電機(jī)與拖動基礎(chǔ)11

第11章電動機(jī)的選擇開啟式電動機(jī)電動機(jī)選擇的基本內(nèi)容防護(hù)式電動機(jī)Y系列（IP23）電動機(jī)是防護(hù)型自扇冷式籠型三相異步電動機(jī)電動機(jī)選擇的基本內(nèi)容封閉式電動機(jī)離心制冷機(jī)用封閉式電機(jī)螺桿制冷機(jī)用封閉式電機(jī)電動機(jī)選擇的基本內(nèi)容密封式電動機(jī)Y系列（IP44）電動機(jī)是全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機(jī)電動機(jī)選擇的基本內(nèi)容防爆式電動機(jī)（YB系列）YB2-B35電動機(jī)選擇的基本內(nèi)容6.安裝型式的選擇臥式、立式。電動機(jī)選擇的基本內(nèi)容(1)B3，臥式(2)B5，臥式

(3)B35，臥式(4)V1，立式

B3

型電動機(jī)選擇的基本內(nèi)容B5

型電動機(jī)選擇的基本內(nèi)容B35

型電動機(jī)選擇的基本內(nèi)容立式電動機(jī)

（V1型）電動機(jī)選擇的基本內(nèi)容11.1電機(jī)的發(fā)熱與溫升、允許溫升

電機(jī)的溫升

=

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

電機(jī)的熱平衡方程式※

Q——熱量（單位時間內(nèi)產(chǎn)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）。第11章電動機(jī)的選擇※——電機(jī)的初始溫升。

——電機(jī)的穩(wěn)定溫升。

——電機(jī)的發(fā)熱和冷卻時間常數(shù)。Ot電機(jī)的發(fā)熱和冷卻Ot允許溫升電機(jī)絕緣材料的最高允許工作溫度絕緣級別AEBFH最高允許溫度（℃）105120130155180最高允許溫升（K）65809010514011.2電機(jī)的工作制、允許溫升1.連續(xù)工作制（S1工作制）Ot

應(yīng)用通風(fēng)機(jī)、水泵、紡織機(jī)、造紙機(jī)等。第11章電動機(jī)的選擇允許溫升2.短時工作制（S2工作制）標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行時間：15、30、60、90min。Ot

應(yīng)用水閘啟閉機(jī)、冶金用的電動機(jī)、起重機(jī)中的電動機(jī)。電機(jī)的工作制允許溫升3.斷續(xù)周期工作制（S3工作制）OtP

負(fù)載持續(xù)率FS=×100%trtr＋t0

標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率

FS=15%

FS=25%FS=40%FS=60%

周期：tr＋t0≤10min。應(yīng)用起重機(jī)、電梯、軋鋼輔助機(jī)械中的電動機(jī)。電機(jī)的工作制允許溫升11.3電動機(jī)的選擇1、電動機(jī)種類與類型的選擇2、電動機(jī)電壓與同步轉(zhuǎn)速的選擇3、電動機(jī)的額定功率（11.4）4、電動機(jī)的功率的選擇（11.5）1).連續(xù)運(yùn)行的電動機(jī)2).短時運(yùn)行的電動機(jī)3).斷續(xù)周期運(yùn)行的電動機(jī)5、電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩選擇6、電動機(jī)的過載倍數(shù)與起動轉(zhuǎn)矩實際環(huán)境溫度滿載時的PFe

/PCu11.4電動機(jī)的額定功率1.額定功率的確定

電機(jī)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第11章電動機(jī)的選擇

電機(jī)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?jǐn)?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，

降低1%，P2降低0.5%。電機(jī)的允許輸出功率11.5恒定負(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇1.連續(xù)運(yùn)行的電動機(jī)①選擇工作制為S1的電動機(jī)。②求出電動機(jī)的負(fù)載功率PLPL

=Pmmt※Pm——生產(chǎn)機(jī)械的輸出功率；m

——生產(chǎn)機(jī)械的效率；t——電動機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械之間傳動機(jī)構(gòu)的效率。③選擇PN=PL或略大于PL的電動機(jī)。即PN≥PL。④校驗起動能力。第11章電動機(jī)的選擇【例11.1】有一臺由電動機(jī)直接拖動的離心水泵，流量Q=0.04m3/s，揚(yáng)程h=8m，效率m=0.58，轉(zhuǎn)速n=1440r/min。試選擇電動機(jī)的額定功率。解：(1)該電機(jī)屬于恒定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行工作方式，故選擇工作制為S1的電動機(jī)。(2)由水泵設(shè)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(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇對于直接傳動t=1，故PL

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

(4)起動能力校驗水泵為通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性類的生產(chǎn)機(jī)械，起動能力不會有問題。恒定負(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇滿載時的PFe

/PCu實際運(yùn)行時間標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行時間2.短時運(yùn)行的電動機(jī)(1)選擇工作制為S2的電動機(jī)①選擇標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行時間與實際運(yùn)行時間相同或相近的電動機(jī)。②求出電動機(jī)的負(fù)載功率

PL。③將PL折算成標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行時間的負(fù)載功率

PLN。恒定負(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇當(dāng)tr≈trb時，則上式可簡化為④選擇額定功率PN≥PLN的電動機(jī)

。⑤校驗起動能力（對三相籠型異步電動機(jī)而言）。恒定負(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇(2)選擇工作制為S3的電動機(jī)①將S3工作制的FCN換算成S2工作制的trb

，其對應(yīng)關(guān)系為恒定負(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇②再按(1)中步驟進(jìn)行計算。③選擇PN≥PLN的電動機(jī)

