電動機(jī)的發(fā)熱和冷卻
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電動機(jī)的發(fā)熱過程
電動機(jī)在運行過程中， 由于總損耗轉(zhuǎn)換的熱量不斷產(chǎn)生， 電動機(jī)溫度升高， 就有了溫升， 電動機(jī)就要向周圍散熱。溫升越高，散熱越快。當(dāng)單位時間發(fā)出的熱量等于散出的熱量時， 電動機(jī)溫度不再升高， 而保持一個穩(wěn)定不變的溫升， 即處于發(fā)熱與散熱平衡的狀態(tài)。此過程是升高的熱過渡過程， 稱為發(fā)熱。
由于電動機(jī)發(fā)熱的具體情況比較復(fù)雜， 為了研究分析方便， 假設(shè)電動機(jī)長期運行， 負(fù)載不變， 總損耗不變， 電動機(jī)本身各部分溫度均勻， 周圍環(huán)境溫度不變。
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電動機(jī)的冷卻過程
對負(fù)載運行的電動機(jī)， 在溫升穩(wěn)定以后， 如果使其負(fù)載減小或使其停車， 那么電動機(jī)內(nèi)的總損耗及單位時間的發(fā)熱量 Q 都將隨之減小或不再繼續(xù)產(chǎn)生。這樣就使發(fā)熱少于散熱， 破壞了熱平衡狀態(tài)， 電動機(jī)的溫度下降，溫升降低。
在降溫過程中，隨著溫升的降低， 單位時間散熱量 也減小。當(dāng)發(fā)熱量等于散熱量時，電動機(jī)不再繼續(xù)降溫，其溫升又穩(wěn)定在一個新的數(shù)值上。在停車時，溫升將降為零。溫升下降的過程稱為冷卻。
電動機(jī)容量的選擇方法
選擇電動機(jī)的容量較為繁瑣，不僅需要一定的理論分析計算， 還需要經(jīng)過校驗。其基本步驟是：根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載提供的負(fù)載圖 PL= f ( t )及溫升曲線τ= f ( t ) ， 并考慮電動機(jī)的過載能力， 預(yù)選一臺電動機(jī)， 然后根據(jù)負(fù)載圖進(jìn)行發(fā)熱校驗， 將校驗結(jié)果與預(yù)選電動機(jī)的參數(shù)進(jìn)行比較， 若發(fā)現(xiàn)預(yù)選電動機(jī)的容量太大或太小， 再重新選擇， 直到其容量得到充分利用， 后再校驗其過載能力與啟動轉(zhuǎn)矩是否滿足要求。
電動機(jī)種類、型式、電壓、轉(zhuǎn)速的選擇
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電動機(jī)種類的選擇
選擇電動機(jī)種類的原則是在滿足生產(chǎn)機(jī)械技術(shù)性能的前提下，優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡單、 工作可靠、 價格便宜、 維修方便、 運行經(jīng)濟(jì)的電動機(jī)。從這個意義上看， 交流電動機(jī)優(yōu)于直流電動機(jī)， 異步電動機(jī)優(yōu)于同步電動機(jī)， 籠型異步電動機(jī)優(yōu)于繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)。
當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載平穩(wěn)， 對啟動、 制動及調(diào)速性能要求不高時， 應(yīng)優(yōu)先采用異步電動機(jī)。例如普通機(jī)床、水泵、 風(fēng)機(jī)等可選用普通籠型異步電動機(jī)。像空壓機(jī)、 皮帶運輸機(jī)等要求電動機(jī)有較好的啟動性能， 則可選用深槽式或雙籠型異步電動機(jī)。而像電梯、 橋式起重機(jī)一類提升機(jī)械， 啟、制動頻繁， 對電動機(jī)的啟動、制動、調(diào)速有一定要求時， 應(yīng)選用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)。對于功率較大而又不需調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械， 如大功率水泵、 空壓機(jī)等， 為了提高電網(wǎng)的功率因數(shù)， 可選用同步電動機(jī)。
調(diào)速范圍要求不大， 并可由機(jī)械變速箱配合的生產(chǎn)機(jī)械， 如普通機(jī)床、 鍋爐引風(fēng)機(jī)等， 可選用多速籠型異步電動機(jī)。
調(diào)速范圍要求較大， 且需要平滑調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，如軋鋼機(jī)、龍門刨床、大型精密機(jī)床、造紙機(jī)等， 應(yīng)選用他勵直流電動機(jī)或采用變頻調(diào)速的籠型異步電動機(jī)。
要求啟動轉(zhuǎn)矩大、機(jī)械特性軟的生產(chǎn)機(jī)械，如電車、電機(jī)車、重型起重機(jī)、挖掘機(jī)、便攜工具等， 一般應(yīng)選用串勵或復(fù)勵直流電動機(jī)。如有易燃、易爆氣體的礦井等特殊場所， 不能使用直流電動機(jī)， 而應(yīng)采用異步電動機(jī)和同步電動機(jī)。
隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展， 交流電動機(jī)的應(yīng)用將越來越廣泛， 正逐漸取代直流電動機(jī)。
