李发海电机与拖动基础第四版第十一章.ppt

第十一章 电动机的选择 11.1 电动机的发热与温升 11.1.1 电机的发热 电动机负载运行时，电机内的损耗变成热能，导致电机温度升 高，超过环境温度。电机温度比环境温度高出的值称为温升。温 升使电机温度向周围空间扩散，当电机单位时间发出的热量等于 散出热量时，电机温度不再增加，温升保持稳定，即处于发热与 散热的平衡状态。 假设： （1）电动机长期运行，负载不变，总损耗不变； （2）电动机各部分温度均匀； （3）周围环境温度不变。 电动机单位时间内产生的热量为 ， 时间内产生的热量为 。 电动机单位时间内散出的热量为 ， 时间内散出的热量为 。 上式中 为温升；A为散热系数，表示温升 1 时，每秒散热量。 在 时间内，电机的发热等于本身吸热与向外发热之和，即 （11-1） 整理后得 令 为发热时间常数，表征热惯性大小 ； 为稳态升； 则上式可写成 （11-2） 这是个非齐次一阶微分方程，当初始条件为 时，其特 解为 （11-3） 电机发热过程中的温升包括两个分量，一个是强制分量 ，它 是过渡过程结束时的稳态值；另一个是按指数规律衰减的自由分 量 。式中 是时间常数，其大小取决于电机热容量 的大小。 为起始温升，较长时间不运行的电机，第一次启时， ，对温度未完全冷却的电机再启动，其 为某一具体值。 图 11.1 为电机发热过程中的温升曲线。 对带负载运行温升已稳定的电机，减小其负载或切断其负载， 则原有的热平衡被破坏，进入降温过程。冷却过程的微分方程式 仍符合式（11-1）、式（11-2）和式（11-3）。冷却时的初值 取 决于减少负载前的温升；而冷却后重新稳定的温升取决于负载大 小，当负载减小到某一定值时， ，若切断电源则 。 电机冷却过程的温升曲线如图 11. 2所示。 11.1.2 电动机的允许温升 希望电动机输出功率越大越好，然而，输出功率越大，损耗越 大，温升越高。电机耐温最薄弱的环节是绝缘材料，绝缘材料的 耐温限度称绝缘材料的允许温度。电机的寿命取决于绝缘材料的 寿命。 设计电机时，以 作为我国标准环境温度。则绝缘材料的允 许温度减去 即为允许温升，用 单位为 K 。 常用绝缘材料分为 A , E , B , F , H 五种，按标准环境温度计算， 这五种绝缘材料的允许温度和允许温升如表 11.4 所示。 11.2 电动机的额定功率 11.2.1 电动机的工作方式 （1）连续工作方式 连续工作方式是指电动机工作时间 ，温升可达到稳 态值 ，也称长期工作制。 (2) 短时工作方式 短时工作方式是指工作时间 ，而停歇间 ， 这样，工作时温升达不到 ，而停歇后温升降为零。我国短时工 作方式的标准运行时间为：15 min、30 min、60 min 和 90 min 。 （3）周期性断续工作方式 该方式指电机工作与停歇交替进行，工作时温升达不到稳值， 停歇时，温升降不到零，通常 ，而 。国 标规定每个工作与停歇周期 。 每个周期内工作时间占的百分数叫负载持续率，用 表示为 我国标准负载持续率有