电机及拖动基础.doc

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1、第十四章 电力拖动系统电动机的选择内容提要 本章阐明如何为生产机械正确地选择电动机。本章第一节首先介绍电动机的发热和冷却过程;第二节至第四节分别介绍连续、短时及断续周期三种工作制电动机的选择问题，着重介绍按发热观点的平均损耗法与等效法的本质、用法以及按满足起动能力要求的短时工作制电动机的选择;第五节分析笼型异步电动机按发热观点允许小时合闸次数Z，探讨如何增加z以满足生产率的要求;第六节介绍带飞轮及冲击负载时电动机选择的有关问题;第七节介绍电力施动调速电动机功率的选择，分别介绍直流调速电动机及变频调速笼型异步电动机功率的选择;第八节介绍选择电动机功率的实用方法(统计法或类比法);第九节介绍电动机

2、电流种类、型式、额定电压与额定转速的选择方法等有关内容。 电力拖动系统电动机的选择，首要的是在各种工作制下电动机功率的选择，同时还要确定电动机的电流种类、型式、额定电压与额定转速。 正确选择电动机功率的原则，应当是在电动机能够胜任生产机械负载要求的前提下，最经济最合理地决定电动机的功率。 正确决定电动机的功率有很重要的意义。如果功率选得过大，会造成浪费。设备投资增大，而且电动机经常欠载运行，效率及交流电动机的功率因数较低，运行费用较高，极不经济;反之，如果功率选小了，电动机将过载运行，造成电动机过早地损坏。或者在保待电动机不过热的情况下，只能降低负载使用。因此，电动机不适当地选得太大或太小，都

3、将会造成资源的浪费和损失。 决定电动机功率时，要考虑电动机的发热、允许过载能力与起动能力三方面的因素，一般情况下，以发热同题最为重要。 电动机的发热，是由于在实现能量变换过程中在电动机内部产生损耗并变成热量使电动机的温度升高。在电动机中，耐热最差的是绕组的绝缘材料，不同等级的绝缘材料，其最高允许温度是不同的。电动机中常用的绝缘材料可有五种等级: （1）A级绝缘 包括经过绝缘浸溃处理的棉纱、丝、纸等，普通漆包线的绝缘漆。最高允许温度为l05 （2）E级绝缘 包括高强度漆包线的绝缘漆，环氧树脂，三醋酸纤维薄膜、聚酌薄膜及青壳纸，纤维填料塑料。最高允许温度为120 3)B级绝缘 包括由云母、玻璃纤维

4、、石棉等制成的材料，用有机材料粘合或浸渍;矿物填料塑料。最高允许温度为130 （4)F级绝缘 包括与B级绝缘相同的材料，但粘合剂及浸演漆不同。最高允许温度为l55。 （5）H级绝缘包括与“级绝缘相同的林料，但用耐温l80的硅有机树脂粘合或浸渍;硅有机橡胶;无机填料塑料。最高允许温度为180。 目前的趋势是日益广泛地使用高允许温度等级的绝缘材料，如F, H级绝缘材料。这样，可以在一定的输出功率下使电动机的重量与体积大为降低。 当电动机温度不超过所用绝缘材料的最高允许温度时，绝缘材料的寿命较长，可达20年以上;反之，如温度超过上述最高允许温度，则绝缘材料老化、变脆，缩短了电动机的寿命，严重情况下，

5、绝缘材料将碳化、变质、失去绝缘性能，从而使电动机烧坏。 由此可见，绝缘材料的最高允许温度是一台电动机带负载能力的限度，而电动机的额定功率就是代表这一限度。电动机铭牌上所标的额定功率即指如环境温度(或冷却介质温度)为4，电动机带动额定负载(指负载功率为额定值)长期连续工作，温度逐渐升高趋于稳定后，最高温度可达到绝缘材料允许的极限。 上述环境温度40是我国规定的标准(我国旧系列电动机，如J、Z系列电动机，标准的环境温度曾规定35既然电动机的额定功率是对应于环境温度为标准值40时的功率，则当环境温度低于40时，电动机可带动高于额定值的负载;反之，当环境温度高于40时，所带负载应适当降低，以保证两种情

