電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)北方工業(yè)大學(xué)

電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)

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章電動(dòng)機(jī)容量的選擇Page3本章教學(xué)基本要求1.了解電動(dòng)機(jī)選擇的主要內(nèi)容；2.了解電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱、冷卻與工作制；3.掌握連續(xù)工作制、短時(shí)工作制、周期性斷續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)容量(power)的選擇；4.通過(guò)實(shí)例了解具體應(yīng)用中電動(dòng)機(jī)容量的選擇；Page4重點(diǎn)(1)連續(xù)工作制(2)短時(shí)工作制(3)周期性斷續(xù)工作制方式下電動(dòng)機(jī)容量的選擇。Page58.1電動(dòng)機(jī)選擇的主要內(nèi)容電力拖動(dòng)系統(tǒng)中對(duì)電動(dòng)機(jī)的選擇主要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求及使用環(huán)境，并綜合考慮電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速、額定功率、經(jīng)濟(jì)性等幾個(gè)方面。

Page68.1電動(dòng)機(jī)選擇的主要內(nèi)容1.電動(dòng)機(jī)種類(lèi)的選擇

電動(dòng)機(jī)種類(lèi)的選擇首先應(yīng)考慮生產(chǎn)機(jī)械的工藝特點(diǎn)，綜合考慮電動(dòng)機(jī)的性能、電源、安裝與維護(hù)、成本等因素，從而選擇滿(mǎn)足工藝要求的合適的電動(dòng)機(jī)1)電動(dòng)機(jī)的性能

機(jī)械特性調(diào)速性能2)電源Page78.1電動(dòng)機(jī)選擇的主要內(nèi)容2.電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)類(lèi)型的選擇根據(jù)機(jī)械設(shè)備對(duì)電動(dòng)機(jī)的安裝及連接要求選擇電動(dòng)機(jī)的安裝方式根據(jù)機(jī)械設(shè)備及電機(jī)所處環(huán)境選擇電機(jī)的防護(hù)方式Page88.1電動(dòng)機(jī)選擇的主要內(nèi)容3.電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)的選擇

1)額定電壓的選擇電動(dòng)機(jī)的額定電壓的等級(jí)、相數(shù)、頻率

2)額定轉(zhuǎn)速的選擇滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求

3)額定功率完全滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速以及啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)和過(guò)載等要求，使電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中能夠被充分利用，而且其溫升不致超過(guò)而是接近國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的溫升

Page98.1電動(dòng)機(jī)選擇的主要內(nèi)容4.經(jīng)濟(jì)性在滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速以及啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)和過(guò)載等要求的前提下，應(yīng)選用運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)、價(jià)格便宜、啟動(dòng)及調(diào)速控制設(shè)備簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)。綜合考慮節(jié)能、貨源、售后服務(wù)等方面。Page108.2電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱、冷卻與工作制電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與冷卻電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與冷卻是選擇電動(dòng)機(jī)容量時(shí)最基本的因素電動(dòng)機(jī)溫度與周?chē)h(huán)境之間的溫度之差，稱(chēng)為“溫升”。采用絕緣材料不同的電機(jī)的最高允許溫升也不同Page118.2電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱、冷卻與工作制1.電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱過(guò)程

電動(dòng)機(jī)的熱源主要來(lái)自電機(jī)內(nèi)部的損耗圖8-1電動(dòng)機(jī)熱量產(chǎn)生與傳導(dǎo)框圖Page128.2電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱、冷卻與工作制

——電動(dòng)機(jī)單位時(shí)間產(chǎn)生的熱量（卡/秒）

——散熱系數(shù)，表示溫升為1℃時(shí)，每秒鐘的散熱量（卡/℃秒）

——電機(jī)的溫升（℃）

——電動(dòng)機(jī)的熱容量，表示電機(jī)溫度升高1℃時(shí)所需的熱量（卡/℃）（8-1）

Page138.2電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱、冷卻與工作制當(dāng)初始條件時(shí)t=0，τ=τ0，微分方程的解為（8-4）圖8-2電動(dòng)機(jī)發(fā)熱過(guò)程溫升曲線(xiàn)Page148.2電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱、冷卻與工作制2.電動(dòng)機(jī)的冷卻過(guò)程圖8-3電動(dòng)機(jī)冷卻過(guò)程溫升曲線(xiàn)溫升達(dá)到穩(wěn)定的電動(dòng)機(jī)減輕負(fù)載或停止運(yùn)行，則電動(dòng)機(jī)內(nèi)的功率損耗將減少或?yàn)榱鉖age158.2電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱、冷卻與工作制電動(dòng)機(jī)的工作制電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)的溫升不僅與負(fù)載的大小有關(guān)，也與電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載的持續(xù)時(shí)間有關(guān)連續(xù)工作制(continuousrunningduty-type)短時(shí)工作制(short-timeduty-type)周期性斷續(xù)工作制（intermittentperiodic-type）

