如何选择电动机.

电子技术论坛第九章电力拖动系统中电动机的选择ChoiceofMotorinElectricDriveSystems电子技术论坛本章教学基本要求1.了解电动机容量选择的基本理论和电机工作制。2.掌握电动机容量选择方法。重点：电动机容量选择方法。电子技术论坛9.1电动机选择的一般概念9.1.1正确选择电动机容量的意义如果电机容量过大，则电机效率低，容量浪费，如果电机容量不能充分利用；如果容量过小，则电机过热，电机寿命要降低。每台电机绝缘材料限制了它的最高允许温度，若工作温度超过允许温度，则每升高8℃，绝缘寿命缩短一半。所以必须选择合适的容量，选电机时，除选容量外，还要选电机的型式，电流种类，转速等。电子技术论坛9.1.2容量选择的主要方法在确定电流种类(交，直，励磁方式)后，按负载功率大小来预选电动机容量。然后进行各种校验。1.发热效验按发热条件检验应满足：P、T为电动机输出功率和输出转矩。NNTTPP,电子技术论坛校验2.过载能力校验对于异步机应满足：NmLTTmaxNmLTT85.0max电子技术论坛校验3.起动能力校验对鼠笼异步电动机要校验起动能力。电子技术论坛9.2电动机的发热和冷却电机在工作时，η1，即存在损耗，其功率损耗为Δp,Δp变成热能，一方面使电机本身温度升高，同时，在电机温度高出周围环境温度时要散出热量。电机温度超出环境温度的数值称为温升，用τ表示，有温升就要散热，温升τ越高，散热越快。当电动机单位时间发出的热量等于散出的热量时，电动机的温度不再增加，电动机达到稳定温升电机处于发热和散热平衡状态。电子技术论坛9.2.1发热过渡过程假设：（1）电机长期运行，负载不变时，Δp不变。（2）电机本身各部分发热均匀（3）周围环境温度不变。电机单位时间内产生的热量：其中0.24为电功率换算到热功率的热功当量。pQ24.0电子技术论坛发热过渡过程根据能量守恒定律，在dt时间内电机产生的热量，应与电机本身温度升高所需要的热量和散到周围介质中去的热量之和相等。即有热平衡方程式：dtdACAQ电子技术论坛发热过渡过程上式如果dτ=0时，即电机的温度不再升高，则τ=τs，τs为稳定温升。设T=C/A，T为发热时间常数。对小容量电机，T为10~20分钟，对大容量电机，可达数小时。解方程，得：τi为初始温度sdtdTTtTteesi1电子技术论坛电机的温升曲线开始时，τ很小，电机产生的热量主要用于提高电机本身的温度，即大部分被吸收，使τ↑，τ较高时，电机产生的热量与散到环境介质中的热量相等时，电机温度不再升高。s021tT图9-1电机的温升曲线i电子技术论坛时间常数T的物理意义电机发出的热量全部用来提高电机温度，使电机温升从零升到τs所需要的时间。电子技术论坛电机绝缘材料的最高允许工作温度绝缘级别AEBFH最高允许温度（℃）105120130155180最高允许温升（K）607580105125电子技术论坛9.2.2电机的冷却过程电机的冷却过程同样按指数规律变化，冷却即为散热过程，即τ↓的过程，与发热不同的是：τi、τs及T不同。现分二种情况讨论。1.负载减小时则：'QQpTL)(3'',''自冷式（他冷式）TTTACTAQs电子技术论坛电机冷却曲线12sT'it图9-2电机的冷却曲线电子技术论坛9.3电机工作方式电机工作方式分三种：连续工作制，短时工作制，断续周期工作制。1.连续工作电机工作时间很长，tw3~4T，tw为工作时间。例如水泵，风机等。P、Ps0t图9-3连续工作制电机的负载图和温升曲线P=f(t)=f(t)电子技术论坛2.短时工作制电机工作时间很短，电机停歇时间长。