附錄 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電機(jī)選擇

1、附錄附錄 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電機(jī)的選擇電機(jī)的選擇 v1 1、了解電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱機(jī)理與冷卻方式；、了解電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱機(jī)理與冷卻方式；v2 2、了解電動(dòng)機(jī)的種類與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；、了解電動(dòng)機(jī)的種類與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；v3 3、掌握電動(dòng)機(jī)的選擇（容量、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、掌握電動(dòng)機(jī)的選擇（容量、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、安裝形式）；安裝形式）；本章要求：本章要求：本章知識(shí)點(diǎn)本章知識(shí)點(diǎn)v1 1、溫升的概念（電機(jī)的溫度與環(huán)境溫度之、溫升的概念（電機(jī)的溫度與環(huán)境溫度之差）；差）；v2 2、電機(jī)的主要破壞形式（絕緣老化導(dǎo)致相間、電機(jī)的主要破壞形式（絕緣老化導(dǎo)致相間短路）；短路）；v3 3、電機(jī)的工作制。、電機(jī)的工作制。 在做機(jī)電

2、傳動(dòng)系統(tǒng)在做機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)方方案設(shè)計(jì)時(shí)案設(shè)計(jì)時(shí), ,我們僅考慮負(fù)我們僅考慮負(fù)載有多大，調(diào)速范圍多寬載有多大，調(diào)速范圍多寬，以及允許的最小加減速，以及允許的最小加減速時(shí)間是多少。時(shí)間是多少。 具體選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)具體選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，我們，我們最起碼要考慮的，即最基本最起碼要考慮的，即最基本的是：電機(jī)的力矩要能夠克的是：電機(jī)的力矩要能夠克服負(fù)載阻力、電機(jī)不會(huì)損壞服負(fù)載阻力、電機(jī)不會(huì)損壞、滿足速度要求、有一定的、滿足速度要求、有一定的使用壽命、力矩、速度要有使用壽命、力矩、速度要有一定的裕量。一定的裕量。v選得過(guò)?。航?jīng)受不起沖擊負(fù)載、及過(guò)載選得過(guò)?。航?jīng)受不起沖擊負(fù)載、及過(guò)載, ,電機(jī)容易損壞。電機(jī)容易損壞。

3、v選得過(guò)大：體積大、成本高、電動(dòng)機(jī)經(jīng)選得過(guò)大：體積大、成本高、電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在輕載下運(yùn)行，效率低。常在輕載下運(yùn)行，效率低。v電動(dòng)機(jī)的選擇主要是轉(zhuǎn)矩和容量的選擇。電動(dòng)機(jī)的選擇主要是轉(zhuǎn)矩和容量的選擇。 電機(jī)選擇不合適帶來(lái)的后果電機(jī)選擇不合適帶來(lái)的后果 7171電動(dòng)機(jī)容量選擇的原則：電動(dòng)機(jī)容量選擇的原則： v1 1、發(fā)熱、發(fā)熱 必須保證電動(dòng)機(jī)的實(shí)際最高工作溫度必須保證電動(dòng)機(jī)的實(shí)際最高工作溫度max不超過(guò)電動(dòng)機(jī)絕緣允許的最高工作溫度不超過(guò)電動(dòng)機(jī)絕緣允許的最高工作溫度a。即即maxa v（電機(jī)的壽命與電機(jī)工作溫度有關(guān)，溫度越高，絕緣老化越快（電機(jī)的壽命與電機(jī)工作溫度有關(guān)，溫度越高，絕緣老化越快而且每超過(guò)允許

