第一节 电动机的发热和冷却及电动机工作制的分类
电动机的工作制的划分完整版
电动机的工作制的划分 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】电动机的工作制的划分电机工作制是对电机承受负载情况的说明，包括启动、电制动、负载、空载、断能停转以及这些阶段的持续时间和先后顺序。
工作制分为如下10类：a) 连续工作制---S1，在恒定负载下的运动时间足以使电机达到热稳定。
b) 短时工作制---S2，在恒定负载下按给定的时间运行。
该时间不足以使电机达到热稳定，随之即断能停转足够时间，使电机再度冷却到与冷却介质温度之差在2K以内。
c) 断续周期工作制---S3。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。
这种工作制中每一周期的启动电流不致对温升产生显着影响。
d) 包括启动的断续同期工作制---S4。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段对温升有显着影响的启动时间、一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。
e) 包括电制动的断续周期工作制---S5。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段启动时间、一段恒定负载运行时间、一段快速电制动时间和一段断能停转时间。
f) 连续周期工作制---S6。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段空载运行时间，无断能停转时间。
g) 包括电制动的连续周期工作制---S7。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段启动时间、一段恒定负载运行时间和一段电制动时间，无断能停转时间。
h) 包括负载一转速相应变化的连续周期工作制---S8。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段在预定转速下恒定负载运行时间，和一段或几段在不同转速下恒定负载运行时间（例如变极多速感应电动机），无断能停转时间。
i) 负载和转速作非周期变化工作制---S9。
负载和转速在允许的范围内作非周期变化。
这种工作制包括经常性过载，其值可远远超过基准负载。
10 离散恒定负载工作制---S10。
c14-PPT课件
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电气工程系
Department of Electrical Engineering
第二节 连续工作制电动机的选择
一、常值负载下电动机功率的选择
在计算出负载功率 PZ 后，选择额定功率 PN
PN ≥ PZ
m 0 P P ( k 1 ) k N 40 C m
在周围环境温度不同时，电动机功率可粗略地相应增减。环境温度 低于30℃时，一般电动机功率也只增加8％。
90 9810 ( 20 5 ) 3 3600 P 10 kW 8 . 3 kW Z 0 . 78 0 . 95
380 V P kW U 选一台Y2系列的异步电动机即可，其数据为： N N 10
3 m /hou [例14-1 ] 一台与电动机直接联结的离心式水泵，流量为 90 扬程20m，吸程5m，转速为 2900 ，泵的效率 B 0.78，试 r/min 选择电动机。 VH 3 P 10 解 水泵在电动机轴上的负载功率为： z B
3 m /s ） 式中， V——泵每秒排出的水量（
对于笼型异步电动机，有时还须进行起动能力的校验。
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
Δ PP P P ( 1 / ) 1 1 2 2 电动机的发热是由于工作时， Δ PP ( 1 ) 在其内部产生损耗 P 造成的 ， 1 Δ Pp 其值为 0 p Cu
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△P 下降时；其二是电动 机自电网断开，不再工作，电 动机的△P 变为零。
电动机冷却 过程的曲线
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电气工程系
