《電機(jī)與拖動(dòng)》第7章電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,模塊4,電,電,力,力拖,動(dòng),動(dòng)系,統(tǒng),統(tǒng)電,動(dòng),動(dòng)機(jī),的,的選,擇,擇及,其,其控,制,制電,機(jī),機(jī),1,第7,章,章,電,電,力,力拖,動(dòng),動(dòng)系,統(tǒng),統(tǒng)電,動(dòng),動(dòng)機(jī),的,的選,擇,擇,2,本章,要,要點(diǎn),電動(dòng),機(jī),機(jī)種,類,類、,結(jié),結(jié)構(gòu),型,型式,和,和額,定,定數(shù),據(jù),據(jù)的,選,選擇,。,。,電動(dòng)機(jī)容,量,量的選擇,。,。,選擇電動(dòng),機(jī),機(jī)容量的,工,工程方法,。,。,3,7.1,電,電動(dòng)機(jī),種,種類的選,擇,擇,7.2,電,電動(dòng)機(jī),機(jī),機(jī)構(gòu)型式,的,的選擇,7.3,電,電動(dòng)機(jī),額,額定電壓,

2、的,的選擇,7.4,電,電動(dòng)機(jī),額,額定轉(zhuǎn)速,的,的選擇,7.5,電,電動(dòng)機(jī),容,容量的選,擇,擇,本章主要,內(nèi),內(nèi)容,4,7.1,電,電動(dòng)機(jī),種,種類的選,擇,擇,電動(dòng)機(jī)種,類,類的選擇:選擇直流電動(dòng),機(jī),機(jī)還是交流電動(dòng),機(jī),機(jī)。,1、直流,電,電動(dòng)機(jī)的,選,選擇,表7-1,直,直流,電,電動(dòng)機(jī)的,主,主要種類,、,、性能特,點(diǎn),點(diǎn)及典型,應(yīng),應(yīng)用實(shí)例,電動(dòng)機(jī)種類,主要性能特點(diǎn),典型生產(chǎn)機(jī)械應(yīng)用實(shí)例,直,流,電,動(dòng),機(jī),他勵(lì)、并勵(lì),機(jī)械特性硬、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、,調(diào)速范圍寬、平滑性好,調(diào)速性能要求高的生產(chǎn)機(jī)械，如大型,機(jī)床（車、銑、刨、磨、鏜）、高精,度車床、可逆軋鋼機(jī)、造紙機(jī)、印刷,機(jī)等,串勵(lì),

3、機(jī)械特性軟、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、,過載能力強(qiáng)、調(diào)速方便,要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、機(jī)械特性軟的機(jī),械，如電車、電氣機(jī)車、起重機(jī)、吊,車、卷揚(yáng)機(jī)、電梯等,復(fù)勵(lì),機(jī)械特性硬度適中、啟動(dòng),轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速方便,5,7.1,電,電動(dòng)機(jī),種,種類的選,擇,擇,2、交流,電,電動(dòng)機(jī)的,選,選擇,表7-1,（,（緒）,交,交流電,動(dòng),動(dòng)機(jī)的主,要,要種類、,性,性能特點(diǎn),及,及典型應(yīng),用,用實(shí)例,電動(dòng)機(jī)種類,主要性能特點(diǎn),典型生產(chǎn)機(jī)械應(yīng)用實(shí)例,交流電動(dòng)機(jī),三相異步電動(dòng)機(jī),籠式,普通籠式,機(jī)械特性硬、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大、調(diào)速時(shí)需要調(diào)速設(shè)備,調(diào)速性能要求不高的各種機(jī)床、水泵、通風(fēng)機(jī)等,高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,帶沖擊性負(fù)載的機(jī)械，如剪床、沖

