電力拖動基礎第五章

電力拖動基礎第五章第1頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月確定電動機的額定功率，要考慮三個方面，即電動機的發(fā)熱、過載能力與起動能力，其中尤以發(fā)熱問題最為重要。研究電動機發(fā)熱時，常用“溫升”這一概念。所謂“溫升”是電動機溫度與周圍環(huán)境溫度之差，周圍環(huán)境溫度的標準值定為40℃。

電動機的額定功率是指環(huán)境溫度為標準值40℃時，電動機帶額定負載長期連續(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，電動機常用絕緣材料分為五個等級。

AEBFH105℃120℃130℃155℃180℃第2頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電動機的過載能力,受最大轉矩Tmax的限制：異步電動機的λT≥(1.6~2.0)直流電動機的λT≥(1.5~2.0)同步電動機的λT≥(2.0~3.0)對于鼠籠式異步電動機，還應校驗其起動能力，使?jié)M足

第3頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3電動機的發(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：電動機單位時間發(fā)熱量C：電動機的熱容量，即每升高1o所需熱量A：電動機的散熱系數(shù)

：電動機的溫升一、電動機的發(fā)熱過程第4頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月上式兩邊同時除以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(若起動時電機處于冷態(tài)，t0=0，

Ttse--=tt)1(第5頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電動機的溫升曲線為：

0t

ss

i4TH經(jīng)過(3~4)T溫升就可達到穩(wěn)定值

s。小電動機T=10~20分鐘；其只需要半小時就能達到穩(wěn)定溫升

s。大電動機T=30分鐘；其需要兩個小時才能達到穩(wěn)定溫升

s。1、散熱條件（A）不變時，損耗θ增加，穩(wěn)定溫升增加。結論：2、改善散熱條件（A）可以降低穩(wěn)定溫升。第6頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電動機的散熱過程電動機達到穩(wěn)定溫升后，如果負載減小或停車，則電機的發(fā)熱量將減小于散熱量，電機溫度會下降，最后穩(wěn)定于較低的穩(wěn)定溫升。這個溫升下降過程叫電動機的冷卻。電動機冷卻的溫升方程仍為：e)(T’ts0s-t-t+t=t只是

s<

0，當電機停車時

s=0.

0t

ss

04T’H電機冷卻條件惡化，散熱率A’下降第7頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月斷續(xù)周期工作方式5.3電動機工作方式的分類：連續(xù)工作方式短時工作方式：標準時限15、30、60、90分鐘。負載持續(xù)率：工作時間與工作周期之比。標準負載持續(xù)率為15%，25%，40%，60%，工作周期不得超過10分鐘。第8頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月對于連續(xù)恒定負載的拖動系統(tǒng)：選擇電動機的額定功率PN等于或略大于負載功率PL。電動機的使用環(huán)境不得超過+40°C5.5連續(xù)恒定負載電機容量的選擇根據(jù)發(fā)熱等效的原則：即在不同的環(huán)境溫度下，帶負載運行時電動機的溫度均達絕緣材料的最高允許溫度θm的原則

電動機在實際環(huán)境溫度為θ０時允許輸出功率的計算公式：K不變損耗（空載損耗）與額定負載下可變損耗（銅耗）

之比，其值決定于電動機的結構與轉速，一般為0.4～1.1

。第9頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境溫度30℃35℃40℃45℃50℃55℃電動機功率增減的百分數(shù)+8%+5%0-5%-12.5%-25%環(huán)境溫度低于30℃時，一般也只增加8%。

電動機所在地點的海拔高度對電動機的溫升也有影響，因為海拔越高，氣溫越低，散熱條件越差，兩者可適當補償。因此規(guī)定1000米以下，額定功率不進行校正，但大于1000米時，需進行校正或采用適用于高原的電動機。

空氣濕度對電機工作也有影響，濕度較大，絕緣降低。一般要求年平均相對濕度不應超過85%。在周圍環(huán)境溫度不同時，電動機功率可粗略地相應增減。第10頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月二、變化負載下電動機功率的選擇第11頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月變化負載下電動機功率選擇的一般步驟如下：1）計算并繪制生產(chǎn)機械負載圖或。2）預選電動機的功率。在過渡過程中，可變損耗與電流平方成正比，電動機發(fā)熱較為嚴重，電動機額定功率按下式預選≥≥3）作出電動機的負載圖，作圖時已考慮了電動機的穩(wěn)定運轉及過渡過程等工作情況。4）進行發(fā)熱、過載能力及必要時的起動能力校驗。第12頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月下面著重介紹校驗發(fā)熱的方法：（一）平均損耗法為第i段電動機的損耗。

發(fā)熱校核通過。說明預選電動機功率太小

說明預選電動機功率太大，電動機得不到充分利用。

只要電動機額定運行時的損耗第13頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月（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應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，求出一個等效的不變的電流來代替變化的負載電流（對于交流異步電動機，應為定子電流），如果預選電動機的額定電流滿足下列條件：則發(fā)熱校驗通過。≥第14頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月2．等效轉矩法有時已知的不是負載電流圖，而是轉矩圖，可以寫成轉矩形式3．等效功率法等效功率法是當轉速基本不變時由等效轉矩法引出來的。如果預選電動機的額定轉矩，則發(fā)熱校驗通過?？捎深A選電動機的額定功率及額定轉速算出，即≥如，則電動機的發(fā)熱校驗即告通過。同樣，必須進行功率過載能力的校驗?！莸?5頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月5.8短時工作制電動機的選擇

一、選用為連續(xù)工作制而設計的電動機

設短時功率為Pg，時間為tg。如果選擇連續(xù)工作制電動機，使PN〉Pg，顯然在t=tg時，溫升按曲線1只能達到τ’g，而達不到τm。從發(fā)熱觀點考慮，電動機得不到充分利用。選用連續(xù)工作制電動機的PN<Pg,在工作時間ts內電動機達到的最高溫升τm，即等于或接近于由絕緣材料決定的電動機的最高允許溫升τW。

第16頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月按發(fā)熱觀點可以推導出功率過載倍數(shù)

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

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

mQl>l應從過載能力出發(fā)，按下式選擇連續(xù)工作方式電動機的額定功率：

鼠籠式異步電動機的起動轉矩是一定的，無論是按發(fā)熱還是過載能力決定的電動機功率，都必須校驗起動能力。

第17頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月二、選用專為短時工作制設計的電動機

對同一臺電動機，對應不同的工作時間，其額定功率不同，關系為P15>P30>P60>P90,顯然過載能力也不同，其關系為λ15<λ30<λ60<λ90。一般在銘牌上標的是小時功率，即P60。

當電動機實際工作時間tgx與標準值tg不同時，應把tgx下的功率Px換算到tg下的功率Pg，再按Pg來進行電動機功率的選擇。

第18頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月斷續(xù)周期工作制電動機功率的選擇與連續(xù)工作制變化負載下功率選擇相似，在一般情況下，也要經(jīng)過預選及校驗等步驟。即先根據(jù)負載初步確定負載持續(xù)率ε和負載功