电力拖动基础第五章.ppt

电力拖动基础电力拖动基础 第五章第五章 确定电动机的额定功率，要考虑三个方面，即电动机的发确定电动机的额定功率，要考虑三个方面，即电动机的发热、过载能力与起动能力，其中尤以发热问题最为重要热、过载能力与起动能力，其中尤以发热问题最为重要 研究电动机发热时，常用研究电动机发热时，常用““温升温升””这一概念所谓这一概念所谓““温升温升””是电动机温度与周围环境温度之差，周围环境温度的标准是电动机温度与周围环境温度之差，周围环境温度的标准值定为值定为40℃40℃ 电动机的额定功率是指环境温度为标准值电动机的额定功率是指环境温度为标准值40℃℃时，电动时，电动机带额定负载长期连续工作，其稳定工作温度接近或等于绝机带额定负载长期连续工作，其稳定工作温度接近或等于绝缘材料允许的最高温度缘材料允许的最高温度 根据耐热程度的不同，电动机常用绝缘材料分为五个等级根据耐热程度的不同，电动机常用绝缘材料分为五个等级 A AE EB BF FH H105 ℃105 ℃120℃120℃130℃130℃155℃155℃180℃180℃电动机的过载能力电动机的过载能力, ,受最大转矩受最大转矩T Tmaxmax的限制：的限制：异步电动机的异步电动机的λT≥(1.6~2.0)直流电动机的直流电动机的λT≥(1.5~2.0)同步电动机的同步电动机的λT≥(2.0~3.0)对于鼠笼式异步电动机，还应校验其起动能力，使满足对于鼠笼式异步电动机，还应校验其起动能力，使满足 5.3电动机的机的发热由能量守恒定律可知：由能量守恒定律可知：产生的生的热量量=温升的温升的热量量+散散热量量dtACd θdt + + = =θ：：电动机机单位位时间发热量量C：：电动机的机的热容量，即每升高容量，即每升高1º所需所需热量量A：：电动机的散机的散热系数系数 ：：电动机的温升机的温升一、电动机的发热过程一、电动机的发热过程上式两边同时除以上式两边同时除以Adt,则得微分方程则得微分方程 AdtdAC θtt=+令：令：解此微分方程，则可得温升曲线方程式解此微分方程，则可得温升曲线方程式 THt0Ttsee- -- -+ +- -= =t tt tt t)1 (若起动时电机处于冷态，若起动时电机处于冷态，t t0 0 =0=0，， Ttse- -- -= =t tt t)1 (电动机的温升曲机的温升曲线为：： 0t ss i4TH 经过(3~4) T温升就可达温升就可达到到稳定定值 s。

小小电动机机T=10~20分分钟；其；其只需要半小只需要半小时就能达到就能达到稳定温定温升升 s 大大电动机机T=30分分钟；其需要两个小；其需要两个小时才能达到才能达到稳定温升定温升 s1、散、散热条件（条件（A））不不变时，，损耗耗θ增加，增加，稳定定 温升增加温升增加结论：：2、、改善散改善散热条件（条件（A））可以降低可以降低稳定温升定温升二、二、电动机的散机的散热过程程 电动机达到机达到稳定温升后，如果定温升后，如果负载减小或停减小或停车，，则电机机的的发热量将减小于散量将减小于散热量，量，电机温度会下降，最后机温度会下降，最后稳定于定于较低的低的稳定温升这个温升下降个温升下降过程叫程叫电动机的冷却机的冷却电动机冷却的温升方程仍机冷却的温升方程仍为：：e )(T’ts0s- - - - + + = = 只是只是 s<  0，，当电机停车时当电机停车时 s=0. 0t ss 04T’H电机冷却条件恶化，散热率电机冷却条件恶化，散热率A’下降下降断续周期工作方式断续周期工作方式5.3 电动机工作方式的分类：电动机工作方式的分类： 连续工作方式连续工作方式短时工作方式：标准时限短时工作方式：标准时限1515、、3030、、6060、、9090分钟。

