第十章 电力拖系统中电动机的选择.ppt

第十一章 电力拖动系统中电动机的选择 三、确定电动机额定功率的方法 在研究电动机发热时，常把电动机温度与周围环境温度之差称为“温升”。显然，使用不同的绝缘材料的电动机，其最高允许温升是不同的。电动机铭牌上所标的温升是指所用绝缘材料的最高允许温度与40℃之差，或称为额定温升，例如，国产Z2－72型直流电动机用的是E级绝缘，其最高允许温度是120℃，所以其铭牌上标的温升是80℃。 * * 本章阐明如何为生产机械正确地选择电动机，以及电动机的绝缘等级与工作制分类，再分析连续、短时及断续周期3种工作制电动机的选择问题，最后讨论电动机电流种类、型式、额定电压与额定转速的选择方法。 一、正确选择电动机的意义 合理地选择电动机类型、运行方式、额定转速、额定功率，使电动机在高效率、低损耗的状态下可靠地运行，以达到节能和提高综合经济效益的目的。 第一节 电动机选择的一般概念 二、决定电动机的额定功率的主要因素 正确地选择电动机的额定功率十分重要。如果额定功率选小了，电动机经常在过载状态下运行，会使它因过热而过早地损坏；还有可能承受不了冲击负载或造成起动困难。额定功率选得过大也不合理，此时不仅增加了设备投资，而且由于电动机经常在欠载下运行，其效率及功率因数等力能指标变差，浪费了电能，增加了供电设备的容量，使综合经济效益下降。 确定电动机额定功率时主要考虑以下因素：一个是电动机的发热及温升；另一个是电动机的短时过载能力。对于笼型异步电动机还应考虑起动能力。 确定电动机额定功率的最基本的方法是依据机械负载变化的规律，绘制电动机的负载图，然后根据电动机的负载图计算电动机的发热和温升曲线，从而确定电动机的额定功率。所谓负载图，是指功率或转矩与时间的关系图。 电动机的绝缘等级 电动机在运行中， 由于损耗产生热量， 使电动机的温度升高，电动机所能容许达到的最高温度取决于电动机所用绝缘材料的耐热程度，称为绝缘等级。不同的绝缘材料，其最高容许温度是不同的。电机中常用的绝缘材料，按其耐热能力，分为A、E、B、F和H等五级。它们的最高容许工作温度如下表所示。 第二节 电动机发热和冷却的规律 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） 热平衡方程式为 整理得 令 ， ，得基本形式的微分方程 其解为下列形式 式中， 为发热过程的起始温升。 电动机的最高稳定温升可达 式中， 电动机在额定功率下运行时的损耗功率及热流量。 电动机发热过程的温升曲线 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。 电动机冷却过程的曲线 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。 ≤ ≤ 第三节 电动机的工作制分类 电动机工作时，负载持续时间的长短对电机的发热情况影响较大，对正确选择电动机的功率也有影响。电动机的工作制就是对电动机承受负载情况的说明。国家标准把电动机的工作制分为S1～S9共9类。下面介绍常用的S1、S2、S3三种工作制。 一．连续工作制（S1） 连续工作制是指电动机在恒定负载下持续运行，其工作时间足以使电机的温升达到稳定温升。纺织机、造纸机等很多连续工作的生产机械都选用连续工作制电动机。其典型负载图和温升曲线如图所示 。 对于连续工作制的电动机，我们取使其稳定温升τss 恰好等于容许最高温升时的输出功率作为额定功率。 二．短时工作制（S2） 短时工作制是指电动机拖动恒定负载在给定的时间内运行。该运行时间不足以使电动机达到稳定温升，随之即断电停转足够时间，使电动机冷却到与冷却介质的温差在2K以内。其典型负载图及温升曲线如图所示。短时工作制标准时限为10min、30min、60min、90min。 为了充分利用电动机，用于短时工作制的电动机在规定的运行时间内应达到容许温升，并按照这个原则规定电动机的额定功率，即按照电动机拖动恒定负载运行，