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电动机的有关术语知识和选用方法
电动机的有关术语知识和选用方法
一、 术语
1． 电压：指定子绕组规定使用的线电压V或KV。
2． 额定功率：电机在额定条件下，转轴上所能输出的机械功率W。
额定条件是指额定电压、额定频率和额定工作制。
3． 工作制：电机承受负载情况的说明，包括起动、电制动、空载、断能停转以及这些阶段的持续时间和先后顺序。
工作制分类10类，常见的有：
○1连续工作制——S1工作制。
在恒定负载下的运行时间是以达到热稳定。
○2短时工作制——S2工作制。
在恒定负载下按给定的时间运行，该时间不足以达到热稳定，随之即断能停转足够时间，使电机再度冷却到与冷却介质温度之差在2K以内。
○3断续周期工作制——S3工作制。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段断能转时间，这种工作制中每一周期的起动电流不致对温升产生显著影响。
○4包括起动的断续周期工作制——S4工作制。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段对温升有显著影响的起动时间，一段恒定负载运行和一段断能停转时间。
○5包括电制动的断续周期工作制——S5工制。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段起动时间，一段恒定负载运行时间，一段电制动时间和一段停机和断能时间。
○6S6工作制——连续周期工作制。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段空载运行时间，无停机和断能时间。
S1～S10工作制定义请见GB755-2000。
4．负载持续率：
工作周期中的负载（包括起动与电制动在内）持续时间与整个周期的时间之比，以百分数表示。
各工作制负载持续率的计算参见GB755-2000。
5．绝缘等级：在电机中导体与导体之间，导体与铁芯间，都有一层绝缘材料隔开，绝缘材料种类很多，性能差异大，根据温度指数（耐热等级）把绝缘材料划分为A、E、B、F、H、C等级别，其耐热温度分别为105℃、115℃、130℃、155℃、180℃、200℃。
二、 有关知识
1．绕组温升限值（温度计测得的电机最热点，温升在任何情况下，不应超过下表数值）
绝缘等级
E
B
F
H
温升限值
75
80
105
125
2．电机轴承的允许温度
滚动轴承95℃，滑动轴承80℃。
注：轴承温度的测量应接近轴承的外圈处。
3．绕组的绝缘电阻
电机绕组的绝缘电阻在热状态时或温升试验后，应不低于按下下式所求得的值。
Ri1=U1/(1000+P/100) ， Ri2=2.5U2/(1000+P/U)
式中：U——电机绕组的额定电压（V）
P——电机的宝宝功率（kW）
三、 电动机的选用
电动机的选用应根据负载的性质，对电动机的起动、反转、调速等要求；负载转矩、转速变化范围和起、制动频繁程度等要求；考虑电动机的温升限制、过载能力、起动转矩及起动电流的限制；以及工作环境条件等诸多因素，合理选择电动机的功率、工作制、防护结构型式。若工程机械系设计院（所）设计、制造单位应按设计院（所）选用的电机型号、规格及要求，到设计院（所）指定的电机厂家订购电动机。
1．电动机的工作环境
1)、最高环境空气温度
adg 一般起重用电动机最高环境空气温度不超过40℃；冶金用电动机最高环境空气温度不超过60℃。
2)、海拔
sfg 电动机工作地的海拔一般不超过1000m。超过1000m使用时，高于海拔1000m的环境温度必须补偿量为每高出100m降低1%温升限值，则运行地点的最高环境温度见表3—2。
表3—2假定的最高环境温度
海拔
F级（起重电机）
H级（冶金电机）
1000m
40℃
60℃
2000m
30℃
48℃
3000m
19℃
35℃
4000m
9℃
23℃
如环境温度超过上表温度值，则选型时可选大一个功率等级的电机。
3)、电动机的周围空气不应含有腐蚀性、可然性及爆炸性气体。
4)、用于亚热带、沿海地区应适用热带或三防电机。
5)、对具有凝露环境的地方、应选用有防冷凝加热器的电机。
2．电动机的工作制
电动机的工作制分为：短时工作制S2；断续周期工作制S3、S4、S5；连续工作制S1及其他非周期性工作制。
短时工作制的持续时间为：30min和60min。
断续周期工作制的每一工作周期的时间为10min。负载持续率分为：15%、25%、40%、60%和100%，以40%为基准负载持续率。
电动机每小时起动次数：S3工作制为6次；S4、S5工作制分150、300和600次三个等级
3．变频电机的工作频率 变频电机一般设计以50Hz为基准点5（3）～50Hz为恒转矩调速，50～100Hz为恒功率调速，选用时应充分考虑最低工作频率。
4．电动机的起动次数换算 电动机从静止状态起动，达到额定转速称为一次起动，若电动机转速没达到额定转速即停止运转，称为点动。