Department of Electrical Engineering
第08章 电机的发热与冷却
电机的发热与冷却
• 电机的额定容量还与使用环境有关，若环境温度、冷却介质、 海拔和相对湿度等与规定的不同，则要对额定容量进行修正。 如在高海拔地区使用，空气稀薄，冷却能力差，则应该降低 电机的额定容量。
• 冷却方式对电机的额定容量影响很大，冷却能力越强，电机 各部件的温度越低，额定容量越大。
• 电机的额定容量还与工作制有关，同一台电机，若运行在不 同的工作制下，其额定容量不同。例如，长期运行时的温升 要高于短时运行，其额定容量要小于后者。
电机的发热与冷却
温度测量方法的不同，会造成测量结果的不同。在规定温升限
度的同时，还应规定相应的温度测量方法。
• 温度计法
该方法直接测量温度，非常简便，但只能测量电机各部分的 表面温度，无法得到内部的最高温度和平均温度。
• 电阻法
绕组的电阻R随温度t的升高而增大，满足以下规律
R
R0
T0 t T0 t0
电机的发热与冷却
在电机中，电机的底座和电机周围的空气通常都是不良导热 体，因此热传导主要发生在电机内部。 电机内的热源主要是绕组损耗和铁心损耗，绕组损耗所产生的 热量借助于热传导作用从绕组穿过绝缘传递到铁心中，与铁心 产生的热量一起被传导到电机表面。 可以看出，绕组热量的传导比铁心中热量的传导经过的材料 多，故绕组温度通常高于铁心温度。 将温度场中温度相同的点连接起来，就得到等温线或等温面。 各点热量传导的方向总是与该点温度的空间变化率最大的方向 一致，也就是与通过该点的等温线或等温面的法线方向一致。
是制造厂对电机在相应的变速范围内的变动负载（包括过载） 和各种条件的规定。 • 离散恒定负载工作制定额 • 等效负载定额 一种为试验目的而规定的定额。
电机的发热与冷却
电机工作制
电机工作制
电机是一种可以将电能转换成机械能的电动机，它是发电厂、车轮、电动机、风力发电机和风机等许多机械式设备的关键部件。
由于电机能够有效地进行功率转换，可以大大提高设备的运行效率，因此在工业生产过程中得到了广泛的应用。
电机的工作分为启动和运行，启动时电机需要较大的力矩，以便能够启动和转动负载，因此需要电机经过适当的调节以获得最佳的效果。
一般来说，电机的工作分为开关制和调速制，这两种工作制各有优缺点，应根据实际需要选择不同的方式。
开关制主要指在电机启动时采用接通分断开关来控制电机的转
速和运行状态，在电机工作中分配不同的电流、电压及控制方式，能够有效地控制电机的转速和功率。
但该工作制的缺点是会对电机造成消耗，同时电机的调速功能有限，只能提供几个固定的转速档位，因而无法满足复杂的调速要求。
调速制是一种更加先进的工作制，它能够有效地改变电机的转速，实现对负载机械设备的调速控制。
该工作制主要是通过调节电源电压和频率来控制电机的转速，从而实现调速的目的，它效率高、噪声低、精度高，因此在工业设备中的应用越来越广泛。
为了更好地满足不同行业的调速需求，电机的调速制也有多种不同的方式，如电子开关调速、磁控调速、电动机调速和柴油机调速等，它们都有着优秀的调速性能。
总而言之，电机工作制是电机运行过程中必不可少的一个环节，
因此在实际应用中应根据实际需要选择最合适的方式。
此外，要延长电机的使用寿命，并有效地提高电机的效率，还需正确安装和调节，严格按照电机的操作规程及使用说明书进行操作，以确保电机的正常使用。
电动机的工作制的划分
电动机的工作制的划分 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】电动机的工作制的划分电机工作制是对电机承受负载情况的说明，包括启动、电制动、负载、空载、断能停转以及这些阶段的持续时间和先后顺序。
工作制分为如下10类：a) 连续工作制---S1，在恒定负载下的运动时间足以使电机达到热稳定。
b) 短时工作制---S2，在恒定负载下按给定的时间运行。
该时间不足以使电机达到热稳定，随之即断能停转足够时间，使电机再度冷却到与冷却介质温度之差在2K以内。
c) 断续周期工作制---S3。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。
这种工作制中每一周期的启动电流不致对温升产生显着影响。
