電動(dòng)機(jī)功率選擇

1、電 動(dòng) 機(jī)電動(dòng)機(jī)功率選擇一、 電動(dòng)機(jī)功率選擇的基本原則和計(jì)算1. 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算的基本公式P=Mn9555P=F×10-3 P=M1000式中； P電動(dòng)機(jī)功率（KW）M電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（N·m）n電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）F作用力（N）運(yùn)動(dòng)速度（m/s）傳動(dòng)效率電動(dòng)機(jī)角速度（rad/s）2. 電動(dòng)機(jī)功率選擇的基本原則電動(dòng)機(jī)的定額與工作制有直接關(guān)系。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB75581電動(dòng)機(jī)基本技術(shù)要求將電機(jī)運(yùn)行分為8類工作制（S1S8），從發(fā)熱角度可將電機(jī)分為連續(xù)定額、短時(shí)定額和周期工作定額三種。電動(dòng)機(jī)的額定功率是指其在定額運(yùn)行時(shí)，正常的冷卻條件下，周圍介質(zhì)溫度為40時(shí)所能承擔(dān)的最大負(fù)荷率。所選

2、電動(dòng)機(jī)功率，必須能帶動(dòng)最大可能出現(xiàn)的負(fù)荷，并做到經(jīng)濟(jì)合理與節(jié)能。二、 在不同環(huán)境溫度時(shí)電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算電動(dòng)機(jī)的額定功率以周圍環(huán)境溫度為+40來標(biāo)志，當(dāng)環(huán)境溫度為+40時(shí)，電動(dòng)機(jī)能以其額定功率連續(xù)運(yùn)行而溫升不超出允許范圍；電動(dòng)機(jī)在非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下運(yùn)行時(shí)，其功率應(yīng)作相應(yīng)修正，修正的近似公式為Pt=Petem+1-m式中；Pt當(dāng)周圍環(huán)境溫度為t時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率（KW） Pe電動(dòng)機(jī)額定功率（KW）t當(dāng)環(huán)境溫度為t時(shí)，電動(dòng)機(jī)的允許溫升（）e當(dāng)環(huán)境溫度為+40時(shí)，電動(dòng)機(jī)的允許溫升（），視電動(dòng)機(jī)絕緣等級(jí)而異，見表48m電動(dòng)機(jī)空載損耗P0與銅耗Pcu之比，m=P0Pcu，見表436表436 電動(dòng)機(jī)的m 值電動(dòng)

3、機(jī)型式m值復(fù)激電動(dòng)機(jī)低速0.5高速1.0并激電動(dòng)機(jī)低速1.0高速2.0普通工業(yè)用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)0.51.0吊車用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)0.51.5冶金用小型繞線型異步電動(dòng)機(jī)0.450.6大型繞線型異步電動(dòng)機(jī)0.91.0上述有三種情況；（1） 當(dāng)t>mem+1時(shí)，根號(hào)內(nèi)的數(shù)值為正，表示在這種溫升下，電動(dòng)機(jī)能發(fā)揮出Pt的功率。（2） t=mem+1時(shí)，Pt等于零，表示在這種溫升下，電動(dòng)機(jī)由于它的空載損耗P0已經(jīng)使其發(fā)熱達(dá)到極限程度，因而不能再帶負(fù)載運(yùn)行了。（3） t<mem+1時(shí)，根號(hào)內(nèi)的數(shù)值為負(fù)，Pt變成一個(gè)虛數(shù)，表示在這種溫升下，電動(dòng)機(jī)即使空載運(yùn)行也是不可能的。 例；試確定功率為30KW、Y200