4、溫度而且每超過(guò)允許溫度1010，電動(dòng)機(jī)壽命縮短一半。），電動(dòng)機(jī)壽命縮短一半。） v2 2、要有一定的力矩過(guò)載能力、要有一定的力矩過(guò)載能力 v（1 1）、）、 電動(dòng)機(jī)有一定的熱慣性，短時(shí)過(guò)載溫度不會(huì)電動(dòng)機(jī)有一定的熱慣性，短時(shí)過(guò)載溫度不會(huì)馬上升高把電動(dòng)機(jī)燒壞，允許電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載運(yùn)行；馬上升高把電動(dòng)機(jī)燒壞，允許電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載運(yùn)行；v（2 2）、工作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)某些意想不到的因素（例如）、工作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)某些意想不到的因素（例如對(duì)負(fù)載估計(jì)有誤差、某些突發(fā)負(fù)載變化，如鑄件加工對(duì)負(fù)載估計(jì)有誤差、某些突發(fā)負(fù)載變化，如鑄件加工中碰到的白口點(diǎn)等）。中碰到的白口點(diǎn)等）。v允許過(guò)載的大小與過(guò)載的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，并

5、受最大力矩允許過(guò)載的大小與過(guò)載的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，并受最大力矩（交流電機(jī)）或最大電流限制（直流電機(jī)）。（交流電機(jī)）或最大電流限制（直流電機(jī)）。v對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力受對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力受T Tmaxmax限制限制 T TLmax Lmax T Tmaxmax 一般取一般取0.8T0.8Tmaxmax v對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力受對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力受I Imaxmax限制限制 ； I ILmaxLmax I Imaxmax（直流電動(dòng)機(jī)的力矩（直流電動(dòng)機(jī)的力矩TITI）。）。v3 3、啟動(dòng)能力、啟動(dòng)能力 由于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)由于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般較小，所以，為使電動(dòng)機(jī)能

6、可靠啟動(dòng)，矩一般較小，所以，為使電動(dòng)機(jī)能可靠啟動(dòng)，必須保證必須保證 ：v T TL LststT TN N v stst =T =Tstst /T /TN N 即：即：T TL LT Tstst v直流電機(jī)的機(jī)械特性是一條直線，沒(méi)有啟動(dòng)力矩直流電機(jī)的機(jī)械特性是一條直線，沒(méi)有啟動(dòng)力矩的概念只要最大力矩的概念，換言之，啟動(dòng)力矩足的概念只要最大力矩的概念，換言之，啟動(dòng)力矩足夠大，僅受制于最大電流夠大，僅受制于最大電流I Imaxmax 。v上述條件是保證電動(dòng)機(jī)能長(zhǎng)期正常工作的必要條上述條件是保證電動(dòng)機(jī)能長(zhǎng)期正常工作的必要條件。件。v電動(dòng)機(jī)容量的選擇方法一般有計(jì)算法、統(tǒng)計(jì)法、電動(dòng)機(jī)容量的選擇方法一般有

7、計(jì)算法、統(tǒng)計(jì)法、類比法。類比法。 7272電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與冷卻過(guò)程電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與冷卻過(guò)程 發(fā)熱的原因發(fā)熱的原因： 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子、定子的銅耗子、定子的銅耗、鐵芯渦流損耗、鐵芯渦流損耗、機(jī)械損耗等。、機(jī)械損耗等。開(kāi)始時(shí)電機(jī)的溫度開(kāi)始時(shí)電機(jī)的溫度較低，與環(huán)境溫度較低，與環(huán)境溫度之差較小，發(fā)熱快之差較小，發(fā)熱快散熱慢，電動(dòng)機(jī)溫散熱慢，電動(dòng)機(jī)溫度升得快度升得快隨著電機(jī)溫度升高，隨著電機(jī)溫度升高，溫差加大，散熱加快溫差加大，散熱加快，電動(dòng)機(jī)溫度上升速，電動(dòng)機(jī)溫度上升速度減慢，最后達(dá)到發(fā)度減慢，最后達(dá)到發(fā)熱與散熱平衡熱與散熱平衡升溫曲線升溫曲線降溫曲線降溫曲線溫升溫升:電機(jī)溫度與環(huán)境電機(jī)溫度與環(huán)境溫度之差溫度之差.