Page168.2電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱、冷卻與工作制1.連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)tw>(3~4)Tθ

2.短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間短tw<(3~4)Tθ停車(chē)時(shí)間很長(zhǎng)ts>(3~4)Tθ

標(biāo)準(zhǔn)工作時(shí)間有15min、30min、60min、90min

四種3.周期性斷續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間短tw>(3~4)Tθ停車(chē)時(shí)間短ts>(3~4)Tθ且工作周期tp=tw+ts<10minPage178.3電動(dòng)機(jī)容量的選擇電動(dòng)機(jī)容量選擇原則 完全滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速以及啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)和過(guò)載等要求，使電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中能夠被充分利用，而且其溫升不致超過(guò)而是接近國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的溫升。電動(dòng)機(jī)的容量選擇與負(fù)載類(lèi)型和電動(dòng)機(jī)的工作制有關(guān)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載包括兩類(lèi)，常值負(fù)載和變化負(fù)載（多為周期性變化）Page188.3電動(dòng)機(jī)容量的選擇連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)容量的選擇1.常值負(fù)載下電動(dòng)機(jī)容量的選擇計(jì)算出生產(chǎn)機(jī)械的常值負(fù)載功率，查閱電動(dòng)機(jī)相關(guān)產(chǎn)品目錄，選擇電機(jī)額定功率等于或略大于生產(chǎn)機(jī)械的常值負(fù)載功率、轉(zhuǎn)速合適的電動(dòng)機(jī)即可。一般不需進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn)。當(dāng)環(huán)境溫度與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度相差較大時(shí)，為充分利用電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)容量修正。

Page198.3電動(dòng)機(jī)容量的選擇2.變化負(fù)載下電動(dòng)機(jī)容量的選擇由于電動(dòng)機(jī)一個(gè)周期內(nèi)的溫升不僅與負(fù)載的大小有關(guān)還與負(fù)載的持續(xù)時(shí)間有關(guān)，生產(chǎn)機(jī)械平均功率PLd

只能反映電動(dòng)機(jī)的平均溫升，因此按PN=(1.1~1.6)

PLd預(yù)選電動(dòng)機(jī)額定功率，大負(fù)載的運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)則應(yīng)選擇較大系數(shù)，再計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的溫升變化曲線(xiàn)得到最高溫升τmax，并對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行校驗(yàn)。由于電動(dòng)機(jī)的最高溫升τmax計(jì)算困難，因此常常采用平均損耗法、等效法（等效電流法、等效轉(zhuǎn)矩法、等效功率法）間接計(jì)算法。等效法選擇電動(dòng)機(jī)容量后，再對(duì)啟動(dòng)能力和過(guò)載能力進(jìn)行校驗(yàn)。

Page208.3電動(dòng)機(jī)容量的選擇實(shí)際工程應(yīng)用中，常常采用統(tǒng)計(jì)法和類(lèi)比法

統(tǒng)計(jì)法是將同類(lèi)型設(shè)備所選用電動(dòng)機(jī)的容量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找出電動(dòng)機(jī)容量與該類(lèi)生產(chǎn)機(jī)械主要參數(shù)之間的關(guān)系，根據(jù)實(shí)際情況，定出相應(yīng)的指數(shù)，得到電動(dòng)機(jī)容量的相應(yīng)計(jì)算公式。

類(lèi)比法是指對(duì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行考驗(yàn)的同類(lèi)生產(chǎn)機(jī)械所采用電動(dòng)機(jī)的容量進(jìn)行調(diào)查，并對(duì)生產(chǎn)機(jī)械及電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)和工作條件進(jìn)行類(lèi)比，確定新生產(chǎn)機(jī)械所選電動(dòng)機(jī)容量的方法。

