第7章电动机容量的选择课件.ppt

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1、普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”电气信息类规划教材电气信息类规划教材北北方方工工业业大大学学电机与拖动基础及MATLAB仿真陈亚爱陈亚爱 周京华编著周京华编著李正熙主审李正熙主审电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 2本课程的章节和内容本课程的章节和内容n绪绪 论论n第第1 1章章 变压器变压器n第第2 2章章 三相交流电动机三相交流电动机n第第3 3章章 三相交流电动机的电力拖动三相交流电动机的电力拖动n第第4 4章章 直流电机直流电机n第第5 5章章 直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动n第第6 6章章 驱动和控制微电机驱动和控制微电机n第第

2、7 7章章 电动机容量的选择电动机容量的选择电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 3第第 7 章章 电电 动动 机机 容容 量量 的的 选选 择择电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真本章内容本章内容7.1 电动机选择的主要内容电动机选择的主要内容 7.2 电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与工作制 7.3 电动机容量的选择电动机容量的选择 Page 4电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真本章教学基本要求本章教学基本要求 1了解电动机容量选择的基本理论。了解电动机容量选择的基本理论。2掌握电力拖

3、动系统中电动机容量选择的工程方法。掌握电力拖动系统中电动机容量选择的工程方法。Page 5电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 电动机选择的主要内容包括：电动机种类、型式、额定电压、电动机选择的主要内容包括：电动机种类、型式、额定电压、额定转速、额定功率（容量）等的确定。额定转速、额定功率（容量）等的确定。Page 67.17.1电动机选择的主要内容电动机选择的主要内容 容量的选择是最重要的，因为容量选得偏小，会使电动机拖容量的选择是最重要的，因为容量选得偏小，会使电动机拖动不了负载或使电动机长期工作在过载情况，电动机过热，绝缘动不了负载或使电动机长期工作在过载情况

4、，电动机过热，绝缘过早老化，缩短电动机的使用寿命，造成浪费；而容量选得偏大，过早老化，缩短电动机的使用寿命，造成浪费；而容量选得偏大，电动机虽不会因过热而损坏，但电动机的容量不能得到充分利用，电动机虽不会因过热而损坏，但电动机的容量不能得到充分利用，功率因数低，造成功率因数低，造成“大马拉小车大马拉小车”的现象，也将造成不必要的浪的现象，也将造成不必要的浪费，经济性不高。费，经济性不高。正确选择类型、额定电压、额定转速、结构形式等对节省一正确选择类型、额定电压、额定转速、结构形式等对节省一次投资、节约运行费用等综合经济效益十分重要，与当前国家大次投资、节约运行费用等综合经济效益十分重要，与当前

5、国家大力倡导的节能减排政策相符。力倡导的节能减排政策相符。正确选择电动机的原则：在电动机满足生产机械负载要求的正确选择电动机的原则：在电动机满足生产机械负载要求的前提下，尽量选择容量小一些的电动机，使电动机在运行中既能前提下，尽量选择容量小一些的电动机，使电动机在运行中既能够被充分利用，又使其温升不超过但接近国家标准规定的温升。够被充分利用，又使其温升不超过但接近国家标准规定的温升。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 电动机在运行过程中必然会产生损耗并导致机体温度升高，电动机在运行过程中必然会产生损耗并导致机体温度升高，运行中电动机最热部位是绕组，而耐热最差的部位

6、是绕组的绝缘。运行中电动机最热部位是绕组，而耐热最差的部位是绕组的绝缘。Page 77.17.1电动机选择的主要内容电动机选择的主要内容 当温度升高超过绝缘材料允许的限度时，则会使绝缘过早老当温度升高超过绝缘材料允许的限度时，则会使绝缘过早老化，缩短电动机的使用寿命。化，缩短电动机的使用寿命。通常电动机容量是按周围环境温度为通常电动机容量是按周围环境温度为40时设计的，所以各时设计的，所以各级绝缘材料的最高允许温升比其最高允许温度低级绝缘材料的最高允许温升比其最高允许温度低40。表表7-1 电动电动机使用的各机使用的各级绝缘级绝缘材料的最高允材料的最高允许许温度和温升温度和温升绝缘材料等级绝缘

