《电动机的选择》PPT课件

8.2 电 机 的 发 热 和 冷 却 8.1 电 动 机 选 择 的 基 本 内 容 8.3 电 机 的 工 作 制 8.4 电 机 的 允 许 输 出 功 率 8.5 恒 定 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 8.6 变 动 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 电 机 与 拖 动 8.1 电 动 机 选 择 的 基 本 内 容一 、 类 型 的 选 择 1. 生 产 机 械 对 电 动 机 的 要 求 机 械 特 性 、 起 动 性 能 、 调 速 性 能 、 制 动 方 法 、 过 载 能 力 2. 经 济 效 益二 、 功 率 的 选 择 既 不 能 过 载 ， 也 不 能 长 期 轻 载 。 类 比 法 、 统 计 法 、 实 验 法 、 计 算 法 。第 8章 电 动 机 的 选 择 三 、 电 压 的 选 择1. 三 相 异 步 电 动 机 的 额 定 电 压 380 V、 3 000 V、 6 000 V、 10 000 V。2. 根 据 功 率 选 择 电 压 PN200 kW 时 ， 选 择 UN = 380 V。 PN 200 kW 时 ， 选 择 高 压 电 机 。 一 般 大 中 型 电 动 机 选 择 UN = 6 000 V。 3. 中 小 型 直 流 电 动 机 的 额 定 电 压 110 V、 220 V、 160 V、 440 V。由 220 V 单 相 桥 式 整 流 器 供 电 由 380 V 三 相 全 控桥 式 整 流 器 供 电 三 相 同 步 电 动 机 额 定 电 压 基 本 与 三 相 异 步 电 动 机 相 同 。 8.1 电 动 机 选 择 的 基 本 内 容 四 、 转 速 的 选 择 五 、 外 形 结 构 的 选 择 开 启 式 、 防 护 式 、 封 闭 式 、 密 封 式 、 防 爆 式 。 8.1 电 动 机 选 择 的 基 本 内 容 开 启 式 电 动 机 (电 机 两 侧 和 端 盖上 有 通 风 口 ， 散 热 条 件 好 ， 但 易进 入 杂 质 和 异 物 。 )8.1 电 动 机 选 择 的 基 本 内 容 防 护 式 电 动 机 (仅 电 机 基 座 底 部有 通 风 口 ， 散 热 条 件 好 较 差 ， 但较 易 进 入 杂 质 和 异 物 。 )Y系 列 （ IP23） 电 动 机 是 防 护 型 自 扇 冷 式 笼 型 三 相 异 步 电 动 机8.1 电 动 机 选 择 的 基 本 内 容 更 多 的 图 片 封 闭 式 电 动 机离 心 制 冷 机 用 封 闭 式 电 机 螺 杆 制 冷 机 用 封 闭 式 电 机8.1 电 动 机 选 择 的 基 本 内 容 密 封 式 电 动 机 （ 无 通 风 口 ， 靠 基座 表 面 散 热 ， 散 热 条 件 差 ， 但 杂质 和 异 物 不 能 进 入 。 ) Y系 列 （ IP44） 电 动 机 是 全 封 闭 自 扇 冷 式 笼 型 三 相 异 步 电 动 机 8.1 电 动 机 选 择 的 基 本 内 容 防 爆 式 电 动 机 （ 在 密 闭 式 的 基 础上 制 成 隔 爆 式 ， 机 壳 强 度 高 。YB系 列 ） YB2-B35 8.1 电 动 机 选 择 的 基 本 内 容 六 、 安 装 型 式 的 选 择 卧 式 、 立 式 。8.1 电 动 机 选 择 的 基 本 内 容(1) B3， 卧 式 (2) B5， 卧 式 (3) B 35， 卧 式 (4) V1， 立 式 （ 用 于地 下 罐 ） B3 型8.1 电 动 机 选 择 的 基 本 内 容 B5 型8.1 电 动 机 选 择 的 基 本 内 容 B35 型8.1 电 动 机 选 择 的 基 本 内 容 立 式 电 动 机（ V1 型 ）8.1 电 动 机 选 择 的 基 本 内 容 七 、 工 作 制 的 选 择 有 九 种 工 作 制 。 如 连 续 工 作 制 、 短 时 工 作 制 、 断 续 周 期 工 作 制 。 八 、 型 号 的 选 择 Y 系 列 封 闭 式 笼 型 三 相 异 步 电 动 机 。 YR 系 列 绕 线 型 三 相 异 步 电 动 机 。 YD 系 列 三 相 多 速 异 步 电 动 机 。 YB 系 列 防 爆 型 三 相 异 步 电 动 机 。 T 系 列 三 相 同 步 电 动 机 。 Z 系 列 直 流 电 动 机 。 8.1 电 动 机 选 择 的 基 本 内 容 8.2 电 机 的 发 热 和 冷 却 电 机 的 温 升 = 电 机 的 温 度 周 围 环 境 温 度 当 发 热 量 = 散 热 量 时 ， = 稳 定 值 。 电 机 的 热 平 衡 方 程 式 C d A dt = Q dt Q 热 量 （ 单 位 时 间 内 产 生 的 热 量 ） 。 C 热 容 量 （ 温 度 每 升 高 1 K 所 需 的 热 量 ） 。 