第五章电力拖动系统电动机的选择

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1、第五章电力拖动系统电动机的选择本章要求了解有关电机发热、冷却的基本概念；了解电机的常见工作方式；了解电机种类和外部结构形式的选择；掌握连续工作制下、短时工作制下、断续周期工作制下电机的容量选择。本章重点电机在各种工况下的容量选择。本章简述在电力拖动系统中，为生产机械选配电动机，首先应满足生产机械的要求，例如对工作环境、工作制、起动、制动、减速或调速以及功率的要求。依据这些要求，合理地选择电动机的类型、运行方式、额定转速及额定功率,使电动机在高效率、低损耗的状态下可靠地运行，以达^节能和提高综合经济效益的目的。本章学时2学时第一节电动机发热和

2、桶的一律本节学时0.5学时本节重点1、电机的发热过程2、电机的冷却过程教学方法结合理论，推导出电机发热过程温升曲线方程，在此基础上分析了减少温升的方法。进一步得出冷却过程的温升曲线方程。教学手段以传统教学手段与电子课件相结合的手段，让学生在有限的时间内掌握更多的相关知识。教学内容：电动机工作时冇些部件产生热量（如绕组、铁心、轴承等），冇些部分贝怀产生热屋（如机座、绝缘材料轴等），它们的热容最不同，传热系数也不同；各部件的热量传到周I韦I介质中去的方式与路径也各不相同。在研究电动机发热时，如果把这些因素都加以考虑，将使问题变得十分复杂。为方便

3、于下血的分析，同时又保证所得到的结论基木符合工程实际，特作如下假定：①电机为一个均匀物体，各部分的温度相同，并具冇恒定的散热系数和热容量。②电机长期运行，负载不变，总损耗不变。③周围环境温度不变。一、电机的发热过程电机在运行过程屮，随着能最的相互转换总是有一定能最损失，这些能最损耗转变为热能使电机的温度升高。电机温度比环境温度髙出的俏称为温升。当电动机的温度髙于周围环境温度时，电动机就要向周用散热；温升越高、散热越快。当单位时间内产生的热竝与单位时间内散发到周围介质屮的热量相等时，电动机的温度不再升高，达到了所谓的热稳定状态,此时的温升为稳

4、定温升5,其大小决定于电动机的负载。设单位时间内电机损耗所产牛的热量为Q,贝恠dt时间内产牛的热量为Qd(，Q的单位为卡/秒。Qck这部分热量，_部分被电机吸收，使电机温度升高一一用Q］表示这部分热量；另一部分是电机向周围介质散发出的热最_2表示。Qi=Cdr(5-1)式屮：C为电机的热容量，即电机温度升高1°C所需的热量，单位为卡/°c。dr为电机在dt时间内温升的增量。Q2=Ardt(5-2)式中：A为电机的散热系数，即电机的温度高出环境温度1°C时，单位时间内向周I韦I介质散发出去的热最，单位为卡/°C秒。孑为电机的温升，单位为°C。

5、根据能量守恒原理，在任何时间内电机产生的热量总是等于电机本身温度升高所吸收的热最与散发到周围环境屮去的热最之和。即Qdt=Ci/r+Ardt(5-3)这就是热平衡方程式。整理后得到：CdrQr+=—AdrA令£=乙，-=口。几为发热时间常数，单位为秒，口为稳态温升。上式可写成44dr—=Gdt这是一阶常系数非齐次线性微分方程。当初始条件为t=0,「=q时，具特解为「二口，+(6-5)八""(5-5)式屮：©为Z时的温升，即电机初始温升。若=()时，5=0,则式(5-5)可写为T=(5-6)式(5・5)、(5-6)为电机的温升111)线方程式

6、。电机的发热过程如图5・11111线1、2所示。图5-1电机发热过程的温升曲线图5-2电机冷却过程術£硏曲线由温升曲线可以看出：发热过程开始时，由于温升小，散发出去的热量较少，人部分热量被电机所吸收，所以温升上升较快。其后随着温升的升高，散发的热量逐渐增加电机吸收的热最则逐渐减少，使温升的变化缓慢了。当发热最与散热最相等时，电机的温升不再升高，避L稳定值口。IlI电机温升变化的规律可知，只要电机的稳定温升q不超过绝缘材料的最高允许温升rm.lx,电动机就能长期可猱地运行。因此虫贏是校验电动机发热的主要依据。电动机的稳定温升％二Q/A,由于Q

7、与电动机的损耗功率成匸比，当电动机的负载增人时，随之增大，因而Q增加。若散热系数A不变，则q.将随负载的增加"J升高。如果电动机的负载恒定，那么，A"及Q都是常数，这时q,与A成反比关系，设法改善散热条件，使A增大，即可降低口。当（=4乙吋，温升不再升髙，趋于稳定值口，因此可以认为电机发热过程已经结束,所以发热过渡过程时间的反短决定于发热时间常数乙。二、电机的忍卩据公式（5・5）也适用于电机冷4卩情况。冷却过程可分成两种悄况讨论。1.电机负载减小时的冷却过程负载运行的电动机，如果减小它的负载，其内部的损耗勺减小，产生的热疑Q也随之减少，原来

8、的热平衡状态被破坏，变成了发热少于散热，电机的温度就要卜•降，温升降低，单位时间内散出的热量A?■逐渐减少。直到重新达到Q=Ar（即发热等于散热）时，温升不再变化，电湖逖到了一个