拖动与调速 第三章.ppt

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1、第三章电力拖动系统中电动机选择第一节电动机发热与冷却的规律第二节连续工作制电动机的选择第三节短时工作制电机的容量选择第四节重复短时工作制电机的容量选择第五节电动机电流类型、额定电压与额定转速的选择《拖动与调速系统》第一篇电力拖动篇第一节电动机发热与冷却的规律本节学习要点：1、了解电动机发热与冷却的规律的概述2、理解电机的发热与冷却过程3、熟悉电机工作方式的分类一、概述1、电机的带负载能力决定于电机的过载倍数与额定转矩的乘积，因此选用容量大的电机会造成投资增大，运行费用高。容量小的电机使电机的过载能力降低，使用寿命缩短。2、电拖系统电机的选择，首要的是在各种工作方式下电机功率的选择，决定

2、电动机的功率时，要考虑电动机的发热和允许过载能力与起动能力这三方面的因素。3、电机中常用的绝缘材料有五种等级：A级绝缘，最高允许温度为105℃E级绝缘，最高允许温度为120℃B级绝缘，最高允许温度130℃F级绝缘，最高允许温度155℃H级绝缘，最高允许温度180℃4、在选择电机功率时,考虑到电机的过载能力是否足够:无论是直流机还是异步机,都要使它所拖动的最大负载转矩TLM满足如下关系,即TLM≦MTN额定转矩电机的过载倍数二、电机的发热与冷却过程发热:电动机作为一个能量转换部件，在能量变换过程中，电机内部产生的损耗变为热量。根据能量守恒定律,电机产生的热量，应该与电机本身温度升高所需

3、要的热量和散到周围介质中去的热量之和相等。如果用Qdt表示dt时间内电机产生的总热量，Cdt表示在dt时间内电机温升d所需的热量，Adt表示在dt时间内电机散到周围介质中去的热量则可以表示为：Qdt=Cd+Adt（3-1）Qdt=Cd+Adt{电机的热平衡方程式研究电机发热和冷却的基础}电机在单位时间内产生的热量电机温度升高1℃时所需的热量电机的散热系数公式的推导：将Adt除以上式子得：+C/A＊d/dt=Q/A令Q/A=W为稳态温升,C/A=T为发热和冷却时间常数，则方程式变为：Td/dt+=W其解为＝W(1－e-t/T)+Qe-t/T为发热过程的起始温升

4、发热过程显然，t=0时，Q＝0上式变为＝W(1－e-t/T)据以上公式可以绘出电机的温升曲线如下：２１WQ０t1－Q≠0,2－Q＝0电机发热过程的温升曲线由温升曲线可见，发热过程开始时，由于温升较小，散发出去的热量较小，大部分热量被电机吸收，因而温升增长较快；其后随着温度的升高，散发的热量不断增长，而电机发出热量则由于负载不变而维持不变，则电机吸收的热量不断减小，温升曲线趋于平缓；最后，发热量与散热量相等，电机的温度不再升高，温升达到稳定值W发热过程在＝W(1－e-t/T)+Qe-t/T中T表示电机温升变化快慢的程度，反映了热惯性对温度变化过程的影响；T的大小

5、与电机构造尺寸以及散热条件有关.电机的体积愈大T也越大。其物理意义可从两方面来理解对于上式中的,当t=∞时＝＝Q/A(即发热过程结束时，电机温升不再升高,而趋于稳态值.此时d=0.由热平衡方程知:Adt=Adt)此时电机在时间dt内发出的热量全部向周围介质中散去，电机不再吸收热量,其温度也不再升高,因此只要将控制在(绝缘材料允许的最高温度)以内,电机连续工作也不会热.它是电机温升从零上升到0.632W所需的时间T=C/A=CW/AW=CW/Q它为电机发出的热量全部用来提高电机温度，使从０上升到Ｗ所需的时间电机最高允许温升=QN/A=△PN/A发热

6、过程在=QN/A=△PN/A(3-5)式中△PN及QN为电动机在额定功率下运行时的损耗功率及热流量电机在运行中只要电机发出的热流量Q≤QN或△P≤△PN,电机温度就不会超过允许值△PN=PN(1/-1)代入式(3-5)得：PN=A/（1-）由以上式子可知，当电机不变时，想使其额定功率PN提高有三个途径：1.提高额定效率即降低电机损耗2.提高绝缘材料允许的最温升，即在电机制造时采用等级较高的绝缘材料3.提高散热系数A,用加大空气流通速度与散热表面积的办法可以提高散热系数A.因此,电机广泛采用风扇和带散热筋的机壳.发热过程冷却:一、电机的冷却有两种情况：其一是电

7、机负载减小，电机损耗功率△P（或热流量Q）下降时；其二是电机与电网断开，不再工作，电机的△P或Q变为零冷却tWQ12负载减小时电机脱离电网电机冷却过程的=f(t)曲线以上图形的说明：Q为冷却开始时的温升，而W为降低负载后的△P或Q所决定的稳定温升，显然W＜Q，如以上图中曲线1；当电机断电停车△P=Q=0W=0使＝W(1－e-t/T)+Qe-t/T变为＝Qe-t/T，用曲线2表示三、电机工作方式分类：生产机械的工作方式