分钟负载持续率：工作时间与工作周期之比负载持续率：工作时间与工作周期之比标准负载持续率为标准负载持续率为15%15%，，25%25%，，40%40%，，60%60%，工作周期不得超过，工作周期不得超过1010分钟对于连续恒定负载的拖动系统：对于连续恒定负载的拖动系统：选择电动机的额定功率选择电动机的额定功率P PN N等于等于或略大于负载功率或略大于负载功率P PL L电动机的使用环境不得超过电动机的使用环境不得超过+40°+40°C C5.5 连续恒定负载电机容量的选择连续恒定负载电机容量的选择根据发热等效的原则：即在不同的环境温度下，带负载运行根据发热等效的原则：即在不同的环境温度下，带负载运行时电动机的温度均达绝缘材料的最高允许温度时电动机的温度均达绝缘材料的最高允许温度θm的原则的原则 电动机在实际环境温度为电动机在实际环境温度为θ００时允许输出功率的计算公式时允许输出功率的计算公式 ：：K不变损耗（空载损耗）与额定负载下可变损耗（铜耗）不变损耗（空载损耗）与额定负载下可变损耗（铜耗） 之比，其值决定于电动机的结构与转速，一般为之比，其值决定于电动机的结构与转速，一般为0.4～～1.1 。

环境温度环境温度30℃℃35℃℃40℃℃45℃℃50℃℃55℃℃电动机功率电动机功率增减的百分数增减的百分数+8%+5%0-5%-12.5%-25%环境温度低于环境温度低于30℃℃时，一般也只增加时，一般也只增加8% 电动机所在地点的海拔高度对电动机的温升也有影响，因为电动机所在地点的海拔高度对电动机的温升也有影响，因为海拔越高，气温越低，散热条件越差，两者可适当补偿因此海拔越高，气温越低，散热条件越差，两者可适当补偿因此规定规定1000米以下，额定功率不进行校正，但大于米以下，额定功率不进行校正，但大于1000米时，需米时，需进行校正或采用适用于高原的电动机进行校正或采用适用于高原的电动机 空气湿度对电机工作也有影响，湿度较大，绝缘降低一般空气湿度对电机工作也有影响，湿度较大，绝缘降低一般要求要求 年平均相对湿度不应超过年平均相对湿度不应超过85%在周围环境温度不同时，电动机功率可粗略地相应增减在周围环境温度不同时，电动机功率可粗略地相应增减二、变化负载下电动机功率的选择二、变化负载下电动机功率的选择变化负载下电动机功率选择的一般步骤如下：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图）计算并绘制生产机械负载图 或或 。

2）预选电动机的功率预选电动机的功率 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，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电动机额定功率按下式预选 ≥≥≥≥3）作出电动机的负载图）作出电动机的负载图 ，作图时已考虑了电动机的稳定，作图时已考虑了电动机的稳定运转及过渡过程等工作情况运转及过渡过程等工作情况4）进行发热、过载能力及必要时的起动能力校验进行发热、过载能力及必要时的起动能力校验下面着重介绍校验发热的方法：下面着重介绍校验发热的方法：（一）平均损耗法（一）平均损耗法为第为第i i段电动机的损耗段电动机的损耗 发热校核通过发热校核通过 说明预选电动机功率太小说明预选电动机功率太小 说明预选电动机功率太大，电动机得不到充分利用说明预选电动机功率太大，电动机得不到充分利用 只要只要电动机额定运行时电动机额定运行时的损耗的损耗（二）等效法（二）等效法1．等效电流法．等效电流法 （式中（式中C为常数为常数 ））把平均损耗中的可变损耗把平均损耗中的可变损耗 所对应的电流称为等效电流所对应的电流称为等效电流 等效电流法，就是按照损耗相等的原则，求出一个等效的不变的电等效电流法，就是按照损耗相等的原则，求出一个等效的不变的电流流 来代替变化的负载电流来代替变化的负载电流 （对于交流异步电动机，应为（对于交流异步电动机，应为定子电流），如果预选电动机的额定电流满足下列条件：定子电流），如果预选电动机的额定电流满足下列条件：则发热校验通过。