6、况下电动机最终都不超过绝缘材料最高允许温度。 必须指出，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z272直流电动机用的是E级绝缘，其最高允许温度是120C，所以其铭牌上标的温升是80。 选择电动机功率时，除考虑发热外，有时还要考虑电动机的过载能力是否足够，因为各种电动机的短时过载能力都是有限的。校验电动机的过载可按下列条件: 式中电动机的转矩允许过载倍数; 电动机在工作巾承受的最大转矩。 对于异步电动机，取决于心，其关系为

7、 =(0.80.85)式中异步电动机临界转矩与额定转矩的比值，=/;0.80.85考虑电网电压下降引起及下降的系数。 对于直流电动机，过载能力受换向所允许的最大电流值的限制。一般Z2型与Z型直流电动机，在额定磁通下、可选为=1.52对于专为起重机、轧钢机、冶金辅助机械等设计的22型和ZZY型电动机，以及同步电动机，为 =2 .53 当过载校验不能通过时，则另选过载能力较大的电动机或选功率较大的电动机，来满足过载条件的要求。 对于笼型异步电动机，有时还须进行起动能力的校验。如果该电动机的起动转矩兀.较小，在起动时低于负载转矩爪，则不能满足生产机械的要求，此时必须改选双.较大的异步电动机或选功率较

8、大的电动机。对于直流电动机与绕线转子异步电动机，则不必校验起动能力，因其起动转矩- 6t的数值是可调的。第一节电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类一、电动机的发热过程我们首先研究电动机长时连续工作，负载不变情况下的发热过程。电动机的发热是由于工作时，在其内部产生损耗八P造成的，其值为式中 热流量(电动机单位时间内发出的热量)J/s，或W;P1及P2电动机的输人功率和轴上的输出功率(W); 电动机效率; 不变损耗，即为空载损耗，包括铁耗与机械损耗，它们仅与转速有关，而与负 载的大小无关; 可变损耗，即为铜耗，它随负载的变化而变化，与负载电流的二次方成正比。 电动机发热的具体情况较为复杂，为了研

9、究方便，我们把电动机看成是一个在任何时候各部分温度均相同的均匀整体，其热容量可用一个系数表示，电动机向周围介质散发的热量与二者的温度差(即温升）成正比关系。 为了求出表达电动机发热情况的温升变化曲线，首先应写出热量平衡的基本方程。在时问dt内，电动机所发出的热量动有两个去向，一部分Cd二被电动机吸收，使电动机的温度升高d为电动机的热容，即为使电动机温度升高1所需的热量，单位为J/K，另一部分是向周围介质散发的热量aSdt或 为电动机的散热系数，即电动机与周围介质温度相差1时，单位时间内电动机向周围介质散发的热量，单位为w/K;S为散热表面积，单位为m2 ;。为传热系数，即温升1时，每秒钟从每平

10、方米的面积上散发的热量，单位为W/(m2×K)。这样，可以写出热平衡方程式为 将Adt除式(146），整理后得令C/A=T，得基本形式的微分方程其解为下列形式:式中发热过程的起始温升。 显然，如发热过程由周围介质温度开始，即=0,则式（148）变为在图14-1上绘出两条，其中曲线2对应于=0。最终趋于稳定温升 由温升曲线可见，发热过程开始时，由于温升较小，散发到周围空气中去的热量较小，大部分热量被电动机吸收，因而温升:增长较快;其后，随着温度的升高，散发出去的热最不断加大，而电动机发出热量则由于负载不变而维持不变，电动机吸收的热量不断减少，温升曲线趋于平缓;最后，发热量与散热量相等，

11、电动机的温度不再升高，温升达到稳定值我们把称为发热时间常数T表示电动机温升变化快慢的程度，是一个表征热惯性的时间常数，由前C与A的单位可导出T的单位为s。与前反映机械惯性及电磁惯性的时间常数相比，发热时间常数是很大的，它以几十分钟甚至几小时计。T的大小与电动机构造尺寸以及散热条件有关，电动机的体积愈大，一般发热时间常数几也愈大，这是因为。热容C与电动机体积(或重量)成正比，而散热系数则与电动机的外表面积成正比。 下面讨论一下另一个参量。由式(14 -8）可见，当t=00时即发热过程终了时，温升不再升高，趋干稳定值.。此时d，由式(146）可见显然，此时电动机在时间dt内发出的热量全部向周围介质