Pa三ge218.三3電三動(dòng)機(jī)三容量三的選三擇短時(shí)三工作三制電三動(dòng)機(jī)三容量三的選三擇1.采用三短時(shí)三工作三制電三動(dòng)機(jī)三時(shí)的三容量三選擇同一三臺(tái)短三時(shí)工三作制三電動(dòng)三機(jī)對(duì)三應(yīng)不三同工三作時(shí)三間的三標(biāo)稱(chēng)三額定三功率三和過(guò)三載倍三數(shù)不三同Pa三ge228.三3電三動(dòng)機(jī)三容量三的選三擇當(dāng)電三動(dòng)機(jī)三實(shí)際三工作三時(shí)間tw標(biāo)準(zhǔn)三工作三時(shí)間tws有差三別時(shí)三，需三要進(jìn)三行折三算，三即按三發(fā)熱三和溫三升等三效的三原則三將實(shí)三際非三標(biāo)準(zhǔn)三工作三時(shí)間三下的三負(fù)載三功率三變成三相近三的標(biāo)三準(zhǔn)工三作時(shí)三間下三的負(fù)三載功三率。（8三-5三）為折三算系三數(shù)，三折算三后，三預(yù)選三電動(dòng)三機(jī)不三須再三進(jìn)行三校驗(yàn)三。Pa三ge238.三3電三動(dòng)機(jī)三容量三的選三擇2.三采用三連續(xù)三工作三制電三動(dòng)機(jī)三的容三量選三擇預(yù)選三電動(dòng)三機(jī)時(shí)三，應(yīng)三將短三時(shí)工三作的三負(fù)載三功率三折算三成連三續(xù)工三作制三的負(fù)三載功三率三。預(yù)選三電動(dòng)三機(jī)額三定功三率應(yīng)三滿(mǎn)足（8三-6三）Tθ為發(fā)三熱時(shí)三間常三數(shù)（s）tw為短三時(shí)工三作時(shí)三間(s)Pa三ge248.三3電三動(dòng)機(jī)三容量三的選三擇普通三連續(xù)三工作三制電三動(dòng)機(jī)三帶短三時(shí)負(fù)三載時(shí)三按發(fā)三熱觀三點(diǎn)的三功率三過(guò)載三倍數(shù)（8三-7三）λq<λm，按式（8三-6三）選取三電動(dòng)三機(jī)預(yù)三選容三量；λq>λm，按三短時(shí)三過(guò)載三能力λm選擇三電動(dòng)三機(jī)預(yù)三選容三量。Pa三ge258.三3電三動(dòng)機(jī)三容量三的選三擇周期三性斷三續(xù)工三作制三電動(dòng)三機(jī)容三量的三選擇周期三性斷三續(xù)工三作制三電動(dòng)三機(jī)標(biāo)三準(zhǔn)負(fù)三載持三續(xù)率三為15三%、三25三%、三40三%、三60三%四種三。此三類(lèi)電三機(jī)具三有啟三動(dòng)、三制動(dòng)三、過(guò)三載能三力強(qiáng)三，機(jī)三械強(qiáng)三度大三，轉(zhuǎn)三動(dòng)慣三量小三，絕三緣等三級(jí)高三的特三點(diǎn)。當(dāng)周三期性三斷續(xù)三工作三制生三產(chǎn)機(jī)三械的三負(fù)載三持續(xù)三率與三標(biāo)準(zhǔn)三負(fù)載三持續(xù)三率相三差較三大時(shí)三，需三將生三產(chǎn)機(jī)三械實(shí)三際暫三載率三下的三負(fù)載三功率三轉(zhuǎn)換三成相三近的三標(biāo)準(zhǔn)三暫載三率下三的負(fù)三載功三率。（8-三8）Pa三ge268.三3電三動(dòng)機(jī)三容量三的選三擇進(jìn)行三發(fā)熱三溫升三校核三時(shí)，三應(yīng)考三慮對(duì)三于自三扇冷三式電三動(dòng)機(jī)三起、三制動(dòng)三過(guò)程三的散三熱惡三化系三數(shù)a以及三停止三時(shí)電三動(dòng)機(jī)三散熱三惡化三系數(shù)b，其中a=(三1+b)/三2。選擇三周期三斷續(xù)三工作三制電三動(dòng)機(jī)三時(shí)(8三-9三)Pa三ge278.三3電三動(dòng)機(jī)三容量三的選三擇選擇三連續(xù)三工作三制電三動(dòng)機(jī)三時(shí)(8三-1三0)為一三個(gè)周三期中三啟動(dòng)三時(shí)間三的總?cè)蜑橐蝗齻€(gè)周三期中三穩(wěn)態(tài)三運(yùn)行三時(shí)間三的總?cè)蜑橐蝗齻€(gè)周三期中三制動(dòng)三時(shí)間三的總?cè)蜑榈趇段啟三動(dòng)轉(zhuǎn)三矩為第i段穩(wěn)三態(tài)運(yùn)三行轉(zhuǎn)三矩為第i段制三動(dòng)轉(zhuǎn)三矩Pa三ge288.三4實(shí)三例（三應(yīng)用三）圖8三-4三垂三直升三降貨三梯工三作原三理示三意圖Pa三ge298.三4實(shí)三例（三應(yīng)用三）轎廂三自重G1=21三00kg三，額定三載重三量G2=15三00kg三，曳引三輪飛三輪轉(zhuǎn)三矩GD12=12三0kg三.m2，曳引三輪外三圓直三徑D1=62三0mm三，蝸桿三副傳三動(dòng)比三為i12=62三/2，曳引三比為i’12=2三/1三，曳引三減速三機(jī)構(gòu)三傳動(dòng)三效率h=0三.7三2，電梯三平衡三系數(shù)三取y=0三.4三5，貨梯三提升三高度三為1三6米三，每三小時(shí)三工作三30三次，三額定三速度0.三5m/三s，加（三減）三速時(shí)三間ta=1.三1s選擇三電動(dòng)三機(jī)的三容量Pa三ge3