则发热校验通过 ≥≥2．等效转矩法．等效转矩法 有时已知的不是负载电流图，而有时已知的不是负载电流图，而是转矩图是转矩图 ，可以写成转矩形式，可以写成转矩形式 3．等效功率法．等效功率法 等效功率法是当转速基本不变等效功率法是当转速基本不变时由等效转矩法引出来的时由等效转矩法引出来的 如果预选电动机的额定转矩如果预选电动机的额定转矩 ，则发热校验通过则发热校验通过 可由可由预选电动机的额定功率及额定转速算出，即预选电动机的额定功率及额定转速算出，即 ≥≥如如 ，则电动机的发热校验即告通过同样，必须进行功率，则电动机的发热校验即告通过同样，必须进行功率过载能力的校验过载能力的校验≥≥5.8 短时工作制电动机的选择短时工作制电动机的选择 一、选用为连续工作制而设计的电动机一、选用为连续工作制而设计的电动机 设短时功率为设短时功率为P Pg g，，时间为时间为t tg g 如果选择连续工作制电动机如果选择连续工作制电动机，，使使P PN N〉〉P Pg g ，显然在，显然在t= tt= tg g时，温升按曲线时，温升按曲线1 1只能达到只能达到τ’τ’g g，，而而达不到达不到ττm m 。

从发热观点考虑，电动机得不到充分利用从发热观点考虑，电动机得不到充分利用选用连续工作制电动机的选用连续工作制电动机的 P PN Nl 应从过载能力出发，按下式选择连续工作方式电动机的额定功应从过载能力出发，按下式选择连续工作方式电动机的额定功率：率： 鼠笼式异步电动机的起动转矩是一定的，无论是按发热还是鼠笼式异步电动机的起动转矩是一定的，无论是按发热还是过载能力决定的电动机功率，都必须校验起动能力。

过载能力决定的电动机功率，都必须校验起动能力 二、选用专为短时工作制设计的电动机二、选用专为短时工作制设计的电动机 对同一台电动机，对应不同的工作时间，其额定功率不同，对同一台电动机，对应不同的工作时间，其额定功率不同，关系为关系为P15>P30>P60>P90,显然过载能力也不同，其关系为显然过载能力也不同，其关系为λλ15<λλ30<λλ60<λλ90一般在铭牌上标的是小时功率，即一般在铭牌上标的是小时功率，即P60 当电动机实际工作时间当电动机实际工作时间tgx与标准值与标准值tg不同时，应把不同时，应把tgx下的功下的功率率Px换算到换算到tg下的功率下的功率Pg，，再按再按Pg来进行电动机功率的选择来进行电动机功率的选择 断续周期工作制电动机功率的选择与连续工作制变化负载下功断续周期工作制电动机功率的选择与连续工作制变化负载下功率选择相似，在一般情况下，也要经过预选及校验等步骤即率选择相似，在一般情况下，也要经过预选及校验等步骤即先根据负载初步确定负载持续率先根据负载初步确定负载持续率εε和负载功率的平均值和负载功率的平均值P Peqeq，，预预选电动机，作出电动机的负载图，进行发热、过载能力及必要选电动机，作出电动机的负载图，进行发热、过载能力及必要时起动能力的校验。

时起动能力的校验 5.95.9断续周期工作制电动机的选择断续周期工作制电动机的选择 专为断续周期工作制设计的电动机此类电动机的共同特点专为断续周期工作制设计的电动机此类电动机的共同特点是起动能力强是起动能力强,过载能力大过载能力大,惯性小惯性小,机械强度好机械强度好,绝缘等级高绝缘等级高,临界转差率临界转差率Sm(对鼠笼式电机对鼠笼式电机)设计得较高等设计得较高等。