A 散 热 系 数 （ 为 1 K 时 ， 每 秒 所 散 出 的 热 量 ） 。第 18章 电 动 机 的 选 择 i 电 机 的 初 始 温 升 。 s = Q / A 电 机 的 稳 定 温 升 。 = C / A 电 机 的 发 热 和 冷 却 时 间 常 数 。 d dtCA = QA = s ( i s ) e tO tsi O tis8.2 电 机 的 发 热 和 冷 却 8.3 电 机 的 工 作 制一 、 连 续 工 作 制 （ S1 工 作 制 ） O tP sPL 应 用 通 风 机 、 水 泵 、 纺 织 机 、 造 纸 机 等 。 第 8 章 电 动 机 的 选 择 二 、 短 时 工 作 制 （ S2 工 作 制 ） 标 准 运 行 时 间 ： 15、 30、 60、 90 min。 O tP sMPL t W 应 用 水 闸 启 闭 机 、 冶 金 用 的 电 动 机 、 起 重 机 中 的 电 动 机 。 8.3 电 机 的 工 作 制 大 连 理 工 大 学 电 气 工 程 系 三 、 断 续 周 期 工 作 制 （ S3 工 作 制 ）O tP PL t W tSsHL 负 载 持 续 率 FC = 100% tWtW tS 标 准 负 载 持 续 率 FC = 15% FC = 25% FC = 40% FC = 60% 周 期 ： tW tS 10 min。 应 用 起 重 机 、 电 梯 、 轧 钢 辅 助 机 械 中 的 电 动 机 。 8.3 电 机 的 工 作 制 四 、 包 括 起 动 的 断 续 周 期 工 作 制 （ S4 工 作 制 ）五 、 包 括 电 制 动 的 断 续 周 期 工 作 制 （ S5 工 作 制 ）六 、 连 续 周 期 工 作 制 （ S6 工 作 制 ）七 、 包 括 电 制 动 的 连 续 周 期 工 作 制 （ S7 工 作 制 ）八 、 包 括 变 速 变 负 载 的 连 续 周 期 工 作 制 （ S8 工 作 制 ）九 、 负 载 和 转 速 非 周 期 变 化 工 作 制 （ S9 工 作 制 ）8.3 电 机 的 工 作 制 实 际 环 境 温 度满 载 时 的 PFe / PCu8.4 电 机 的 允 许 输 出 功 率一 、 额 定 功 率 的 确 定 表 10.4.1 电 机 的 绝 缘 等 级 绝 缘 等 级 允 许 最 高 温 度 / A E B F H C105 120 130 155 180 180 二 、 工 作 制 的 影 响三 、 环 境 温 度 的 影 响P2 = PN 1 (1 ) 40 N 第 8 章 电 动 机 的 选 择 = PFPV 表 10.4.2 电 机 允 许 输 出 的 功 率 实 际 环 境 温 度 / 允 许 输 出 功 率增 减 的 百 分 数 30 35 40 45 50 55 8% 5% 0 5% 12.5 % 20% 工 程 上 也 可 以 按 下 表 对 P2 估 算 。 四 、 海 拔 高 度 的 影 响 海 拔 高 度 越 高 ， 空 气 越 稀 薄 ， 散 热 越 困 难 ， 使 得 P2 PN 。 海 拔 1 000 m h 4 000 m h = 100 m， N 降 低 1% ， P2 降 低 0.5% 。 8.4 电 机 的 允 许 输 出 功 率 8.5 恒 定 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择一 、 连 续 运 行 的 电 动 机(1) 选 择 工 作 制 为 S1 的 电 动 机 。(2) 求 出 电 动 机 的 负 载 功 率 PLPL = Pmmt Pm 生 产 机 械 的 输 出 功 率 ； m 生 产 机 械 的 效 率 ； t 电 动 机 与 生 产 机 械 之 间 传 动 机 构 的 效 率 。 (3) 选 择 P N = PL 或 略 大 于 PL 的 电 动 机 。(4) 校 验 起 动 能 力 。 第 8 章 电 动 机 的 选 择 【 例 8.1】 有 一 台 由 电 动 机 直 接 拖 动 的 离 心 水 泵 ， 流量 Q = 0.04 m3/s， 扬 程 h = 8 m， 效 率 m = 0.58，转 速 n = 1 440 r/min 。 试 选 择 电 动 机 的 额 定 功 率 。 解 ： (1) 该 电 机 属 于 恒 定 负 载 连 续 运 行 工 作 方式 ， 故 选 择 工 作 制 为 S1 的 电 动 机 。(2) 由 水 泵 设 计 手 册 查 得Pm = Q h102 水 的 密 度 = 1 000 kg /m3。 Pm = kW = 3.14 kW 0.04 1 000 8 1028.5 恒 定 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 对 于 直 接 传 动 t = 1， 故 PL = Pmmt = kW = 5.41 kW 3.14 0.58 1 (3) 选 择 PN PL 的 电 动 机 。 