7、材料等级AEBFHC最高允许温度最高允许温度/105120130155180180以上以上最高允许温升最高允许温升/658090115140140以上以上电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 实际运行的电动机温升取决于发热和散热情况，若不超过绝实际运行的电动机温升取决于发热和散热情况，若不超过绝缘材料允许的最高温度，电动机可长期运行。缘材料允许的最高温度，电动机可长期运行。Page 87.17.1电动机选择的主要内容电动机选择的主要内容 由于电动机的负载多数情况下是变化的，有时甚至是冲击性由于电动机的负载多数情况下是变化的，有时甚至是冲击性的，所以在决定电动机容量时

8、，需校验过载能力，即应使所选的的，所以在决定电动机容量时，需校验过载能力，即应使所选的电动机承受短时最大负载转矩小于电动机的最大转矩。电动机承受短时最大负载转矩小于电动机的最大转矩。反之，若超过最高允许温度，则会加速绝缘材料的老化，缩反之，若超过最高允许温度，则会加速绝缘材料的老化，缩短电动机寿命，甚至造成绝缘材料的碳化，损坏电动机。短电动机寿命，甚至造成绝缘材料的碳化，损坏电动机。可见，电动机的带载能力取决于绝缘材料的最高允许温度。可见，电动机的带载能力取决于绝缘材料的最高允许温度。电动机的过载能力可在产品样本中查到。电动机的过载能力可在产品样本中查到。由于异步电动机的电磁转矩与电压二次方成

9、正比，选择时，由于异步电动机的电磁转矩与电压二次方成正比，选择时，还需考虑电网波动的影响，并留有一定的裕量。还需考虑电网波动的影响，并留有一定的裕量。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 对于直流电动机，其短时过载能力主要受换向器过流程度的对于直流电动机，其短时过载能力主要受换向器过流程度的限制，应使所选电动机承受的最大负载电流小于电动机的最大电限制，应使所选电动机承受的最大负载电流小于电动机的最大电流。流。Page 97.17.1电动机选择的主要内容电动机选择的主要内容 总之，电动机容量主要由允许温升、过载能力以及起动能力总之，电动机容量主要由允许温升、过载能力以

10、及起动能力三因素决定。三因素决定。对于笼型异步电动机，由于起动转矩较小，同时又要考虑受对于笼型异步电动机，由于起动转矩较小，同时又要考虑受电网波动的影响，还需进行起动能力校验。电网波动的影响，还需进行起动能力校验。可见，电动机的带载能力取决于绝缘材料的最高允许温度。可见，电动机的带载能力取决于绝缘材料的最高允许温度。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 电动机运行过程产生的各种损耗均会生成热能使电动机温度电动机运行过程产生的各种损耗均会生成热能使电动机温度高于工作环境温度。高于工作环境温度。Page 107.27.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与工作

11、制 可证明电动机的温升过程曲线是按指数规律上升的，如图可证明电动机的温升过程曲线是按指数规律上升的，如图7-1曲线曲线1所示。所示。电动机从空载到负载或在运行中突加负载时，损耗随负载增电动机从空载到负载或在运行中突加负载时，损耗随负载增加而增加，电动机的温度也随之升高，稳定后的温度比起始温度加而增加，电动机的温度也随之升高，稳定后的温度比起始温度高，该过程称为电动机的发热过程。高，该过程称为电动机的发热过程。将电动机温度比环境温度高出部分的值称为温升，记作将电动机温度比环境温度高出部分的值称为温升，记作t t。7.2.1电动机的发热与冷却电动机的发热与冷却 图图7-1 电机的温升曲线电机的温升

