,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,TST = ST TN = 1.8216.7 Nm = 390 Nm 因为 要求 TST(1.1 1.2) TLST = (1.1 1.2)300 Nm = 330 360 Nm 所以 起动能力校验合格。,大连理工大学电气工程系,二、需考虑起动、制动和停机过程时发热公式 的修正,考虑起动、制动、 停机的负载曲线,修正系数,交流电动机： = 0.5， = 0.25 直流电动机： = 0.75， =
21、0.5,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,运行 起动 制动 停机,大连理工大学电气工程系,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,【例 10.6.2】 一生产机械 拟采用他励直流电动机拖动。 用转矩表示的负载曲线如图所示。 图中 TL1 = 60 Nm，t1 = 5 s， TL2 = 40 Nm，t2 = 40 s， TL3 = 30 Nm， t3 = 2 s，t4 = 10 s。现初步 选择电动机的 PN = 7.5 kW， nN = 1 500 r/min 。试对该电动机进 行发热校验。 解：(1) 求出等效转矩,起动 运行 停机 制动,大连理工大学电气工程系,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,= 40.84 kW (2) 求出额定转矩 = 47.77 Nm (3) 由于 TLTN，发热校验合格。,大连理工大学电气工程系,练 习 题,第10 章 电动机的选择,10.4.1 10.4.2 10.5.1 10.5.2 10.5.3 10.5.4 10.5.5 10.6.1 10.6.2 10.6.3 * 以教师画勾的题为准。,下一章,