第7章电动机容量的选择.

第7章
电动机容量的选择
电机与拖动基础及MATLAB仿真
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第7章 电动机容量的选择
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本章内容
7.1 电动机选择的主要内容 7.2 电动机的发热、冷却与工作制 7.3 电动机容量的选择
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本章教学基本要求
表7-1 电动机使用的各级绝缘材料的最高允许温度和温升 绝缘材料等级 最高允许温度/℃ 最高允许温升/℃ A 105 65 E 120 80 B 130 90 F 155 115 H 180 140 C 180以上 140以上
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7.1电动机选择的主要内容 实际运行的电动机温升取决于发热和散热情况，若不超过绝 缘材料允许的最高温度，电动机可长期运行。 反之，若超过最高允许温度，则会加速绝缘材料的老化，缩 短电动机寿命，甚至造成绝缘材料的碳化，损坏电动机。 可见，电动机的带载能力取决于绝缘材料的最高允许温度。 由于电动机的负载多数情况下是变化的，有时甚至是冲击 性的，所以在决定电动机容量时，需校验过载能力，即应使所 选的电动机承受短时最大负载转矩小于电动机的最大转矩。 电动机的过载能力可在产品样本中查到。 由于异步电动机的电磁转矩与电压二次方成正比，选择时 ，还需考虑电网波动的影响，并留有一定的裕量。
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7.1电动机选择的主要内容
对于直流电动机，其短时过载能力主要受换向器过流程度的 限制，应使所选电动机承受的最大负载电流小于电动机的最大电 流。
对于笼型异步电动机，由于起动转矩较小，同时又要考虑受 电网波动的影响，还需进行起动能力校验。 可见，电动机的带载能力取决于绝缘材料的最高允许温度。 总之，电动机容量主要由允许温升、过载能力以及起动能力 三因素决定。
1．了解电动机容量选择的基本理论。 2．掌握电力拖动系统中电动机容量选择的工程方法。
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7.1电动机选择的主要内容 电动机选择的主要内容包括：电动机种类、型式、额定电压、 额定转速、额定功率（容量）等的确定。 容量的选择是最重要的，因为容量选得偏小，会使电动机拖 动不了负载或使电动机长期工作在过载情况，电动机过热，绝缘 过早老化，缩短电动机的使用寿命，造成浪费；而容量选得偏大 ，电动机虽不会因过热而损坏，但电动机的容量不能得到充分利 用，功率因数低，造成“大马拉小车”的现象，也将造成不必要 的浪费，经济性不高。 正确选择类型、额定电压、额定转速、结构形式等对节省 一次投资、节约运行费用等综合经济效益十分重要，与当前国 家大力倡导的节能减排政策相符。 正确选择电动机的原则：在电动机满足生产机械负载要求的 前提下，尽量选择容量小一些的电动机，使电动机在运行中既能 够被充分利用，又使其温升不超过但接近国家标准规定的温升。
如果停电后，电动机产生的热量为零，则冷却过程如图7-2 曲线2所示。
t ts
ts'
0 T'
1 2 t
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图7-2电机的冷却曲线 电机与拖动基础及MATLAB仿真
7.2电动机的发热、冷却与工作制 7.2.2电动机的工作制
实际运行的电动机所带负载是多种多样的，运行状态也不尽 相同，而电动机的温升不仅取决于负载的大小，且与负载持续时 间有关。
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7.2电动机的发热、冷却与工作制 7.2.1电动机的发热与冷却
t
电动机运行过程产生的各种损耗均会生成热能使电动机温度 2 ts 高于工作环境温度。 电动机从空载到负载或在运行中突加负载时，损耗随负载增 t0 加而增加，电动机的温度也随之升高，稳定后的温度比起始温度 高，该过程称为电动机的发热过程。
7.2电动机的发热、冷却与工作制 7.2.2电动机的工作制 1．连续工作制（S1） 连续工作制是指电动机在恒定负载或周期性变化负载下连续 运行，工作时间内使电动机的温升达到稳定温升。 显然连续工作制的工作时间tw>(3~4)T， 其典型负载图和温升曲线如图7-3a所示。 实际生产中的水泵、风机、轧钢机主传 动拖动电机等属连续工作制电动机。 适用于 连续工作制的电动机有Y2、Y3系列三相笼型 异步电动机。
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7.1电动机选择的主要内容
电动机在运行过程中必然会产生损耗并导致机体温度升高， 运行中电动机最热部位是绕组，而耐热最差的部位是绕组的绝缘。 当温度升高超过绝缘材料允许的限度时，则会使绝缘过早老 化，缩短电动机的使用寿命。
通常电动机容量是按周围环境温度为40℃时设计的，所以 各级绝缘材料的最高允许温升比其最高允许温度低40℃。
电动机的工作制即电动机的工作方式，是对电动机运行情况 的具体说明，根据不同的运行情况，GB755-2008《旋转电机 定 额和性Baidu Nhomakorabea》将电动机的工作制分为S1~S10共10类。 下面介绍常用的S1~S3三种，即：连续工作制、短时工作制 和周期性断续工作制。
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7.2电动机的发热、冷却与工作制 7.2.1电动机的发热与冷却 电动机的冷却是指负载减小或切断电源停止运行，电动机内 部损耗减小或降为零，导致电动机温升降低的过程。
同样可证明，电动机的冷却过程曲线是按指数规律下降的曲 线，如图7-2曲线1所示，图中T′为冷却时间常数。
普通高等教育“十二五”电气信息类规划教材
电机与拖动基础及
MATLAB仿真
陈亚爱 周京华编著
北 方 工 业
大
学
李正熙主审
本课程的章节和内容

绪 论 第1章 第2章 第3章 变压器 三相交流电动机 三相交流电动机的电力拖动
第4章
第5章 第6章
直流电机
直流电动机的电力拖动 驱动和控制微电机
图7-1 电机的温升曲线 将电动机温度比环境温度高出部分的值称为温升，记作 t。
1
0
T
t
可证明电动机的温升过程曲线是按指数规律上升的，如图71曲线1所示。 图中，T为发热时间常数，可理解为电动机发出的热量全部 用作提高电动机的温度，使电动机温升从零上升到稳定温升所需 要的时间。如果电动机是从冷却状态开始运行，则起始温升t0≠0 ，如图7-1曲线2所示。