8、7373不同工作制下電動(dòng)機(jī)容量的選擇不同工作制下電動(dòng)機(jī)容量的選擇 v1 1、 恒負(fù)載連續(xù)恒負(fù)載連續(xù)工作型工作型 P PN NP PL Lv2 2、 變負(fù)載連續(xù)工作型變負(fù)載連續(xù)工作型 根 據(jù) 等 效 發(fā) 熱 理 論 按根 據(jù) 等 效 發(fā) 熱 理 論 按（7272）算出等效電流）算出等效電流I Id d I IN NI Id d v或按（或按（7373）算出等效）算出等效轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T Td d T TN NT Td d v3 3、 短時(shí)工作制短時(shí)工作制（工作時(shí)間（工作時(shí)間101090min90min） 可根據(jù)可根據(jù)短時(shí)工作時(shí)間的長(zhǎng)短時(shí)工作時(shí)間的長(zhǎng)短選擇合適的短時(shí)短選擇合適的短時(shí)工作的專用電動(dòng)機(jī)；工作

9、的專用電動(dòng)機(jī)；或按或按P PN NP PP P/K /K 選選擇連續(xù)工作制普通擇連續(xù)工作制普通電機(jī)（電機(jī)（ P PP P短短時(shí)實(shí)際負(fù)載功率；時(shí)實(shí)際負(fù)載功率；KK短時(shí)過(guò)載倍短時(shí)過(guò)載倍數(shù)，由圖數(shù)，由圖7676查查得）。得）。 v4 4、重復(fù)短時(shí)工作制（工、重復(fù)短時(shí)工作制（工作時(shí)間及停止時(shí)間均較短作時(shí)間及停止時(shí)間均較短10min10min以下）以下）v工作特點(diǎn)：工作時(shí)間工作特點(diǎn)：工作時(shí)間t tp p(0.3(0.30.4)T0.4)Th h (T (Th h發(fā)發(fā)熱時(shí)間常數(shù)熱時(shí)間常數(shù)) )v停車時(shí)間停車時(shí)間t t0 0 (0.3(0.30.4)T0.4)Th h (T (Th h 散熱時(shí)散熱時(shí)間常數(shù)間

10、常數(shù)) )v根據(jù)暫載率根據(jù)暫載率 =工作時(shí)間工作時(shí)間/ /（工作時(shí)間（工作時(shí)間停車時(shí)間）選擇重復(fù)短停車時(shí)間）選擇重復(fù)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)；或連續(xù)時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)；或連續(xù)工作型普通電動(dòng)機(jī)工作型普通電動(dòng)機(jī) 。74、電動(dòng)機(jī)容量選擇的統(tǒng)計(jì)法和類比法、電動(dòng)機(jī)容量選擇的統(tǒng)計(jì)法和類比法75 晶閘管供電對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響晶閘管供電對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響 （自學(xué)）（自學(xué)） 76電動(dòng)機(jī)的種類、電壓、轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)形式的選擇電動(dòng)機(jī)的種類、電壓、轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)形式的選擇一、電機(jī)種類選擇一、電機(jī)種類選擇v1 1、不調(diào)速系統(tǒng)一般情況下優(yōu)先選用鼠籠異步電機(jī)；、不調(diào)速系統(tǒng)一般情況下優(yōu)先選用鼠籠異步電機(jī)；v2 2、調(diào)速系統(tǒng)，一般情況下優(yōu)先選用鼠籠異步電

11、機(jī)變、調(diào)速系統(tǒng)，一般情況下優(yōu)先選用鼠籠異步電機(jī)變頻調(diào)速；（異步電機(jī)變頻調(diào)速，正取代直流調(diào)速、滑頻調(diào)速；（異步電機(jī)變頻調(diào)速，正取代直流調(diào)速、滑差電機(jī)調(diào)速、繞線電機(jī)調(diào)速）差電機(jī)調(diào)速、繞線電機(jī)調(diào)速）v當(dāng)調(diào)速精度要求特別高、響應(yīng)速度特別快時(shí)選用交流當(dāng)調(diào)速精度要求特別高、響應(yīng)速度特別快時(shí)選用交流伺服電機(jī)；伺服電機(jī)；v當(dāng)需要急劇制動(dòng)，或持續(xù)反饋制動(dòng)，再生能量大的場(chǎng)當(dāng)需要急劇制動(dòng)，或持續(xù)反饋制動(dòng)，再生能量大的場(chǎng)合，采用直流電機(jī)；（采用變頻調(diào)速容易出現(xiàn)直流母合，采用直流電機(jī)；（采用變頻調(diào)速容易出現(xiàn)直流母線過(guò)壓保護(hù)）線過(guò)壓保護(hù)） 二、額定電壓選擇二、額定電壓選擇 v1 1、 工業(yè)應(yīng)用優(yōu)先選用三相交流工業(yè)應(yīng)用優(yōu)先

