1、第九章第九章 电力拖动系电力拖动系统电动机的功率选择统电动机的功率选择9-1概述概述一、功率选择的重要性一、功率选择的重要性1、功率选择过大，设备投资大，、功率选择过大，设备投资大， 低，不经济低，不经济（大马拉小车）（大马拉小车）2、功率选择过小，过早损坏或只能在低载下运行（小马拉、功率选择过小，过早损坏或只能在低载下运行（小马拉大车）大车）二、功率选择的原则：二、功率选择的原则：在电动机能够胜任机械负载要求的前提下，最低经济最在电动机能够胜任机械负载要求的前提下，最低经济最合理地决定其功率合理地决定其功率三、影响功率选择的因素：发热，允许过载能力，起动能三、影响功率选择的因素：发热，允许过
2、载能力，起动能力力cos、（1）发热问题：运行时损耗热量温度损坏绝缘电机寿命：正常工作电机寿命：正常工作20年（电机温度不超过最高允许温度年（电机温度不超过最高允许温度条件下）条件下）电机额定功率：环境为电机额定功率：环境为40 ,电机长期连续工作不超过最高电机长期连续工作不超过最高允许温度所发挥功率允许温度所发挥功率例例E级：级： 最高允许温度：最高允许温度：120 40 = 80 环境温度低，允许温升高一些环境温度低，允许温升高一些 环境温度高，允许温升低一些环境温度高，允许温升低一些（2）过载能力）过载能力CCCC当过载能力检验不能通过时则另选电机当过载能力检验不能通过时则另选电机（3）
3、起动能力）起动能力 若带负载起动，则要求若带负载起动，则要求MqMz, ，原则为另选电机，原则为另选电机对绕线式异步电机不必效验对绕线式异步电机不必效验Mq，因为，因为 Mq是可调的。是可调的。max(1.6 2)(1.5 3)(2.5 3)memmmMM异步电机（考虑电网电压下降）直流电机（考虑整流条件）同步电机9-2 电机的发热和冷却电机的发热和冷却假设：假设：1、电机为均质固体，任何时候各部分温度均相同、电机为均质固体，任何时候各部分温度均相同2、各部份热容量、各部份热容量( 卡卡/度度)和散热系数相同（卡和散热系数相同（卡/度）度）3、散热量与温度成正比、散热量与温度成正比Q为热流量（
4、焦耳为热流量（焦耳/秒秒=瓦特瓦特 ）单位时间发出的热量单位时间发出的热量电机产生热量电机产生热量=电机吸收而升温电机吸收而升温+散发的热量散发的热量求电机的温升曲线求电机的温升曲线1221(1)owowPPPPPPPP不变损耗，可变损耗1QdtCdA dtQdtdtCdAC在 时间内产生的热量散热热量散热热量散热系数，与周围环境差时点击散发热量电机温升电机温度环境温度1221(1)owowPPPPPPPP不变损耗，可变损耗wttTTwA dtAdtC dAA dtCTAQ Aee 在内散发热量将上式两边除以式中电机发热时间常数，表示电机温度变化快慢程度热惯性温度的稳定值解上述一阶微分方程得：
5、= （1-）+式中起始温升（初始条件）温升曲线两部分组成：温升曲线两部分组成：1212:00:00tTtTtTwwtTttTTweeettettee （1-）（1-）（1-）对电机要求：稳定温升对电机要求：稳定温升 不能超过电机允许的最高允许温不能超过电机允许的最高允许温升升 （由材料决定）（由材料决定）wm21(1)()111(1)()()emwemeeeeeemmeeeeeeeemAPAPPPPPAAPPA 提高电机得措施：（1）提高效率采用好材料，降低损耗（2）提高散热系数增大散热面积，加强通风，采用敞开式（3）提高最高允许温升 （选用好绝缘材料）二、电机的冷却过程二、电机的冷却过程 1
6、、负载降低、负载降低: 2、电机从电网断开、电机从电网断开:原来：原来：现在现在 ：3、若负载变化时，温升温降交替进行、若负载变化时，温升温降交替进行 ttTTwee = （1-）+P000wPA0tTwe则注：冷却开始得温度9-3 电机的功率选择电机的功率选择根据负载工作制的不同来选择电机根据负载工作制的不同来选择电机一、连续工作制一、连续工作制比如煤矿通风电机，天天比如煤矿通风电机，天天24小时都连着开，因此电机的温小时都连着开，因此电机的温升可达升可达 曲线表示：曲线表示： T发热时间常数发热时间常数w这时电机按恒定负载连续工作制选择这时电机按恒定负载连续工作制选择w(34) (34)g
7、gttT工作时间，一般开机小时后电机可达00040(1)40,0.4ezmemcuewePPCPPkkCkpppk若环境温度与标准温度相差较大时可由下列公式得实际输出功率式中：绝缘材料允许最高温度不变损耗（从经济角度k=1时额定时得可变损耗效率高，但为了少用铜）二、短时工作制（水坝闸门开放）二、短时工作制（水坝闸门开放）1.定义：电机工作时间定义：电机工作时间 tg较短，达不到稳定温升，称为短时较短，达不到稳定温升，称为短时工作制工作制,停车时间停车时间 t0较长，较长，可使温升降为可使温升降为0（与环境温度一致）（与环境温度一致）2.电机的选择电机的选择(1)短时工作制负载选用连续工作制电机
