第八章 电动机容量的选择

Mn kW 或PL 9550
M 的单位：Nm n 的单位：r/min
—— 传动装置的效率，
③ 泵类的生产机械
PL
QH kW 1021
或PL
QH
1
10 3 kW
Q —— 泵的流量，单位：m3/s H —— 计算用的馈送高度，单位：m γ —— 液体的比重，单位：kg/m3
则 N
QN
r

0.24pN
r

0.24 p0 pCuN
r

0.24 pCuN 1
r
p0 式中 —— 额定情况下不变损耗与可变损耗之比。 pCuN
统计资料表明 = 0.4～1.5，计算时一般取 = 0.6
《电机及拖动基础》第八章 电动机容量的选择
选择电动机容量的步骤：
若负载持续率 FC% 与标准相差甚远，应该进行折算，即
把实际功率 Px 换算成邻近标准负载持续率下的功率 PN ，再 选择电动机，并进行温升校验。
《电机及拖动基础》第八章 电动机容量的选择
Pg Px
FC % FCx %
如果负载持续率很小，即 FC% < 10%，则按短时工作方 式处理。 如果负载持续率很大，即 FC% > 70%，则按长期工作方 式处理。 若在工作时间内负载是变化的，可按平均损耗法或等效法 校验其温升。但要注意，不要将停歇时间算进去，因为停 歇时间已被考虑在负载持续率的数值里面了。
.
短时工作制电动机容量的选择
直接选用短时工作制的电动机
短时工作制电动机的标准工作时间有：15min，30min，60min， 90min四种。 如果短时负载也是变动的，那么应首先求出等效功率，然后选 取电动机，最后校验电动机的过载能力。
采用断续周期工作制的电动机
国家规定的标准负载持续率有：15%，25%，40%，60% 四种。
第八章
电动机容量的选择
《电机及拖动基础》第八章 电动机容量的选择
选择电动机的内容：种类、型式、额定转速、额定电 压、额定功率（容量）。
正确选择电动机容量的原则：
完全满足生产机械对电动机提出的功率、转矩、 转速、以及起动、调速、制动和过载等要求，电动 机在工作过程中能充分被利用，而且还不超过国家 标准所规定的温升。
镗杆直径 单位：mm
工作台宽度 单位：mm
《电机及拖动基础》第八章 电动机容量的选择
类比法
类比法——就是调查经过长期考验的同类型生产
机械，看它采用多大容量的电动机，然后通过主
要参数和工作条件的类比，来确定新生产机械的 电动机容量。
.
End
电动机额定转速的选择
⒈ 电动机连续工作，很少起制动或反转。 可以从设备的初期投资，占地面积和维护费用等方面，
就不同的传动比进行比较来确定合适的额定转速。
⒉ 电动机经常起制动及正反转，但过渡过程的持续时间对生 产率影响不大。 除考虑初期投资之外，还要根据过渡过程能量损耗为
最小的条件来确定合适的额定转速。
F —— 生产机械的静阻力，单位：kg
v —— 生产机械的运动速度，单位：m/s —— 传动装置的效率，
或PL
Fv