d) 包括启动的断续同期工作制---S4。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段对温升有显着影响的启动时间、一段恒定负载运行时间和一段断能停转时间。
e) 包括电制动的断续周期工作制---S5。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段启动时间、一段恒定负载运行时间、一段快速电制动时间和一段断能停转时间。
f) 连续周期工作制---S6。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段恒定负载运行时间和一段空载运行时间，无断能停转时间。
g) 包括电制动的连续周期工作制---S7。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段启动时间、一段恒定负载运行时间和一段电制动时间，无断能停转时间。
h) 包括负载一转速相应变化的连续周期工作制---S8。
按一系列相同的工作周期运行，每一周期包括一段在预定转速下恒定负载运行时间，和一段或几段在不同转速下恒定负载运行时间（例如变极多速感应电动机），无断能停转时间。
i) 负载和转速作非周期变化工作制---S9。
负载和转速在允许的范围内作非周期变化。
这种工作制包括经常性过载，其值可远远超过基准负载。
10 离散恒定负载工作制---S10。
电机的发热和冷却
10.3 电机的冷却方式
电机的冷却情况决定了电机的温升，温升又直接 影响电机的使用寿命和额定容量，由此可见，冷却问 题对电机具有重要意义。 1、电机的冷却介质 指能够直接或间接地把电机热量带走的物质。如 空气、氢气、水和油等。 2、分类 （1）按冷却介质的不同，一般电机的冷却可分为两类： 气体冷却和液体冷却。 中小型电机一般都利用空气来进行通风冷却。按 其冷却方式可分为自然冷却、自通风冷却、强迫通风 冷却以及管道通风冷却等数种方式。
2、电机的工作方式
电机工作时，其温升不仅决定于负载的大小，而且
与负载的持续时间有关系，同一台电机，如果工作时
间长短不同，则能够承担的负载功率也不同。为了适 应不同负载的需要，电机制造时，按负载持续时间的
不同，把电机分成为三种工作方式或三种工作制。
（1）连续（长期）工作制
电机连续工作时间长，其工作时间ton >(3~4)T，
如水闸闸门的起闭机械等。
电机在短时工作时，其容量往往只受过载能力和起动
能力的限制，因此专门为短时工作制设计的电机，其
过载能力和起动转矩都较大。我国生产的短时工作制 电机，其工作时间有15min 、30min、60min、 90min四种定额。
三、重复短时(断续周期)工作制 重复短时工作制又称为断续周期工作制。其特点 是：工作和停止周期性地交替进行，但工作时间和停 止时间都较短，ton<(3~4)T，toff <(3~4)T，且规定工 作周期 。工作时温升增加，但达不到稳定值 ；停止时 温升下降，但降不到零。每个周期结束时的温升都比 开始时的温升高，这样经过若干个周期后，就会出现 一个周期内温升的增长和降落相等的情况，这时温升 就达到一个稳定的波动状态，即在最高温升 与最低温 升 之间波动，平均温升不变。属于此类工作制的生产 机械有起重机、电梯、轧钢辅助机械、某些自动机床 的工作机构等。
《电机与拖动基础》教学大纲
山西大同大学工学院《电机与拖动基础》教学大纲大纲适用：自动化专业、电气工程及自动化等相关专业总学时：80学时，4学分编写：机电工程系执笔：王官升一、大纲说明（一）课程的性质和任务本课程是自动化专业、电气工程及自动化等相关专业的一门专业技术基础课，其任务是使学生掌握电机的基本结构、工作原理和性能参数，电力拖动系统的各种运行方式、动静态性能分析以及电机选择和实验方法，电力拖动系统的基本理论，计算方法；同时要求掌握基本的实验方法和操作技能以及常用电气仪表（器）的使用。
为进一步学习“电力电子拖动自动控制系统”、“PLC控制系统”等课程准备必要的基础知识。
（二）本课程与其它课程的关系学习本课程必须具备“电路原理”或“电工基础”课程的基本知识。
