交流拖动系统电动机的质量与选择.ppt

电机原理与拖动基础,第9章 交流拖动系统电动机的质量与选择,9.1电动机的选择内容,电动机电动机的种类：直流电动机和交流电动机两类,直流电动机：他励、并励、串励电动机等,交流电动机：笼型、绕线转子异步电动机以及同步电动机等,本章着重点是讨论交流拖动系统中的三相异步电动机的选择。,1.电动机系列的选择,产品系列有基本系列、派生系列和专用系列等,基本系列是一般用途系列产品，适用一般传动要求，是通用系列,派生系列按不同使用要求，在基本系列基础上作部分改动，其零部件与一般系列基本通用，包括电气派生、结构派生、环境派生等系列,专用系列是指有特殊专门使用要求或有特殊防护要求的系列产品,2.电动机型式的选择,异步电动机的结构型式很多，可从安装方式、轴伸个数、防 护方式等几个方面选择。,（1）从安装角度看有立式：转轴垂直地面位置 卧式：转轴为水平放置,（2）轴伸：电动机伸出端盖外，与负载连接的转轴部分,单轴伸与双轴伸普通电动机用单轴伸，特殊情况也可选用双轴伸的电动机。,（3）按其防护等级不同可以分为开启式、防护式、封闭式等防护方式，另外还有特殊环境下使用的隔爆结构、增安结构等,选用应按系统具体的生产机械类型、使用环境条件确定电动机的防护结构型式。,3.电动机额定参数的选择,首先需要考虑的是额定电压、额定转速、额定功率等额定值的确定。,（1）电动机额定电压的选择，应按拖动系统使用环境的供电条件所决定,（2）电动机额定转速的选择关系到电力拖动系统的经济性和生产机械的效率。其选择的原则通常是根据拖动需要的转速大小来决定,（3）电动机额定功率的选择是额定参数选择中考虑因素较多，比较复杂的一个选项,4.电动机质量性能的选择,（1）效率水平,（2）起动性能,（3）噪声、振动水平,（4）温升水平,9.2电动机额定容量选择,电动机额定功率的选择过程，就是根据负载转矩、转速变化范围、起动频繁程度等要求，考虑三个方面条件即：电动机的允许温升、电动机的过载能力和电动机的起动能力等质量性能指标，配置合适额定功率的电动机。,9.2.1电动机的发热过程,为分析简便与有效起见，常作以下假设：（1）电动机是一个均匀的发热体，其比热、散热系数为常数，电动机各部分温度均匀；（2）电动机向周围介质散发的热量与电动机和周围介质的温差成正比，与电动机本身的温度无关。,按照热量平衡关系可写出热平衡方程式：,解形式：,式中，,为电动机发热时间常数,为电动机的稳定温升,为电动机的初始温升,若设，则,9.2.2电动机的冷却过程,电动机负载减小时损耗相应减小，则电动机温度下降，开始冷却过程,为冷却开始的稳定温升；,为冷却后的稳定温升,若电动机断电，则冷却过程中电机不再发热,9.2.3电动机的工作制,1.连续工作制,电动机连续工作，工作时间可达几小时甚至几昼夜，其温升可达稳定值。,这类的生产机械有水泵、鼓风机、机床主轴等,电动机的工作时间较短，此时间内温升达不到稳定值，停车时间相当长，此时电动机的温度可能达到环境介质温度,我国标准GB755规定的短时工作制时间有15、30、60及90min等,2.短时工作制,3.断续周期工作制,工作时间和停歇时间轮流交替，两段时间都较短。,在断续周期工作制中，负载工作时间与整个周期之比称为负载持续率FC%,我国标准GB755规定的负载持续率有15%、25%、40%、60%四种,9.2.4电动机的容量选择与过载能力,电动机额定容量的选择原则应该是，在满足生产机械负载要求的条件下，尽量选额定功率小的电动机。,电动机的过载能力决定于它的电气性能,9.2.5电动机额定容量的选择方法,1.连续工作的电动机容量的选择,选择电动机额定功率一般分三步：计算负载功率，预选电动机，校核电动机的发热、过载能力及起动能力。,连续工作的负载可分为两类：恒定负载与周期变化的负载。,1）恒定负载连续工作的电动机额定功率的选择,先计算出负载功率，再选择一台额定功率为 满足,通常电磁计算以 C为基准，工程上可用下式对电动机允许输出功率进行修正,2）负载周期变化的连续工作电机容量的选择,然后按 预选电动机,发热校核的方法有：平均损耗法、等效电流法、等效转矩法及等效功率法。,（1）平均损耗法,但只有当平均损耗小于预选电动机，而又大于比预选电动机小一挡的电动机的额定损耗，预选功率才是合适的容量。