12、曲线 图中，图中，Tq q为发热时间常数，可理解为电动机发出的热量全部为发热时间常数，可理解为电动机发出的热量全部用作提高电动机的温度，使电动机温升从零上升到稳定温升所需用作提高电动机的温度，使电动机温升从零上升到稳定温升所需要的时间。如果电动机是从冷却状态开始运行，则起始温升要的时间。如果电动机是从冷却状态开始运行，则起始温升t t00，如图，如图7-1曲线曲线2所示。所示。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 电动机的冷却是指负载减小或切断电源停止运行，电动机内电动机的冷却是指负载减小或切断电源停止运行，电动机内部损耗减小或降为零，导致电动机温升降低的过程。部损

13、耗减小或降为零，导致电动机温升降低的过程。Page 117.27.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与工作制 同样可证明，电动机的冷却过程曲线是按指数规律下降的曲同样可证明，电动机的冷却过程曲线是按指数规律下降的曲线，如图线，如图7-2曲线曲线1所示，图中所示，图中Tq q为冷却时间常数。为冷却时间常数。如果停电后，电动机产生的热量为零，则冷却过程如图如果停电后，电动机产生的热量为零，则冷却过程如图7-2曲曲线线2所示。所示。7.2.1电动机的发热与冷却电动机的发热与冷却 图图7-2电机的冷却曲线电机的冷却曲线 电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 实际

14、运行的电动机所带负载是多种多样的，运行状态也不尽实际运行的电动机所带负载是多种多样的，运行状态也不尽相同，而电动机的温升不仅取决于负载的大小，且与负载持续时相同，而电动机的温升不仅取决于负载的大小，且与负载持续时间有关。间有关。Page 127.27.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与工作制 7.2.2电动机的工作制电动机的工作制 电动机的工作制即电动机的工作方式，是对电动机运行情况电动机的工作制即电动机的工作方式，是对电动机运行情况的具体说明，根据不同的运行情况，的具体说明，根据不同的运行情况，GB755-2008旋转电机旋转电机 定定额和性能额和性能将电动机的工作制分为将电动

15、机的工作制分为S1S10共共10类。类。下面介绍常用的下面介绍常用的S1S3三种，即：连续工作制、短时工作制三种，即：连续工作制、短时工作制和周期性断续工作制。和周期性断续工作制。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 连续工作制是指电动机在恒定负载或周期性变化负载下连续连续工作制是指电动机在恒定负载或周期性变化负载下连续运行，工作时间内使电动机的温升达到稳定温升。运行，工作时间内使电动机的温升达到稳定温升。Page 137.27.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与工作制 7.2.2电动机的工作制电动机的工作制1连续工作制（连续工作制（S1）显然连续工作

16、制的工作时间显然连续工作制的工作时间tw(34)Tq q，其典型负载图和温升曲线如图其典型负载图和温升曲线如图7-3a所示。所示。实际生产中的水泵、风机、轧钢机主传实际生产中的水泵、风机、轧钢机主传动拖动电机等属连续工作制电动机。动拖动电机等属连续工作制电动机。适用于适用于连续工作制的电动机有连续工作制的电动机有Y2、Y3系列三相笼型系列三相笼型异步电动机。异步电动机。a）连续工作制）连续工作制 电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 短时工作制是指电动机工作时间短，在工作时间内，电动机短时工作制是指电动机工作时间短，在工作时间内，电动机的温升达不到稳定温升，而停歇时

17、间的温升达不到稳定温升，而停歇时间ts长，一般长，一般ts(34)Tq q，在此，在此时间内，电动机的温度可以降至周围介质温度。时间内，电动机的温度可以降至周围介质温度。Page 147.27.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与工作制 7.2.2电动机的工作制电动机的工作制2短时工作制（短时工作制（S2）短时工作制的负载图和温升曲线如图短时工作制的负载图和温升曲线如图7-3b所示。所示。我国规定短时工作制的标准时间有我国规定短时工作制的标准时间有10min、30min、60min、90min四种。实际四种。实际生产中的车床夹紧装置、水闸的闸门电动生产中的车床夹紧装置、水闸的闸门电