12、散发掉，电动机不再吸收热量，其温度也自然不再升高了。因此，只要稳定温升肠控制在绝缘材料允许的最高温升、以内，电动机连续工作也不会过热。 电动机的最高稳定温升可达。式中及中，电动机在额定功率下运行时的损耗功率及热流量。电动机在运行中只要发出的热流量、或，电动机温度就不会超过允许值。在式(1412）中，如用代人，并稍加整理，得由上式可见，对同样尺寸的电动机，欲使其额定功率P、提高，可由下列三方面人手。1提高额定效率，即相当于采取措施降低电动机损耗。2)提高散热系数A，用加大空气流通速度与散热表面积可使散热加快，因此电动机中广泛采用风扇(自带风扇的自扇冷式及另外配备通风机的他扇冷式)和带散热筋的机壳

13、，在结构形式上，同样尺寸的开启式电动机，其额定功率比封闭式的大，因前者的散热条件较好，其散热系数比后者的大。3)提高绝缘材料的允许温升。，这可从采用等级较高的绝缘材料达到要求。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，电动机损耗功率么P(或热流量必)下降时;其二是电动机自电网断开，不再工作，电动机的尸或矽变为零。 电动机冷却过程的温升曲线变化规律方程式的形式与式(148）相同，其中为冷却开始时的温升，而为由降低负载后的或巾所决定的稳定温升，显然，这一情况在图14一2上用曲线1表示。当电动机自电网断开时，式(14一8）变为 在图14-2用曲线2表示电动机脱离电源的冷却过程

14、的曲线。必须注意，电动机脱离电网时的冷却时间常数写与电动机通电时的时间常数几不同。这是因为，当电动机由电网断开后，电动机停转，在采用自扇冷式的电动机上，风扇不转，散热系数下降为A'，使时间常数增大为在采用他扇冷式时，则 由图14-.可见，在电动机冷却时，发热减小或不发热，原来储存在电动机中的热量逐渐散出，使电动机温升下降。冷却开始时，电动机的温升大，散热量大，温升下降快;随着温升的不断下降，散热量愈来愈小，温升下降变得平缓，最后趋于。 三、电动机工作制的分类 电动机工作时，负载持续时间的长短对电动机的发热情况影响很大，因而也对决定电动机的功率大有影响。按电动机发热的不同情况，可分为三类

15、工作制。 1连续工作制 电动机连续工作时问很长，其温升可达稳定值。显然，工作时问，可达几小时甚至几昼夜。属于这类的生产机械有水泵、鼓风机、造纸机、机床主轴等。其简化的负载图及温升曲线如图（14-3所示。 2，短时工作制 电动机的工作时间tg较短，在此时间内温升达不到稳定值，而停车时间又相当长，电动机的温度可以降到周围介质的温度(即)属此类的生产机械有机床的辅助运动机械、某些冶金辅助机械、水闸闸门启闭机等。简化的功率负载图及温升曲线图如图144所示。 图中用虚线表示带同样大小功率的负载而且连续工作时的。由图可见，如果已把结束时的温升一设计为绝缘材料允许的最高温升，则该电动机带同样负载而连续工作时

16、，稳定温升将大大超过上述允许温升而烧坏。我国规定的短时工作的标准时间有15min、30min、60min、90min四种。3.断续周期工作制 在这种工作制中，工作时间和停歇时间轮流交替，两段时间都较短。在期间，电动机温升来不及达到稳定值，而期间，温升也来不及降到。这样经过每一周期，温升有所上升，最后温升将在某一范围内上下波动。属于这类工作制的生产机械有起重机、电梯、轧钢辅助机械(如辊道、压下装置)等。其负载图和温升曲线图如图1-5所示。图中也用虚线表示带同样大小的负载而连续工作时的温升曲线。与短时工作制相似，不可按电动机的断续周期定额作连续运行，否则电动机也会过热而烧坏。在断续周期工作制中，负

17、载工作时间与整个周期之比称为负载持续率ZC%,即我国规定的标准负载持续率有15%、25%、40%、60%四种，一个周期的总时间规定为电机厂专门设计和制造了适应不同工作制的电动机，并规定了连续、短时、断续三种定额，供不同的负载性质选配。 我国把周期工作制分为两类，上述一类称为断续周期工作制，另外还有一类为连续周期工作制，其负载图P=图14-6所示。此时电动机连续通电，负载作周期变化，每个周期由短时额定功率与短时空载功率组成。其负载持续率的定义与断续周期工作制时相似，亦为 每个周期的总时间也小于10rnin。 对于各种不同的生产机械，电动机负载图是不.同的，但就发热而言，一般都可归于连续、短时及断

