电动机的选择.ppt

LFChun 制作 10.2 电电机的机的发热发热和冷却和冷却10.2 电电机的机的发热发热和冷却和冷却第第 10 章章 电动电动机的机的选择选择10.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容10.3 电电机的工作制机的工作制10.4 电电机的允机的允许输许输出功率出功率10.5 恒定恒定负载电动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择10.6 变动负载电动变动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择第第 10 章章 电动电动机的机的选择选择10.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容 10.3 电电机的工作制机的工作制10.4 电电机的允机的允许输许输出功率出功率10.5 恒定恒定负载电动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择10.6 变动负载电动变动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择返回主返回主页页电电机与拖机与拖动动1.10.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容1.类类型的型的选择选择(1)生生产产机械机械对电动对电动机的要求机的要求 机械特性、起机械特性、起动动性能、性能、调调速性能、速性能、制制动动方法、方法、过载过载能力能力(2)经济经济效益效益2.功率的功率的选择选择 既不能既不能过载过载，也不能，也不能长长期期轻载轻载。类类比法、比法、统计统计法、法、实验实验法、法、计计算法。算法。第第10 章章 电动电动机的机的选择选择2.3.电压电压的的选择选择(1)三相异步三相异步电动电动机的机的额额定定电压电压 380 V、3 000 V、6 000 V、10 000 V。(2)根据功率根据功率选择电压选择电压 PN200 kW 时时，选择选择 UN=380 V。PN200 kW 时时，选择选择高高压电压电机。机。一般大中型一般大中型电动电动机机选择选择 UN=6 000 V。(3)中小型直流中小型直流电动电动机的机的额额定定电压电压 110 V、220 V、160 V、440 V。由由 220 V 单单相相桥桥式整流器供式整流器供电电由由 380 V 三相全控三相全控桥桥式整流器供式整流器供电电 三相同步三相同步电动电动机机额额定定电压电压基本与三相异步基本与三相异步电电 动动机相同。机相同。10.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容3.4.转转速的速的选择选择 5.外形外形结结构的构的选择选择 开启式、防开启式、防护护式、封式、封闭闭式、密封式、式、密封式、防爆式。防爆式。10.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容4.开启式开启式电动电动机机10.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容 更多的更多的图图片片 5.防防护护式式电动电动机机Y系列（系列（IP23）电动电动机是防机是防护护型自扇冷式型自扇冷式笼笼型三相异步型三相异步电动电动机机10.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容 更多的更多的图图片片 6.封封闭闭式式电动电动机机离心制冷机用封离心制冷机用封闭闭式式电电机机螺杆制冷机用封螺杆制冷机用封闭闭式式电电机机10.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容 更多的更多的图图片片 7.密封式密封式电动电动机机Y系列（系列（IP44）电动电动机是全封机是全封闭闭自扇冷式自扇冷式笼笼型三相异步型三相异步电动电动机机10.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容 更多的更多的图图片片 8.防爆式防爆式电动电动机（机（YB系列）系列）YB2-B3510.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容 更多的更多的图图片片 9.6.安装型式的安装型式的选择选择 卧式、立式。卧式、立式。10.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容(1)B3，卧式，卧式 (2)B5，卧式，卧式 (3)B35，卧式，卧式 (4)V1，立式，立式 10.B3 型型10.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容 更多的更多的图图片片 11.B5 型型10.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容 更多的更多的图图片片 12.B35 型型10.