12、選用三相交流380V380V，盡量，盡量少用單相少用單相220V220V，以減小三相電源不平衡；，以減小三相電源不平衡；v2 2、 家庭用電機(jī)優(yōu)先選用單相家庭用電機(jī)優(yōu)先選用單相220V220V（相對(duì)安（相對(duì)安全）全）三、額定轉(zhuǎn)速選擇三、額定轉(zhuǎn)速選擇 v1 1、 一般情況下優(yōu)先選用極對(duì)數(shù)少的高一般情況下優(yōu)先選用極對(duì)數(shù)少的高速電機(jī)配合減速器使用。速電機(jī)配合減速器使用。 2 2、當(dāng)單級(jí)減速器速比過(guò)大時(shí)，為避免增、當(dāng)單級(jí)減速器速比過(guò)大時(shí)，為避免增加減速器的級(jí)數(shù)，可考慮采用多極（一加減速器的級(jí)數(shù)，可考慮采用多極（一般般P P不大于不大于4 4）電機(jī)，降低電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)）電機(jī)，降低電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。速。因?yàn)樵?/p>

13、加一級(jí)減速，間隙和噪聲明顯因?yàn)樵黾右患?jí)減速，間隙和噪聲明顯增加。例執(zhí)行機(jī)構(gòu)希望轉(zhuǎn)速為增加。例執(zhí)行機(jī)構(gòu)希望轉(zhuǎn)速為350rpm,350rpm,若采用若采用P=1P=1的電機(jī)同步速的電機(jī)同步速3000 rpm3000 rpm，減速比減速比i=8.57,i=8.57,減速比過(guò)大，需要兩級(jí)減速比過(guò)大，需要兩級(jí)減速，若減速，若P=2P=2或或P=3P=3，減速比分別為，減速比分別為i=4.28i=4.28、i=2.86i=2.86，這兩個(gè)速比均可用，這兩個(gè)速比均可用一級(jí)減速實(shí)現(xiàn)，故可選同步速為一級(jí)減速實(shí)現(xiàn)，故可選同步速為1500 1500 rpmrpm或或1000 rpm1000 rpm的電動(dòng)機(jī)。至于后兩

14、的電動(dòng)機(jī)。至于后兩者那個(gè)更合適，當(dāng)輸出轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載者那個(gè)更合適，當(dāng)輸出轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，就要看減速后兩者的輸出功轉(zhuǎn)矩時(shí)，就要看減速后兩者的輸出功率與克服負(fù)載所需的功率最接近者最率與克服負(fù)載所需的功率最接近者最合適。合適。 四、結(jié)構(gòu)形式的選擇四、結(jié)構(gòu)形式的選擇 v1 1、 根據(jù)是否需要防護(hù)，當(dāng)不需要防護(hù)時(shí)，工作根據(jù)是否需要防護(hù)，當(dāng)不需要防護(hù)時(shí)，工作環(huán)境好的優(yōu)先選用開(kāi)啟式電機(jī)（散熱好）；一般環(huán)境好的優(yōu)先選用開(kāi)啟式電機(jī)（散熱好）；一般的目前多采用封閉式電動(dòng)機(jī)，我們常見(jiàn)的都是封的目前多采用封閉式電動(dòng)機(jī)，我們常見(jiàn)的都是封閉式電動(dòng)機(jī)；閉式電動(dòng)機(jī)；v2 2、 當(dāng)需要防護(hù)的，應(yīng)根據(jù)防護(hù)要求選擇相應(yīng)防當(dāng)需要防護(hù)的，應(yīng)根據(jù)防護(hù)要求選擇相應(yīng)防護(hù)功