1、電機的工作制的分類是對電機承受負載情況的說明，它包括啟動、電制動、空載、斷能停轉以及這些階段的持續時間和先后順序，工作制分以下9類： S1 連續工作制：在恒定負載下的運行時間足以達到熱穩定。 S2 短時工作制：在恒定負載下按給定的時間運行，該時間不足以達到熱穩定，隨之即斷能停轉足夠時間， 使電機再度冷卻到與冷卻介質溫度之差在2K以內。 S3 斷續周期工作制：按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段恒定負載運行時間和一段斷能停轉 時間。這種工作制中的每一周期的起動電流不致對溫升產生顯著影響。 S4 包括起動的斷續周期工作制：按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段對溫升有顯著影響的起 動

2、時間、一段恒定負載運行時間和一段斷能停轉時間。 S5 包括電制動的斷續周期工作制：按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段起動時間、一段恒定 負載運行時間、一段快速電制動時間和一段斷能停轉時間。 S6 連續周期工作制：按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段恒定負載運行時間和一段空載運行 時間，但無斷能停轉時間。 S7 包括電制動的連續周期工作制：按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段起動時間、一段恒定 負載運行時間和一段快速電制動時間，但無斷能停轉時間。 S8 包括變速變負載的連續周期工作制：按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段在預定轉速下恒 定負載運行時間，和一段或幾

3、段在不同轉速下的其它恒定負載的運行時間，但無斷能停轉時間。 S9 負載和轉速非周期性變化工作制：負載和轉速在允許的范圍內變化的非周期工作制。這種工作制包括經常過載，其值可遠遠超過滿載。電動機的選擇包括選擇電動機的種類、型式、額定電壓、額定轉速和額定功率，其中以額定功率的選擇較為復雜。確定電動機的額定功率，要考慮三個方面，即電動機的發熱、過載能力與起動能力，其中尤以發熱問題最為重要。電動機運行時的損耗，轉變為熱能，使電動機各部分溫度升高。電動機允許溫度主要決定于電動機所用絕緣材料的耐熱等級。根據耐熱程度的不同，電動機常用絕緣材料分為五個等級。AEBFH105120130155180電動機的額定功

4、率是指環境溫度為標準值40時，電動機帶額定負載長期連續工作，其穩定工作溫度接近或等于絕緣材料允許的最高溫度。研究電動機發熱時，常用“溫升”這一概念。所謂“溫升”是電動機溫度與周圍環境溫度之差，周圍環境溫度的標準值定為40。校驗電動機的過載能力可按下式進行式中 Tmax電動機工作中可能出現的最大負載轉矩。如果過載校驗不能通過，則另選過載能力較大的電動機或改選功率較大的電動機，以滿足過載條件的要求。對于鼠籠式異步電動機，還應校驗其起動能力，使滿足如不滿足,則應另選Tst較大的或功率較大的電動機。 §91 電動機的發熱和冷卻及電動機工作制的分類一. 一.  電動機的發熱

5、過程電動機運行時的發熱情況較為復雜,為方便起見,假定電機為一均質等溫固體,即假定電動機是一個表面均勻散熱,內部沒有溫差的理想發熱體。設電動機在恒定負載下長期連續工作,單位時間內由電動機損耗所產生的熱量為,則在dt時間內產生的熱量為dt,其中一部分為電機所吸收(使電機溫度升高),另一部分散發于周圍介質中,為此可得熱平衡方程 式中 C電動機的熱容量,即使電動機溫度升高1所需的熱量；d電動機在dt內溫度升高的數值；A電動機的散熱系數,為電機與周圍環境溫度相差1時,單位時間向周圍介質散發的熱量。上式兩邊同時除以Adt,則得微分方程令 ,則上式變為解此微分方程，則可得溫升曲線方程式  式中 發