18、动机等属于短时工作制的电动机。机等属于短时工作制的电动机。b）短时工作制）短时工作制 电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 周期断续工作制是指电动机的工作时间周期断续工作制是指电动机的工作时间tw和停歇时间和停歇时间ts相互交相互交替，在工作时间内电动机温升达不到稳定值，停歇时间内电动机替，在工作时间内电动机温升达不到稳定值，停歇时间内电动机温升也降不到零。温升也降不到零。Page 157.27.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与工作制 7.2.2电动机的工作制电动机的工作制3周期断续工作制（周期断续工作制（S3）周期断续工作制的负载图周期断续工作制的

19、负载图和温升曲线如图和温升曲线如图7-3c所示。所示。c）周期断续工作制）周期断续工作制 由图可见，工作时间和停由图可见，工作时间和停歇时间均不长，歇时间均不长，tw(34)Tq q，ts(34)Tq q，工作时间与停歇，工作时间与停歇时间周期性地交替。时间周期性地交替。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 按国家标准规定，每个周按国家标准规定，每个周期期T=(tw+ts)10min。在刚开始。在刚开始工作的几个周期内，电动机温工作的几个周期内，电动机温升提高较快，经若干周期后，升提高较快，经若干周期后，电动机温升就在一稳定的小范电动机温升就在一稳定的小范围内波动。

20、围内波动。Page 167.27.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与工作制 7.2.2电动机的工作制电动机的工作制3周期断续工作制（周期断续工作制（S3）实际生产中的起重机械、电梯、轧钢机的辅助机械等电动机实际生产中的起重机械、电梯、轧钢机的辅助机械等电动机属于周期断续工作制电动机。属于周期断续工作制电动机。c）周期断续工作制）周期断续工作制电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 定义周期断续工作制下，定义周期断续工作制下，每个工作周期内负载运行时间每个工作周期内负载运行时间tw与工作周期（与工作周期（tw+ts）之比为）之比为负载持续率（或称暂载率），

21、负载持续率（或称暂载率），用百分数表示，即用百分数表示，即Page 177.27.2电动机的发热、冷却与工作制电动机的发热、冷却与工作制 7.2.2电动机的工作制电动机的工作制3周期断续工作制（周期断续工作制（S3）我国规定的标准负载持续率有我国规定的标准负载持续率有15%、25%、40%和和60%四种。四种。c）周期断续工作制）周期断续工作制（7-1）电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 连续工作制电动机的负载分恒定负载和变化负载。连续工作制电动机的负载分恒定负载和变化负载。Page 187.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量

22、的选择连续工作制电动机容量的选择 a）连续工作制）连续工作制 恒定负载是指长时间不变或变化不大的负载，如：空气压缩恒定负载是指长时间不变或变化不大的负载，如：空气压缩机、风机、泵类等。机、风机、泵类等。变化负载是指长期施加的但大小变化变化负载是指长期施加的但大小变化的负载，如输送量变化的连续运输机、恒的负载，如输送量变化的连续运输机、恒速轧钢机等，这类负载的变化一般是具有速轧钢机等，这类负载的变化一般是具有周期性或在统计的规律下具有周期性。周期性或在统计的规律下具有周期性。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 连续恒定工作制的电动机由于带额定负载工作时，其稳定温连续

23、恒定工作制的电动机由于带额定负载工作时，其稳定温升在电动机绝缘允许的最高温升内，只要使电动机的额定容量略升在电动机绝缘允许的最高温升内，只要使电动机的额定容量略大于负载所需的容量，即可满足发热条件。大于负载所需的容量，即可满足发热条件。Page 197.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 根据负载转矩和转速，可计算所需的负载功率，使选择的电根据负载转矩和转速，可计算所需的负载功率，使选择的电动机功率略大于负载功率，即动机功率略大于负载功率，即 式中，式中，TL为折算到电动机轴上的负载转矩（为折算到电动机轴上的负载转矩（Nm）

