電動機的選擇

2、電機的發(fā)熱和冷卻電動機的選擇1、電動機選擇的基本內容3、電機的工作制4、電機的允許輸出功率5、恒定負載電動機額定功率的選擇6、變動負載電動機額定功率的選擇返回主頁電機與拖動大連理工大學電氣工程系電動機選擇的基本內容1.類型的選擇(1)生產機械對電動機的要求機械特性、起動性能、調速性能、制動方法、過載能力……(2)經濟效益2.功率的選擇既不能過載，也不能長期輕載。類比法、統(tǒng)計法、實驗法、計算法。第10章電動機的選擇大連理工大學電氣工程系3.電壓的選擇(1)三相異步電動機的額定電壓380V、3000V、6000V、10000V。(2)根據(jù)功率選擇電壓

PN≤200kW時，選擇UN=380V。

PN＞200kW時，選擇高壓電機。一般大中型電動機選擇UN=6000V。(3)中小型直流電動機的額定電壓110V、220V、160V、440V。由220V單相橋式整流器供電由380V三相全控橋式整流器供電※三相同步電動機額定電壓基本與三相異步電動機相同。電動機選擇的基本內容大連理工大學電氣工程系4.轉速的選擇5.外形結構的選擇開啟式、防護式、封閉式、密封式、防爆式。電動機選擇的基本內容大連理工大學電氣工程系開啟式電動機電動機選擇的基本內容更多的圖片大連理工大學電氣工程系防護式電動機Y系列（IP23）電動機是防護型自扇冷式籠型三相異步電動機電動機選擇的基本內容更多的圖片大連理工大學電氣工程系封閉式電動機離心制冷機用封閉式電機螺桿制冷機用封閉式電機電動機選擇的基本內容更多的圖片大連理工大學電氣工程系密封式電動機Y系列（IP44）電動機是全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機電動機選擇的基本內容更多的圖片大連理工大學電氣工程系防爆式電動機（YB系列）YB2-B35電動機選擇的基本內容更多的圖片大連理工大學電氣工程系6.安裝型式的選擇臥式、立式。電動機選擇的基本內容(1)B3，臥式(2)B5，臥式

(3)B35，臥式(4)V1，立式

大連理工大學電氣工程系B3型電動機選擇的基本內容更多的圖片大連理工大學電氣工程系B5型電動機選擇的基本內容更多的圖片大連理工大學電氣工程系B35型電動機選擇的基本內容更多的圖片大連理工大學電氣工程系立式電動機

（V1型）電動機選擇的基本內容更多的圖片大連理工大學電氣工程系7.工作制的選擇有九種工作制。如連續(xù)工作制、短時工作制、斷續(xù)周期工作制。8.型號的選擇Y系列——封閉式籠型三相異步電動機。YR系列——繞線型三相異步電動機。YD系列——三相多速異步電動機。YB系列——防爆型三相異步電動機。T系列——三相同步電動機。Z系列——直流電動機?！妱訖C選擇的基本內容大連理工大學電氣工程系電機的發(fā)熱和冷卻電機的溫升=

電機的溫度－周圍環(huán)境溫度當發(fā)熱量=散熱量時，=穩(wěn)定值。

電機的熱平衡方程式

Cd

＋Adt=Qdt※

Q——熱量（單位時間內產生的熱量）。

C——熱容量（溫度每升高1K所需的熱量）。

A——散熱系數(shù)（為

1K時，每秒所散出的熱量）。電動機的選擇大連理工大學電氣工程系※

i——電機的初始溫升。

s

=Q/A——電機的穩(wěn)定溫升。

=C/A——電機的發(fā)熱和冷卻時間常數(shù)。d

dtCA＋=QA=

s

＋(

i－

s

)