6、熱過程的起始溫升。若起動時電機處于冷態，則上式變為由此上兩式可以做出兩條曲線，如圖91 所示?？梢姡瑴厣前粗笖狄幝缮仙?，最終趨于 圖91發熱過程的溫升曲線穩定溫升，這時電動機的發熱量等于散熱量。式中T稱為發熱時間常數，因為，所以電動機的體積越大，C越大，T就越大，同時，散熱系數A越大，則T越小。式中為穩定溫升，與發熱量，即與損耗，亦即與負載大小有關。負載越重，就越高；同時，散熱系數A越大，則越低。二. 二.   電動機的冷卻過程電動機的負載減小或停機時，電動機的損耗下降或為零，溫升下降，電動機進入冷卻過程。冷卻過程的溫升曲線方程與發熱時相同，只是發熱過程的>，而冷

7、卻過程的 <。由此可得電動機冷卻過程的溫升曲線如圖92所示。曲線1為負載減小時的溫升曲線。曲線2為停機時的溫升曲線。因為=0，所以曲線方程為 式中為冷卻時間常數，如果電動機為外部風冷，則此曲線的時間常數T=T,如果用自扇冷式，則由于散熱條件變差，冷卻時間常數T=(23)T 。三. 三.   電動機工作制的分類按電動機工作時間的長短和發熱情況的不同，一般將電動機分為三種基本工作方式（或稱工作制）：(一)連續工作制電動機工作時間很長，其溫升可達穩定值，即tg>(34)T,可達幾小時甚至幾天。例如水泵、鼓風機、造紙機等。其簡化負載圖P=f(t)及溫升曲線=f(t)如圖

8、93所示。(二)短時工作制工作時間較短 tg<(34)T，電動機溫升達不到穩定值，而停車時間t0較長，溫度是以降至周圍環境溫度（即W=0），例如機床的輔助運動機械，冶金輔助機械，閘門啟閉機等。負載圖P=f(t)及溫升曲線=f(t)如圖94所示。標準時間為 15、30、60、90分鐘四種。（三）斷續周期工作制工作時間tg 和停歇時間t0輪流交替，兩段時間都短。tg 期間，溫升來不及達到穩定值，t0期間，溫升也來不及降 圖93 連續至零。但經過一個周期，溫升 工作制P=f（t）有所上升，最后溫升將在某一 和=f(t)曲線范圍內上下波動。例如起重機、電梯、軋鋼輔助機械等。負載圖P=f(t)和溫

9、升曲線=f(t)如圖95所示。在斷續周期工作制中，負載工作時間與整個周期之比稱為負載持續率ZC% 即。我國規定的標準持續率為 圖94 短時工15%、25%、40%、60%四種， 作制P=f（t）和并規定tg+to10min。 =f(t)曲線電機廠專門設計和制造了適應不同工作制的電動機，供按不同的負載性質選配。不同工作制下電動機功率的選擇方法是不同的。   92 連續工作制電動機的選擇連續工作制電動機的負載分為兩類：常值負載和變化負載。一. 一. 常值負載下電動機功率的選擇先計算出生產機械的負載功率PZ，然后選擇電動機的額定功率PN等于或略大于PZ，即發熱就不會有問題，對鼠籠

10、式異步電動機，一般還需校驗其起動能力。電動機的額定功率是按標準環境溫度40確定的。如果使用時，周圍環境溫度與標準值40相差較大，為了充分利用電動機，其輸出功率可與不同。根據發熱等效的原則，即在不同的環境溫度下，帶負載運行時電動機的溫度均達絕緣材料的最高允許溫度m這一原則，可以推導出電動機在實際環境溫度為時允許輸出功率的計算公式：式中 絕緣材料允許的最高溫度 不變損耗（空載損耗）與額定負載下可變損耗（銅耗）之比，其值決定于電動機的結構與轉速，一般為0.41.1 。顯然，如果O 40，則PP； O40,則PPN。實際工作中，也可按表13-1近似確定O不等于40時電動機允許輸出的功率P。環境溫度30

11、3540455055電動機功率增減的百分數+8%+5%0-5%-12.5%-25%環境溫度低于30時，一般也只增加8%。電動機所在地點的海拔高度對電動機的溫升也有影響，因為海拔越高，氣溫越低，散熱條件越差，兩者可適當補償。因此規定1000米以下，額定功率不進行校正，但大于1000米時，需進行校正或采用適用于高原的電動機。二.   變化負載下電動機功率的選擇連續工作方式下的周期性變化負載，其負載功率的大小是變化的，為按其最小負載功率選擇電動機的額定功率PN,會使電動機過熱甚至燒壞；如按其最大負載來選，則會造成電動機容量的浪費。解決這一問題的方法是根據一個周期內各段時間實際的負