4、床、鍛壓機(jī)等；靜止負(fù)載或慣性負(fù)載較大的機(jī)械，如壓縮機(jī)、粉碎機(jī)、小型起重機(jī)等,多速,有（24）檔轉(zhuǎn)速,要求有級(jí)調(diào)速的機(jī)床、電梯、冷卻塔等,繞線式,機(jī)械特性硬（轉(zhuǎn)子串電阻后變軟）、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速方法多、調(diào)速性能及啟動(dòng)性能較好,要求有一定調(diào)速范圍、調(diào)速性能較好的生產(chǎn)機(jī)械，如轎式起重機(jī)；啟動(dòng)、制動(dòng)頻繁且對(duì)啟動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求高的生產(chǎn)機(jī)械，如起重機(jī)、礦井提升機(jī)、升降機(jī)、不可逆軋鋼機(jī)等,同步電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載變化，功率因數(shù)可調(diào)節(jié),轉(zhuǎn)速恒定的大功率生產(chǎn)機(jī)械，如大中型鼓風(fēng)及排風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、連續(xù)式軋鋼機(jī)、球磨機(jī)等,6,7.2,電,電動(dòng)機(jī),結(jié),結(jié)構(gòu)型式,的,的選擇,（1）工作方式：,按負(fù)載工,作,作制選擇,

5、連,連續(xù)、短,時(shí),時(shí)和周期,連,連續(xù)工,作,作制的,電,電動(dòng)機(jī)。,（2）安裝方式：,根據(jù)電動(dòng),機(jī),機(jī)的安裝,位,位置和與,工,工作機(jī)械,的,的配,合,合，電,動(dòng),動(dòng)機(jī)分臥,式,式和立式,兩,兩種；根,據(jù),據(jù)拖帶,負(fù),負(fù)載,情,情況，選,擇,擇單軸伸,或,或雙軸伸,。,。,（3）防護(hù)方式：,分開啟式,、,、防護(hù)式,、,、封閉式,和,和防爆式,。,。,7,7.3,電,電動(dòng)機(jī),額,額定電壓,的,的選擇,電動(dòng)機(jī)的,額,額定電壓,應(yīng),應(yīng)根據(jù)其,運(yùn),運(yùn)行場(chǎng)所,的,的供電電網(wǎng),的,的電壓等,級(jí),級(jí)來確定。,我,我國一,般,般標(biāo)準(zhǔn)是,交,交流電壓,為,為三相380V，,直,直流電壓,為,為220V。大容,量,

6、量的交流,電,電動(dòng)機(jī)通,常,常設(shè)計(jì)成,高,高壓供電,。,。,直,直流,電,電動(dòng)機(jī)的,額,額定電壓,一,一般為110V、220V,、,、440V和660V等，,最,最常用的,電,電壓等級(jí),為,為220V。,8,7.4,電,電動(dòng)機(jī),額,額定轉(zhuǎn)速,的,的選擇,電動(dòng)機(jī)額,定,定轉(zhuǎn)速選,擇,擇關(guān)系到,電,電力拖動(dòng),系,系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性及生產(chǎn)機(jī)械,的,的效率。對(duì)于額,定,定功率相,同,同的電動(dòng),機(jī),機(jī)，額定,轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速越高,，,，體積就,越,越小，效,率,率也越高,，,，轉(zhuǎn)速較,高,高的異步,電,電動(dòng)機(jī)的,功,功率因數(shù),也,也越高。,（1）對(duì)于一般,的,的高轉(zhuǎn)速,或,或中轉(zhuǎn)速,的,的生產(chǎn)機(jī),械,械，宜選用,適,

7、適當(dāng)轉(zhuǎn)速,的,的電,動(dòng),動(dòng)機(jī)。,（,（2）對(duì)不需要,調(diào),調(diào)速的低,轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速生產(chǎn),機(jī),機(jī)械，宜選用,適,適當(dāng)轉(zhuǎn)速,電,電動(dòng)機(jī)通,過,過,減,減,速,速機(jī)傳動(dòng),。,。（3,）,）對(duì)需要調(diào),速,速的生產(chǎn),機(jī),機(jī)械，電動(dòng)機(jī),允,允許的最,高,高運(yùn)行轉(zhuǎn),速,速應(yīng)與生,產(chǎn),產(chǎn),機(jī),機(jī),械,械要求的,最,最高轉(zhuǎn)速,適,適應(yīng)。,9,7.4,電,電動(dòng)機(jī),額,額定轉(zhuǎn)速,的,的選擇,（4）對(duì)頻繁地,啟,啟動(dòng)和制,動(dòng),動(dòng)運(yùn)行的,生,生產(chǎn)機(jī)械，電動(dòng)機(jī),的,的轉(zhuǎn)速,除,除應(yīng)滿,足,足生產(chǎn)機(jī),械,械所需要,的,的最高轉(zhuǎn),速,速之外，,還,還應(yīng)以飛,輪,輪矩,與,與額定轉(zhuǎn),速,速的乘積,為,為最小值,選,選擇電動(dòng),機(jī),機(jī)額定