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容 更多的更多的图图片片 13.立式立式电动电动机机（V1 型）型）10.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容 更多的更多的图图片片 14.7.工作制的工作制的选择选择 有九种工作制。有九种工作制。如如连续连续工作制、短工作制、短时时工作制、断工作制、断续续周期工作制。周期工作制。8.型号的型号的选择选择 Y 系列系列 封封闭闭式式笼笼型三相异步型三相异步电动电动机。机。YR 系列系列 绕线绕线型三相异步型三相异步电动电动机。机。YD 系列系列 三相多速异步三相多速异步电动电动机。机。YB 系列系列 防爆型三相异步防爆型三相异步电动电动机。机。T 系列系列 三相同步三相同步电动电动机。机。Z 系列系列 直流直流电动电动机。机。10.1 电动电动机机选择选择的基本内容的基本内容15.10.2 电电机的机的发热发热和冷却和冷却 电电机的温升机的温升 =电电机的温度周机的温度周围环围环境温度境温度 当当 发热发热量量=散散热热量量时时，=稳稳定定值值。电电机的机的热热平衡方程式平衡方程式 C d A dt=Q dt Q 热热量（量（单单位位时间时间内内产产生的生的热热量）。量）。C 热热容量（温度每升高容量（温度每升高 1 K 所需的所需的热热量）。量）。A 散散热热系数系数 （为为 1 K 时时，每秒所散出的，每秒所散出的热热量）。量）。第第10 章章 电动电动机的机的选择选择16.i 电电机的初始温升。机的初始温升。s=Q/A 电电机的机的稳稳定温升。定温升。=C/A 电电机的机的发热发热和冷却和冷却时间时间常数。常数。d dtCA =QA =s(i s)e t Ot s iOt i s10.2 电电机的机的发热发热和冷却和冷却17.10.3 电电机的工作制机的工作制1.连续连续工作制（工作制（S1 工作制）工作制）OtP sPL 应应用用 通通风风机、水机、水泵泵、纺织纺织机、造机、造纸纸机等。机等。第第10 章章 电动电动机的机的选择选择18.2.短短时时工作制（工作制（S2 工作制）工作制）标标准运行准运行时间时间：15、30、60、90 min。OtP s MPLtW 应应用用 水水闸闸启启闭闭机、机、冶金用的冶金用的电动电动机、机、起重机中的起重机中的电动电动机。机。10.3 电电机的工作制机的工作制19.3.断断续续周期工作制（周期工作制（S3 工作制）工作制）OtP PLtW tS s H L 负载负载持持续续率率 FC=100%tWtWtS 标标准准负载负载持持续续率率 FC=15%FC=25%FC=40%FC=60%周期：周期：tWtS 10 min。应应用用 起重机、起重机、电电梯、梯、轧钢辅轧钢辅助机械中的助机械中的电动电动机。机。10.3 电电机的工作制机的工作制20.4.包括起包括起动动的断的断续续周期工作制（周期工作制（S4 工作制）工作制）5.包括包括电电制制动动的断的断续续周期工作制（周期工作制（S5 工作制）工作制）6.连续连续周期工作制（周期工作制（S6 工作制）工作制）7.包括包括电电制制动动的的连续连续周期工作制（周期工作制（S7 工作制）工作制）8.包括包括变变速速变负载变负载的的连续连续周期工作制（周期工作制（S8 工作制）工作制）9.负载负载和和转转速非周期速非周期变变化工作制（化工作制（S9 工作制）工作制）10.3 电电机的工作制机的工作制21.实际环实际环境温度境温度满载时满载时的的 PFe/PCu10.4 电电机的允机的允许输许输出功率出功率1.额额定功率的确定定功率的确定 表表10.4.1 电电机的机的绝缘绝缘等等级级 绝缘绝缘等等级级 允允许许最高温度最高温度 /A E B F H C105 120 130 155 180 180 2.工作制的影响工作制的影响3.环环境温度的影响境温度的影响P2=PN 1(1 )40 N一般：一般：=0.4 1.1第第10 章章 电动电动机的机的选择选择22.表表10.4.2 电电机允机允许输许输出的功率出的功率 实际环实际环境温度境温度 /允允许输许输出功率出功率增减的百分数增减的百分数 30 35 40 45 50 558%5%0 5%12.5%20%工程上也可以按下表工程上也可以按下表对对 P2 估算。估算。4.海拔高度的影响海拔高度的影响 海拔高度越高，空气越稀薄，散海拔高度越高，空气越稀薄，散热热越困越困难难，使得使得 P2PN。海拔海拔 1 000 m h 4 000 m h=100 m，N 降低降低 1%，P2 降低降低 0.5%。10.4 电电机的允机的允许输许输出功率出功率23.10.5 恒定恒定负载电动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择1.连续连续运行的运行的电动电动机机 选择选择工作制工作制为为 S1 的的电动电动机。机。求出求出电动电动机的机的负载负载功率功率 PLPL=Pm m t Pm 生生产产机械的机械的输输出功率；出功率；m 生生产产机械的效率；机械的效率；t 电动电动机与生机与生产产机械之机械之间传动间传动机构的效率。机构的效率。选择选择 PN=PL 或略大于或略大于PL 的的电动电动机。机。校校验验起起动动能力。能力。第第10 章章 电动电动机的机的选择选择24.