4、L4型電動(dòng)機(jī)在周圍空氣溫度為+30時(shí)，所能發(fā)揮的功率。電動(dòng)機(jī)繞組絕緣為B級(jí)。解 當(dāng)周圍空氣溫度為+30時(shí)，其允許溫升為t=e+40-t=80+40-30=90設(shè)m=0.7 (精確值應(yīng)計(jì)算)，則Pt=Petem+1-m=3090800.7+1-0.7=33KW三、 采用壽命期費(fèi)用分析法選定電動(dòng)機(jī)求負(fù)荷已知時(shí)電動(dòng)機(jī)的最佳功率，就是尋找整個(gè)壽命期綜合費(fèi)用最小的電動(dòng)機(jī)?？蛇x擇幾種方案進(jìn)行比較。電動(dòng)機(jī)的綜合費(fèi)用包括投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用兩部分。1. 投資費(fèi) Ct=Cj+Ca式中； Ct投資費(fèi)（元） Cj電動(dòng)機(jī)價(jià)格（元） Ca電動(dòng)機(jī)安裝費(fèi)用及其他費(fèi)用（元）可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的安裝要求和工作現(xiàn)場(chǎng)等條件估算出，通常取C

5、a=0.2Cj2. 年運(yùn)行費(fèi)當(dāng)不考慮折舊、維修費(fèi)時(shí)，可由下式計(jì)算；Cy=P2+PT=P2+P0+21e-1Pe-P0T式中；Cy電動(dòng)機(jī)在負(fù)荷功率P2時(shí)的年耗電費(fèi)（元/年）P2電動(dòng)機(jī)年平均負(fù)荷功率（KW） P電動(dòng)機(jī)總損耗（KW）T電動(dòng)機(jī)年運(yùn)行小時(shí)數(shù)電價(jià)元KWhP0電動(dòng)機(jī)空載損耗（KW） 電動(dòng)機(jī)負(fù)荷率 Pe電動(dòng)機(jī)額定功率（KW）e電動(dòng)機(jī)額定效率3. 電動(dòng)機(jī)綜合費(fèi)用考慮投資和電費(fèi)的利率，綜合費(fèi)用可按下式計(jì)算（若以t年為期）C=Ct1+it+Cy1+i2-1i根據(jù)上述公式，逐臺(tái)比較預(yù)選電動(dòng)機(jī)的綜合費(fèi)用C值的大小，就可以選出C值最小的電動(dòng)機(jī)，即經(jīng)濟(jì)性最佳的電動(dòng)機(jī)。例；某水泵要求4極異步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，實(shí)際要

6、求電動(dòng)機(jī)的輸出功率為27KW，年運(yùn)行時(shí)間為4000h。試以10年為限，求Y（IP44）系列高效率電動(dòng)機(jī)的最佳功率，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益比較。設(shè)電價(jià)為0.5元/(KWh)，利率i為0.03 解； 對(duì)于Y系列4極電動(dòng)機(jī)，可供選擇的規(guī)格有30、37、45、55KW和75KW；對(duì)于高效率電動(dòng)機(jī)，有30、55KW和75KW。 先由產(chǎn)品目錄查出對(duì)應(yīng)各規(guī)格電動(dòng)機(jī)的空載損耗P0和額定效率e，并按=27Pe求出相應(yīng)的負(fù)荷率，再查出各規(guī)格的價(jià)值Cj，然后按以下方式計(jì)算； 如Y200L4，Pe=30KW，P0=0.9KW，e=0.922，=2730=0.9，電動(dòng)機(jī)價(jià)格Cj=2400元。由下式求得投資費(fèi)用為Ct=Cj+Ca

7、=Cj+0.2Cj=1.2×2400=2880元電動(dòng)機(jī)在負(fù)荷P2下，年耗電量（運(yùn)行費(fèi)用）為Cy=P2+PT=P2+P0+21e-1Pe-P0T=27+0.9+0.9210.922-1×30-0.9×4000×0.5=58453元 以10年為期的綜合費(fèi)用為C=Ct1+it+Cy1+i2-1i =2880×1+0.0310+584531+0.0310-10.03=673923元同理，可求出其他規(guī)格及高效率電動(dòng)機(jī)的綜合費(fèi)用，見表437詳見簡(jiǎn)明電工速查速算手冊(cè)第291頁(yè)從表437可知，Y系列電動(dòng)機(jī)最佳功率為30KW；高效率電動(dòng)機(jī)的最佳效率為55KW，比