三、教学内容及基本要求绪论第一章电机的基本原理第一节电磁感应掌握电磁感应定律及物理意义第二节机电能量转换基本原理了解磁路的基本概念和分析方法第三节电机的基本结构与工作原理掌握电机的基本原理和结构第四节电机的能量损耗与发热理解电机的能量损耗与发热过程第二章电力拖动系统的动力学基础第一节电力拖动系统的运动方程掌握电力拖动的系统的运动方程，并能熟练运用于电力拖动系统的分析和研究第二节生产机械的负载转矩特性了解生产机械的负载特性，掌握各种负载特性的特点第三节电力拖动系统的稳态分析——稳定运行的条件掌握电力拖动系统的稳态分析方法，并能用于分析电力拖动系统的稳定问题第四节电力拖动系统的动态分析——过渡过程分析第五节多轴系统电力拖动系统的简化第三章直流电机原理第一节直流电机工作原理及结构掌握直流电机的基本原理和结构第二节直流电机电枢绕组磁场掌握直流电机的电枢绕组和磁场的磁通分布第三节电枢绕组感应电动势和电磁转矩掌握感应电动势和电磁转矩的计算方法第四节直流电机的基本方程和工作特性了解直流电机的基本方程和工作特性第四章直流电动机拖动基础第一节直流电动机机械特性分类第二节他励直流电动机的机械特性了解他励直流电动机的机械特性第三节他励直流电动机的起动了解他励直流电动机的起动第四节他励直流电动机的调速掌握他励直流电动机的调速指标、方法、方式与负载类型第五节他励直流电动机的制动了解他励直流电动机的制动第六节他励直流电动机的四象限运行第五章变压器第一节变压器的用途、结构及铭牌掌握变压器的基本原理与结构第二节变压器的空载运行和负载运行了解变压器的空载运行和负载运行第三节变压器的等效电路和参数测定掌握变压器的等效电路和参数测定第四节变压器的运行特性了解变压器的运行特性第五节三相变压器掌握三相变压器的结构特点第六节其它用途的变压器第六章交流电机的旋转磁场理论第一节电枢绕组的磁动势了解电枢绕组的磁动势第二节旋转磁场的形成和特点理解旋转磁场的形成和特点第三节交流电机的主磁通和漏磁通理解交流电机的主磁通和漏磁通第七章异步电机原理第一节概述第二节三相异步电动机的结构及工作原理掌握异步电机的结构和运行方式第三节异步电动机转子静止时的电磁关系掌握异步电动机的电磁关系第四节异步电动机转子旋转时的电磁关系理解异步电动机的功率关系，转矩的关系第五节对称运行的等值电路及相量图第六节负载运行的功率和转矩第七节异步电动机负载运行的功率和转矩第八节三相异步电动机的工作特性了解异步电机的工作特性第八章同步电动机的原理第一节同步电动机的结构和工作原理掌握同步电动机的结构和基本工作原理第二节同步电动机电压方程式和相量图第三节同步电动机电压平衡方程式和相量图能掌握同步电动机的电压方程和相量图第四节同步电动机功率方程功角特性理解同步电机的功率方程和功角特性第五节同步电动机的功率因数及U形曲线理解同步电动机的功率因数调节和U形曲线第八章交流电机拖动基础第一节异步电动机的机械特性理解异步电动机的机械特性第二节异步电动机的起动掌握异步电动机的起动方式第三节异步电动机的调速了解异步电动机的调速方法第四节异步电动机的制动了解异步电动机主要的三种制动方法第十章电力拖动系统电动机的选择第一节电动机的型号和铭牌参数理解电动机的型号和铭牌参数第二节电动机的绝缘等级与工作制分类了解电动机的绝缘材料及工作制分类第三节不同工作制下电动机的功率选择了解电动机不同工作制下的功率选择第四节电动机额定数据的选择理解电动机的额定数据第十一章特种电机第一节单相异步电动机掌握单相异步电动机的工作原理及分类第二节磁阻式同步电动机了解磁阻式同步电动机的工作原理、基本结构与起动问题第三节磁滞式同步电动机了解磁滞同步电动机的基本结构及工作原理第四节步进电动机了解步进电动机的基本结构及工作原理第六节直线电动机了解直线电动机的基本结构及工作原理。
电力传动控制系统_运动控制系统[习题解答]
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电力传动控制系统——运动控制系统（习题解答）第1章电力传动控制系统的基本结构与组成 (1)第2章电力传动系统的模型 (13)第3章直流传动控制系统 (18)第4章交流传动控制系统 (30)第5章电力传动控制系统的分析与设计* (38)第1章电力传动控制系统的基本结构与组成1. 根据电力传动控制系统的基本结构，简述电力传动控制系统的基本原理和共性问题。
答：电力传动是以电动机作为原动机拖动生产机械运动的一种传动方式，由于电力传输和变换的便利，使电力传动成为现代生产机械的主要动力装置。
电力传动控制系统的基本结构如图1-1所示，一般由电源、变流器、电动机、控制器、传感器和生产机械（负载）组成。