8、轉(zhuǎn),速,速,及,及,傳,傳動(dòng)比。,（,（5）對(duì)某些低,速,速斷續(xù)運(yùn),行,行的生產(chǎn),機(jī),機(jī)械，宜采用,無,無減速直,接,接,傳,傳,動(dòng),動(dòng)。（6）對(duì)自散熱,式,式電動(dòng)機(jī)，因低速,散,散熱差，,故,故不宜長(zhǎng),期,期在低,速,速下運(yùn),行,行。如果,由,由于調(diào)速,的,的需要，,長(zhǎng),長(zhǎng)期低速,運(yùn),運(yùn)行而又,超,超過,電,電動(dòng)機(jī)允,許,許的條件,時(shí),時(shí)，應(yīng)增,設(shè),設(shè)外通風(fēng),措,措施，以,免,免,損,損,壞,壞電動(dòng)機(jī),。,。,10,7.5,電,電動(dòng)機(jī),的,的容量選,擇,擇,一、電動(dòng),機(jī),機(jī)的發(fā)熱,、,、冷卻與,工,工作制,絕緣,等級(jí),絕緣材料,最高允許,溫度/,C,允許溫度/,C,Y,用油漆浸漬的面紗、絲綢

9、、紙板、木材等天然有機(jī)材料,90,50,A,經(jīng)過絕緣處理的棉、絲、木材、紙和普通漆包線的絕緣漆等,105,65,E,環(huán)氧樹脂、聚酯薄膜、聚乙烯醇、三醋酸纖維薄膜、高強(qiáng)度絕緣漆,120,80,B,用提高了耐熱性能的有機(jī)漆作黏合劑的云母帶、石棉和玻璃纖維組合物,130,90,F,用耐熱優(yōu)良的環(huán)氧樹脂黏合或浸漬的云母、石棉和玻璃纖維組合物,155,115,H,用硅有機(jī)樹脂黏合或浸漬的云母、石棉和玻璃纖維組合物、硅有機(jī)橡膠,180,140,C,不用膠合物的陶瓷、云母、玻璃纖維、石棉等,180,140,表7-2,電,電動(dòng),機(jī),機(jī)允許溫,升,升與絕緣,耐,耐熱等級(jí),的,的關(guān)系,選擇電動(dòng),機(jī),機(jī)容量時(shí),，,

10、，主要考,慮,慮電動(dòng)機(jī)發(fā),熱,熱、過載能力與啟動(dòng)能力等方面因,素,素。,11,7.5,電,電動(dòng)機(jī),的,的容量選,擇,擇,1、電動(dòng),機(jī),機(jī)的發(fā)熱,發(fā)熱：電動(dòng)機(jī),在,在運(yùn)行過,程,程中，當(dāng),單,單位時(shí)間,發(fā),發(fā)出的熱,量,量等于散,發(fā),發(fā)的熱量,時(shí),時(shí),，,，電動(dòng)機(jī),溫,溫度不再,增,增加，也,即,即處于發(fā),熱,熱與散熱,平,平衡的狀,態(tài),態(tài)。要,研,研究實(shí)際,電,電動(dòng)機(jī)的,發(fā),發(fā)熱情況,，,，為了簡(jiǎn),化,化分析，,可,可假設(shè)：1,）,）電動(dòng)機(jī),在,在恒定負(fù),載,載下運(yùn)行,，,，總損耗,不,不變。2）,電,電動(dòng)機(jī)是,一,一個(gè)均勻,物,物體，各,點(diǎn),點(diǎn)溫度一,樣,樣，且各,部,部分表面,散,散熱系數(shù)