12、載功率求取平均負載功率，然后根據平均負載功率預選電動機。連續周期性變化負載的平均功率和平均轉矩可按下面公式計算：和過渡過程中，可變損耗與電流平方成正比，電動機發熱較為嚴重，上述Pzd及Tzd中沒有反映過渡過程中的發熱情況。因此，根據平均負載功率或平均負載轉矩預選電動機的額定功率時應當乘以1.11.6的系數。即 PN(1.11.6)PZd或 PN(1.11.6)預選電動機后先校核發熱，后校核過載能力，必要時再校核起動能力。校核發熱的方法有平均損耗法和等效法，等效法中又包括等效電流法，等效轉矩法和等效功率法。（一） （一）   平均損耗法根據國家標準規定，當變化周期時，周期性變

13、化負載下電動機的穩定溫升不會有大的波動，可用平均溫升代替最高溫升，因此可以用平均損耗來校核發熱。平均損耗可按下式計算 式中 為第i段電動機的損耗。只要 發熱校核通過，為電動機額定運行時的損耗。如果，說明預選電動機功率太小，發熱校驗通不過，需重選功率較大的電動機，重新校核發熱直至通過。如果，說明預選電動機功率太大，電動機得不到充分利用。這時需改選功率較小的電動機，重新進行發熱校驗。平均損耗法適用于任何類型電動機，只要。(二) 等效法 平均損耗法需先求出，計算步驟比較復雜。1. 1.       等效電流法電動機的損耗包含不變損耗和可變損

14、耗兩類，為此變化負載下第i級負載的損耗 把平均損耗中可變損耗所對應的電流稱為等效電流Idx，則故有 化簡則得在預選電動機之后，根據生產機械的負載變化曲線和電機的工作情況，求出電動機電流的變化曲線I=f(t),從而按上式求出等效電流Idx,如果，則發熱校驗通過，否則需重選電機，再進行校核，直至通過為止。等效電流法是從平均損耗法引申出來的，在推導Idx的過程中，認為空載損耗P0和常數C都不變。故應用此法需符合以下條件：(1)tz<<T,或(2)空載損耗P0不變，(3)與繞組電阻有關的C不變。(二)等效轉矩法如果已知的不是電流負載圖而是轉矩負載圖，又如果轉矩與電流成正比（如直流機勵磁不變

15、，異步機磁通與2不變時），可用等效轉矩Tdx來代替等效電流Idx，公式為如果預選電動機的則發熱校驗通過。TN可由預選電動機的PN和nN由下式求得N.m 由于等效轉矩法是由等效電流法推導得到的，所以應用此法的條件除等效電流法的三個條件以外，還要加(4)T與I成正比。如不滿足此條件，則應用此法時應設法進行修正（修正各段的Ti）。(三)等效功率法若整個工作期間轉速基本不變，輸出功率近似與轉矩成正比，則可用功率代替轉矩，這就叫等效功率法。等效功率按下式計算：當，發熱校驗通過。由于等效功率法是由等效轉矩法的基礎上，加上轉速基本不變的條件推導出來的，所以等效功率法的使用條件除以上4條外，還要加上(5)轉速

16、基本不變。如果某段轉速不同，則應進行折算以進行修正（修正各段的Pi）。三有起動、制動及停歇過程時校驗發熱公式的修正。當一個周期內包含起動、制動、停歇等過程時，如果電動機是自扇冷式的，由于這些時間段中散熱條件變壞，實際溫升會偏高。按平均損耗法或等效法計算時，應將公式分母中相應的起動與制動時間上乘以小于1的系數，在對應停歇的時間上乘以系數。對直流電動機，可取，；對于異步電動機，可取，。以圖96所示負載圖為例。圖中t1為起動時間，t2穩定運轉時間，t3為制動時間，t0為停歇時間,I1,I2,I3分別為起動，穩定運轉，制動過程中的電流，則修正后的等效電流為：   