【例例 10.5.1】有一台由有一台由电动电动机直接拖机直接拖动动的离心水的离心水泵泵，流量流量 Q=0.04 m3/s，扬扬程程 h=8 m，效率，效率 m=0.58，转转速速 n=1 440 r/min。试选择电动试选择电动机的机的额额定功率。定功率。解：解：(1)该电该电机属于恒定机属于恒定负载连续负载连续运行工作方运行工作方式，故式，故选择选择工作制工作制为为 S1 的的电动电动机。机。(2)由水由水泵设计泵设计手册手册查查得得Pm=Q r h102 水的比重水的比重 r=1 000 kg/m3。Pm=kW=3.14 kW 0.041 0008 10210.5 恒定恒定负载电动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择25.对对于直接于直接传动传动 t=1，故，故 PL=Pm m t=kW=5.41 kW 3.14 0.581(3)选择选择 PN PL 的的电动电动机。机。例如例如选择选择 PN=5.5 kW，nN=1 440 r/min 的的 Y 系列三相系列三相笼笼型异步型异步电动电动机。机。(4)起起动动能力校能力校验验 水水泵为泵为通通风风机机负载负载特性特性类类的生的生产产机械，机械，起起动动能力不会有能力不会有问题问题。10.5 恒定恒定负载电动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择26.满载时满载时的的PFe/PCu实际实际运行运行时间时间标标准运行准运行时间时间2.短短时时运行的运行的电动电动机机(1)选择选择工作制工作制为为 S2 的的电动电动机机 选择标选择标准运行准运行时间时间与与实际实际运行运行时间时间相同或相相同或相 近的近的电动电动机。机。求出求出电动电动机的机的负载负载功率功率 PL。将将 PL 折算成折算成标标准运行准运行时间时间的的负载负载功率功率 PLN。PLPLN=1tWNtW tWNtW()10.5 恒定恒定负载电动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择27.当当 tWtWN 时时，则则上式可上式可简简化化为为 选择额选择额定功率定功率 PN PLN 的的电动电动机机。校校验验起起动动能力（能力（对对三相三相笼笼型异步型异步电动电动机而言）。机而言）。PLN=PLtWtWN10.5 恒定恒定负载电动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择28.(2)选择选择工作制工作制为为 S3 的的电动电动机机 将将 S3 工作制的工作制的 FCN 换换算成算成 S2 工作制的工作制的 tWN，其其对应对应关系关系为为 FCN=15%tWN=30 min FCN=25%tWN=60 min FCN=40%tWN=90 min 再按再按(1)中步中步骤进骤进行行计计算。算。10.5 恒定恒定负载电动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择29.选择选择 PN PLN 的的电动电动机机。校校验验起起动动能力。能力。如果如果 tW(0.3 0.4)，此此时时可以直接由可以直接由过载过载能力和起能力和起动动能力能力选择电选择电 动动机的机的 PN。(3)选择选择工作制工作制为为 S1 的的电动电动机机 求出求出电动电动机的机的负载负载功率功率 PL。将将 PL 折算成折算成 S1 工作制工作制时时的的负载负载功率功率 PLN。满载时满载时的的PFe/PCu短短时时运行运行时间时间电电机的机的发热发热时间时间常数常数PLN=PL1e 1 e tW tW 10.5 恒定恒定负载电动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择 校校验过载验过载能力。能力。则则 PLNPL，（对笼对笼型异步型异步电动电动机而言）机而言）30.【例例 10.5.2】某生某生产产机械机械为为短短时时运行，每次工作运行，每次工作时时间间 12 min，停机，停机时间时间足足够长够长，输输出功率出功率 Pm=20 kW，效率，效率 m=0.833，传动传动机构效率机构效率 t=0.8，采用，采用 S2 工作制的直流工作制的直流电动电动机拖机拖动动。试问电动试问电动机的机的额额定功率定功率应为应为多少？多少？解：解：(1)电动电动机的机的负载负载功率功率为为(2)选择选择 tW=15 min 的的 S2 工作制工作制电动电动机，机，其等效其等效负载负载功率功率为为 (3)选择电动选择电动机的机的额额定功率定功率 PN 26.83 kW。PL=Pm m t=kW=30 kW 20 0.8330.8 PLN=PLtWtWN=30 kW=26.83 kW 121510.5 恒定恒定负载电动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择31.3.断断续续周期运行的周期运行的电动电动机机 选择标选择标准准负载负载持持续续率率 FCN 与与实际负载实际负载持持续续率率FC 相同或相近的相同或相近的 S3 工作制工作制电动电动机。机。求出求出电动电动机的机的负载负载功率功率 PL。