例 如 选 择 PN = 5.5 kW， nN = 1 440 r/min 的 Y 系 列 三 相 笼 型 异 步 电 动 机 。 (4) 起 动 能 力 校 验 水 泵 为 通 风 机 负 载 特 性 类 的 生 产 机 械 ，起 动 能 力 不 会 有 问 题 。8.5 恒 定 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 满 载 时 的PFe / PCu 实 际 运 行 时 间标 准 运 行 时 间二 、 短 时 运 行 的 电 动 机1. 选 择 工 作 制 为 S2 的 电 动 机(1) 选 择 标 准 运 行 时 间 与 实 际 运 行 时 间 相 同 或 相 近 的 电 动 机 。(2) 求 出 电 动 机 的 负 载 功 率 PL 。(3) 将 PL 折 算 成 标 准 运 行 时 间 的 负 载 功 率 PLN 。PLPLN = 1tWNtW tWNtW( ) 8.5 恒 定 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 当 tWtWN 时 ， 则 上 式 可 简 化 为 (4) 选 择 额 定 功 率 PN PLN 的 电 动 机 。(5) 校 验 起 动 能 力 （ 对 三 相 笼 型 异 步 电 动 机 而 言 ） 。 PLN = PL tWtWN8.5 恒 定 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 2. 选 择 工 作 制 为 S3 的 电 动 机(1) 将 S3 工 作 制 的 FCN 换 算 成 S2 工 作 制 的 tWN ， 其 对 应 关 系 为 FCN = 15% tWN = 30 min FCN = 25% tWN = 60 min FCN = 40% tWN = 90 min(2) 再 按 (1) 中 步 骤 进 行 计 算 。8.5 恒 定 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 (3) 选 择 PN PLN 的 电 动 机 。(4) 校 验 起 动 能 力 。 如 果 tW (0.3 0.4) ， 此 时 可 以 直 接 由 过 载 能 力 和 起 动 能 力 选 择 电 动 机 的 PN 。3. 选 择 工 作 制 为 S1 的 电 动 机 (1) 求 出 电 动 机 的 负 载 功 率 PL 。(2) 将 PL 折 算 成 S1 工 作 制 时 的 负 载 功 率 PLN 。满 载 时 的PFe / PCu 短 时 运 行 时 间电 机 的 发 热时 间 常 数PLN = PL 1 e 1 e tW tW8.5 恒 定 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 校 验 过 载 能 力 。 则 PLN PL ， （ 对 笼 型 异 步 电 动 机 而 言 ） 【 例 8.2】 某 生 产 机 械 为 短 时 运 行 ， 每 次 工 作 时 间 12 min， 停 机 时 间 足 够 长 ， 输 出 功 率 Pm = 20 kW， 效 率 m = 0.833， 传 动 机 构 效 率 t = 0.8， 采 用 S2 工 作 制 的 直 流 电 动机 拖 动 。 试 问 电 动 机 的 额 定 功 率 应 为 多 少 ？ 解 ： (1) 电 动 机 的 负 载 功 率 为(2) 选 择 tW = 15 min 的 S2 工 作 制 电 动 机 ， 其 等 效 负 载 功 率 为 (3) 选 择 电 动 机 的 额 定 功 率 P N 26.83 kW 。 PL = Pmmt = kW = 30 kW 20 0.833 0.8 PLN = PL tWtWN = 30 kW = 26.83 kW 1215 8.5 恒 定 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 三 、 断 续 周 期 运 行 的 电 动 机 (1) 选 择 标 准 负 载 持 续 率 FCN 与 实 际 负 载 持 续 率 FC 相 同 或 相 近 的 S3 工 作 制 电 动 机 。(2) 求 出 电 动 机 的 负 载 功 率 PL 。(3) 将 PL 换 算 成 标 准 负 载 持 续 率 时 的 负 载 功 率 PLN 。 ( )PLPLN = FCN FC 1 FCN FC当 FCFCN 时 ， 则 PLN = PL FCFC N 8.5 恒 定 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 如 果 FC 10%， 可 按 短 时 运 行 选 择 电 动 机 。 如 果 FC 70%， 可 按 连 续 运 行 选 择 电 动 机 。8.5 恒 定 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择(4) 选 择 PN PLN 的 电 动 机 。