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電動機(jī)電壓等級的選擇
交流電動機(jī)額定電壓的選擇主要按使用場所的供電電壓等級選擇。一般低壓電網(wǎng)為380 V，因此中小型三相異步電動機(jī)的額定電壓大多為380 V(Y或△形法)，220/380 V（△/Y形接法)和380/660 V（△/Y形接法）。單相異步電動機(jī)的額定電壓多采用220 V， 礦山及鋼鐵企業(yè)的大型設(shè)備用大功率電動機(jī)， 可采用高壓電動機(jī)， 這樣既減小了電動機(jī)的體積， 又節(jié)約了銅線的用量。
直流電動機(jī)的額定電壓也要與電源電壓相配合。由直流發(fā)電機(jī)供電的直流電動機(jī)額定電壓一般為110 V或220 V。大功率電動機(jī)可提高到 600～1000 V， 當(dāng)電網(wǎng)電壓為 380 V， 直流電動機(jī)由晶閘管整流電路供電時， 采用三相整流可選額定電壓為 440 V， 單相整流可選額定電壓為160 V或180 V。
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電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇
電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械傳動系統(tǒng)的要求來選擇的。在一定功率時， 電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速越高，其體積越小， 重量越輕， 價格越低， 運行的效率越高， 電動機(jī)的飛輪矩越小， 因此選用高速電動機(jī)較經(jīng)濟(jì)。但是， 若生產(chǎn)機(jī)械要求的轉(zhuǎn)速低， 如果選擇高速電動機(jī)， 則會使傳動機(jī)構(gòu)復(fù)雜。
對于經(jīng)常啟動、制動、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械， 若過渡過程時間對生產(chǎn)效率有較大影響， 則應(yīng)以 GD2 · nN 為小來選擇電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。若過渡過程時間對生產(chǎn)效率影響不大， 則應(yīng)以過渡過程中能量損耗小來選擇電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。
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電動機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇
電動機(jī)的結(jié)構(gòu)形式有開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式四種。為使電動機(jī)能正常工作于不同環(huán)境下， 必須根據(jù)工作環(huán)境條件來選擇電動機(jī)的防護(hù)形式， 以保護(hù)電動機(jī)長期工作而不被損壞。
開啟式
開啟式電動機(jī)的價格便宜， 散熱條件較好， 但由于轉(zhuǎn)子和繞組暴露在空氣中， 容易被水汽、 灰塵、 鐵屑、油污等侵蝕，影響電動機(jī)的正常工作及使用壽命。因此， 它只能用于干燥、灰塵很少又無腐蝕性和爆炸性氣體的環(huán)境。
防護(hù)式
防護(hù)式電動機(jī)一般可防止水滴、鐵屑等外界雜物落入電動機(jī)內(nèi)部， 但不能防止潮氣及灰塵的侵入。它只適用于較干燥且灰塵不多又無腐蝕性和爆炸性氣體的工作環(huán)境。這種電動機(jī)的通風(fēng)散熱條件也較好。
封閉式
封閉式電動機(jī)有自冷式、強迫通風(fēng)式和密閉式三種。自冷式電動機(jī)一般自帶風(fēng)扇， 自冷式和強迫通風(fēng)式電動機(jī)能防止任何方向的水滴或雜物侵入電動機(jī)， 潮濕空氣和灰塵也不易侵入， 因此適用于潮濕、多塵、易受風(fēng)雨侵蝕， 有腐蝕性氣體等較惡劣的工作環(huán)境， 應(yīng)用較普遍。而密閉式電動機(jī)， 則適用于浸入液體中的生產(chǎn)機(jī)械， 如潛水泵等。
防爆式
防爆式電動機(jī)是在密封結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上制成隔爆型、增安型和正壓型等， 適用于有爆炸危險的工作環(huán)境， 如礦井、油庫、煤氣站等場所。
此外， 對于濕熱地帶、高海拔地帶及船舶等用電動機(jī)， 還應(yīng)選具有特殊防護(hù)要求的電動機(jī)。
電動機(jī)的溫升和絕緣
提電動機(jī)在負(fù)載運行時， 其內(nèi)部總損耗轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁闺妱訖C(jī)溫度升高。而電動機(jī)中耐熱差的是絕緣材料，若電動機(jī)的負(fù)載太大， 損耗太大而使溫度超過絕緣材料允許的限度時， 絕緣材料的壽命就急劇縮短， 嚴(yán)重時會使絕緣遭到破壞， 電動機(jī)冒煙而燒毀。這個溫度限度稱為絕緣材料的允許溫度。由此可見， 絕緣材料的允許溫度就是電動機(jī)的允許溫度；絕緣材料的壽命就是電動機(jī)的壽命。
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