8、Y系列30KW電動(dòng)機(jī)節(jié)約13264元。四、 各種設(shè)備的電動(dòng)機(jī)功率的選擇 各種設(shè)備的負(fù)荷功率P（已考慮傳動(dòng)機(jī)械效率）求出后，則電動(dòng)機(jī)的效率Pe在滿足負(fù)荷特性的前提下（即Mq、Mmax、Mmin符合要求時(shí)），就可按式PeP確定。1. 卷?yè)P(yáng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算卷?yè)P(yáng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載曲線如圖48所示。電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率可按下式計(jì)算Pjf=1P12t1+P22+P2P3+P32t23+P42t3t1+t2+t3+t43式中； Pjf電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率（KW） 卷?yè)P(yáng)機(jī)效率（直接連接的為0.80.9，一對(duì)齒輪乘以0.90.95）其他符號(hào)見圖48PP1P2 P3 P4 t1 t2 t3 t4tT 圖48卷?yè)P(yáng)機(jī)電動(dòng)機(jī)負(fù)載

9、曲線卷?yè)P(yáng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率另一計(jì)算公式P=0.105nM×10-3式中； P所需的電動(dòng)機(jī)功率（KW） n轉(zhuǎn)速（r/min） M電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N·m） 同前 例； 某卷?yè)P(yáng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)負(fù)載曲線如圖48.已知t1為12S、t2為6S、t3為6s、t4為20s；P1為350KW、P2為200KW、P3為160KW、P為40KW，試選擇電動(dòng)機(jī)的功率。解； 設(shè)滾筒軸的效率=0.95，則電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率為Pjf=1112+20+6+303×3502×12+2002+200×160+1602×203+402×6=10.95×225.3

10、=237KW因此，可選用JRQ型245KW、735r/min、380V的電動(dòng)機(jī)。用上述方法計(jì)算時(shí)，周期T值一般不超過15min。如果T值超過15min，應(yīng)用溫升曲線去計(jì)算。2. 摩擦負(fù)載電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 吊車在軌道上運(yùn)動(dòng)等，都屬于摩擦負(fù)載類型。這類負(fù)載的電動(dòng)機(jī)功率可按下列公式計(jì)算。（1）直線運(yùn)動(dòng)，則 F=G P=F×10-3=G×10-3式中； F滑動(dòng)摩擦力（N） P電動(dòng)機(jī)所需功率（KW）G垂直正壓力（N）運(yùn)動(dòng)速度（m/s）滑動(dòng)摩擦系數(shù)(2) 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則 M=Gr P=M×10-3 =Gr×10-3式中； M所需轉(zhuǎn)矩（N·m） r軸承的旋轉(zhuǎn)半

11、徑（m） 旋轉(zhuǎn)軸的角速度（rad/s） 軸承摩擦系數(shù)，套筒軸承為0.0010.006；滾珠軸承、滾柱軸承為0.0010.0073.各類機(jī)床電動(dòng)機(jī)的選擇（1） 機(jī)床主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率1) 不調(diào)速電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率為P=Mzne9555式中； P電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率（KW）Mz電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率（N·）ne電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min）2) 調(diào)速電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率a. 采用交流多速電動(dòng)機(jī)時(shí)P=Pmaxmin式中；Pmax機(jī)床最大切削功率（KW）min傳動(dòng)最低效率b. 采用直流電動(dòng)機(jī)時(shí)PeDuP=1DD1ZP式中； Pe電動(dòng)機(jī)額定功率（KW） P電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率（KW）Du調(diào)電壓調(diào)速范圍，一般Du

12、=23； D調(diào)磁場(chǎng)調(diào)速范圍，一般D=1.752D主傳動(dòng)總調(diào)速范圍 Z機(jī)械變速級(jí)數(shù)，一般Z=24（2）車床給進(jìn)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率計(jì)算。1) 不調(diào)速電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率為 P=P1=F×10-360或P=36.5D1.54式中； P 電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率（KW） P1車床的切削功率（KW）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率F給進(jìn)運(yùn)動(dòng)的總阻力（N）切削速度（m/min），取最大值； D工件的最大直徑（m）2) 調(diào)速電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率；a. 采用交流多速電動(dòng)機(jī)時(shí)MeMz式中； Me電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（N·m） Mz電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N·m）b. 采用直流電動(dòng)機(jī)時(shí)P=F60×10-3式中； 通風(fēng)散熱惡