18、续周期三类工作制中的一类，而连续周期工作制本质上应归于连续工作制(属负载变化时的连续工作制)。 不同工作.制下电动机功率选择的方法是不同的，在下列几节中将分别进行研究。第二节连续工作制电动机的选择 连续工作制电动机的负载可分为两类，即常值负载与变化负载(大多数情况属周期性变化负载)，现分别介绍选择电动机功率的方法。 一、常值负载下电动机功率的选择在计算出负载功率后，选择额定功率，等于或略大于尸，的电动机，即 因一般电动机是按常值负载连续工作设计的，电动机设计及出厂试验保证电动机在额定功率下工作时，温升不会超过允许值，今电动机带的负载功率，发热自然没有问题，不需要进行发热校验。 电动机起动电流较

19、大，但由于起动时间较短，对电动机发热影响不大，可不予考虑。如果选用笼型异步电动机，一般还须校验其起动能力。 如果电动机周围环境温度。与标准值40相差较大，则为了充分利用电动机，其输出功率可与P不同，两者的关系可由下法计算。 设在40时，电动机的稳定温升为，热流量为，额定功率为，而在实际环境温度时，稳定温升为，热流量为，允许输出功率为P,为了在发热方面充分利用，电动机在不同的环境温度下，都应能达到绝缘材料的最高允许温度，即由上式可见以式（1417）除（1418），得由式（145），得式中 k不变损耗(空载损耗)与额定负载下可变损耗机结构与转速，一般在0.41.1的范围内变化如果电动机的磁通保持不

20、变(对异步电动机则其cos也近似不变)，则T与I成正比。即另外如电动机转速保持不变，由P=Tn/9550,可知P与T成正比，即将式(1423）即可计算电动机在实际环境温度时的允许输出功率P时，显然在周围环境温度不同时，电动机功率可粗略地按表14-1相应增减。环境温度低于30时，一般电动机功率也只增加8% 必须指出，工作环境的海拔对电动机温升有影响，这是由于海拔越高，虽然气温降低越多，但由于空气稀薄，散热条件大为恶化。这两方面的因素互相补偿，因此规定，使用地点的海拔不超过1000m时，额定功率不必进行校.正。当海拔在1000m以上时，平原地区设计的电动机，出厂试验时必须把允许温升降低，才能供高原

21、地带应用。 【例4-】一台与电动机直接联接的离心式水泵，流量为90,扬程20m ,吸程5m转速为2900 r/rnin ,泵的效率,试选择电动机。解 水泵在电动机轴上的负载功率为式中 V泵每秒排出的水量(/ s) ; 液体的比重(N/m3) ,水的比重，; H排水高度(m); 泵的效率,活塞式泵为0.80.9,高压离心.泵为0.50.8，低.压离心泵为 0.30.6. 传动机构效率，直接联接为0.951，带传动为0.9将已知数据代人上式。取0.95，得 选电动机的额定转速与水泵对应的转速必须配合，因为两者直接联接，故电动机的亦应为2900r/min左右。 可以选择奋台Y2系列两极异步电动机(可

22、参阅生产厂家的产品目录)，其数据为:10kw，U= 380V，=2920r/min。对选用的电动机不必进行发热校验。 二、变化负载下电动机功率的选择 在变化负载下所使用的电动机，一般是为常值负载工作而设计的。因此，这种电动机用于变化负载下的发热情况，必须进行校验。所谓发热校验，就是看电动机在整个运行过程中所达到的最高温升是否接近并低于允许温升，因为只有这样，电动机的绝缘材料才能充分利用而又不致过热。 下面我们将讨论变化负载下电动机发热校验的问题。 图14一所示为周期性变化负载下及曲线。其绘制方法如下。 每一周期包括t1t4四段时间，其相应的不同负载时的损耗功率可按式(145）计算。如预选电动机