24、；）；nN为电为电动机的转速（动机的转速（r/min）。）。1连续恒定负载的电动机容量选择连续恒定负载的电动机容量选择（7-2）电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 转速的确定应根据电动机和传动机构两方面的因素综合考虑，转速的确定应根据电动机和传动机构两方面的因素综合考虑，因为相同功率条件下，额定转速越高则电动机尺寸、重量和成本因为相同功率条件下，额定转速越高则电动机尺寸、重量和成本越小。越小。Page 207.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 如果负载恒定，但运行过程中需在基速以上调速时，选择

25、额如果负载恒定，但运行过程中需在基速以上调速时，选择额定功率应按最高转速计算，即定功率应按最高转速计算，即 式中，式中，nmax为电动机的最高工作转速（为电动机的最高工作转速（r/min）。）。1连续恒定负载的电动机容量选择连续恒定负载的电动机容量选择（7-3）但如果生产机械要求的转速一定时，选用的电动机转速越高，但如果生产机械要求的转速一定时，选用的电动机转速越高，传动机构的传动比越大、机构越复杂、价格也越高。通常电动机传动机构的传动比越大、机构越复杂、价格也越高。通常电动机转速不低于转速不低于500r/min。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 对于选用笼型异

26、步电动机、同步电动机传动或带载起动的情对于选用笼型异步电动机、同步电动机传动或带载起动的情况，还需校验电动机的起动能力，电动机的最小起动转矩为况，还需校验电动机的起动能力，电动机的最小起动转矩为Page 217.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 对于有冲击性的生产机械，还应校验电动机的过载能力，即对于有冲击性的生产机械，还应校验电动机的过载能力，即应满足应满足 式中，式中，l lm为电动机的过载倍数。为电动机的过载倍数。1连续恒定负载的电动机容量选择连续恒定负载的电动机容量选择（7-5）式中，式中，TLmax为起动过程中负

27、载的最大转矩（为起动过程中负载的最大转矩（Nm）；）；ks为保为保证可靠起动的可靠系数，一般取证可靠起动的可靠系数，一般取1.151.25；kU2为电压波动系数，为电压波动系数，一般取一般取0.85。（7-4）电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真 工程上对于连续周期变化负载的电动机容量的选择一般可按工程上对于连续周期变化负载的电动机容量的选择一般可按平均损耗法或等效法进行发热校验，其中等效法又包括等效电流平均损耗法或等效法进行发热校验，其中等效法又包括等效电流法、等效转矩法、等效功率法。法、等效转矩法、等效功率法。Page 227.37.3电动机容量的选择电动机容量

28、的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 该方法的基本思想是将对发热的校验转为对单个循环周期内该方法的基本思想是将对发热的校验转为对单个循环周期内电动机平均损耗的校验。电动机平均损耗的校验。2连续周期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择 图图7-4所示为连续周期变化负载，特点是变化周期比较短，发所示为连续周期变化负载，特点是变化周期比较短，发热时间常数热时间常数Tq q比较大，当变化周期比较大，当变化周期TT时，在稳时，在稳态循环过程中温升曲线上下波动不大，可近似用平均损耗代替平态循环过程中温升曲线上下波动不大，可近似用平均损耗代替平均温升。均

29、温升。（1）平均损耗法）平均损耗法图图7-4 连续连续周期周期变变化化负载图负载图电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 237.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择具体方法：具体方法：先计算出生产机械所需功率，并画出生先计算出生产机械所需功率，并画出生产机械负载图；然后预选电动机额定功率并产机械负载图；然后预选电动机额定功率并画出电动机的功率图；再进行发热、过载、画出电动机的功率图；再进行发热、过载、起动能力的校验，直至校验