11、,相,相同,。,。3）電動(dòng),機(jī),機(jī)散發(fā)到,周,周圍介質(zhì),中,中去的熱,量,量與電動(dòng),機(jī),機(jī)溫升成,正,正比。4）,周,周圍環(huán)境,溫,溫度不變,。,。,12,7.5,電,電動(dòng)機(jī),的,的容量選,擇,擇,根據(jù)能量,守,守恒定律,，,，任何時(shí),間,間內(nèi)，電,動(dòng),動(dòng)機(jī)產(chǎn)生,的,的總熱量,等,等于電動(dòng),機(jī),機(jī)本身溫,度,度升高需,要,要的熱量,和,和散發(fā)到,周,周圍介質(zhì),中,中去的熱,量,量之和，,即,即：,13,7.5,電,電動(dòng)機(jī),的,的容量選,擇,擇,（即,）,那么電動(dòng),機(jī),機(jī)的穩(wěn)定,溫,溫升即為,令,，稱為發(fā),熱,熱時(shí)間常,數(shù),數(shù)，,電動(dòng)機(jī)發(fā),熱,熱過程的,溫,溫升表達(dá),式,式，即,整理后得,到,到

12、熱平衡,方,方程式：,(式中,初始,溫,溫升；,穩(wěn)定,溫,溫升。),14,7.5,電,電動(dòng)機(jī),的,的容量選,擇,擇,圖7-1,電,電動(dòng),機(jī),機(jī)發(fā)熱過,程,程的溫升,曲,曲線,由圖可知,，,，電動(dòng)機(jī),發(fā),發(fā)熱時(shí)溫,升,升是按指,數(shù),數(shù)規(guī)律上,升,升的，其,中,中曲線1,是,是初始溫,升,升不為零,時(shí),時(shí)的情況,，,，曲線2,是,是初始溫,升,升為零的,發(fā),發(fā)熱曲線,。,。在發(fā)熱,過,過程開始,時(shí),時(shí)，電動(dòng),機(jī),機(jī)所產(chǎn)生,的,的熱量全,部,部用來提,高,高自身的,溫,溫度，所,以,以溫度上,升,升很快。,隨,隨著電動(dòng),機(jī),機(jī)溫度升,高,高的同時(shí),，,，散發(fā)出,的,的熱量也,跟,跟著增加,，,，自身

13、吸,收,收熱量越,來,來越少，,電,電動(dòng)機(jī)的,溫,溫升變慢,。,。,電動(dòng)機(jī)發(fā)熱,過,過程的溫升,曲,曲線如圖7-1所示：,15,7.5,電,電動(dòng)機(jī)的容,量,量選擇,2、電動(dòng)機(jī),的,的冷卻,冷卻：在電動(dòng)機(jī)溫,升,升穩(wěn)定后，,當(dāng),當(dāng)其負(fù)載減,小,小使損耗減,小,小或斷電停,止工作時(shí)，,電,電動(dòng)機(jī)發(fā)熱,減,減少或停止,，,，其溫升開,始,始下降，穩(wěn),定在一個(gè)新,的,的數(shù)值或降,為,為零。,類似于發(fā)熱,過,過程的推導(dǎo),，,，可得出電,動(dòng),動(dòng)機(jī)冷卻過,程,程的溫升表,達(dá),達(dá)式：,式中：,冷卻開,始,始時(shí)的初始,溫,溫升；,電動(dòng)機(jī),新,新的穩(wěn)定溫,升,升。,16,7.5,電,電動(dòng)機(jī)的容,量,量選擇,圖7-