,（2）等效电流法,（3）等效转矩法,（4）等效功率法,，发热校核通过。,3）过载能力的校核,要求负载图中的最大转矩小于预选电动机的最大电磁转矩,对异步电动机需要考虑电网电压的波动，一般规定最大电压降为0.9,否则，另选大一点的电动机，直到适合为止。,2.短时工作的电动机容量的选择,1）选用短时工作制的电动机,当电动机实际工作时间tgx与标准值tg不同时，应把tgx下的功率Px换算到tg下的功率Pg，再按Pg来进行电动机功率的选择或发热校验。,按生产机械的工作时间、功率和转速的要求，直接在产品样本上选择合适电机,也可选用断续周期工作制的电动机，其对应关系为：为30，60，90min的电动机，分别相当于FC为15，25，40的电动机。,2）选用连续工作制的电动机,电动机容量为,容量过载倍数为,对鼠笼式电动机，还应进行起动能力的校验。,3.断续周期工作的电动机容量的选择,若负载恒定，可根据生产机械的负载持续率、功率和转速从产品样本中直接选取合适的电动机。若负载是变化的，则按等效功率进行选择并校验。,若生产机械的负载持续率FCx()与标准负载持续率FC()不同，则按下式：,当FCx()10()应按短时工作制选择电动机当FCx()60()应按连续工作制选择电动机,4.选择电动机容量的工程方法,1）统计法,统计法就是对各种生产机械的拖动电动机进行统计分析，找出电动机容量与生产机械主要参数之间的关系，用数学式表示，作为类似生产机械选择拖动电动机容量时的依据。,2）类比法,通过对长期运行考验的同类生产机械所采用的电动机容量进行调查，然后对主要参数和工作条件进行类比，从而确定新的生产机械拖动电动机的容量。,9.3三相异步电动机质量的试验分析,9.3.1电动机的试验项目,分为型式试验和检查试验两大类,型式试验通常是指完整的全性能电动机试验，试验目的是求取电机全部工作特性和参数，以全面考查电机的电气性能和质量，从而判断该电机是否符合国家标准（或用户订货时所签订的技术要求）。,出厂检查试验则是按照简化项目对电动机产品所进行的试验，以确定该电机的主要指标的质量水平是否合格，电机使用者也可以通过检查试验来判断、选择电机。检查试验对试验设备、环境要求较低，一般电动机使用现场均易实现。,电动机的质量性能试验测定方法,主要项目的试验包括空载试验、堵转试验以及负载试验。其中主要考核负载性能的是负载试验项目。,负载试验的试验目的在于通过测取电机的工作特性,1.直流机消耗法（直接法）,本方法控制方便，且由于直流机性能稳定，不易受试验环境干扰，因此负载较为稳定。缺点是试验运行不经济，所有负载功率都消耗在直流发电机的负载电阻上；而且被试样机转速范围跨度大、功率等级多，直流负载电机适应较难。,2测功机法,测量各种旋转动力机械产生和消耗的功率包括电机的负载情况，可以使用水力测功机、涡流测功机、交流测功机、直流测功机等。,该法原理与直流机法相似，缺点是测功机价格较高。,3机组回馈法,缺点是机组价格较高，且原动机TD通常容量较大，对现场的配电容量要求较高，起动难度大。,方案在使用中，还可辅助水电阻等其他负荷增大试验容量，在被试机容量达到或接近机组额定容量时，用水负载分流，可解决机组回馈容量不够的问题。,4叠频法温升试验,该法解决了负载的匹配问题，缺点是与正常负载比较，转子电流频率为两输入频率的差频 而非转差频率，转子损耗偏大，因此温升略偏高，叠频法试验温升后需要使用等值电路计算工作特性，所获电机特性存在一定误差。,9.3.3电动机质量的工程判别方法,1空载电流与电动机质量,电动机的空载电流大，可反映出电机功率因数低。,2空载输入功率与电动机质量,空载损耗直接影响电机的效率。出厂试验时的空载损耗合格值的制定主要受制于该规格电机效率标准值。,3堵转电流与电动机质量,出厂试验堵转电流合格值上限确定为：,电机技术条件有最大转矩要求，根据技术条件规定的最大转矩倍数要求，有,出厂试验堵转电流合格值下限可表示为,4堵转功率与电动机质量,则堵转功率的出厂试验合格最小极限值可记为：,由于限值设置方法上的缺陷和近似程度等不足，所定的出厂合格区须留有一定裕量。调整出厂批量电机偏差时，应注意掌握出厂试验数据的统计规律，综合考虑工艺、材质、设计因素，必要时应重新进行针对性型式试验。,