30、通过，否则重复起动能力的校验，直至校验通过，否则重复上述过程，直到通过为止。上述过程，直到通过为止。（1）平均损耗法）平均损耗法图图7-4 连续连续周期周期变变化化负载图负载图电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 247.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 第二步第二步 计算平均损耗。计算平均损耗。2连续周期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择第一步第一步 预选电动机。预选电动机。（1）平均损耗法）平均损耗法图图7-4 连续连续周期周期变变化化负载图负载图按平均损耗法选

31、择电动机的具体步骤如下：按平均损耗法选择电动机的具体步骤如下：第三步第三步 计算额定损耗功率。计算额定损耗功率。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 257.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择第一步第一步 预选电动机。预选电动机。（1）平均损耗法）平均损耗法图图7-4 连续连续周期周期变变化化负载图负载图 预选电动机的额定功率，应根据生产机械折算到电动机轴上预选电动机的额定功率，应根据生产机械折算到电动机轴上的功率负载图的

32、功率负载图PL=(t)或转矩负载图或转矩负载图TL=(t)，求平均负载功率，求平均负载功率Pav或平均负载转矩或平均负载转矩Tav。设变化负载如图。设变化负载如图7-4所示，则平均负载功率所示，则平均负载功率和转矩计算公式为和转矩计算公式为（7-6）式中，式中，PLi、TLi分别为对应分别为对应ti段的负载功率和负载转矩；段的负载功率和负载转矩；为为一个周期。一个周期。（7-7）电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 267.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周期变化负载的电动机容量

33、选择连续周期变化负载的电动机容量选择第一步第一步 预选电动机。预选电动机。（1）平均损耗法）平均损耗法图图7-4 连续连续周期周期变变化化负载图负载图 根据经验公式预选电动机额定功率为根据经验公式预选电动机额定功率为（7-8）式（式（7-8）和式（）和式（7-9）中给出的系数是一个范围，如果实际）中给出的系数是一个范围，如果实际电动机的过渡过程在整个工作时间中占较大比重，则系数应取偏电动机的过渡过程在整个工作时间中占较大比重，则系数应取偏大些。大些。（7-8）电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 277.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连

34、续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择第二步第二步 计算平均损耗。计算平均损耗。（1）平均损耗法）平均损耗法图图7-4 连续连续周期周期变变化化负载图负载图 若不考虑过渡过程，则电动机的输出功率即为负载功率若不考虑过渡过程，则电动机的输出功率即为负载功率PL，设生产机械负载图如图设生产机械负载图如图7-4所示，图中各时间段内电动机损耗为所示，图中各时间段内电动机损耗为（7-10）式中，式中，Pi为各段电动机的输出功率，亦是负载功率；为各段电动机的输出功率，亦是负载功率；h hi为各为各时间段内电动机的效率，所以平均

35、损耗为时间段内电动机的效率，所以平均损耗为（7-11）式中，式中，pi为各段内电动机的损耗。为各段内电动机的损耗。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 287.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择第三步第三步 计算额定损耗功率。计算额定损耗功率。（1）平均损耗法）平均损耗法图图7-4 连续连续周期周期变变化化负载图负载图 额定损耗功率为额定损耗功率为（7-12）式中，式中，PN为电动机的额定功率。为电动机的额定功率。设预选电

36、动机的额定损耗为设预选电动机的额定损耗为pN，则当满足，则当满足pavpN时，说时，说明预选的电动机额定功率能满足发热条件。否则，应重选一台电明预选的电动机额定功率能满足发热条件。否则，应重选一台电动机，并重新进行发热校验，直至满足发热条件为止。动机，并重新进行发热校验，直至满足发热条件为止。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 297.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择（1）平均损耗法）平均损耗法 平均损耗法直接反映了电

