电力拖动与控制第3版李岚电子课件第五章节电力拖动系统中电动机的选择.pptx

第一篇 电力拖动基础第五章电力拖动系统中电动机的选择 主要内容电动机发热和冷却规律电动机工作方式的分类连续工作制下电动机容量的选择短时工作制下电动机容量的选择断续周期工作制下电动机容量的选择电动机容量选择的工程方法电动机种类、额定电压、额定转速及外部 结构形式的选择 为生产机械选配电动机，首先应满足生产机械的要，例如对工作环境、工作制、起动、制动、减速或调速以及功率的要求。确定电动机额定功率时，还要考虑电动机的发热、允许过载能力与起动能力等因素。 第一节 电动机发热和冷却规律 在研究电动机发热时，假定：1）电动机为一个均匀物体，各部分的温度相同，并具 有恒定的散热系数和热容量。2）电动机长期运行，负载不变，总损耗不变。3）周围环境温度不变。 一、 电动机的发热过程 电动机温度比环境温度高出的值称为温升。 当电动机的温度高于周围环境温度时，电动机就要向周围散热；温升越高、散热越快。当单位时间内产生的热量与单位时间内散发到周围介质中的热量相等时，电动机的温度不再升高，达到了所谓的热稳定状态，此时的温升为稳定温升 ，其大小决定于电动机的负载。 设单位时间内电动机损耗所产生的热量为Q，则在dt时间内产生的热量为Qdt，Q的单位为卡/秒。 Qdt这部分热量，一部分被电动机吸收，使电动机温度升高—用Q1表示；另一部分是电动机向周围介质散发出的热量—用Q2表示。 Q1 =Cdτ 式中，C—电动机的热容量，即电动机温度升高1°C所需 的热量；一、 电动机的发热过程 —电动机在dt 时间内温升的增量。 Q2=Aτdt 式中，A-电动机的散热系数，即电动机的温度高出环境 温度1°C时，单位时间内向周围介质散发出去 的热量； τ-电动机的温升。根据能量守恒原理: Qdt=Cdτ+Aτdt 整理得：一、 电动机的发热过程 式中， TH -发热时间常数，-稳态温升， 当初始条件为t=0， τ=τ0时，其特解为 式中，τ0- t=0 时的温升，即电动机初始温升。若t=0时，τ0=0，则上式可写为一、 电动机的发热过程 电动机的发热过程如图5-1曲线1、2所示。 图5-1 电动机发热过程的温升曲线 一、 电动机的发热过程 只要电动机的稳定温升不超过绝缘材料的最高允许温升 ，电动机就能长期可靠地运行。因此，是校验电动机发热的主要依据。 由于Q正比于电动机的损耗功率Δp，当电动机负载增大时， Δp随之增大，因而Q增加。若A保持不变，则稳定温升随之升高。若负载恒定，Δp及Q都是常数，则稳定温升反比于A。 当t=4TH时，温升不再升高，趋于稳定值，因此可以认为电动机发热过程已经结束，所以发热过渡过程时间的长短决定于发热时间常数TH。 二、 电动机的冷却过程 电动机的冷却过程可分成两种情况讨论。1．电动机负载减小时的冷却过程 负载运行的电动机，如果减小它的负载，其内部的损耗Δp减小，产生的热量Q也随之减少，原来的热平衡状态被破坏，变成了发热少于散热，电动机的温度就要下降，温升降低，单位时间内散出的热量Aτ 逐渐减少。直到重新达到 Q=Aτ（即发热等于散热）时，温升不再变化，电动机达到了一个新的稳定状态，把温升下降的过程称为冷却。二、 电动机的冷却过程 冷却过程的温升曲线方程式中， - 冷却开始时电动机的初始温升； - 电动机新的稳定温升， ； -冷却时间常数，在负载减小时， 。冷却过程的温升曲线如图5-2中曲线1所示。 二、 电动机的冷却过程 图 5-2 电动机冷却过程的温升曲线2．电动机脱离电源时的冷却过程 电动机脱离电源后，电动机的损耗为零，不再产生热量，电动机的温升逐渐下降，直到与周围环境温度相同为止。此时，稳定温升二、 电动机的冷却过程 因此： 此时冷却过程的温升曲线如图5-2中曲线2所示。 电动机的发热与冷却情况不仅与其所拖动的负载有关，而且还与负载持续工作时间的长短有关。所以，还要对电动机的工作方式进行分析。 按发热观点，将电动机分成三种工作方式或称三种工作制。一、连续工作制（或称长期工作制） 电动机连续工作时间很长，工作时间tg(3～4)TH，可达几小时，甚至几昼夜，在工作时间内，电动机的温升可以达到稳定值。 典型负载图P=f (t)及温升曲线τ=f (t)如图5-3。第二节 电动机工作方式的分类一、连续工作制（或称长期工作制） 图5-3 连续工作制电动机的负载图与温升曲线 电动机工作时间较短，tg＜(3～4)TH，在工作时间内，电动机的温升达不到稳定值。而停歇时间t0很长， tg＞(3～4)THˊ ,电动机的温升可以降到零。 短时工作制电动机的负载图和温升曲线如图5-4。 二、短时工作制 国标规定短时工作制的标准时间有下列四种：15min、30m