電力拖動(dòng)基礎(chǔ)第五章

電力拖動(dòng)基礎(chǔ)第五章第一頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日確定電動(dòng)機(jī)的額定功率，要考慮三個(gè)方面，即電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱、過載能力與起動(dòng)能力，其中尤以發(fā)熱問題最為重要。研究電動(dòng)機(jī)發(fā)熱時(shí)，常用“溫升”這一概念。所謂“溫升”是電動(dòng)機(jī)溫度與周圍環(huán)境溫度之差，周圍環(huán)境溫度的標(biāo)準(zhǔn)值定為40℃。

電動(dòng)機(jī)的額定功率是指環(huán)境溫度為標(biāo)準(zhǔn)值40℃時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載長(zhǎng)期連續(xù)工作，其穩(wěn)定工作溫度接近或等于絕緣材料允許的最高溫度。

根據(jù)耐熱程度的不同，電動(dòng)機(jī)常用絕緣材料分為五個(gè)等級(jí)。

AEBFH105℃120℃130℃155℃180℃第二頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日電動(dòng)機(jī)的過載能力,受最大轉(zhuǎn)矩Tmax的限制：異步電動(dòng)機(jī)的λT≥(1.6~2.0)直流電動(dòng)機(jī)的λT≥(1.5~2.0)同步電動(dòng)機(jī)的λT≥(2.0~3.0)對(duì)于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，還應(yīng)校驗(yàn)其起動(dòng)能力，使?jié)M足

第三頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日5.3電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱由能量守恒定律可知：產(chǎn)生的熱量=溫升的熱量+散熱量dtACdθdtt+t=θ：電動(dòng)機(jī)單位時(shí)間發(fā)熱量C：電動(dòng)機(jī)的熱容量，即每升高1o所需熱量A：電動(dòng)機(jī)的散熱系數(shù)：電動(dòng)機(jī)的溫升一、電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱過程第四頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日上式兩邊同時(shí)除以Adt,則得微分方程

AdtdACθtt=+令：解此微分方程，則可得溫升曲線方程式

THt0Ttsee--+-=ttt)1(若起動(dòng)時(shí)電機(jī)處于冷態(tài)，t0=0，

Ttse--=tt)1(第五頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日電動(dòng)機(jī)的溫升曲線為：0tssi4TH經(jīng)過(3~4)T溫升就可達(dá)到穩(wěn)定值s。小電動(dòng)機(jī)T=10~20分鐘；其只需要半小時(shí)就能達(dá)到穩(wěn)定溫升s。大電動(dòng)機(jī)T=30分鐘；其需要兩個(gè)小時(shí)才能達(dá)到穩(wěn)定溫升s。1、散熱條件（A）不變時(shí)，損耗θ增加，穩(wěn)定溫升增加。結(jié)論：2、改善散熱條件（A）可以降低穩(wěn)定溫升。第六頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日二、電動(dòng)機(jī)的散熱過程電動(dòng)機(jī)達(dá)到穩(wěn)定溫升后，如果負(fù)載減小或停車，則電機(jī)的發(fā)熱量將減小于散熱量，電機(jī)溫度會(huì)下降，最后穩(wěn)定于較低的穩(wěn)定溫升。這個(gè)溫升下降過程叫電動(dòng)機(jī)的冷卻。電動(dòng)機(jī)冷卻的溫升方程仍為：e)(T’ts0s-t-t+t=t只是s<0，當(dāng)電機(jī)停車時(shí)s=0.0tss04T’H電機(jī)冷卻條件惡化，散熱率A’下降第七頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日斷續(xù)周期工作方式5.3電動(dòng)機(jī)工作方式的分類：連續(xù)工作方式短時(shí)工作方式：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)限15、30、60、90分鐘。負(fù)載持續(xù)率：工作時(shí)間與工作周期之比。標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率為15%，25%，40%，60%，工作周期不得超過10分鐘。第八頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于連續(xù)恒定負(fù)載的拖動(dòng)系統(tǒng)：選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率PN等于或略大于負(fù)載功率PL。電動(dòng)機(jī)的使用環(huán)境不得超過+40°C5.5連續(xù)恒定負(fù)載電機(jī)容量的選擇根據(jù)發(fā)熱等效的原則：即在不同的環(huán)境溫度下，帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的溫度均達(dá)絕緣材料的最高允許溫度θm的原則

電動(dòng)機(jī)在實(shí)際環(huán)境溫度為θ０時(shí)允許輸出功率的計(jì)算公式：K不變損耗（空載損耗）與額定負(fù)載下可變損耗（銅耗）

之比，其值決定于電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)速，一般為0.4～1.1

。第九頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日環(huán)境溫度30℃35℃40℃45℃50℃55℃電動(dòng)機(jī)功率增減的百分?jǐn)?shù)+8%+5%0-5%-12.5%-25%環(huán)境溫度低于30℃時(shí)，一般也只增加8%。