37、动机的平均温升，所以该方法适用平均损耗法直接反映了电动机的平均温升，所以该方法适用各种电动机的选择，且准确度高，但因计算较复杂，在缺少电动各种电动机的选择，且准确度高，但因计算较复杂，在缺少电动机效率曲线时，无法使用该方法。机效率曲线时，无法使用该方法。等效法又分：等效电流法、等效转矩法和等效功率法，下面等效法又分：等效电流法、等效转矩法和等效功率法，下面分别介绍。分别介绍。（2）等效法）等效法电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 307.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周期变化

38、负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择（2）等效法）等效法1）等效电流法）等效电流法 等效电流法是用一恒值电流来代替变化负载下等效电流法是用一恒值电流来代替变化负载下的变化电流，并使恒值电流产生的热效应与变化电流产生的热效的变化电流，并使恒值电流产生的热效应与变化电流产生的热效应相等，该恒值电流称为等效电流，用应相等，该恒值电流称为等效电流，用Ieq表示。表示。电动机的总损耗应为不变损耗（铁损）与可变损耗（铜损）电动机的总损耗应为不变损耗（铁损）与可变损耗（铜损）之和，因不变损耗是不随负载电流变化而变化的，而在第之和，因不变损耗是不随负载电流变化而变化的，而在第i段时间段时间内电

39、动机的铜损为内电动机的铜损为Ii2r，按热效应相等原则，等效电流的计算公式，按热效应相等原则，等效电流的计算公式为为（7-13）若满足若满足IeqIN，发热校验通过；否则，应重新选择电动机。，发热校验通过；否则，应重新选择电动机。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 317.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择（2）等效法）等效法1）等效电流法）等效电流法 等效电流公式是在铁损和电阻等效电流公式是在铁损和电阻r不变的条件下推

40、导而得的，不变的条件下推导而得的，如果电动机在运行过程中铁损和电阻变化较大，如经常起、制动如果电动机在运行过程中铁损和电阻变化较大，如经常起、制动的电动机或双笼型和深槽异步电动机是不宜采用等效电流法的，的电动机或双笼型和深槽异步电动机是不宜采用等效电流法的，否则将引起较大的误差。否则将引起较大的误差。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 327.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择（2）等效法）等效法2）等效转矩法）等效转矩

41、法 等效转矩法是用一恒值转矩来代替变化负载下等效转矩法是用一恒值转矩来代替变化负载下的变化转矩，并使恒值转矩产生的热效应与变化转矩产生的热效的变化转矩，并使恒值转矩产生的热效应与变化转矩产生的热效应相等，该恒值转矩称为等效转矩，用应相等，该恒值转矩称为等效转矩，用Teq表示。表示。设电动机的电流与转矩成正比，则等效转矩为设电动机的电流与转矩成正比，则等效转矩为（7-14）若满足若满足TeqTN，发热条件通过；否则，应重新选择电动机。，发热条件通过；否则，应重新选择电动机。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 337.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择

42、7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择（2）等效法）等效法2）等效转矩法）等效转矩法 等效转矩法的应用条件：铁损和电阻为常数，并且等效转矩法的应用条件：铁损和电阻为常数，并且TI，即，即主磁通主磁通为常数，该方法只适用于恒励磁的他励直流电动机或负为常数，该方法只适用于恒励磁的他励直流电动机或负载接近额定运行且功率因数变化不大的异步电动机。载接近额定运行且功率因数变化不大的异步电动机。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 347.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择

43、 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择（2）等效法）等效法3）等效功率法）等效功率法 等效功率法是用一恒值功率来代替变化负载下等效功率法是用一恒值功率来代替变化负载下的变化功率，并使恒值功率产生的热效应与变化功率产生的热效的变化功率，并使恒值功率产生的热效应与变化功率产生的热效应相等，该恒值功率称为等效功率，用应相等，该恒值功率称为等效功率，用Peq表示。表示。设电动机的转速为常数，功率与转矩成正比，即设电动机的转速为常数，功率与转矩成正比，即PT，则等，则等效功率法计算公式为效功率法计算公式为（7-