e－

tOtsiOtis電機的發(fā)熱和冷卻大連理工大學電氣工程系電機的工作制1.連續(xù)工作制（S1工作制）OtP

sPL

應用通風機、水泵、紡織機、造紙機等。第10章電動機的選擇大連理工大學電氣工程系2.短時工作制（S2工作制）標準運行時間：15、30、60、90min。OtP

sMPLtW

應用水閘啟閉機、冶金用的電動機、起重機中的電動機。電機的工作制大連理工大學電氣工程系3.斷續(xù)周期工作制（S3工作制）OtP

PLtWtSsHL負載持續(xù)率FC=×100%tWtW＋tS

標準負載持續(xù)率

FC=15%

FC=25%FC=40%FC=60%

周期：tW＋tS≤10min。應用起重機、電梯、軋鋼輔助機械中的電動機。電機的工作制大連理工大學電氣工程系4.包括起動的斷續(xù)周期工作制（S4工作制）5.包括電制動的斷續(xù)周期工作制（S5工作制）6.連續(xù)周期工作制（S6工作制）7.包括電制動的連續(xù)周期工作制（S7工作制）8.包括變速變負載的連續(xù)周期工作制（S8工作制）9.負載和轉速非周期變化工作制（S9工作制）電機的工作制大連理工大學電氣工程系實際環(huán)境溫度滿載時的PFe

/PCu電機的允許輸出功率1.額定功率的確定表.1電機的絕緣等級絕緣等級允許最高溫度/℃AEBFHC105120130155180＞1802.工作制的影響3.環(huán)境溫度的影響√P2

=PN1＋(1＋)40℃－N一般：=0.4~1.1電動機的選擇大連理工大學電氣工程系表.2電機允許輸出的功率實際環(huán)境溫度/℃允許輸出功率增減的百分數(shù)303540455055＋8%

＋5%

0

－5%

－12.5%－20%

工程上也可以按下表對P2估算。4.海拔高度的影響海拔高度越高，空氣越稀薄，散熱越困難，使得P2＜PN。海拔1000m≤h≤4000m

h=

100m，N降低1%，P2降低0.5%。電機的允許輸出功率大連理工大學電氣工程系10.5恒定負載電動機額定功率的選擇1.連續(xù)運行的電動機①選擇工作制為S1的電動機。②求出電動機的負載功率PLPL

=Pmmt※Pm——生產機械的輸出功率；m

——生產機械的效率；t——電動機與生產機械之間傳動機構的效率。③選擇PN=PL或略大于PL的電動機。④校驗起動能力。電動機的選擇大連理工大學電氣工程系【例10.5.1】有一臺由電動機直接拖動的離心水泵，流量Q=0.04m3/s，揚程h=8m，效率m=0.58，轉速n=1440r/min。試選擇電動機的額定功率。解：(1)該電機屬于恒定負載連續(xù)運行工作方式，故選擇工作制為S1的電動機。(2)由水泵設計手冊查得Pm

=Q

r

h102※

水的比重r=1000kg/m3。Pm

=kW=3.14kW0.04×1000×8102恒定負載電動機額定功率的選擇大連理工大學電氣工程系對于直接傳動t=1，故PL

=Pmmt=kW=5.41kW3.140.58×1(3)選擇PN≥PL的電動機。例如選擇PN=5.5kW，nN=1440r/min的Y系列三相籠型異步電動機。

(4)起動能力校驗水泵為通風機負載特性類的生產機械，起動能力不會有問題。恒定負載電動機額定功率的選擇大連理工大學電氣工程系滿載時的PFe

/PCu實際運行時間標準運行時間2.短時運行的電動機(1)選擇工作制為S2的電動機①選擇標準運行時間與實際運行時間相同或相近的電動機。②求出電動機的負載功率

PL。③將PL折算成標準運行時間的負載功率

PLN。PLPLN

=－1tWNtW－tWNtW()恒定負載電動機額定功率的選擇大連理工大學電氣工程系當tW≈tWN時，則上式可簡化為④選擇額定功率PN≥PLN的電動機

。⑤校驗起動能力（對三相籠型異步電動機而言）。PLN

=PLtWtWN恒定負載電動機額定功率的選擇大連理工大學電氣工程系(2)選擇工作制為S3的電動機①將S3工作制的FCN換算成S2工作制的tWN，其對應關系為FCN=15%