14、2,電,電動(dòng)機(jī)冷,卻,卻過程的溫,升,升曲線,顯然,，,，其中曲線1為電動(dòng)機(jī),負(fù),負(fù)載減少時(shí),的,的冷卻過程,，,，曲線2為,電,電動(dòng)機(jī)斷開,電,電源時(shí)的冷,卻,卻過程。,由圖可知，,冷,冷卻開始時(shí),，,，電動(dòng)機(jī)的,溫,溫升大，散,熱,熱快，溫升,下,下降曲線較,陡,陡，隨著溫,升,升的不斷下,降,降，散熱量,愈,愈來愈小，,溫,溫升下降慢,，,，曲線變得,平,平緩，最后,接,接近于新的,穩(wěn),穩(wěn)定溫升或,等,等于零。,電動(dòng)機(jī)冷卻,過,過程的溫升,曲,曲線如圖7-2所示：,17,7.5,電,電動(dòng)機(jī)的容,量,量選擇,3、電動(dòng)機(jī),的,的工作制,（1）連續(xù),工,工作制,按國家標(biāo)準(zhǔn),電,電動(dòng)機(jī)的工,作,

15、作方式分為,：,：連續(xù)工作制、短時(shí)工作制和斷續(xù)周期工,作,作制。,連續(xù)工作制,是,是指電動(dòng)機(jī),的,的工作時(shí)間tg（3-4）T,（一般可達(dá),幾,幾小時(shí)、幾,晝,晝夜，甚至,更,更長(zhǎng)時(shí)間）,時(shí),時(shí)，使電動(dòng),機(jī),機(jī)的溫升能,達(dá),達(dá)到穩(wěn)定溫,升,升的工作方,式,式。這種工,作,作方式所拖,動(dòng),動(dòng)的負(fù)載可,以,以是恒定不,變,變的，也可,以,以是周期性,變,變化的，其,負(fù),負(fù)載曲線與,溫,溫升曲線如,圖,圖7-3所,示,示。,圖7-3,連,連續(xù)工作,制,制電動(dòng)機(jī)在,恒,恒定負(fù)載下,的,的負(fù)載曲線,與,與溫升曲線,18,7.5,電,電動(dòng)機(jī)的容,量,量選擇,短時(shí)工作制,是,是指電動(dòng)機(jī),的,的工作時(shí)間,、,、

16、,停,停歇時(shí)間,即工作,時(shí),時(shí)間內(nèi)，電,動(dòng),動(dòng)機(jī)的溫升,達(dá),達(dá)不到穩(wěn)定,值,值，而停歇,時(shí),時(shí)間足以使,電,電動(dòng)機(jī)的溫,升,升降到與周,圍,圍介質(zhì)溫度,相,相同的一種,工,工作方式。,國,國家規(guī)定的,短,短時(shí)工作制,的,的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間,為,為 15min、30min、60min,和,和90min四種，其,負(fù),負(fù)載曲線和,溫,溫升曲線如,圖,圖7-4所,示,示。,（2）短時(shí),工,工作制,圖7-4,短,短時(shí)工作,制,制電動(dòng)機(jī)的,負(fù),負(fù)載曲線與,溫,溫升曲線,19,7.5,電,電動(dòng)機(jī)的容,量,量選擇,（3）斷續(xù),周,周期工作制,斷續(xù)周期工,作,作制是指電,動(dòng),動(dòng)機(jī)的工作,時(shí),時(shí)間tg（3-4）T、停歇時(shí)間t,0,（3-4,）,）T，即工作時(shí),間,間內(nèi)，電動(dòng),機(jī),機(jī)的溫升達(dá),不,不到穩(wěn)態(tài)溫,升,升，停歇時(shí),間,間內(nèi)，電動(dòng),機(jī),機(jī)的溫升也,降,降不到零，,電,電動(dòng)機(jī)的工,作,作與停歇周,期,期性交替進(jìn),行,行的一種工,作,作方式。,圖7-5,斷,斷續(xù)周期,工,工作方式電,動(dòng),動(dòng)機(jī)負(fù)載曲,線,線和溫升曲,線,線,其負(fù)載曲線,和,和溫升曲線,如,如圖7-5,所,所示。,20,在斷續(xù)周期,工,工作制中，,