如何选择电动机

9.2.2 电机的冷却过程
电机的冷却过程同样按指数规律变化， 电机的冷却过程同样按指数规律变化，冷 却即为散热过程， 的过程， 却即为散热过程，即τ↓的过程，与发热不同 不同。 的是： 不同 现分二种情况讨论。 的是：τi、τs 及T不同。现分二种情况讨论。 1.负载减小时 负载减小时
则：
TL ↓→∆p ↓→Q↓→Q'
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电机绝缘材料的最高允许工作温度
绝缘 级别 最高允 许温度 （℃） 最高允 许温升 （K） A E B F H
105
120
130
155
180
60
75
80
105
125
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9.2.1发热过渡过程 发热过渡过程
假设 ： 不变。 （1）电机长期运行，负载不变时， Δp不变。 ）电机长期运行，负载不变时， （2）电机本身各部分发热均匀 ） （3）周围环境温度不变。 ）周围环境温度不变。 电机单位时间内产生的热量： 电机单位时间内产生的热量：
Q C dτ = +τ A A dt
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发热过渡过程
上式如果dτ=0 时，即电机的温度不再升 上式如果 为稳定温升。 高，则τ=τs ，τs为稳定温升。 为发热时间常数。 设 T=C/A，T为发热时间常数。对小容量 ， 为发热时间常数 电机， 为 分钟， 电机，T为10~20分钟，对大容量电机，可达 分钟 对大容量电机， 数小时。 数小时。 dτ 解方程 T +τ =τs ，得：
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2.短时工作制 短时工作制
电机工作时间很短，电机停歇时间长。 电机工作时间很短，电机停歇时间长。 一般根据短时工作制特点， 一般根据短时工作制特点，将工作时间 ts结束时的温升设计在接近绝缘材料允许最高 温升， 温升，则该电机在拖动同样负载而连续工作 时，稳定温升将大大超过该电机的最高允许 温升，而将电机烧坏，所以， 温升，而将电机烧坏，所以，短时工作制电 机拖动对应的额定负载时， 机拖动对应的额定负载时，不允许连续运行
第九章 电力拖动系统中 电动机的选择 Choice of Motor in Electric Drive Systems
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本章教学基本要求
1.了解电动机容量选择的基本理论和电机工 了解电动机容量选择的基本理论和电机工 作制。 作制。 2.掌握电动机容量选择方法。 掌握电动机容量选择方法。 掌握电动机容量选择方法
Q' C τs ' = ,T' = =T（ 冷 ） ' = 3T( 冷 ) 他 式 T 自 式 A A
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电机冷却曲线
τ τi
τs 0
1 2 T' t 图9-2电机的冷却曲线
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断续周期工作制
设计这种工作制的电机时， 设计这种工作制的电机时，应使最高允 许温升大于最高温升， 许温升大于最高温升，即τal>τmax显然改变 工作时间和停歇时间的比率，会影响τmax 值 工作时间和停歇时间的比率， 的大小，为此提出负载持续率(暂载率 暂载率)的概 的大小，为此提出负载持续率 暂载率 的概 念。
2. 过载能力校验
TL⋅max ≤ λmTN
对于异步机应满足： 对于异步机应满足：
TL⋅max ≤ 0.85λmTN
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校验
3. 起动能力校验 对鼠笼异步电动机要校验起动能力。 对鼠笼异步电动机要校验起动能力。
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9.1.2容量选择的主要方法 容量选择的主要方法
在确定电流种类( 励磁方式) 在确定电流种类 交，直，励磁方式 按负载功率大小来预选电动机容量。 后，按负载功率大小来预选电动机容量。然 后进行各种校验。 后进行各种校验。 1.发热效验 发热效验
3.断续周期工作制 断续周期工作制
电机的工作时间t 与停歇时间t 相互交替， 电机的工作时间 w与停歇时间 s相互交替， 两段时间都较短。在工作时间内， 两段时间都较短。在工作时间内，电机温升达 不到稳定值， 不到稳定值，停歇时间内电机温升也降不到零 经过一个周期，温升有所上升， 经过一个周期，温升有所上升，经过若干个周 期后， 期后，温升在最高温升τmax和最低温升τmin 之 间波动。 间波动。
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断续周期工作制
τ P、
P τs
τmax τmin
0 t 图9-5周期性断续工作制电机的负载图和稳升曲线
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断续周期工作制
标准负载持续率为： 标准负载持续率为： 15%，25%，40%，60%四种。 四种。 ， ， ， 四种 的设备如： 属于断续周期工作制的设备如：起重 机械，电梯等。 机械，电梯等。
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dt