44、15）若满足若满足PeqPN，发热条件通过；否则，应重选择电动机。，发热条件通过；否则，应重选择电动机。等效功率法应用条件：铁损、电阻和主磁通为常数，且转速等效功率法应用条件：铁损、电阻和主磁通为常数，且转速也为常数。也为常数。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 357.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择（3）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正 1）他励直流电动机减弱磁调速时对

45、转矩的修正）他励直流电动机减弱磁调速时对转矩的修正 等效转矩法要求主磁通为常数，但有时对于负载图上弱磁段等效转矩法要求主磁通为常数，但有时对于负载图上弱磁段的转矩经过修正后，仍可采用等效转矩法，其修正公式为的转矩经过修正后，仍可采用等效转矩法，其修正公式为 式中，式中，Ti为修正转矩；为修正转矩；Ti为弱磁段的转矩；为弱磁段的转矩；N为额定磁通；为额定磁通；为弱磁段的磁通。为弱磁段的磁通。（7-16）电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 367.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周

46、期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择（3）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正 2）转速变化时对功率的修正）转速变化时对功率的修正 等效功率法要求转速为常数，如果电动机运行过程中，个别等效功率法要求转速为常数，如果电动机运行过程中，个别段不满足段不满足PT，可对这些段的功率进行修正后，仍能应用等效功，可对这些段的功率进行修正后，仍能应用等效功率法，其修正公式为率法，其修正公式为 式中，式中，Pi为修正功率；为修正功率；Pi为与转速为与转速n对应的功率；对应的功率；nN为额定为额定转速；当在第转速；当在第i段段nnN，则不需进行修正

47、，因此时存在，则不需进行修正，因此时存在PI。（7-17）电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 377.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择（3）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正 3）对于负载图存在非恒值段时的等效值的修正）对于负载图存在非恒值段时的等效值的修正 若电流图是不规则的，如图若电流图是不规则的，如图7-5所示，图中所示，图中t1、t5时间段中的时间段中的电流电流I1、

48、I5非恒值，应将非恒值折算为恒值，才能应用等效法。非恒值，应将非恒值折算为恒值，才能应用等效法。因因t1段的电流按直线规律变化，则有段的电流按直线规律变化，则有 再按变化量的均方根值求出折算值，计再按变化量的均方根值求出折算值，计算公式为算公式为（7-18）（7-19）图图7-5不不规则电规则电流流负载图负载图电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 387.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择（3）考虑起动、制动、停歇过程对等

49、效法的修正）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正 3）对于负载图存在非恒值段时的等效值的修正）对于负载图存在非恒值段时的等效值的修正同理同理t5段中的折算值为段中的折算值为 应用等效电流法，其等效电流为应用等效电流法，其等效电流为（7-20）图图7-5不不规则电规则电流流负载图负载图（7-21）式中式中，t=t1+t2+t3+t4+t5。若若具有非恒值段的负载图为功率或转矩，折算的方法与上述具有非恒值段的负载图为功率或转矩，折算的方法与上述相同。相同。电机与拖动基础及电机与拖动基础及MATLABMATLAB仿真仿真Page 397.37.3电动机容量的选择电动机容量的选择 7.3.1连续工作

50、制电动机容量的选择连续工作制电动机容量的选择 2连续周期变化负载的电动机容量选择连续周期变化负载的电动机容量选择（3）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正）考虑起动、制动、停歇过程对等效法的修正 4）散热条件恶化时对等效值的修正）散热条件恶化时对等效值的修正 自冷式电动机轴上带有电风扇，运行时能自行冷却，但在起、自冷式电动机轴上带有电风扇，运行时能自行冷却，但在起、制动及短时停车，使电动机散热条件恶化，在发热校验时应考虑制动及短时停车，使电动机散热条件恶化，在发热校验时应考虑这些因数。这些因数。为此分别引入起、制动散热恶化系数为此分别引入起、制动散热恶化系数a a和短时停车散热恶化和短时停车