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1、第 10 章 电动机的选择,第 10 章 电动机的选择,10.1 电动机选择的基本内容,一、类型的选择 1.生产机械对电动机的要求 机械特性、起动性能、调速性能、制动方法、过载能力 2.经济效益二、功率的选择 既不能过载，也不能长期轻载。类比法、统计法、实验法、计算法。,第10 章 电动机的选择,三、电压的选择,1.三相异步电动机的额定电压 380 V、3 000 V、6 000 V、10 000 V。2.根据功率选择电压 PN200 kW 时，选择 UN=380 V。PN200 kW 时，选择高压电机。一般大中型电动机选择 UN=6 000 V。3.中小型直流电动机的额定电压 110 V、2
2、20 V、160 V、440 V。,由 220 V 单相桥式整流器供电,由 380 V 三相全控桥式整流器供电,三相同步电动机额定电压基本与三相异步电 动机相同。,10.1 电动机选择的基本内容,四、转速的选择,五、外形结构的选择 开启式、防护式、封闭式、密封式、防爆式。,10.1 电动机选择的基本内容,开启式电动机,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,防护式电动机,Y系列（IP23）电动机是防护型自扇冷式笼型三相异步电动机,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,封闭式电动机,离心制冷机用封闭式电机,螺杆制冷机用封闭式电机,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,密封式电动机
3、,Y系列（IP44）电动机是全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,防爆式电动机（YB系列）,YB2-B35,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,六、安装型式的选择 卧式、立式。,10.1 电动机选择的基本内容,(1)B3，卧式(2)B5，卧式(3)B35，卧式(4)V1，立式,B3 型,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,B5 型,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,B35 型,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,立式电动机（V1 型）,10.1 电动机选择的基本内容,更多的图片,七、工作制的选择 有九种工作制。如连续工作
4、制、短时工作制、断续周期工作制。八、型号的选择 Y 系列 封闭式笼型三相异步电动机。YR 系列 绕线型三相异步电动机。YD 系列 三相多速异步电动机。YB 系列 防爆型三相异步电动机。T 系列 三相同步电动机。Z 系列 直流电动机。,10.1 电动机选择的基本内容,10.2 电机的发热和冷却,电机的温升=电机的温度周围环境温度 当 发热量=散热量时，=稳定值。电机的热平衡方程式 C d A dt=Q dt Q 热量（单位时间内产生的热量）。C 热容量（温度每升高 1 K 所需的热量）。A 散热系数（为 1 K 时，每秒所散出的热量）。,第10 章 电动机的选择,i 电机的初始温升。s=Q/A
5、电机的稳定温升。=C/A 电机的发热和冷却时间常数。,10.2 电机的发热和冷却,10.3 电机的工作制,一、连续工作制（S1 工作制）,应用 通风机、水泵、纺织机、造纸机等。,第10 章 电动机的选择,二、短时工作制（S2 工作制）标准运行时间：15、30、60、90 min。,应用 水闸启闭机、冶金用的电动机、起重机中的电动机。,10.3 电机的工作制,三、断续周期工作制（S3 工作制）,负载持续率,标准负载持续率 FC=15%FC=25%FC=40%FC=60%周期：tWtS 10 min。应用 起重机、电梯、轧钢辅助机械中的电动机。,10.3 电机的工作制,四、包括起动的断续周期工作制
6、（S4 工作制）五、包括电制动的断续周期工作制（S5 工作制）六、连续周期工作制（S6 工作制）七、包括电制动的连续周期工作制（S7 工作制）八、包括变速变负载的连续周期工作制（S8 工作制）九、负载和转速非周期变化工作制（S9 工作制）,10.3 电机的工作制,10.4 电机的允许输出功率,一、额定功率的确定,A E B F H C105 120 130 155 180 180,二、工作制的影响三、环境温度的影响,第10 章 电动机的选择,30 35 40 45 50 558%5%0 5%12.5%20%,工程上也可以按下表对 P2 估算。,四、海拔高度的影响 海拔高度越高，空气越稀薄，散热
