大学电机与拖动课程 第十章电力拖动系统电动机的选择.pptVIP

* * * 第十章 电力拖动系统电动机的选择 电力拖动系统主要由电动机、传动机构、工作机构、控制设备、电源等组成。不同类型的工作机械对电动机有不同的要求。这样也就存在选择电动机的问题。电力拖动系统中电动机的选择，首先的是在各种工作制下电动机功率的选择，同时还要确定电动机的电流种类、形式、额定电压与额定转速等。 正确选择电动机功率的原则是在电动机能够胜任生产机械负载要求的前提下，最经济、最合理地决定电动机的功率。正确选择电动机的功率有很重要的意义。如果电动机功率选择大了，好比大马拉小车， 导致浪费．电动机经常欠载运行，效率和功率因数较低，运行费用较高，极不经济；反之，如果电动机功率选择小了，电动机过载运行．电动机容易过早损坏，影响电动机寿命。或者在保持电动机不过热的情况下，只能降低负载使用。电动机选择不当，都将对经济造成损失。 电动机在运行中，能量转换会有一定的能量损失，这些能量损失转变为热能使电动机温度上升。只要电机的温度高于周围介质的温度，就有热量散发到周围介质中去。电机的温升越高，散到周围介质小的热量也就越多； 第一节 电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类 散热条件越好，散发出去的热量越多，电机的温升就越低。也就是说，电机的温升不仅与发热有关，而且与电机的散热也有关系。因此在电机工作时，改善电机的散热条件，特别是通风冷却条件，可以降低电机的温升。假如允许温升保持不变，改善电机的散热条件可以提高电机的容量。可见．电机的发热和冷却是电机在运行中的重要问题之一。 在电动机中，耐热最差的是绕组的绝缘材料，不同等级的绝组材料，其最高允许温度是不同的。电动机中常用的绝缘材料可有五种等级： 1．A级绝缘 包括经过绝绦浸溃处理的棉纱、丝、纸等；普通漆包线的绝缘漆，最高允许温度为105℃。 2．E级绝缘 包括高强度漆包线的绝缘漆；环氧树脂；三醋酸纤维薄膜、聚脂薄膜及青壳纸，纤维填料塑料．最高允许温度为120℃。 3．B级绝缘 包括由云母、玻璃纤维、石棉等制成的材料，用有机材料粘合或浸渍；矿物填料塑料，最高允许温度为130℃。 4．F级绝缘 包括与B级绝缘相同的材料，但粘合剂及浸渍漆不同，最高允许温度为155℃。 5．H级绝缘 包括与B级绝缘相同的材料，但用耐温180℃的硅有机材脂粘合或浸渍，硅有机橡胶，无机填料塑料，最高允许温度为180℃。 一、电动机的发热过程 电动机的发热是由于工作时，在其内部产生损耗 造成的 ，其值为 式中， 为热流量（电动机单位时间内发出的热量） 目前的趋势是日益广泛地使用高允许温度等级的绝缘材料，如F、H级绝缘材料。这样可以在一定的输出功率下使电动机的重量与体积大为降低。 电机的温升不仅决定于发热和冷却情况，而且与其工作制响很大关系。 P1、P2—电动机的输入功率和轴上的功率（W）； η—电动机效率； P0、PCu—空载损耗和铜耗。 根据能量守恒原理，在任何时间内，电机产生的热量应等于使电机本身温度升高的热量与散发到周围环境小去的热量之和。设电机单位时间（s）内产生的热量为Q（J）；C为电机的热容量，即为使电机温度升高1℃所需的热量，单位为J/K，A为电机的散热系数，即电机与周围介质温度相差l℃时，单位时间内电机向周围介质散发的热量，单位为J/K?s；τ为电机的温升，dτ为在dt时间内温升的增量。在dt时间内电机产生的热量为Qdt；使电机温度升高的热量为Cdτ；散出的热量为Aτdτ，由此可以写出热平衡方程式： 热平衡方程式为 整理得 其解为下列形式 式中， 为发热过程的起始温升。 设 是电动机的发热时间常数（s）； 是电机的稳定温升（K） 当τi=0则式（10-5）变为： 对同样尺寸的电动机，欲使其额定功率提高，可由下列三方面入手: 1）提高额定效率 2）提高散热系数A 3）提高绝缘材料的允许温升 二、电动机的冷却过程 电动机的冷却可能有两种情况。其一是负载减小，电动机损耗功率△P 下降时；其二是电动机自电网断开，不再工作，电动机的△P 变为零。 电动机在运行中只要电动机发出的热流量 或 ，电动机温度就不会超过允许值。 ≤ ≤ 三、电动机工作制的分类 （一）连续工作制 电动机连续工作时间很长，其温升可达稳定值。属于这类的生产机械有水泵、鼓风机、造纸机、机床主轴等。 （二）短时工作制 电动机的工作时间较短，在此时间内温升达不到稳定值，而停车时间又相当长，电动机的温度可以降到周围介质的温度，属此类的生产机械有机床的辅助运动机械、某些冶金辅助机械、水闸闸门启闭机等。我国规定的标准短时运行时间是10，3