電力拖動系統(tǒng)中電動機(jī)的選擇

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1、項目八電力拖動系統(tǒng)中電動機(jī)的選擇8.1電動機(jī)的工作制分類8.2電動機(jī)容量的選擇方法8.3電動機(jī)種類、形式、電壓、轉(zhuǎn)速的選擇思考題與習(xí)題任務(wù)一電動機(jī)的工作制分類8.1.1連續(xù)工作制(S1)連續(xù)工作制是在恒定負(fù)載下電動機(jī)連續(xù)長期運行的工作方式。其工作時間tw＞(3～4)T（T為電機(jī)發(fā)熱時間常數(shù)），可達(dá)幾小時或幾十小時。電動機(jī)可以按銘牌規(guī)定的數(shù)據(jù)長期運行，其溫升可以達(dá)到穩(wěn)定值，因此連續(xù)工作制也稱為長期工作制，它的功率負(fù)荷圖P＝f(t)及溫升曲線τ＝f(t)如圖8.1.1所示。屬于此類工作制的生產(chǎn)機(jī)械有水泵、通風(fēng)機(jī)、造紙機(jī)和紡織機(jī)等。圖8.1.1連續(xù)工

2、作制的功率負(fù)載圖及溫升曲線8.1.2短時工作制(S2)短時工作制的電動機(jī)，其工作時間tw＜(3～4)T。在工作時間內(nèi)溫升達(dá)不到穩(wěn)定值，但它的停機(jī)時間t0卻很長，t0＞(3～4)T，停機(jī)時電動機(jī)的溫度足以降至周圍環(huán)境的溫度，即溫升降至零。短時工作制的功率負(fù)載圖及溫升曲線如圖8.1.2所示。屬于此類工作制的生產(chǎn)機(jī)械有水閘閘門，吊車、車床的夾緊裝置等。我國短時工作制電動機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)工作時間有15、30、60、90min四種。圖8.1.2短時工作制的功率負(fù)載圖及溫升曲線8.1.3斷續(xù)周期工作制斷續(xù)周期工作制是在恒定負(fù)載下電動機(jī)按一系列相同的工作周期運行的

3、工作方式。斷續(xù)周期工作制的特點是重復(fù)性和短時性。在一個周期內(nèi)，工作時間tw＜(3～4)T，停歇時間t0＜(3～4)T。因此，工作時溫升達(dá)不到穩(wěn)定值，停歇時溫升也降不到零，整個工作過程中溫升不斷地上下波動，但平均溫升值越來越高。經(jīng)過足夠的周期后，溫升將在一個穩(wěn)定的小范圍內(nèi)上下波動，而溫升的最高值小于長期運行的穩(wěn)定溫升。按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每個工作周期tc＝tw＋t0≤10min，因此這種工作制也稱為重復(fù)短時工作制。圖8.1.3斷續(xù)周期工作制的功率負(fù)載圖及溫升曲線在斷續(xù)周期工作制中，工作時間與工作周期之比稱為負(fù)載持續(xù)率，也稱暫載率，用FC％表示。我國規(guī)定

4、的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率有15％、25％、40％、60％等四種。任務(wù)二電動機(jī)容量的選擇方法8.2.1連續(xù)工作制電動機(jī)容量的選擇1.恒定負(fù)載下電動機(jī)容量的選擇這時電動機(jī)容量的選擇非常簡單，只要選擇一臺額定容量等于或略大于負(fù)載容量、轉(zhuǎn)速適合的電動機(jī)即可，不需要進(jìn)行發(fā)熱校驗。2.變化負(fù)載下電動機(jī)容量的選擇圖8.2.1所示為變化負(fù)載的功率圖，圖中只畫出了生產(chǎn)過程的一個周期。當(dāng)電動機(jī)拖動這類生產(chǎn)機(jī)械工作時，因為負(fù)載周期性變化，所以電動機(jī)的溫升也必然呈周期性波動。溫升波動的最大值將低于對應(yīng)于最大負(fù)載時的穩(wěn)定溫升，而高于對應(yīng)于最小負(fù)載時的穩(wěn)定溫升。這樣，如按最大

5、負(fù)載功率選擇電動機(jī)的容量，則電動機(jī)就不能得到充分利用；而按最小負(fù)載功率選擇電動機(jī)容量，則電動機(jī)必將過載，其溫升將超過允許值。因此，電動機(jī)的容量應(yīng)選在最大負(fù)載與最小負(fù)載之間。如果選擇得合適，既可使電動機(jī)得到充分利用，又可使電動機(jī)的溫升不超過允許值。通?？刹捎靡韵路椒ㄟx擇電動機(jī)的容量。圖8.2.1變化負(fù)載的功率圖1）等效電流法等效電流法的基本思想是用一個不變的電流Ieq來等效實際上變化的負(fù)載電流，要求在同一個周期內(nèi)，等效電流Ieq與實際變化的負(fù)載電流所產(chǎn)生的損耗相等。假定電動機(jī)的鐵損耗與繞組電阻不變，則損耗只與電流的平方成正比，由此可得等效電流為(

6、8.2.1)式中，tn為對應(yīng)負(fù)載電流In時的工作時間。求出Ieq后，則選用電動機(jī)的額定電流IN應(yīng)大于或等于Ieq。采用等效電流法時，必須先求出用電流表示的負(fù)載圖。2）等效轉(zhuǎn)矩法如果電動機(jī)在運行時，其轉(zhuǎn)矩與電流成正比(如他勵直流電動機(jī)的勵磁保持不變、異步電動機(jī)的功率因數(shù)和氣隙磁通保持不變時)，則將式8.2.1可改寫成等效轉(zhuǎn)矩公式(8.2.2)此時，選用電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩TN應(yīng)大于或等于Teq，當(dāng)然，這時應(yīng)先求出用轉(zhuǎn)矩表示的負(fù)載圖。3）等效功率法如果電動機(jī)運行時，其轉(zhuǎn)速保持不變，則功率與轉(zhuǎn)矩成正比，于是由式(8.2.2)可得等效功率為(8.2.3)此

7、時，選用電動機(jī)的功率PN大于或等于Peq即可。必須注意的是用等效法選擇電動機(jī)的容量時，要根據(jù)最大負(fù)載來校驗電動機(jī)的過載能力是否符合要求，如果過載能力不能滿足，應(yīng)當(dāng)按過載能力來選擇較大容量的電動機(jī)。8.2.2短時工作制電動機(jī)容量的選擇1.直接選用短時工作制的電動機(jī)我國電機(jī)制造行業(yè)專門設(shè)計制造一種專供短時工作制使用的電動機(jī)，其工作時間分為15、30、60、90min四種，每一種又有不同的功率和轉(zhuǎn)速。因此，可以按生產(chǎn)機(jī)械的功率、工作時間及轉(zhuǎn)速的要求，從產(chǎn)品目錄中直接選用不同規(guī)格的電動機(jī)。如果短時負(fù)載是變動的，則也可采用等效法選擇電動機(jī)，此時等效電流

8、為(8.2.4)式中，I1、t1為起動電流和起動時間；In、tn為制動電流和制動時間；t0為停轉(zhuǎn)時間；α、β為考慮對自扇冷電動機(jī)在起動、