(5) 校 验 起 动 能 力 （ 对 三 相 笼 型 异 步 电 动 机 而 言 ） 。 【 例 8.3】 有 一 断 续 周 期 工 作 的 生 产 机 械 ， 运 行 时 间 tW = 90 s， 停 机 时 间 tS = 240 s， 需 要 转 速 n = 700 r/min左右 的 三 相 绕 线 型 异 步 电 动 机 拖 动 ， 电 动 机 的 负 载 转 矩 TL = 275 Nm。 试 选 择 电 动 机 的 额 定 功 率 。 解 ： (1) 电 动 机 的 实 际 负 载 持 续 率(2) 选 择 FCN = 25% 的 S3 工 作 制 绕 线 型 异 步 电 动 机 。 (3) 电 动 机 的 负 载 功 率 FC = 100% tWtW tS = 100% = 27.27% 9090 240 PL = TL n 260 = 275 700 W = 20.15 kW 2 3.14 608,5 恒 定 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 PLN = PL FCFCN= 20.15 kW = 21 kW 0.27270.25换 算 到 标 准 负 载 持 续 率 时 的 负 载 功 率 (3) 选 择 电 动 机 的 额 定 功 率 PN21 kW 。 8.5 恒 定 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 8.6 变 动 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择一 、 周 期 性 变 动 负 载 的 电 动 机1. 求 出 各 段 时 间 电 动 机 的 负 载 功 率O tP PL1t 1 t2 t3 t4PL2 PL3 PL4 PL1 t1 PL2t2 t1 t2 PL =2. 求 出 平 均 负 载 功 率3. 预 选 电 动 机 的 PN PN = ( 1.1 1.6 ) PL 第 8章 电 动 机 的 选 择 4. 发 热 校 验 (1) 平 均 损 耗 法 电 动 机 的 平 均 功 率 损 耗 为 PalL1 t1 PalL2t2 t1 t2 PalL = PalL1 、 PalL2 每 段 时 间 的 功 率 损 耗 。 由 电 动 机 的 效 率 曲 线 = f (P2) 可 得PalLi = PLi PLii 电 动 机 的 额 定 功 率 损 耗 P alN = PNPNN 8.6 变 动 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 如 果 PalLPalN ， 发 热 校 验 合 格 。 否 则 需 加 大 电 动 机 的 PN ， 再 做 发 热 校 验 。 (2) 等 效 电 流 法 适 用 于 电 动 机 的 P0 和 电 阻 不 变 的 情 况 。 电 动 机 的 平 均 铜 损 耗 为 RIL1 t1 RIL2 t2 t1 t2 PCuL = 2 2 = RIL 2 IL 产 生 该 平 均 铜 损 耗 相 当 的 等 效 电 流 。 I L = IL1 t1 IL2 t2 t1 t2 2 2 8.6 变 动 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 当 ILIN ， 发 热 校 验 合 格 。 否 则 需 加 大 电 动 机 的 PN ， 再 做 发 热 校 验 。(3) 等 效 转 矩 法 适 用 于 电 动 机 的 P0 和 R 不 变 且 T I 的 情 况 。 与 等 效 电 流 对 应 的 等 效 转 矩 电 动 机 的 额 定 铜 损 耗 为 PCuN = RIN 2TL = TL1 t1 TL2 t2 t1 t2 2 2 只 要 TLTN ， 发 热 校 验 合 格 。 8.6 变 动 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 (4) 等 效 功 率 法 适 用 于 电 动 机 的 P0 和 R 不 变 ， T I ， 且 n 基 本 不 变 的 情 况 。 由 于 n 不 变 ， 有 P T ， 则 等 效 负 载 功 率 为 PL = PL1 t1 PL2 t2 t1 t2 2 2 只 要 PLPN ， 发 热 校 验 合 格 。 5. 校 验 过 载 能 力 交 流 电 动 机 ： TLmaxTM = MTTN 直 流 电 动 机 ： I Lmax Iamax = (1.5 2) IaN 6. 校 验 起 动 能 力 满 足 对 TST 和 IST 的 要 求 。 8.6 变 动 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 8.6 变 动 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 【 例 8.6.1】 某 生 产 机 械 拟 用 一 台 转 速 为 1 000 r/min 左 右 的 笼 型 三 相 异 步 电 动 机 拖 动 。 