23、的发热时间常数T及散热系数注为已知（预选电动机的方法以后将介绍)，温升曲线即可绘出。温升在t1段内由零开始，指数曲线先以1/A为稳定值，到t1段终了时，曲线在t2段改以/A为稳定值，t2段温升的开始值即为t1段温升的终了值，用同法连续绘制t:及:段曲线，得到第一周期温升的终了值xl。第二周期温升的开始值再连续绘制到这样重复绘制，直到第n周期的温升变化进人稳态循环，以后各周期均按第n周期的规律变化。如果稳态循环周期中的最大温升接近并小于电动机的容许温升，电动机的发热校验即算圆满通过。这种发热校验的方法称为温升曲线法，它是以最大温升为依据的。 由于直接绘制温升曲线比较困难(由于发热时间常数八及散热

24、系数A难以预知)，所以一般校验发热用一些间接的方法(如平均损耗法、等效法等)。但这些方法实际上都是由温升曲线法引出来的。 变化负载一电动机功率选择的一般步骤如下: 1) 均计算并绘制生产机械负载图 2)预选电动机的功率。预选是在上述的基础上进行的。利用它们，可以求出负载的平均功率或平均转矩为 在过渡过程中，可变损耗与电流二次方成正比，电动机发热较为严重，而上述过程中没有反映过渡过程中的发热情况。因此，电动机额定功率按下式预选： 在式(1426)及式(1427)中，如过渡过程在整个工作过程中占较大比重，则系数（1.11.6）中选偏大的数值。电动机预选后，按下式可算出电动机额定损耗功率 参照产品目

25、录，可查到电动机额定电流，并可算出额定转矩。以后可见，、及，四个数据是用不同方法校验发热的标准。 3）作出电动机的负载图f(t)、I=f(t)、T=f(t)、或P=f(t)，作图时已考虑了电动机的稳定运转及过渡过程等工作情况。 4)进行发热、过载能力及必要时的起动能力校验。 如果校验通过，并且功率适当，则电动机功率即可决定下来。如果校验不能通过或者电动机功率预选过大，需重新选择电动机，再作电动机的负载图进行校验，如此反复进行，直到所选功率合适为止。一般情况下，只要预选一到二次即可把电动机功率确定。在有些情况下，上述步骤可以合并或简化。 下面着重介绍校验发热的方法。 1.平均损耗法在图147所示

26、的周期性变化负载下，如变化周期较短，< 10min，而发热时间常数较大，即时，稳态循环中温升曲线上下波动不大，因此在校验发热时，可以用温升平缓变化的稳态循环中的平均温升代替最大温升，即认为。为了计算，将热量平衡方程式（146）两边积分，得在稳态循环中，得这样，由式(14一29)得平均温升，即由式(14一30)可见，平均损耗对应的稳定温升正好等于变化负载稳态循环的平均温升。这样我们就可用平均损耗功率来校验电动机的发热。如果给出的负载图为P=f(t)则应改成为, 与P间的关系为 P_式中第i段的损耗功率; 第i段电动机的输出功率; 输出功率为时的效率，其值可由电动机的效率曲线查到。这样，变化

27、负载下的平均损耗为 把与式(14-28）中求出的相比，如，则预选电动机的功率是合适的，说明平均温升略低于绝缘材料允许的最高温升、发热校验通过，而且电动机得到充分利用。 如果,说明预选电动机功率太小，发热校验通不过。需重选功率较大的电动机，再进行发热校验。 如果<<，预选电动机功率太大，电动机得不到充分利用。这时需改选功率较小的电动机，重新进行发热校验。 基于平均温升簇气的平均损耗法，可用子电动机大多数工作情况下的发热校验。其缺点是计算步骤较为复杂。 2.等效法 等效法包括等效电流法、等效转矩法及等效功率法三种。(1)等效电流法由上述平均损耗法可引出等效电流法。变化负载下第i级负载的

28、损耗，其中为不变损耗，不随负载变化而变化；为可变损耗而变化，它随负载电流而变化，当电动机主电路电阻不变时，C为常数，这样把平均损耗中的可变损耗所对应的电流称为等效电流，则把式（14-33）及式(14-34)代人式（1432），得化简之后得 等效电流法就是按照损耗相等的一原则，求出一个等效的不变的电流来代替变化的负载电流I=f(t) (对于交流异步电动机，I应为定子电流)，如果预选电动机的额定电流，满足下列条件:则发热校验通过。如果电流负载图中某一段的电流较大，则应作短时电流过载能力的校验。 等效电流法系由平均损耗法引出，在推导过程中，假定不变损耗P。及电动机主电路电阻不变。在某些个别情况下，例