13、化的修正系數(shù)，當(dāng)調(diào)速范圍為1100時(shí)，=1.8 其他符號(hào)同前。(3) 立式車床給進(jìn)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率計(jì)算 P=20D0.88式中； D工件的最大直徑（m）(4) 刀架快速移動(dòng)所需電動(dòng)機(jī)（即輔助傳動(dòng)電機(jī)）的功率計(jì)算P=G102×60式中； P輔助傳動(dòng)電機(jī)的功率（KW）G被移動(dòng)元件的重量（Kg）移動(dòng)速度（m/min）摩擦系數(shù)，可取0.10.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，可取0.10.2電動(dòng)機(jī)過載倍數(shù)，可由產(chǎn)品目錄查得。（5） 切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率計(jì)算P=F1Rn9555+F2×10-3601式中； P電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率（KW）送刀速度（m/min） F1、F2切削力（N）機(jī)床傳動(dòng)效率 R半

14、徑（m） n轉(zhuǎn)速（r/min） 例 某車床由三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)如下；Pe為5.5KW ， ne為1440r/min ， e為0.85，Ue為380V，cose為0.82。現(xiàn)欲將該車床改成高速切削狀態(tài)，負(fù)載情況如圖49所示。問該電動(dòng)機(jī)能否勝任工作？ I 電流（A） 20 16 8 14 6 20 15 5 9 7 10t 46圖49例圖解；由圖得等效負(fù)荷電流為 Ijf=I12t1+I22t2+I32t3+I42t4+I52t5t1+t2+t3+t4 =202×15+162×5+82×9+142×7+62×1015+5+9+7+1

15、0=14.4A電動(dòng)機(jī)額定電流為Ie=Pe3Uecose=5.5×1033×380×0.85×0.82=12A因?yàn)镮e<Ijf，故原電動(dòng)機(jī)已不能勝任高速工作（6） 搖臂鉆床電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率計(jì)算 P=0.0646D1.19 式中；P電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率（KW） D最大的鉆孔直徑（mm）(7) 電鉆轉(zhuǎn)矩計(jì)算；鉆削45號(hào)鋼，不采用冷卻液時(shí)，電鉆的轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算 M=0.29D20.8=F559D1.43式中； M電鉆的鉆矩（N·m） D最大鉆孔直徑mm 鉆頭進(jìn)給速度（mm/r） F在電鉆上施加的軸向壓力（N）各種規(guī)格的電鉆鉆削45號(hào)鋼時(shí)設(shè)計(jì)用軸向壓

16、力見表438表438 電鉆軸向壓力推薦值最大鉆孔直徑（mm）4610131619233849軸向壓力（N）24534353988311771667225642175884(8).電動(dòng)攻絲機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算；利用冷卻潤(rùn)滑液切削螺紋的電動(dòng)攻絲機(jī)轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算M=0.0981KD1.4S1.5式中； M攻絲機(jī)轉(zhuǎn)矩（N·m） K系數(shù)，鋼取2.75；鑄鐵按硬度不同，取1.291.89；青銅及黃銅取0.55； D螺紋直徑（mm） S螺距（mm）絲錐的切削速度，見表439表439 電動(dòng)攻絲機(jī)的切削速度推薦值螺紋直徑 (mm)切 削 材 料用 冷 卻 液不用冷卻液b為392588(MPa)的鋼或黃銅b為3

17、92(MPa)以內(nèi)和588（MPa）以上的鋼鑄鐵、青銅及鋁合金切 削 速 度（m/min）66.54.56.087.55.07.0108.05.58.0129.06.09.0149.56.510.01611.07.511.0(9). 外圓磨床電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算P=0.1KB式中； B砂輪寬度（mm） K砂輪主軸采用不同軸承的系數(shù)，滾動(dòng)軸承，K=0.81.1；滑動(dòng)軸承，K=1.01.3（10）銑床電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算； P=mabs60×10-6或P=Fnd19480×10-3式中； P銑削功率（KW） m單位切削力（N/mm2） a銑削深度（mm） b銑削寬度（mm） S進(jìn)給量（mm