。④校驗起動能力?！?/p>

如果

tr＜(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(jī)的PN

。(3)選擇工作制為S1的電動機(jī)①求出電動機(jī)的負(fù)載功率

PL。②將PL折算成S1

工作制時的負(fù)載功率

PLN。滿載時的PFe

/PCu短時運(yùn)行時間電機(jī)的發(fā)熱時間常數(shù)恒定負(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇⑤校驗過載能力。則PLN＜＜PL，【例11.2】某生產(chǎn)機(jī)械為短時運(yùn)行，每次工作時間12min，停機(jī)時間足夠長，輸出功率Pm=20kW，效率m=0.833，傳動機(jī)構(gòu)效率t=0.8，采用S2工作制的直流電動機(jī)拖動。試問電動機(jī)的額定功率應(yīng)為多少？解：(1)電動機(jī)的負(fù)載功率為(2)選擇tW

=15min的S2工作制電動機(jī)，

其等效負(fù)載功率為

(3)選擇電動機(jī)的額定功率PN＞26.83kW。PL

=Pmmt=kW=30kW200.833×0.8PLN

=PLtrtrb=30×kW=26.83kW1215恒定負(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇3.斷續(xù)周期運(yùn)行的電動機(jī)①選擇標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率FCN與實際負(fù)載持續(xù)率FC

相同或相近的S3

工作制電動機(jī)。②求出電動機(jī)的負(fù)載功率

PL。③將PL換算成標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率時的負(fù)載功率

PLN。()PLPLN

=FSNFS＋－1FSNFS當(dāng)FS≈FSN時，則PLN

=PLFSFSN④選擇PN≥PLN的電動機(jī)

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

如果

FS＜10%，可按短時運(yùn)行選擇電動機(jī)?！绻鸉S＞70%，可按連續(xù)運(yùn)行選擇電動機(jī)?！纠?1.3】有一斷續(xù)周期工作的生產(chǎn)機(jī)械，運(yùn)行時間tr=90s，停機(jī)時間t0=240s，需要轉(zhuǎn)速n=700r/min左右的三相繞線型異步電動機(jī)拖動，電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=275N·m。試選擇電動機(jī)的額定功率。解：(1)電動機(jī)的實際負(fù)載持續(xù)率(2)選擇FSN

=25%的S3工作制繞線型異步電動機(jī)。(3)電動機(jī)的負(fù)載功率FS=×100%trtr＋t0

=×100%=27.27%9090＋240

PL

=TL

n260

=×275×700W=20.15kW2×3.1460恒定負(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇PLN

=PLFSFSN=20.15×kW=21kW0.27270.25換算到標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率時的負(fù)載功率(3)選擇電動機(jī)的額定功率PN≥21kW。10.5恒定負(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇11.6變動負(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇1.周期性變動負(fù)載的電動機(jī)(1)求出各段時間電動機(jī)的負(fù)載功率OtPPL1t1t2t3t4PL2PL3PL4PL1t1＋PL2t2＋···t1＋t2＋···PL

=(2)求出平均負(fù)載功率(3)預(yù)選電動機(jī)的PNPN

=(1.1~1.6)PL(4)發(fā)熱校驗第11章電動機(jī)的選擇(4)發(fā)熱校驗①平均損耗法電動機(jī)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(jī)的效率曲線

=f(P2)

可得PalLi

=－PLiPLii

電動機(jī)的額定功率損耗PalN

=－PNPNN變動負(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇

如果PalL≤PalN，發(fā)熱校驗合格。否則需加大電動機(jī)的PN，再做發(fā)熱校驗。②等效電流法適用于電動機(jī)的P0和電阻不變的情況。電動機(jī)的平均銅損耗為RIL1t1＋RIL2t2＋···t1＋t2＋···PCuL

=22=RIL2※

IL——產(chǎn)生該平均銅損耗

相當(dāng)?shù)牡刃щ娏?。IL

=IL1t1＋I(xiàn)L2t2＋···t1＋t2＋···22變動負(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇

當(dāng)IL≤IN，發(fā)熱校驗合格。否則需加大電動機(jī)的PN，再做發(fā)熱校驗。③等效轉(zhuǎn)矩法

適用于電動機(jī)的P0和R不變且T∝I的情況。與等效電流對應(yīng)的等效轉(zhuǎn)矩

電動機(jī)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(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇④等效功率法

適用于電動機(jī)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(fù)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(jī)：TLmax≤TM=MTTN

直流電動機(jī)：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(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇變動負(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇【例11.4】某生產(chǎn)機(jī)械擬用一臺轉(zhuǎn)速為1000r/min左右的籠型三相異步電動機(jī)拖動。負(fù)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(fù)載轉(zhuǎn)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(jī)的額定功率。解：(1)平均負(fù)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變動負(fù)載電動機(jī)額定功率的選擇(2)預(yù)選Y200L2－6型三相異步電動機(jī)，該電動機(jī)的PN=22kW，nN=970r/min，st

=1.8，MT

=2.0。(3)進(jìn)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。

變動負(fù)載電動機(jī)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

變動負(fù)載電動機(jī)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。2.需要考慮起動、制動和停機(jī)過程時發(fā)熱公式的修正OtPnPL2PL1t1t2

t3t4PL3PL1n考慮起動、制動、停機(jī)的負(fù)載曲線PalL1t1＋PalL2t2＋PalL3t3t1＋t2＋

t2＋

t4PalL

=IL

=IL1t1＋I(xiàn)L2t2＋I(xiàn)L3t3t1＋t2＋

t2＋

t4222TL

=TL1t1＋TL2t2＋TL3t3t1＋t2＋

t2＋

t4222PL

=PL1t1＋PL2t2＋PL3t3t1＋t2＋

t2＋

t422