tWN=30minFCN=25%

tWN=60minFCN=40%

tWN=90min②再按(1)中步驟進行計算。恒定負載電動機額定功率的選擇大連理工大學電氣工程系③選擇PN≥PLN的電動機

。④校驗起動能力。※如果tW＜(0.3~0.4)，此時可以直接由過載能力和起動能力選擇電動機的PN。(3)選擇工作制為S1的電動機①求出電動機的負載功率

PL。②將PL折算成S1

工作制時的負載功率

PLN。滿載時的PFe

/PCu短時運行時間電機的發(fā)熱時間常數(shù)PLN

=PL1－e－1＋

e－tWtW恒定負載電動機額定功率的選擇⑤校驗過載能力。則PLN＜＜PL，（對籠型異步電動機而言）大連理工大學電氣工程系【例10.5.2】某生產機械為短時運行，每次工作時間12min，停機時間足夠長，輸出功率Pm=20kW，效率m=0.833，傳動機構效率t=0.8，采用S2工作制的直流電動機拖動。試問電動機的額定功率應為多少？解：(1)電動機的負載功率為(2)選擇tW

=15min的S2工作制電動機，

其等效負載功率為

(3)選擇電動機的額定功率PN＞26.83kW。PL

=Pmmt=kW=30kW200.833×0.8PLN

=PLtWtWN=30×kW=26.83kW1215恒定負載電動機額定功率的選擇大連理工大學電氣工程系3.斷續(xù)周期運行的電動機①選擇標準負載持續(xù)率FCN與實際負載持續(xù)率FC相同或相近的S3

工作制電動機。②求出電動機的負載功率

PL。③將PL換算成標準負載持續(xù)率時的負載功率

PLN。()PLPLN

=FCNFC＋－1FCNFC當FC≈FCN時，則PLN

=PLFCFCN④選擇PN≥PLN的電動機

。⑤校驗起動能力（對三相籠型異步電動機而言）。恒定負載電動機額定功率的選擇※如果

FC＜10%，可按短時運行選擇電動機。※如果FC＞70%，可按連續(xù)運行選擇電動機。大連理工大學電氣工程系【例10.5.3】有一斷續(xù)周期工作的生產機械，運行時間tW=90s，停機時間tS=240s，需要轉速n=700r/min左右的三相繞線型異步電動機拖動，電動機的負載轉矩TL=275N·m。試選擇電動機的額定功率。解：(1)電動機的實際負載持續(xù)率(2)選擇FCN

=25%的S3工作制繞線型異步電動機。(3)電動機的負載功率FC=×100%tWtW＋tS

=×100%=27.27%9090＋240

PL

=TL

n260

=×275×700W=20.15kW2×3.1460恒定負載電動機額定功率的選擇大連理工大學電氣工程系PLN

=PLFCFCN=20.15×kW=21kW0.27270.25換算到標準負載持續(xù)率時的負載功率(3)選擇電動機的額定功率PN≥21kW。恒定負載電動機額定功率的選擇大連理工大學電氣工程系變動負載電動機額定功率的選擇1.周期性變動負載的電動機(1)求出各段時間電動機的負載功率OtPPL1t1t2t3t4PL2PL3PL4PL1t1＋PL2t2＋···t1＋t2＋···PL

=(2)求出平均負載功率(3)預選電動機的PNPN

=(1.1~1.6)PL(4)發(fā)熱校驗第10章電動機的選擇大連理工大學電氣工程系(4)發(fā)熱校驗①平均損耗法電動機的平均功率損耗為PalL1t1＋PalL2t2＋···t1＋t2＋···PalL

=※

PalL1、PalL2——每段時間的功率損耗。由電動機的效率曲線

=f(P2)