103 kW
F 的单位：N
v 的单位：m/s
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《电机及拖动基础》第八章 电动机容量的选择
② 旋转运动的生产机械 Mn kW PL 975
M —— 生产机械静态阻转矩，单位：kgm n —— 生产机械的旋转速度，单位： r/min
功率较大的电动机应采用高压供电。
⒉ 直流电动机的额定电压也要于电源电压相配合 常用的电压等级有：110V、220V、440V 大功率电动机采用600～800V，甚至1000V供电。
决定电动机容量的主要因素
发热与温升
电机的发热是由于电机在运行中实现机电能量转换时，在电 机内部产生损耗，并转换成热量，使电机的温度升高。
或PL
Qh
1
103 kW
Q 的单位： m3/s H 的单位：N/m2
.
《电机及拖动基础》第八章 电动机容量的选择
连续周期性变化负载电动机容量的选择
在变动的负载下，电机的发热取决于负载，所以必须进行发热校验。 发热校验—— 电机在运行过程中，最高温升max是否低于其 绝缘材料的允许温升 。 ⑴ 计算并绘制生产机械负载图 ⑵ 求出平均功率
电机的工作方式
S1连续工作制
指电动机的工作时间 tg > (3~4)T，电动机长期运行，温 升可以达到稳态温升 ，也称为长期工作制。 曲线的俗称：热得到头
S2短时工作制
指电动机的工作时间 tg < > (3~4)T ，而停歇时间 t0 > > (3~4)T ，因而工作时的温升达不到稳态温升 ，可停歇后 的温升降为零。
电动机容量选择的工程方法
用统计法选择电动机的容量
统计法—— 对各种不同类型的机床主拖动电机，分别进行统 计、分析，找出电机容量与机床主要数据的关系， 将这个关系用数学方程式表达，作为设计制造新机 床时选择电动机的主要依据。
常见的计算公式有：
车床：P 36.5D1.54kW
主拖动电动机所需的容量 最大工件直径 单位：m
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《电机及拖动基础》第八章 电动机容量的选择
立式车床：P 20 D 0.88kW
最大工件直径 单位：m
摇臂钻床：P 0.0646D kW
1.19
卧式镗床：P 0.004 D1.7 kW
1 1.15 龙门铣床：P B kW 166
要求所选电动机的功率 PN > P 。
最大钻孔直径 单位：mm
Q 的单位： m3/s H 的单位：m
—— 传动装置的效率，
1 —— 泵的效率，
γ的单位：N/m3
《电机及拖动基础》第八章 电动机容量的选择
④ 鼓风机类的生产机械
Qh kW PL 1021
Q —— 吸入或压出的气体量，单位：m3/s h —— 鼓风机的压力，单位：kg/m2 —— 传动装置的效率， 1 —— 鼓风机的效率，
《电机及拖动基础》第八章 电动机容量的选择
电动机结构型式的选择
⒈ 开启式： 用于干燥和清洁的环境中。 ⒉ 防护式： 用于干燥和灰尘不多，没有腐蚀性， 爆炸性气体存在的环境中。 ⒊ 封闭式： 适用于潮湿、多灰尘、易受风雨侵蚀等 恶劣环境中。
⒋ 防爆式： 适用于有爆炸危险的环境中。
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《电机及拖动基础》第八章 电动机容量的选择
曲线的俗称：
热不到头，冷不到底
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连续工作制电动机容量的选择
连续常值负载电动机容量的选择
通常的做法是在产品目录中选择一台额定容量等于或略大 于生产机械所需的容量，且转速又合适的电动机。对于鼠笼型 异步电动机还要考虑起动能力问题。
环境温度影响的问题：
设长期工作制电动机的额定功率为PN，稳定温升为N 。
我国短时工作制电动机的标准工作时间有：15min，30min，60min， 90min四种。 曲线的俗称：
热不到头，冷得到底
《电机及拖动基础》第八章 电动机容量的选择
S3断续周期工作制
指电动机的工作与停歇交替进行，其时间均比较短，即 tg < 4T， t0 < 4T ，工作时的温升达不到稳态温升 ，停歇 时的温升也降不到零。也称为重复短时工作制。 国家标准规定：每个工作与停歇的周期 tY = tg + t0 ≤ 10min 每个周期内工作时间所占的百分数，叫做负载持续率 （又称为暂载率），用FC%表示。 国家规定的标准负载持续率有：15%，25%，40%，60% 四种。
⑴ 计算负载所需功率 PL
； ；
⑵ 由产品目录查出所需的电动机，要求 PN ≥ PL
⑶ 对于鼠笼型异步电动机，若在重载下起动，须校验起动能力； ⑷ 若环境温度 0 不为标准温度（ 40℃ ），则需要进行修正。
几种常用的生产机械的功率计算公式：
① 直线运动的生产机械
Fv kW PL 102
⒊ 电动机经常起制动及正反转，过渡过程的持续时间对生
产率影响较大。
主要根据过渡过程持续时间为最短的条件来选择额
定转速。
《电机及拖动基础》第八章 电动机容量的选择
电动机额定电压的选择
⒈ 交流电动机的额定电压按供电电网情况进行选择
电压等级分为：380V、3kV、6kV、10kV
对于 /Y 接法的电动机可以用220/380、380/660两种
选择电动机容量的一般步骤：
PLd
P t
i 1
n
PL f t
Li i
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⑶ 按 PN =（1.1～1.6）PLd 预选电动机； ⑷ 计算温升变化曲线，求出 max ； ⑸ 校验所选电动机的温升； ⑹ 校验所选电动机的过载能力； ⑺ 温升和过载能力中如有一项不合格，则须重选电动机， 再进行校验，直到两项都合格为止。
电机内部的绝缘材料不同，所允许的最高温度也不同。
绝缘等级—— 电机所用的绝缘材料的耐热程度。国际电工学 会规定绝缘材料分为七个等级。我国用在电机中选取其中五个等级。
等级 允许最高温度（℃） 额定温升（℃）
A 105 65
E 120 80
B 130 90
F 155 115
H 180 140
中国规定：标准环境温度是40℃，绝缘材料的允许温度减去40℃就 等于它的允许温升。
短时工作时间与负载持续率之间的换算关系可近似认为：
30min 相当于 FC = 15%
60min 相当于 FC = 25%
90min 相当于 FC = 40%
《电机及拖动基础》第八章 电动机容量的选择
断续周期工作制电动机容量的选择
国家规定的标准负载持续率有：15%，25%，40%， 60% 四种。 同一台电动机在负载持续率 FC% 小时，其输出功率就大， 但过载能力低。 若负载持续率 FC% 与标准相等或相近，可直接按产品目 录选择合适的电动机。
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电动机种类的选择
直流电动机 电动机种类 交流电动机
同步电动机
鼠笼型电动机
异步电动机
绕线型电动机 选择依据：由机械特性、调速情况与起动性能、维 护以及价格、工作方式（连续、短时、断续周期工作制） 决定。
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《电机及拖动基础》第八章 电动机容量的选择
⒈ 当生产机械对电动机的起动、制动、调速性能要求不高时， 应尽量采用交流电动机。 ⑴ 对于负载平稳，且无特殊要求的长期工作制机械，应选用 鼠笼型电动机； ⑵ 若要求电动机具有较好的起动性能，应采用双鼠笼或深槽 式等高起动转矩的异步电动机； ⑶ 对于具有有级调速的生产机械，应采用鼠笼型多速异步电 动机； ⑷ 对于电梯、桥式起重机类机械，应采用绕线式异步电动机； ⑸ 对于功率较大，又不需要调速的生产机械，且长期工 作，应采用同步电动机。 ⒉ 当起动、制动、调速等性能采用交流电动机无法满足时，则 采用直流电动机或晶闸管—直流电动机系统。 ⒊ 随着交流调速系统的不断发展，交流调速性能一定会赶上直 流调速系统，因此，今后可以普遍选用交流电动机了。 .