图1-1 电力传动控制系统的基本结构电力传动控制系统的基本工作原理是，根据输入的控制指令（比如：速度或位置指令），与传感器采集的系统检测信号（速度、位置、电流和电压等），经过一定的处理给出相应的反馈控制信号，控制器按一定的控制算法或策略输出相应的控制信号，控制变流器改变输入到电动机的电源电压、频率等，使电动机改变转速或位置，再由电动机驱动生产机械按照相应的控制要求运动，故又称为运动控制系统。
虽然电力传动控制系统种类繁多，但根据图1-1所示的系统基本结构，可以归纳出研发或应用电力传动控制系统所需解决的共性问题：1）电动机的选择。
电力传动系统能否经济可靠地运行，正确选择驱动生产机械运动的电动机至关重要。
应根据生产工艺和设备对驱动的要求，选择合适的电动机的种类及额定参数、绝缘等级等，然后通过分析电动机的发热和冷却、工作制、过载能力等进行电动机容量的校验。
2）变流技术研究。
电动机的控制是通过改变其供电电源来实现的，如直流电动机的正反转控制需要改变其电枢电压或励磁电压的方向，而调速需要改变电枢电压或励磁电流的大小；交流电动机的调速需要改变其电源的电压和频率等，因此，变流技术是实现电力传动系统的核心技术之一。
3）系统的状态检测方法。
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热平衡方程
（14－16）
C——电机的热容量．它代表使电动机绝缘材料温度上升1℃ 所需的热量，单位为J/ ℃
A——电动机的散热率．它代表当τ=1℃时单位时间内电动机 散发至周围空气中的热量，单位为J／(s·℃)．
dt时间内产生的总热量为Φdt，
dt时间内电动机吸收的热量可表为Cd τ 、
许温升τm
二、电动机的冷却过程
三、电动机工作制的分类 按电动机发热的不同情况，可分为三类工作制。 连续工作制 、 短时工作制 、断续周期工作制 1、连续工作制
电动机连续工作时间很长，其 温升可达稳定值。 一般，工作时间 tg>(3～4)T 可认为是连续工作。
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t0又相当长，电动机的温度可以降到周围介质的 温度。
不同等级绝缘材料的允许最高温度及温升
绝缘级别
A
E
B
F
H
最高允许温度℃ 105
120
130
155 180
最高允许温升℃ 65
80
90
115 140
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 电动机的发热是由于工作时在其内部产生损耗ΔP造成的，
其值为
(14-5)
式中Φ— 热流量(电动机单位时间内发出的热量)(w) P1，P2 — 电动机的输入功率和轴上的输出功率(w)
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tg+t0≤l0min。
我国规定的短时 工作的标准时间 有15min、30min、 60min及90min四 种。
3．断续周期工作制
在这种工作制中,工作时间tg和停歇时间t0轮流交替，两段时 间都较短。在tg期间，电动机温升来不及达到稳定值，而t0期间， 温升也来不及降到τw=0。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。
第十四章 电力拖动系统电动机的选择
电力拖动系统电动机的选择，首先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、形式、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。
决定电动机功率时，要考虑电动机的发热、允许过载能力与 （异步电动机）起动能力三方面的因素，一般情况下，以发热 问题最为重要
散失在空气中的热量可表为A τ dt．
整理（14－6）得
其解
式中
发热过程的起始温升
稳定温升
发热时间常数
只要稳定温升τw控制在绝缘材料允许的最高温升τm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τm
式中ΔPN，ΔΦN电动机在额定功率下运行时的损耗功率及热 流量
由上式可见，对同样尺寸的电动机，欲使其额ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ功率PN提高， 可由下列三方面人手： 1)提高额定效率ηN。2)提高散热系数A。3)提高绝缘材料的允