電動(dòng)機(jī)所在地點(diǎn)的海拔高度對(duì)電動(dòng)機(jī)的溫升也有影響，因?yàn)楹０卧礁撸瑲鉁卦降?，散熱條件越差，兩者可適當(dāng)補(bǔ)償。因此規(guī)定1000米以下，額定功率不進(jìn)行校正，但大于1000米時(shí)，需進(jìn)行校正或采用適用于高原的電動(dòng)機(jī)。

空氣濕度對(duì)電機(jī)工作也有影響，濕度較大，絕緣降低。一般要求年平均相對(duì)濕度不應(yīng)超過85%。在周圍環(huán)境溫度不同時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率可粗略地相應(yīng)增減。第十頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日二、變化負(fù)載下電動(dòng)機(jī)功率的選擇第十一頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日變化負(fù)載下電動(dòng)機(jī)功率選擇的一般步驟如下：1）計(jì)算并繪制生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載圖或。2）預(yù)選電動(dòng)機(jī)的功率。在過渡過程中，可變損耗與電流平方成正比，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱較為嚴(yán)重，電動(dòng)機(jī)額定功率按下式預(yù)選≥≥3）作出電動(dòng)機(jī)的負(fù)載圖，作圖時(shí)已考慮了電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)及過渡過程等工作情況。4）進(jìn)行發(fā)熱、過載能力及必要時(shí)的起動(dòng)能力校驗(yàn)。第十二頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日下面著重介紹校驗(yàn)發(fā)熱的方法：（一）平均損耗法為第i段電動(dòng)機(jī)的損耗。

發(fā)熱校核通過。說明預(yù)選電動(dòng)機(jī)功率太小

說明預(yù)選電動(dòng)機(jī)功率太大，電動(dòng)機(jī)得不到充分利用。

只要電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的損耗第十三頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日（二）等效法1．等效電流法（式中C為常數(shù)）把平均損耗中的可變損耗所對(duì)應(yīng)的電流稱為等效電流等效電流法，就是按照損耗相等的原則，求出一個(gè)等效的不變的電流來代替變化的負(fù)載電流（對(duì)于交流異步電動(dòng)機(jī)，應(yīng)為定子電流），如果預(yù)選電動(dòng)機(jī)的額定電流滿足下列條件：則發(fā)熱校驗(yàn)通過?！莸谑捻?yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日2．等效轉(zhuǎn)矩法有時(shí)已知的不是負(fù)載電流圖，而是轉(zhuǎn)矩圖，可以寫成轉(zhuǎn)矩形式3．等效功率法等效功率法是當(dāng)轉(zhuǎn)速基本不變時(shí)由等效轉(zhuǎn)矩法引出來的。如果預(yù)選電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，則發(fā)熱校驗(yàn)通過。可由預(yù)選電動(dòng)機(jī)的額定功率及額定轉(zhuǎn)速算出，即≥如，則電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱校驗(yàn)即告通過。同樣，必須進(jìn)行功率過載能力的校驗(yàn)?！莸谑屙?yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日5.8短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)的選擇

一、選用為連續(xù)工作制而設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)

設(shè)短時(shí)功率為Pg，時(shí)間為tg。如果選擇連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)，使PN〉Pg，顯然在t=tg時(shí)，溫升按曲線1只能達(dá)到τ’g，而達(dá)不到τm。從發(fā)熱觀點(diǎn)考慮，電動(dòng)機(jī)得不到充分利用。選用連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)的PN<Pg,在工作時(shí)間ts內(nèi)電動(dòng)機(jī)達(dá)到的最高溫升τm，即等于或接近于由絕緣材料決定的電動(dòng)機(jī)的最高允許溫升τW。

第十六頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日按發(fā)熱觀點(diǎn)可以推導(dǎo)出功率過載倍數(shù)

TtTtNgQggeγePP---+==11lγ為不變損耗與額定可變損耗之比

可見γ一定時(shí)，按發(fā)熱觀點(diǎn)的功率過載倍數(shù)隨的減小而增大，將出現(xiàn)，過載能力通不過。

mQl>l應(yīng)從過載能力出發(fā)，按下式選擇連續(xù)工作方式電動(dòng)機(jī)的額定功率：

鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是一定的，無論是按發(fā)熱還是過載能力決定的電動(dòng)機(jī)功率，都必須校驗(yàn)起動(dòng)能力。

第十七頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日二、選用專為短時(shí)工作制設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)

對(duì)同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，對(duì)應(yīng)不同的工作時(shí)間，其額定功率不同，關(guān)系為P15>P30>P60>P90,顯然過載能力也不同，其關(guān)系為λ15<λ30<λ60<λ90。一般在銘牌上標(biāo)的是小時(shí)功率，即P60。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)實(shí)際工作時(shí)間tgx與標(biāo)準(zhǔn)值tg不同時(shí)，應(yīng)把tgx下的功率Px換算到tg下的功率Pg，再按Pg來進(jìn)行電動(dòng)機(jī)功率的選擇。

第十八頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日斷續(xù)周期工作制電動(dòng)機(jī)功率的選擇與連續(xù)工作制變化負(fù)載下功率選擇相似，在一般情況下，也要經(jīng)過預(yù)選及校驗(yàn)等步驟。即先根據(jù)負(fù)載初步確定負(fù)載持續(xù)率ε和負(fù)載