18、/min） F銑削力（N） d銑刀直徑（mm） n銑刀轉(zhuǎn)速（r/min）(11) 鉆床擴(kuò)孔機(jī)、攻絲機(jī)電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算P=2nM60×10-5式中；M鉆頭扭矩（N·m） n鉆頭轉(zhuǎn)速（r/min）(12).磨床珩磨機(jī)電動(dòng)機(jī)計(jì)算；P=s60×10-3式中；磨削系數(shù)（N/mm2） 工作的圓周速度（m/min）s磨頭進(jìn)給量（mm）吃刀深度（mm）(13).龍門刨床、牛頭刨床電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算；P=W+nF160×10-3式中； P切削功率（KW）摩擦系數(shù)，鑄鐵與鑄鐵，=0.150.17；塑料與鑄鐵 =0.120.2 W工作臺(tái)所受的力（N）工件所受的力（N）n刀具數(shù)F最大

19、切削力（N）1切削速度（m/min）電動(dòng)機(jī)的額定功率可由下式計(jì)算 Pe=P21式中； 2工作臺(tái)返回速度 (m/min)滿負(fù)荷時(shí)傳動(dòng)效率（14）拉床電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算；P=F60×10-3式中； P拉削時(shí)的切削功率（KW） F最大拉削力（N） 拉削速度（m/min）拉床電動(dòng)機(jī)的額定功率可由下式計(jì)算Pe=P=F60×10-3式中；拉床效率，對(duì)臥式內(nèi)拉床和雙油缸立式內(nèi)拉床為0.80.9，對(duì)其他拉床為0.60.8.（15）.臥式鏜床電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算P=0.004D1.7式中； D鏜床直徑（mm）(16).龍門銑床電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算P=B1.15166式中；B工作臺(tái)寬度（mm）(17)砂磨電動(dòng)

20、工具參數(shù)的選擇。1) 磨具安全線速度；纖維加強(qiáng)砂輪為80m/s，樹脂砂輪為50m/s，各類磨頭為30m/s，布、塑料、皮革拋光盤為12m/s。2) 空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速；最高空載轉(zhuǎn)速在1.1倍的額定電壓時(shí)，不得使磨具的線速度超過規(guī)定的安全值。、交直流兩用電動(dòng)機(jī)額定電壓時(shí)的空載轉(zhuǎn)速為；n0=n0.550.6三相鼠籠型電動(dòng)機(jī)的空載轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速。額定電壓時(shí)，交直流兩用砂磨工具實(shí)際空載轉(zhuǎn)速應(yīng)不大于標(biāo)稱空載轉(zhuǎn)速。3) 額定轉(zhuǎn)矩；以圓周面加工的角向磨光機(jī) Me=7.5F1D×10-5以端平面加工的角向磨光機(jī) Me=2.94FD×10-5角向磨光機(jī) Me=6.86D×10-5磨具直徑

21、大于50mm的直向砂輪機(jī)Me=2.94D1.5b×10-5式中 ；Me額定轉(zhuǎn)矩（N·m); D磨具直徑（mm） F1-磨具切削時(shí)施加的壓力，見表440b磨具厚度（mm）表440 切削壓力推薦值砂輪直徑（mm）100125180230砂輪切削壓力（N）24.534.349.058.8156.9166.7166.7176.5(18)木材鋸割電動(dòng)工具參數(shù)的選擇1) 電圓鋸,帶鋸電動(dòng)機(jī)的輸出功率 P=KybHC9.81×6120式中；P輸出功率（KW） Ky鋸截時(shí)的單位切削阻力（N/mm2）對(duì)通用鋸截電動(dòng)工具取196N/mm2 b鋸截寬度(mm) H鋸截高度（mm） C進(jìn)給速度（m/min），見表441 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率電圓鋸鋸片空載線速度一般在5060mm/s表441 電圓鋸進(jìn)給速度木質(zhì)進(jìn)給速度（m/min）木質(zhì)進(jìn)給速度（m/min）)木質(zhì)進(jìn)給速度（m/min）)硬0.70.9中硬1.01.2軟1.21.82) 電刨電動(dòng)機(jī)的輸出功率 P=KBbHC9.18×6120式中：P電動(dòng)機(jī)的輸出功率（KW） KB刨削時(shí)的阻力，通常取29.4N/m