29、如，对于深槽及双笼型异步电动机，在经常起动与反转时，其电阻与铁耗均在变化(一般笼型异步电动机作经常起动及反转时的铁耗也是变量)，便不能用等效电流法校验发热，此时必须采用平均损耗法。 (2)等效转矩法 有时已知的不是负载电流图，而是转矩图，如果转矩与电流成正比(当直流电动机励磁不变，异步电动机磁通中cos不变时)，则可用等效转矩凡。来代替等效电流，式(14-36)可以写成转矩形式如果预选电动机的额定转矩,则发热校验通过。可由预选电动机的额定功率及额定转速算出，即式中额定功率(kW); 额定转速(r/min)。 由于等效转矩法由等效电流法推导得出，因此上述对后者应用条件的限制同样适用于前者，而且还

30、要附加T与I成正比的条件的限制。如果T与I不成正比时(如在直流电动机工作周期中包括减弱励磁阶段，或异步电动机负载极小。接近空载，空载电流又较大时)，则可将T=f(t)改绘为I=f(t)，而后用等效电流法校验发热;或者对T与I不成正比的区段(如第i段)的转矩进行修正，而后将修正后能反映电动机发热的转矩代入式(1437）进行发热校验。 如果为额定磁通，而为减弱后的磁通，则可用下式修正为修正的方法是使按因磁通减弱而使电流增大的同样比例增加。如果直流机励磁减弱时电枢电压不变，则 将式(1440）代人式(14一39)，则也可用下式修正，必须指出，该式仅适用于因毋减弱而使n>的情况，而不适用于电压降

31、低而使直流机的区段，此时因，而转矩图不必修正。式中 n磁通减弱时的转速; 额定转速(额定磁通时)。 对于交流异步电动机，特别是有些电动机的空载电流较大，当负载极小接近空载时，转矩T与转子电流.的折算值虽成正比，但与定子电流极不成比例，此时必须对T进行修正。修正的方法是：如果有电动机的定子电流（一般是）对转矩T(一般是T/的特性曲线，则可按此曲线查出对应于的的数值，而后将修正为，其中为空载电流3) 等效功率法 等效功率法是当转速n基本不变时由等效转矩法引出来的。因为P=，当n不变时，P与T成正比，式(14-37)可写成功率的形式： 如果已知功率负载P=f(t)，用式(1442)算出等效功率，把它

32、与预选电动机的比较，如，则电动机的发热校验即告通过。同样，必须进行功率过载能力的校验。 等效功率法的应用场合较等效转矩法更少，因为还必须附加转速基本不变的条件。在功率负载图转速变化如起动.、制动及直流电动机降低电压调速时)的区段，可将功率尸进行修正，修正的依据与上述转矩的修正相同，即使修正后的尸:能反映电动机的发热实际情况。最后将代人式(1442）中的第i区段后进行发热校验。在功率负载图的的区段，必须进行修正，例如。第段的尸可按下式进行修正为，即 必须指出，式(1443)仅适用于。的区段，而对于直流机因减弱必而使转速高于额定转速的区段，功率图不必修正，因为此时功率与电流成正比，功率图能反映电动

33、机的发热情况。现说明如下：当磁通由减弱为，转速上升为此时功率P为 由于电枢电压不变，则常值，接近不变，由式(1444)可见，P与I成正比。 上述三种等效法都是由平均损耗法引出来的，用等效法校验发热，其依据都是平均温升 3，有起动、制动及停歇过程时校验发热公式的修正 有时一个周期内的变化负载包括起动、制动、停歇等过程，如采用的是自扇冷式电动机，则散热条件变坏，实际温升将要提高。一般应把平均损耗或等效电流、转矩及功率提高一些来反映这个散热条件变坏的影响。为了达到此目的，在式(1432)、式(l436）、式(1437）、式（1442）的分母上，在对应的起动与制动时间上乘以散热恶化系数a，在对应停歇的

34、时间上乘以散热恶化系数，与均为小于1的系数。 对于直流电动机，可采用;对于异步电动机可采用。 今以图148所示的负载电流图为例，图中分别为起动、稳定运转、制动、停歇时间;分别为起动、稳定运转、制动过程中的电流(同图上并绘出n二f(日曲线)，修正后的等效电流可写成等效法在非恒值变化负载下的应用 非恒值变化负载电流图如图149所示，如果电流随时间变化的函数是己知的，则可用等效电流法的积分形式，就是 另一种较简便的方法是把变化曲线分成许多直线段，求出各段的等效值，然后仍用式（1436）求出等效电流值。图149中把曲线简化成具有恒值、三角形与梯形三种线段变化的形式(用虚线表示)。恒值线段不必求等效值，