7、越困难，使得 P2PN。海拔 1 000 m h 4 000 m h=100 m，N 降低 1%，P2 降低 0.5%。,10.4 电机的允许输出功率,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,一、连续运行的电动机(1)选择工作制为 S1 的电动机。(2)求出电动机的负载功率 PL,Pm 生产机械的输出功率；m 生产机械的效率；t 电动机与生产机械之间传动机构的效率。(3)选择 PN=PL 或略大于PL 的电动机。(4)校验起动能力。,第10 章 电动机的选择,【例】有一台由电动机直接拖动的离心水泵，流量 Q=0.04 m3/s，扬程 h=8 m，效率m=0.58，转速 n=1 440 r/mi
8、n。试选择电动机的额定功率。解：(1)该电机属于恒定负载连续运行工作方式，故选择工作制为 S1 的电动机。(2)由水泵设计手册查得,水的密度=1 000 kg/m3。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,对于直接传动 t=1，故,(3)选择 PN PL 的电动机。例如选择 PN=5.5 kW，nN=1 440 r/min 的 Y 系列三相笼型异步电动机。(4)起动能力校验 水泵为通风机负载特性类的生产机械，起动能力不会有问题。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,二、短时运行的电动机,1.选择工作制为 S2 的电动机(1)选择标准运行时间与实际运行时间相同或相 近的电动机。(2)求出电
9、动机的负载功率 PL。(3)将 PL 折算成标准运行时间的负载功率 PLN。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,当 tWtWN 时，则上式可简化为,(4)选择额定功率 PN PLN 的电动机。(5)校验起动能力（对三相笼型异步电动机而言）。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,2.选择工作制为 S3 的电动机(1)将 S3 工作制的 FCN 换算成 S2 工作制的 tWN，其对应关系为 FCN=15%tWN=30 min FCN=25%tWN=60 min FCN=40%tWN=90 min(2)再按(1)中步骤进行计算。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,(3)选择 PN P
10、LN 的电动机。(4)校验起动能力。如果 tW(0.3 0.4)，此时可以直接由过载能力和起动能力选择电 动机的 PN。,3.选择工作制为 S1 的电动机,(1)求出电动机的负载功率 PL。(2)将 PL 折算成 S1 工作制时的负载功率 PLN。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,校验过载能力。则 PLNPL，,（对笼型异步电动机而言）,【例】某生产机械为短时运行，每次工作时间 12 min，停机时间足够长，输出功率 Pm=20 kW，效率m=0.833，传动机构效率t=0.8，采用 S2 工作制的直流电动机拖动。试问电动机的额定功率应为多少？解：(1)电动机的负载功率为,(2)选择
11、tW=15 min 的 S2 工作制电动机，其等效负载功率为(3)选择电动机的额定功率 PN 26.83 kW。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,三、断续周期运行的电动机,(1)选择标准负载持续率 FCN 与实际负载持续率FC 相同或相近的 S3 工作制电动机。(2)求出电动机的负载功率 PL。(3)将 PL 换算成标准负载持续率时的负载功率 PLN。,当 FCFCN 时，则,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,大连理工大学电气工程系,如果 FC10%，可按短时运行选择电动机。如果 FC70%，可按连续运行选择电动机。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,(4)选择 PN PL
12、N 的电动机。(5)校验起动能力（对三相笼型异步电动机而言）。,大连理工大学电气工程系,【例】有一断续周期工作的生产机械，运行时间 tW=90 s，停机时间 tS=240 s，需要转速 n=700 r/min左右的三相绕线型异步电动机拖动，电动机的负载转矩 TL=275 Nm。试选择电动机的额定功率。解：(1)电动机的实际负载持续率,(2)选择 FCN=25%的 S3 工作制绕线型异步电动机。(3)电动机的负载功率,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,换算到标准负载持续率时的负载功率,(3)选择电动机的额定功率 PN21 kW。,10.5 恒定负载电动机额定功率的选择,10.6 变动负载电
