电机与电力拖动控制系统 作者 张红莲 7 电动机选择.pptVIP

7.2 电动机的发热与冷却 1．电动机的发热 电动机工作时，其内部主要存在铁损耗、铜损耗及机械损耗，这些损耗是以发热的形式表现出来的，使电动机发热。当电动机的负载和转速一定时，其内部的发热量在单位时间内是恒定的。电动机工作时，其内部产生的热量有两方面的作用，一方面由电动机吸收使其本身的温度升高，另一方面向周围环境散热。可以用以下公式表示这一热平衡关系 发热量＝吸热量＋散热量（Q=Q1+Q2 ） 电动机温度的升高，就产生了与周围环境的温度差。我们将电动机本身的温度与标准环境温度（40oC）的差值称为温升，用τ表示。当电动机的温度升高到某一数值时，电动机内部所增加的发热量全部向周围环境散发，电动机本身的温度不再升高，即温度达到了稳定值。电动机的温度达到稳定值时的状态称为热稳定状态，对应的温度值称为稳态温度，对应的温升称为稳态温升。 电动机的温升变化过程可以用下列方程式表示 式中 ?w——稳态温升 ?0——初始温升，即温升开始变化时的数值 t——温升变化时间 T——热时间常数 曲线1对应于电动机初始温升为零的情况，即温升从电动机启动时开始升高。曲线2对应于电动机初始温升不为零的情况，即温升从电动机的负载增加时开始升高。 由图看出，发热过程开始时，初始温升较小，即电动机与周围环境的温度差较小，向周围环境散发的热量较少，电动机内部产生的热量大部分被电动机吸收，使电动机的温升增加较快。初始温升越小，温升增加得越快。随着温升的增加，电动机与周围环境的温度差逐步增大，向周围环境散发的热量随之逐步增加，使电动机的温升增加速度逐步减慢。如此一直到使电动机的温升达到稳定值，发热过程结束。 在构成电动机的所有材料中，绝缘材料的耐热性能是最差的，而绝缘材料又是电动机中最重要的材料之一。 电动机工作时，如果绝缘材料因温度过高而损坏，那么电动机的绕组中将出现匝间或相间短路现象，使电动机不能正常运行，甚至被烧毁。各种绝缘材料的耐热性能不尽相同。为使电动机能达到正常的使用年限（约为20年），规定了各种绝缘材料的工作温度不能超过某一数值，即不能超过允许的最高工作温度值。 通常将各种绝缘材料对应的允许最高工作温度值用绝缘材料等级来表示，电动机有A，E，B，F，H等五级。 电动机绝缘材料等级 2．电动机的冷却 当初始温升大于稳态温升时的温升变化过程，就是电动机的冷却过程。曲线1对应于电动机稳态温升为零的情况，即温升从电动机脱离电源时开始降低，直至降到零。曲线2对应于电动机稳态温升下降到某一稳态温升值的情况，即温升从电动机负载减小时开始降低，直至降到负载减小后所对应的稳态温升值。 7.3 电动机的工作制 （2）短时工作制 短时工作制是指电动机带额定负载运行时，运行时间tL很短，使电动机的温升达不到稳态温升；停机时间t0 很长，使电动机的温升可以降到零的工作方式。短时工作制的电动机铭牌上的标注为S2，我国的短时工作制电动机的运行时间有15min, 30min, 60min, 90min四种定额。拖动闸门的电动机常采用短时工作制电动机。 （3）周期断续工作制 周期断续工作制是指电动机带额定负载运行时，运行时间tL很短，使电动机的温升达不到稳态温升；停止时间t0也很短，使电动机的温升降不到零，工作周期小于10min的工作方式。工作时间占工作周期的百分比称为负载持续率，用FC %表示 目前，各种形式异步电动机在我国应用非常广泛，用电量约占总发电量的60%，因此提高异步电动机运行效率所产生的经济效益和社会效益是巨大的。在选用电动机时，以上几个方面都应考虑到并进行综合分析以确定出最终方案。 表中给出了电动机的主要种类、性能特点及典型生产机械应用实例。需要指出的是，下表中的电动机主要性能及相应的典型应用基本上是指电动机本身而言的。随着电动机的控制技术的发展，交流电动机拖动系统的运行性能越来越高，使得电动机的一些传统应用领域发生了很大变化，例如原来使用直流电动机调速的一些生产机械，现在则改用可调速的交流电动机系统并具有同样的调速性能。 7.5.2 电动机结构形式的选择 电动机的安装方式有卧式和立式两种。卧式安装时电动机的转轴处于水平位置，立式安装时转轴则为垂直地面的位置。两种安装方式的电动机使用的轴承不同，一般情况下采用卧式安装。 电动机的工作环境是由生产机械的工作环境决定的。在很多情况下，电动机工作场所的空气中含有不同分量的灰尘和水分，有的还含有腐蚀性气体甚至含有易燃易爆气体；有的电动机则要在水中或其他液