点动：最终转速不超过额定转速的25%；
电制动：制动到额定转速的33.3%。
选用电动机时，各种起动及制动状态均要按等效发热折算成每小时等效全起动次数，以该等效全起动次数确定电动机的定额。折算的方法：
点动四次相当于1次全起动；电制动1次相当于0.8次全起动。
折算典型例子见表3—2。
表3—3
工作方式
起 制 动 状 态
热等效全起动次数
每 小 时起动次数
每 小 时点动次数
每 小 时制动次数
每小时制动并反转次数
S3
S3
S3
6
4
2
0
8
8
0
0
2
0
0
0
6
S4
S4
S5
S5
S5
150
100
80
65
30
0
200
0
130
160
0
0
85
65
30
0
0
0
0
30
150
S4
S4
S5
S5
S5
300
200
160
130
60
0
400
0
260
320
0
0
160
130
60
0
0
0
0
60
300
S4
S4
S5
S5
S5
600
400
320
260
120
0
800
0
520
640
0
0
320
200
120
0
0
0
0
120
600
5．电动机功率的选用
1)、起重机用电动机功率的计算
a、负载持续率Fc的选择：起重机械类型不同，负载持续率也不一样，通常如表3—4所示。表3—4
类型
轻
中
重
特重
Fc%
15
25
40
60
起重机械种类
手动和吊钩起重机
抓斗、冶金及热加工专用桥式起重机，龙门吊，装卸桥等。
b、初算电动机功率P2：P2=(FV*10-8)η 或 P2=(FL-n)/9555η （kW）
式中 n——起重机转速（r/min）；
TL——回转阻力矩（N·m）；
V——起重机的运动速度（m/s）；
F——沿运动方向的运动阻力（N）。
对于起重机各种行走机构
F=GΣ（c+7V）·9.8（N）
式中 GΣ——运动部分总量重量（kg）；
c ——行走阻力系数，采用滚动轴承时，c=10～12；
采用滑动轴承时，c=20～25。
提升机构：以额定的提升重量GN（kg）计算，即
F=9.8GN（N）
η——机构的总效率，数值范围如表3—5。 表3—5
机 构
传动型式
机构总效率
用滚动轴承
用滑动轴承
提升机构
圆柱正齿轮传动
0.8～0.85
0.7～0.8
蜗轮蜗杆传动
0.65～0.7
0.65～0.7
运行机构
圆柱正齿轮传动
0.8～0.9
0.75～0.85
蜗轮蜗杆传动
0.65～0.75
0.65～0.75
回转机构
齿 轮 传 动
0.75～0.85
0.7～0.8
蜗轮蜗杆传动
0.5～0.7
0.5～0.7
c、功率校验：初算的功率，有时不一定满足电机发热的要求，因此应进行发热校验。平均损耗法是一种行之有效的校验方法。
短时工作的电机，一般不需要进行发热校验只注意短时过载能力和起动转矩的校验。选用电动机短时额定时间应大于短时工作时间。
若选用断续工作制电动机作短时工作使用时，其等效额定时间Tstr与Fc的对应关系如表3—6。
表3—6
FC（%）
Tstr（min）
15
25
40
15
30
60
若需进行发热校验，可按下式进行：
tc=Tln[ΣP /(ΣP-ΣPN100 )]≥t（s）
式中ΣPN100——连续工作制电动机的额定损耗或断续工作制电动机FC=100%时的额定损耗（kW）
ΣPN100=（1/ηN -1）PN100
ΣP——短时负载下功率损耗（kW）；
tc——电动机允许的通电时间（s）；
t ——实际的短时工作时间（s）；
T ——电机的发热时间常数（h），对Y系列，T=0.45～0.95。
2)、断续周期工作制下电动机功率的一般计算方法
首先根据实际工作的负载持续率FC：选取接近的电机额定负载持续率FCz。然后计算电机的等效功率Pe。
电机的实际负载持续率FCz为：
FCZ=(Σts+Σtst+Σtb)/T
Pe=(FCz/FCn )*P2（kW）
P2=Tenn/9555 （kW）
Te={(ΣT s2 ts+ΣT2sttst+ΣT 2b tb)/[ca(Σts+Σtb)+ Σtst]}1/2（N.m）
选取电机的额定功率PN≥Pe。
3)、S3工作制电动机各负载持续率下功率的换算
换算公式为：
PN≥PL*K(FC ×100)β/40β
式中 FC ——工作机械的实际负载持续率；
PL ——负载实际所需的功率kW；
K和β按表3—7选择。 表3—7
系列
极数
FC / %
K
β
YZ
6，8
10～100
1
0.4
YZR
6，8
10
10～100
10～100
1
1
0. 34
0.36
6．电动机的起动次数与输出功率的关系
YZR系列电动机的P—CZ曲线，纵座标P为电动机的容许输出功率，横坐标CZ是电动机飞轮力矩率C和每小时起动次数或等效起动次数Z的乘积。
C=(GDm2+GDext2)/ GDm2
式中 GD2m——电动机的飞轮力矩（N·m2）；GD2 ext
GD2 ext——外加负载的飞轮力矩（N·m2）
具体曲线参看有关电机手册，这些曲线给出了不同负载持续率下电动机允许输出功率与CZ值的关系，供选用电动机时参考。