17、0;四等效法在非恒值變化負載下的應用設有非恒值變化負載如圖97的電流負載圖所示，一般可將其近似分成多段直線，再求其等效電流。圖中曲線除包含恒值部分外，還有三角形和梯形段。這時需先求出三角形段和梯形段的等效電流。三角形段等效電流的求法：由于該段內其等效值梯形段等效電流用同樣方法可得以上方法以等效電流法為例推得，同樣適用于等效轉矩法和等效功率法。   §93 短時工作制電動機的選擇對于短時工作制，可選用為連續工作制設計的電動機，也可選用為短時工作制設計的電動機。一 一 選用為連續工作制而設計的電動機設短時功率為Pg，時間為tg 。如果選擇連續工作制電動機，使

18、，顯然在t= tg時，溫升按曲線1只能達到，而達不到，即。如圖98從發熱觀點考慮，電動機得不到充分利用。為此，選用連續工作制電動機的，在工作時間tg內電動機達到的最高溫升m等于或接近于連續運行時的穩定溫升，亦即等于或接近于由絕緣材料決定的電動機的最高允許溫升W，即 圖98短時工作時的P=f（t）和=f（t）式中 及對應Pg及PN的損耗功率。根據以上原則，按發熱觀點可以推導出功率過載倍數式中為不變損耗與額定可變損耗之比?？梢妅一定時，按發熱觀點的功率倍數取決于，隨的減小而增大。減小到一定程度，將出現。此時如仍按發熱觀點選擇PN,過載能力就通不過，為此，此時應從過載能力出發，按下式選擇連續工作方式

19、電動機的額定功率這樣，不但過載能力滿足要求，發熱也肯定可以通過，還有裕度。如果短時工作期間功率變化時，按發熱觀點選電動機，應先求等效功率，代替式中的Pg,此時還必須用最大負載功率來校驗電動機的過載能力。一臺電動機的最大允許輸出是固定值，連續工作時電動機輸出功率小，允許過載倍數較大，同臺電動機短時工作時輸出功率增大，其允許過載倍數將下降，如電動機功率系按允許過載倍數決定，公式中的Pg為最大負載功率，則不必進行過載能力的校驗。某些電動機(例如鼠籠式異步電動機)的起動轉矩是一定的，無論是按發熱還是過載能力決定的電動機功率，都必須校驗起動能力。二.選用專為短時工作制設計的電動機我國專為短時工作制設計的

20、電動機，其工作時間為15、30、60、90min四種。對同一臺電動機，對應不同的工作時間，其額定功率不同，關系為P15>P30>P60>P90,顯然過載能力也不同，其關系為15<30<60<90。一般在銘牌上標的是小時功率，即P60。選擇這種電動機，如果實際工作時間等于上述標準時間時很方便。只要按對應的工作時間與功率，由產品目錄直接選用即可。當電動機實際工作時間tgx與標準值tg不同時，應把tgx下的功率Px換算到tg下的功率Pg，再按Pg來進行電動機功率的選擇。換算時，應取與tgx最接近的tg，。與tg對應的功率Pg可按下式換算：式中 ，當時，可近似為如果

21、沒有合適的專為短時工作制設計的電動機，也可采用專為斷續周期工作制設計的電動機，其對應關系可近似為：tg=30min相當于ZC%=15%,tg=60min相當于ZC%=25%，tg=90min相當于ZC%=40%。  §95斷續周期工作制電動機的選擇應大量生產機械的需要,有專為斷續周期工作制設計的電動機。此類電動機的共同特點是起動能力強,過載能力大,慣性小,機械強度好,絕緣等級高,臨界轉差率Sm(對鼠籠式電機)設計得較高等。對同一臺電動機,不同負載持續率ZC%時對應的額定功率不同,如表13-2所示例子JZR-11-6。表中過載能力一項中，僅給出ZC%25%時最大轉矩Tm與額定轉矩TN(25%)的比值，這是由于這臺電動機的Tm是一個固定值，而TN是隨ZC%的改變而變化的，ZC%越小， PN與TN越大 ，過載能