负 载 曲 线 如 图 所示 。 其 中 PL1 = 18 kW， t1 = 40 s， PL2 = 24 kW， t2 = 80 s， PL3 = 14 kW， t3 = 60 s， PL4 = 16 kW， t4 = 70 s。 起 动 时的 负 载 转 矩 TLst = 300 Nm， 采 用 直 接 起 动 ， 起 动 电 流 的影 响 可 不 考 虑 。 试 选 择 电 动 机 的 额 定 功 率 。 解 ： (1) 平 均 负 载 功 率 O tP PL1t1 t2 t3 t4PL2 PL3 PL4 PL1 t1 PL2t2 PL3t3 PL4t4 t1 t2 t3 t4 PL = 18 40 24 80 14 60 16 70 40 80 60 70 = kW = 18.4 kW 8.6 变 动 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择(2) 预 选 Y200L2 6 型 三 相 异 步 电 动 机 ， 该 电 动 机 的 PN = 22 kW， nN = 970 r/min， ST = 1.8， MT = 2.0。(3) 进 行 发 热 校 验 （ 用 等 效 功 率 法 ）PL = PL1 t1 PL2 t2 PL3t3 PL4t4 t1 t2 t3 t4 2 2 2 2= 18 40 24 80 14 60 16 7040 80 60 702 2 2 2 kW = 18.84 kW 由 于 P L PN， 发 热 校 验 合 格 。 8.6 变 动 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择(4) 校 验 过 载 能 力 由 于 n 基 本 不 变 ， P T， 因 此 直 接 用 PM 校 验 。 因 为 PM = MTPN = 2 22 kW = 44 kW PLmax = 24 kW所 以 PM PLmax ， 过 载 能 力 合 格 。(5) 校 验 起 动 能 力TN = 260 PNn N = Nm = 216.7 Nm 60 2 3.14 22 103 970 8.6 变 动 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 TST = ST TN = 1.8 216.7 Nm = 390 Nm 因 为 要 求 TST (1.1 1.2) TLST = (1.1 1.2) 300 Nm = 330 360 Nm 所 以 起 动 能 力 校 验 合 格 。 二 、 需 考 虑 起 动 、 制 动 和 停 机 过 程 时 发 热 公 式 的 修 正 O tP n PL2PL1t 1 t2 t3 t4PL3 PL1n考 虑 起 动 、 制 动 、停 机 的 负 载 曲 线 PalL1 t1 PalL2t2 PalL3t3 t1 t2 t2 t4PalL =IL = IL1 t1 IL2 t2 IL3 t3 t1 t2 t2 t42 2 2TL = TL1 t1 TL2 t2 TL3 t3 t1 t2 t2 t42 2 2PL = PL1 t1 PL2 t2 PL3 t3 t1 t2 t2 t42 2 2 修 正 系 数 交 流 电 动 机 ： = 0.5， = 0.25 直 流 电 动 机 ： = 0.75， = 0.5 8.6 变 动 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 运 行起 动 制 动 停 机 大 连 理 工 大 学 电 气 工 程 系 8.6 变 动 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 【 例 8.6.2】 一 生 产 机 械拟 采 用 他 励 直 流 电 动 机 拖 动 。用 转 矩 表 示 的 负 载 曲 线 如 图 所 示 。图 中 TL1 = 60 Nm， t1 = 5 s， TL2= 40 Nm， t2 = 40 s， TL3 = 30Nm， t3 = 2 s， t4 = 10 s。 现 初 步选 择 电 动 机 的 PN = 7.5 kW， nN = 1 500 r/min 。 试 对 该 电 动 机 进行 发 热 校 验 。 解 ： (1) 求 出 等 效 转 矩 O tT TL1t 1 t2 t3 t4TL2 TL3起 动 运 行 停 机 制 动TL = TL1 t1 TL2 t2 TL3 t3 t1 t2 t2 t42 2 2 大 连 理 工 大 学 电 气 工 程 系 8.6 变 动 负 载 电 动 机 额 定 功 率 的 选 择 = 40.84 kW(2) 求 出 额 定 转 矩 = 47.77 Nm(3) 由 于 T L TN， 发 热 校 验 合 格 。 TN = 60 2 PN nN = Nm 60 2 3.14 7.5 103 1 500 kW = 60 5 40 40 30 20.75 5 40 0.75 2 0.5 102 2 2