一般根据短时工作制特点，将工作时间ts结束时的温升设计在接近绝缘材料允许最高温升，则该电机在拖动同样负载而连续工作时，稳定温升将大大超过该电机的最高允许温升，而将电机烧坏，所以，短时工作制电机拖动对应的额定负载时，不允许连续运行电子技术论坛短时工作制P、s0ttwtstP图9-4短时工作制电机的负载图和稳升曲线电子技术论坛短时工作制短时工作制电机的标准工作时间为：15，30，60，90分钟四种。属于短时工作制的电机有：水闸闸门，车床等夹紧装置等。电子技术论坛3.断续周期工作制电机的工作时间tw与停歇时间ts相互交替，两段时间都较短。在工作时间内，电机温升达不到稳定值，停歇时间内电机温升也降不到零经过一个周期，温升有所上升，经过若干个周期后，温升在最高温升τmax和最低温升τmin之间波动。电子技术论坛断续周期工作制P、smaxmin0tP图9-5周期性断续工作制电机的负载图和稳升曲线电子技术论坛断续周期工作制设计这种工作制的电机时，应使最高允许温升大于最高温升，即τalτmax显然改变工作时间和停歇时间的比率，会影响τmax值的大小，为此提出负载持续率(暂载率)的概念。电子技术论坛负载持续率定义：暂载率表明工作时间占工作周期时间的百分数。(%)100swwtttFS电子技术论坛断续周期工作制标准负载持续率为：15%，25%，40%，60%四种。属于断续周期工作制的设备如：起重机械，电梯等。电子技术论坛9.4连续工作制电机的容量选择连续工作制电机的容量选择其负载分二种：恒定负载（重点介绍），变化负载。其中变化负载是指：负载长期施加，但大小变化，变化通常具有周期性，或者在统计的规律下具有周期性，如恒速轧钢机、输送量变化的连续运输机等。电子技术论坛长时恒定负载下的电动机容量选择选择方法：由已知的负载功率PL去选电动机容量使PNPL。则有：τal≥τs。其中：τs电机稳定温升，τal为电机材料最高允许温升。校验过载能力和起动能力。电子技术论坛具体方法1.连续恒定负载是电动机容量的选择由于连续工作制电动机都是按连续恒定负载设计的，只需PL≦PN就可使温升不超过允许值，不需要热校核，其容量选择步骤：（1）先计算负载功率PL；（2）按PL选电机，使PN≥PL；（3）若笼型感应电动机，需要对所选电机进行起动能力校验；CuNPPk0电子技术论坛具体方法（4）若环境温度θ0与标准40℃相差较大，应修正电动机的额定值，可按下式修正：式中：为电机空载损耗（不变损耗）与额定负载的可变损耗之比，τsN为电机额定稳定温升。14010kPPsNNCuNppk0电子技术论坛2.连续周期变化负载时电动机容量的选择可采用等效转矩法，，其步骤如下：(1)计算平均负载功率先绘制生产机械的功率负载图或转矩负载图，然后求平均负载功率PavL：式中TavL为平均负载转矩。(2)预选电动机按PN≈(1.1～1.6)PavL预选电动机，并计算预选电动机的TN。avLNniiLiLNniiLiLnnLnLLavLTntTtntPtttttPtPtPP955019550111212211电子技术论坛连续周期变化负载时电动机容量的选择（3）绘制预选电动机的电磁转矩图T=f(t).第i段的电磁转矩Ti为：LiiTdtdnGDT3752电子技术论坛连续周期变化负载时电动机容量的选择（4）用等效转矩进行发热校核：a)求出等效转矩，如果，则发热校核通过。b)对于直流电动机Φm都不变或感应电动机Φm与cosφ2都不变时，可按下式计算：NeqTTiixeqtTtT21电子技术论坛（4）用等效转矩进行发热校核(c)如第i段为弱磁，设该段磁通为Φ，转矩为Ti，则应采用修正值Ti’，即：（d）如考虑其制动冷却恶化系数α和停机冷却恶化系数β，则修正后等效转矩为：式中t1为起动时间，t2为匀速时间，t3为制动减速时间，t4停歇时间。iNiTT'4321323222121tttttTtTtTTeq电子技术论坛连续周期变化负载时电动机容量的选择（5）发热校核合格后，还需校验