τ =τie +τs 1−e
t −T
(
t −T
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)
τi为初始温度
电机的温升曲线
开始时， 很小， 开始时，τ很小， 电机产生的热量主要用 于提高电机本身的温度， 于提高电机本身的温度， 即大部分被吸收， 即大部分被吸收，使 τ↑ ，τ 较高时，电 较高时， 机产生的热量与散到环 境介质中的热量相等时， 境介质中的热量相等时， 电机温度不再升高。 电机温度不再升高。
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短时工作制
τ P、
P τs
0 tw
ts t
t
图9-4短时工作制电机 的负载图和稳升曲线
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短时工作制
短时工作制电机的标准工作时间为： 短时工作制电机的标准工作时间为： 15，30，60，90分钟四种。 分钟四种。 ， ， ， 分钟四种 属于短时工作制的电机有：水闸闸门， 属于短时工作制的电机有：水闸闸门， 车床等夹紧装置等。 车床等夹紧装置等。
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负载持续率
定义： 定义：
tw FS = ×100(% ) tw +ts
暂载率表明工作时间占工作周期时间的 百分数。 百分数。
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9.2 电动机的发热和冷却
电机在工作时， <1，即存在损耗， 电机在工作时，η<1，即存在损耗，其功率损 耗为Δ 变成热能， 耗为Δp, Δp变成热能，一方面使电机本身温度升 同时， 高，同时，在电机温度高出周围环境温度时要散出 热量。 热量。 电机温度超出环境温度的数值称为温升， 电机温度超出环境温度的数值称为温升，用τ 表示，有温升就要散热，温升τ越高，散热越快。 表示，有温升就要散热，温升τ越高，散热越快。 当电动机单位时间发出的热量等于散出的热量 电动机的温度不再增加， 时，电动机的温度不再增加，电动机达到稳定温升 电机处于发热和散热平衡状态。 电机处于发热和散热平衡状态。
按发热条件检验应满足： 按发热条件检验应满足：
P ≤ P , T ≤ TN N
P、T为电动机输出功率和输出转矩。 、 为电动机输出功率和输出转矩 为电动机输出功率和输出转矩。
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校验
9.3电机工作方式 电机工作方式
电机工作方式分三种： 电机工作方式分三种： τ P、 连续工作制，短时工作制， 连续工作制，短时工作制， P=f(t) 断续周期工作制。 断续周期工作制。 P τs 1.连续工作 连续工作 电机工作时间很长， 电机工作时间很长， τ=f(t) tw>3~4T，tw为工作时间。 ， 为工作时间。 例如水泵，风机等。 例如水泵，风机等。 0 t 图9-3连续工作制电机 的负载图和温升曲线
9.4连续工作制电机的容量选择 连续工作制电机的容量选择
连续工作制电机的容量选择其负载分二 恒定负载（重点介绍），变化负载。 ），变化负载 种：恒定负载（重点介绍），变化负载。 其中变化负载是指：负载长期施加， 其中变化负载是指：负载长期施加，但 大小变化，变化通常具有周期性， 大小变化，变化通常具有周期性，或者在统 计的规律下具有周期性，如恒速轧钢机、 计的规律下具有周期性，如恒速轧钢机、输 送量变化的连续运输机等。 送量变化的连续运输机等。
τ τs 1 τi 0 T 图9-1电机的温升曲线 t 2
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时间常数T的物理意义 时间常数 的物理意义
电机发出的热量全部用来提高电机 温度， 温度，使电机温升从零升到τs所需要的 时间。 时间。
Q = 0.24∆p
其中0.24为电功率换算到热功率的热功当量。 为电功率换算到热功率的热功当量。 其中 为电功率换算到热功率的热功当量
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发热过渡过程
根据能量守恒定律， 根据能量守恒定律，在dt时间内电机产 时间内电机产 生的热量， 生的热量，应与电机本身温度升高所需要的 热量和散到周围介质中去的热量之和相等。 热量和散到周围介质中去的热量之和相等。 即有热平衡方程式： 即有热平衡方程式：
重点： 重点：
电动机容量选择方法。
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9.1电动机选择的一般概念 电动机选择的一般概念
9.1.1正确选择电动机容量的意义 正确选择电动机容量的意义 如果电机容量过大，则电机效率低， 如果电机容量过大，则电机效率低，容量浪 如果电机容量不能充分利用；如果容量过小， 费，如果电机容量不能充分利用；如果容量过小， 则电机过热，电机寿命要降低。 则电机过热，电机寿命要降低。 每台电机绝缘材料限制了它的最高允许温度， 每台电机绝缘材料限制了它的最高允许温度， 若工作温度超过允许温度，则每升高8℃ 若工作温度超过允许温度，则每升高 ℃，绝缘寿 命 缩短一半。 缩短一半。 所以必须选择合适的容量，选电机时， 所以必须选择合适的容量，选电机时，除选容 量外，还要选电机的型式，电流种类，转速等。 量外，还要选电机的型式，电流种类，转速等。