可得PalLi

=－PLiPLii電動機的額定功率損耗PalN

=－PNPNN變動負載電動機額定功率的選擇大連理工大學電氣工程系如果PalL≤PalN，發(fā)熱校驗合格。否則需加大電動機的PN，再做發(fā)熱校驗。②等效電流法適用于電動機的P0和電阻不變的情況。電動機的平均銅損耗為RIL1t1＋RIL2t2＋···t1＋t2＋···PCuL

=22=RIL2※

IL——產生該平均銅損耗

相當?shù)牡刃щ娏鳌L

=IL1t1＋IL2t2＋···t1＋t2＋···22變動負載電動機額定功率的選擇大連理工大學電氣工程系當IL≤IN，發(fā)熱校驗合格。否則需加大電動機的PN，再做發(fā)熱校驗。③等效轉矩法

適用于電動機的P0和R不變且

T∝I的情況。與等效電流對應的等效轉矩

電動機的額定銅損耗為PCuN=RIN2TL

=TL1t1＋TL2t2＋···t1＋t2＋···22只要TL≤TN，發(fā)熱校驗合格。變動負載電動機額定功率的選擇大連理工大學電氣工程系④等效功率法適用于電動機的P0和R不變，T∝I，

且n基本不變的情況。由于n不變，有P∝T，則等效負載功率為PL

=PL1t1＋PL2t2＋···t1＋t2＋···22只要PL≤PN，發(fā)熱校驗合格。(5)校驗過載能力交流電動機：TLmax≤TM

=MTTN

直流電動機：ILmax≤Iamax=(1.5~2)IaN(6)校驗起動能力滿足對Tst

和Ist的要求。變動負載電動機額定功率的選擇大連理工大學電氣工程系變動負載電動機額定功率的選擇【例.1】某生產機械擬用一臺轉速為1000r/min左右的籠型三相異步電動機拖動。負載曲線如圖所示。其中PL1=18kW，t1=40s，PL2=24kW，t2=80s，PL3=14kW，t3=60s，PL4=16kW，t4=70s。起動時的負載轉矩TLst=300N·m，采用直接起動，起動電流的影響可不考慮。試選擇電動機的額定功率。解：(1)平均負載功率OtPPL1t1t2t3t4PL2PL3PL4PL1t1＋PL2t2＋PL3t3＋PL4t4t1＋t2＋t3＋t4

PL

=

18×40＋24×80＋14×60＋16×7040＋80＋60＋70=KW

=18.4kW大連理工大學電氣工程系變動負載電動機額定功率的選擇(2)預選Y200L2－6型三相異步電動機，該電動機的PN=22kW，nN=970r/min，st

=1.8，MT

=2.0。(3)進行發(fā)熱校驗（用等效功率法）PL

=PL1t1＋PL2t2＋PL3t3＋PL4t4

t1＋t2＋t3＋t4

2222=

18×40＋24×80＋14×60＋16×7040＋80＋60＋702222kW=18.84kW由于PL＜PN，發(fā)熱校驗合格。

大連理工大學電氣工程系變動負載電動機額定功率的選擇(4)校驗過載能力由于n基本不變，P∝T，因此直接用PM校驗。因為

PM=MTPN=2×22kW=44kW

PLmax=24kW所以PM＞PLmax，過載能力合格。(5)校驗起動能力TN

=260PNnN

=

×N·m=216.7N·m602×3.1422×103

970大連理工大學電氣工程系變動負載電動機額定功率的選擇Tst=stTN

=1.8×216.7N·m=390N·m因為要求Tst＞(1.1~1.2)TLst

=(1.1~1.2)×300N·m

=330~360N·m所以起動能力校驗合格。大連理工大學電氣工程系2.需要考慮起動、制動和停機過程時發(fā)熱公式的修正OtPnPL2PL1t1t2

t3t4PL3PL1n考慮起動、制動、停機的負載曲線PalL1t1＋PalL2t2＋PalL3t3t1＋t2＋

t2＋

t4PalL

=IL

=IL1t1＋IL2t2＋IL3t3t1＋t2＋

t2＋

t4222TL

=TL1t1＋TL2t2＋TL3t3t1＋t2＋

t