35、三角形与梯形线段的等效值可求出如下。图149中第一段，虚线电流按直线规律变化(三角形线段)将式(1447)代人式(1446)，得三角形线段的等效值，即用类似方法可以求出图1-中第五段(梯形线段)的等效值为 显然，上述以等效电流法为例导出的三角形及梯形线段变化的等效值，同样适用于等效转矩法及等效功率法。 【例14一2】图14-10中绘出了具有尾绳和摩擦轮的矿并提升机的示意图。电动机直接与摩擦轮l相联接，摩擦轮旋转，靠摩擦力带动绳子及罐笼3(内有矿车及矿物)提升或下放。尾绳系在两罐笼之下，以平衡提升机左右两边绳子的重量。提升机用双电动机拖动，试计算电动机功率。已知下列数据:1)井深H=915m;2

36、)负载重G=58800N;3)每个罐笼(内有一空矿车)重;4)主绳与尾绳每米重;5摩擦轮直径6)摩擦轮飞轮惯量7)导轮直径8)导轮飞轮惯量9)额定提升速度10)提升加速度11)提升减速度12)周期长13)摩擦用增加负载重的20%考虑。解 预选电动机功率:式中k考虑起动及制动过程中加速转矩的系数，k=1.21.25。现取k=1.25，则每个电动机的功率为700 kw。电动机的额定转速为对于功率为700kW，转速为47.5r/min的电动机，飞轮惯量阻转矩可用下式计算加速时间加速阶段罐笼行经高度减速时间减速阶段罐笼行经高度稳定速度罐笼行经高度稳定速度运行时间停歇时间为了计算加速转矩，必须求出折算到

37、电动机轴上系统总的飞轮惯量GD:式中 系统中转动部分的飞轮惯量; 系统中直线运动部分的飞轮惯量。导轮转速两个导轮折算到电动机轴上的飞轮惯量为系统中转动部分的飞轮惯量为系统直线运动部分总重式中（注：其中90m是绕摩擦轮及两导轮的绳长）；系统直线运动部分重量折算到电动机轴上的飞轮惯量系统总飞轮惯量为加速阶段的加速转矩为减速阶段的动态转矩为电动机转矩加速阶段稳定运行阶段减速阶段停歇阶段在图14-1上，按上列数据绘出负载转矩图T=f(t)按负载图，求出等效转矩:式中，散热恶化系数a=0.75,两台电动机的等效功率:过载能力校验:所选电动机的额定转矩(两台电动机)为过载倍数因此，电动机发热及过载能力的校

38、验均可通过。第三节短时工作制电动机的选择 对于短时工作制，可选用为连续工作制而设计的电动机，也可选用专为短时工作制而设计的电动机。 选用为连续工作制而设计的电动机 设短时功率为,时间为。如果选择连续工作制电动机，使,显然在时，温升按曲线1只能达到，而达不到，即<，由发热观点，电动机不能得到充分利用(参见图14-12)。为此，选用连续一作制电动机的，在工作时间内电动机过载运行，温升按曲线2上升，在时达到。，使与稳定温升相等，亦即与绝缘材料允许的最高温升相等，这样，电动机从发热的观点看得到充分利用了。选择的依据就是即式中及相当于功率为及时利用式(14 -20 )、式(14 -21 )、式(14 -22)对式(1450）进行化简整理，得式中按发热观点的功率过载倍数。 图1413上绘出当k=1(即不变损耗与额定可变损耗相等)时的的曲线。由图可见，对应于的某一数值，可查到值，按发热观点可选额定功率为的连续工作制电动机，此时当时，已超过了一般电动机的允许过载倍数，即，此时可按下式选择连续工作制电动机的额定功率:因满足电动机过载能力时，一般发热肯定可通过，而且还可能有裕度，因此不必进行发热校验。例如机床的横梁夹紧电动机或刀架移动电动机等，“一般小于2min,而一般大于15 min , ,将大于4，此时按式(14一53)选电动机即可。