将将 PL 换换算成算成标标准准负载负载持持续续率率时时的的负载负载功率功率 PLN。()PLPLN=FCN FC 1 FCN FC当当 FCFCN 时时，则则PLN=PLFCFCN 选择选择 PN PLN 的的电动电动机机。校校验验起起动动能力（能力（对对三相三相笼笼型异步型异步电动电动机而言）。机而言）。10.5 恒定恒定负载电动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择 如果如果 FC10%，可按短，可按短时时运行运行选择电动选择电动机。机。如果如果 FC70%，可按，可按连续连续运行运行选择电动选择电动机。机。32.【例例 10.5.3】有一断有一断续续周期工作的生周期工作的生产产机械，运行机械，运行时间时间 tW=90 s，停机，停机时间时间 tS=240 s，需要，需要转转速速 n=700 r/min左右的三相左右的三相绕线绕线型异步型异步电动电动机拖机拖动动，电动电动机的机的负载转负载转矩矩 TL=275 Nm。试选择电动试选择电动机的机的额额定功率。定功率。解：解：(1)电动电动机的机的实际负载实际负载持持续续率率(2)选择选择 FCN=25%的的 S3 工作制工作制绕线绕线型异步型异步电动电动机。机。(3)电动电动机的机的负载负载功率功率 FC=100%tWtWtS=100%=27.27%9090240 PL=TL n 2 60=275700 W=20.15 kW 23.14 6010.5 恒定恒定负载电动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择33.PLN=PLFCFCN=20.15 kW=21 kW 0.27270.25换换算到算到标标准准负载负载持持续续率率时时的的负载负载功率功率 (3)选择电动选择电动机的机的额额定功率定功率 PN21 kW。10.5 恒定恒定负载电动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择34.10.6 变动负载电动变动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择1.周期性周期性变动负载变动负载的的电动电动机机(1)求出各段求出各段时间电动时间电动机的机的负载负载功率功率OtPPL1t1 t2 t3 t4PL2PL3PL4 PL1 t1 PL2t2 t1t2 PL=(2)求出平均求出平均负载负载功率功率(3)预选电动预选电动机的机的 PN PN=(1.1 1.6)PL(4)发热发热校校验验第第10 章章 电动电动机的机的选择选择35.(4)发热发热校校验验 平均平均损损耗法耗法 电动电动机的平均功率机的平均功率损损耗耗为为 PalL1 t1 PalL2t2 t1t2 PalL=PalL1、PalL2 每段每段时间时间的功率的功率损损耗。耗。由由电动电动机的效率曲机的效率曲线线 =f(P2)可得可得PalLi=PLi PLi i 电动电动机的机的额额定功率定功率损损耗耗 PalN=PNPN N10.6 变动负载电动变动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择36.如果如果 PalLPalN，发热发热校校验验合格。合格。否否则则需加大需加大电动电动机的机的 PN，再做再做发热发热校校验验。等效等效电电流法流法 适用于适用于电动电动机的机的 P0 和和电电阻不阻不变变的情况。的情况。电动电动机的平均机的平均铜损铜损耗耗为为 RIL1 t1 RIL2 t2 t1t2 PCuL=2 2=RIL 2 IL 产产生生该该平均平均铜损铜损耗耗 相当的等效相当的等效电电流。流。IL=IL1 t1IL2 t2 t1t2 2 210.6 变动负载电动变动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择37.当当 ILIN，发热发热校校验验合格。合格。否否则则需加大需加大电动电动机的机的 PN，再做再做发热发热校校验验。等效等效转转矩法矩法 适用于适用于电动电动机的机的 P0 和和 R 不不变变且且 T I 的情况。的情况。与等效与等效电电流流对应对应的等效的等效转转矩矩 电动电动机的机的额额定定铜损铜损耗耗为为 PCuN=RIN 2TL=TL1 t1TL2 t2 t1t2 2 2 只要只要 TLTN，发热发热校校验验合格。合格。10.6 变动负载电动变动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择38.等效功率法等效功率法 适用于适用于电动电动机的机的 P0 和和 R 不不变变，T I，且且 n 基本不基本不变变的情况。的情况。由于由于 n 不不变变，有，有 P T，则则等效等效负载负载功率功率为为 PL=PL1 t1PL2 t2 t1t2 2 2 只要只要 PLPN，发热发热校校验验合格。合格。(5)校校验过载验过载能力能力 交流交流电动电动机：机：TLmaxTM=MTTN 直流直流电动电动机：机：ILmax Iamax=(1.5 2)IaN (6)校校验验起起动动能力能力 满满足足对对 Tst 和和 Ist 的要求。的要求。