8、，采用提高输出功短时工作制负载选用连续工作制电机，采用提高输出功率的方法，发挥更大作用。率的方法，发挥更大作用。即选用即选用 的电机使的电机使 (短负载功率，即使电机处于过载短负载功率，即使电机处于过载运行，这时发热加大，曲线改变但不能超过运行，这时发热加大，曲线改变但不能超过 ) 为何选发电机的为何选发电机的依据：依据： egPPw:ePgwmgwmeePP短连短时稳定温升电机稳定温升最高温度选，用的是110.32.5(0.80.85)ggggegetTtTgemMemPPPPkeetTPP短连短连短时稳定温升负载决定过载功率倍数一般当（2）短时工作制负载选用短时工作制电机）短时工作制负载选
9、用短时工作制电机 国家规定标准工作时间国家规定标准工作时间15分分30、60、90、根据负载工作时间和功率，直接查产品、根据负载工作时间和功率，直接查产品目录选用，如果时间不标准，可采用功率计算公式目录选用，如果时间不标准，可采用功率计算公式xxxx(1)ggxgegegggxgxgxggxgegggxttPPPPttktttPttPPttt标准工作时间实际工作时间标准工作时得额定功率实际工作时间所需功率当相差不大时：四、断续周期性工作制四、断续周期性工作制 1.定义：该负载工作停歇，轮流交替，工作时间内达定义：该负载工作停歇，轮流交替，工作时间内达不到不到 ，停歇时间冷却不到，停歇时间冷却不
10、到0的工作性质。的工作性质。 可见：该电机最后温升只能在某一范围内波动，但必须可见：该电机最后温升只能在某一范围内波动，但必须小于小于 。W连W连2.关于负载持续率关于负载持续率ZC% = （一个周期内负载工作时间的比值）（一个周期内负载工作时间的比值）国家规定：一个周期内总时间国家规定：一个周期内总时间 10分钟，若分钟，若10分钟则进入分钟则进入短时工作制短时工作制15分钟。分钟。ZC%有有4种：种：15% 25% 40% 60%例：起重机用绕线式异步电机处于断续周期性工作例：起重机用绕线式异步电机处于断续周期性工作 JZR 11 6 注：注： J异异 Z起起 R绕绕 其其ZC% 为为60
11、% 11铁芯铁芯 66级级0ggttt附一：同步电机简介附一：同步电机简介一、同步电机的基本结构及工作原理一、同步电机的基本结构及工作原理1.基本结构基本结构定子：铁芯定子：铁芯+三相对称绕组三相对称绕组 作用：通入三相对称电流作用：通入三相对称电流产生三相旋转磁场产生三相旋转磁场基波转速基波转速= 同步转速。或感应三相对称电势对外同步转速。或感应三相对称电势对外供电供电转子：凸极铁芯转子：凸极铁芯+直流绕组（通过滑环，电刷引出，外加直直流绕组（通过滑环，电刷引出，外加直流电压）流电压）作用：产生直流磁场作用：产生直流磁场1160 fnp2.基本工作原理基本工作原理（1）、同步发电机：原动机拖
12、动转子磁场旋转）、同步发电机：原动机拖动转子磁场旋转 依次切依次切割定子上的三相对称绕组，从而感应电势割定子上的三相对称绕组，从而感应电势（2）、同步电动机）、同步电动机三相对称电流三相对称电流 三相对称绕组三相对称绕组 在气隙中产生旋转磁场在气隙中产生旋转磁场 转子通入直流电转子通入直流电 产生恒定磁场产生恒定磁场 该恒定磁场与转子该恒定磁场与转子磁场相互作用（相互吸引），使转子受力矩旋转磁场一磁场相互作用（相互吸引），使转子受力矩旋转磁场一起旋转，且起旋转，且n=n1 。00001111110101202404.4460ABCrmmEEEEEEEf whpnfnfEn原动机转速3.特点：磁
13、场转速一定与转子转速同步，即特点：磁场转速一定与转子转速同步，即4.用途：用作大型发电机用途：用作大型发电机同步发电机同步发电机 工矿企业用作大功率生产机械的动力工矿企业用作大功率生产机械的动力同步电动机。同步电动机。 制动中：制动中：1、电源反接的反接制动、电源反接的反接制动1160 fnnp222221.039.89.551.03zeseseeeszszeeeezseEMEMEMMRUEUEUUIrRrRIIIURrICCCCCCC得选取：、关于与得关系（1）用千克米表示时：（2）用牛顿米表示时：3、2-8题，三轴电力拖动系统，求题，三轴电力拖动系统，求a=1米米/秒秒2加速度提升重加速度提升重轴时电动机应产生的电磁转矩。轴时电动机应产生的电磁转矩。222237543753751201201201 2.57245.543.14 0.4260494 9.8 0.21.847.8419.525419.55.1324.6()375dcfzdcfzfzfzdcGD dnMMdtgJGD dndnMMMdtdtdndvja jdtD dtDVnnjjDGDJMKg m 关键：滑轮2倍关系