13、动机额定功率的选择,一、周期性变动负载的电动机1.求出各段时间电动机的负载功率,2.求出平均负载功率,3.预选电动机的 PN PN=(1.1 1.6)PL,第10 章 电动机的选择,4.发热校验,(1)平均损耗法 电动机的平均功率损耗为,PalL1、PalL2 每段时间的功率损耗。由电动机的效率曲线=f(P2)可得,电动机的额定功率损耗,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,如果 PalLPalN，发热校验合格。否则需加大电动机的 PN，再做发热校验。,(2)等效电流法 适用于电动机的 P0 和电阻不变的情况。电动机的平均铜损耗为,IL 产生该平均铜损耗 相当的等效电流。,10.6 变动负载
14、电动机额定功率的选择,当 ILIN，发热校验合格。否则需加大电动机的 PN，再做发热校验。(3)等效转矩法 适用于电动机的 P0 和 R 不变且 T I 的情况。与等效电流对应的等效转矩,电动机的额定铜损耗为,只要 TLTN，发热校验合格。,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,(4)等效功率法,适用于电动机的 P0 和 R 不变，T I，且 n 基本不变的情况。由于 n 不变，有 P T，则等效负载功率为,只要 PLPN，发热校验合格。5.校验过载能力 交流电动机：TLmaxTM=MTTN 直流电动机：ILmax Iamax=(1.5 2)IaN 6.校验起动能力 满足对 TST 和 IS
15、T 的要求。,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,【例】某生产机械拟用一台转速为 1 000 r/min 左右的笼型三相异步电动机拖动。负载曲线如图所示。其中 PL1=18 kW，t1=40 s，PL2=24 kW，t2=80 s，PL3=14 kW，t3=60 s，PL4=16 kW，t4=70 s。起动时的负载转矩 TLst=300 Nm，采用直接起动，起动电流的影响可不考虑。试选择电动机的额定功率。解：(1)平均负载功率,=18.4 kW,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,(2)预选 Y200L26 型三相异步电动机，该电动 机的 PN=
16、22 kW，nN=970 r/min，ST=1.8，MT=2.0。(3)进行发热校验（用等效功率法）,=18.84 kW,由于 PLPN，发热校验合格。,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,(4)校验过载能力 由于n 基本不变，P T，,因此直接用 PM 校验。,因为 PM=MTPN=222 kW=44 kW PLmax=24 kW所以 PMPLmax，过载能力合格。(5)校验起动能力,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,TST=ST TN=1.8216.7 Nm=390 Nm 因为 要求 TST(1.1 1.2)TLST=(1.1 1.2)300 Nm=330 360 Nm 所以 起
17、动能力校验合格。,二、需考虑起动、制动和停机过程时发热公式 的修正,考虑起动、制动、停机的负载曲线,修正系数,交流电动机：=0.5，=0.25 直流电动机：=0.75，=0.5,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,运行起动 制动 停机,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,【例】一生产机械拟采用他励直流电动机拖动。用转矩表示的负载曲线如图所示。图中 TL1=60 Nm，t1=5 s，TL2=40 Nm，t2=40 s，TL3=30Nm，t3=2 s，t4=10 s。现初步选择电动机的 PN=7.5 kW，nN=1 500 r/min。试对该电动机进行发热校验。解：(1)求出等效转矩,起动 运行 停机 制动,10.6 变动负载电动机额定功率的选择,=40.84 kW(2)求出额定转矩=47.77 Nm(3)由于 TLTN，发热校验合格。,练 习 题,第10 章 电动机的选择,10.6.1 10.6.2 10.6.3*以教师画勾的题为准。,下一章,