10.6 变动负载电动变动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择39.10.6 变动负载电动变动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择 【例例 10.6.1】某生某生产产机械机械拟拟用一台用一台转转速速为为 1 000 r/min 左右的左右的笼笼型三相异步型三相异步电动电动机拖机拖动动。负载负载曲曲线线如如图图所所示。其中示。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。起动动时时的的负载转负载转矩矩 TLst=300 Nm，采用直接起，采用直接起动动，起，起动电动电流流的影响可不考的影响可不考虑虑。试选择电动试选择电动机的机的额额定功率。定功率。解：解：(1)平均平均负载负载功率功率OtPPL1t1 t2 t3 t4PL2PL3PL4 PL1 t1PL2t2PL3t3PL4t4 t1t2t3t4 PL=184024801460 1670 40806070=KW=18.4 kW 40.10.6 变动负载电动变动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择(2)预选预选 Y200L26 型三相异步型三相异步电动电动机，机，该电动该电动 机的机的 PN=22 kW，nN=970 r/min，st=1.8，MT=2.0。(3)进进行行发热发热校校验验（用等效功率法）（用等效功率法）PL=PL1 t1PL2 t2PL3t3PL4t4 t1t2t3t4 2 2 2 2=18 4024 8014 6016 70408060702 2 2 2kW=18.84 kW 由于由于 PLPN，发热发热校校验验合格。合格。41.10.6 变动负载电动变动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择(4)校校验过载验过载能力能力 由于由于n 基本不基本不变变，P T，因此直接用因此直接用 PM 校校验验。因因为为 PM=MTPN=222 kW=44 kW PLmax=24 kW所以所以 PMPLmax，过载过载能力能力合格。合格。(5)校校验验起起动动能力能力TN=2 60PNnN=Nm=216.7 Nm 60 23.14 22103 97042.10.6 变动负载电动变动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择 Tst=st TN =1.8216.7 Nm =390 Nm 因因为为 要求要求 Tst(1.1 1.2)TLst =(1.1 1.2)300 Nm =330 360 Nm 所以所以 起起动动能力校能力校验验合格。合格。43.2.需要考需要考虑虑起起动动、制、制动动和停机和停机过过程程时发热时发热公式公式 的修正的修正OtP nPL2PL1t1 t2 t3 t4PL3PL1n考考虑虑起起动动、制、制动动、停机的停机的负载负载曲曲线线 PalL1 t1 PalL2t2PalL3t3 t1t2 t2 t4PalL=IL=IL1 t1IL2 t2IL3 t3 t1t2 t2 t42 2 2TL=TL1 t1TL2 t2TL3 t3 t1t2 t2 t42 2 2PL=PL1 t1PL2 t2PL3 t3 t1t2 t2 t42 2 2 修正系数修正系数 交流交流电动电动机：机：=0.5，=0.25 直流直流电动电动机：机：=0.75，=0.510.6 变动负载电动变动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择 运行运行起起动动 制制动动 停机停机44.10.6 变动负载电动变动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择 【例例 10.6.2】一生一生产产机械机械拟拟采用他励直流采用他励直流电动电动机拖机拖动动。用用转转矩表示的矩表示的负载负载曲曲线线如如图图所示。所示。图图中中 TL1=60 Nm，t1=5 s，TL2=40 Nm，t2=40 s，TL3=30Nm，t3=2 s，t4=10 s。现现初步初步选择电动选择电动机的机的 PN=7.5 kW，nN=1 500 r/min。试对该电动试对该电动机机进进行行发热发热校校验验。解解：(1)求出等效求出等效转转矩矩OtTTL1t1 t2 t3 t4TL2TL3起起动动 运行运行 停机停机 制制动动TL=TL1 t1TL2 t2TL3 t3 t1t2 t2 t42 2 245.10.6 变动负载电动变动负载电动机机额额定功率的定功率的选择选择 =40.84 kW(2)求出求出额额定定转转矩矩 =47.77 Nm(3)由于由于 TLTN，发热发热校校验验合格。合格。TN=60 2 PN nN=Nm 60 23.14 7.5103 1 500kW=60 540 4030 20.755400.7520.5102 2 2 46.LFChun 制作 练练 习习 题题第第10 章章 电动电动机的机的选择选择v10.4.1 10.4.2v10.5.1 10.5.2 10.5.3 10.5.4 10.5.5v10.6.1 10.6.2 10.6.3 *以教以教师师画勾的画勾的题为题为准。准。下一章下一章47.