電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)選擇

電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)選擇

正確選擇電動(dòng)機(jī)的容量是很重要的。如果電動(dòng)機(jī)的容量選小了，就會(huì)使電動(dòng)機(jī)過(guò)載運(yùn)行，縮小電機(jī)的使用壽命。

反之，若把電動(dòng)機(jī)選大了，不但增加了設(shè)備投資，而且會(huì)使電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)降低。正確選擇電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)當(dāng)是：在能滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載要求的前題下，盡量選容量小一些的電動(dòng)機(jī)。電機(jī)容量并不是電機(jī)選擇的唯一內(nèi)容電機(jī)選擇應(yīng)包括：（1）電機(jī)的種類(lèi)（交流或直流，同步電機(jī)或異步電機(jī)）（2）型式開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式、防爆式、立式、臥式（3）容量（額定功率）（4）額定轉(zhuǎn)速（5）額定電壓選擇電動(dòng)機(jī)額定功率時(shí)應(yīng)考慮哪些因素？

電動(dòng)機(jī)的容量是由三個(gè)因素決定的，即：允許溫升過(guò)載能力起動(dòng)能力

電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中有損耗，就使其發(fā)熱和溫度升高。

在電動(dòng)機(jī)中，耐熱最差的是電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的絕緣材料。

通常電動(dòng)機(jī)容量是按周?chē)h(huán)境溫度為40度時(shí)設(shè)計(jì)的。

電動(dòng)機(jī)的溫升，是由它的發(fā)熱和散熱情況決定的，在運(yùn)行中如果不超過(guò)絕緣材料耐熱等級(jí)所允許的最高溫度，電動(dòng)機(jī)就可以長(zhǎng)期運(yùn)行。

電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力決定于它的電氣性能。對(duì)于變化的負(fù)載，在決定電動(dòng)機(jī)的容量時(shí)，需要校驗(yàn)它的過(guò)載能力。

電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力主要決定于絕緣材料的允許溫度。

一般應(yīng)使電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的最大值。

對(duì)于每一臺(tái)具體的電動(dòng)機(jī)，其過(guò)載能力可以在產(chǎn)品目錄中查到。過(guò)載倍數(shù)各種電動(dòng)機(jī)的過(guò)載倍數(shù)電動(dòng)機(jī)類(lèi)型直流電動(dòng)機(jī)繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)鼠籠異步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)1.5~2(特殊型可達(dá)3~4）2~2.5(特殊型可達(dá)3~4）1.8~2(雙籠型可達(dá)2.7）2~2.5(特殊型可達(dá)3~4）

生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在靜止?fàn)顟B(tài)下的摩擦阻力往往大于運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力，要使所選的電動(dòng)機(jī)能帶著負(fù)載起動(dòng)，就必須考慮電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力是否滿(mǎn)足要求。

對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)，雖然過(guò)載能力受換向的限制，但在剛起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速等于零，對(duì)換向有利，因此，一般地說(shuō)，起動(dòng)時(shí)允許的電流過(guò)載倍數(shù)略大于正常工作時(shí)允許的電流過(guò)載倍數(shù)。

在選擇籠型異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，由于它的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，且受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響大，因此，除需要校驗(yàn)過(guò)載能力之外，還需要校驗(yàn)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

如果起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不夠大?？梢钥紤]選用起動(dòng)性能較好的深槽式異步電動(dòng)機(jī)、雙籠型異步電動(dòng)機(jī)。4）斷續(xù)周期工作制

此外，還與負(fù)載的性質(zhì)和工作方式有密切的關(guān)系。它可以分為以下四種類(lèi)型：1）恒定負(fù)載連續(xù)工作制2）變化負(fù)載連續(xù)工作制3）短時(shí)工作制一、不同工作方式下電動(dòng)機(jī)功率的選擇（一）恒定負(fù)載連續(xù)工作制下電動(dòng)機(jī)功率的選擇（二）短時(shí)工作制下電動(dòng)機(jī)功率的選擇(三）變動(dòng)負(fù)載連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)功率的選擇（四）斷續(xù)周期工作制下電動(dòng)機(jī)功率的選擇（一）恒定負(fù)載連續(xù)工作制下電動(dòng)機(jī)功率的選擇根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速，計(jì)算出所需要的負(fù)載功率式中折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載

電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率略大于

當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定且需要在基速以上調(diào)速時(shí)，其額定功率應(yīng)按所要求的最高工作轉(zhuǎn)速計(jì)算。

對(duì)起動(dòng)條件沉重（靜阻轉(zhuǎn)矩較大或帶有較大的飛輪力矩）而采用籠型異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的場(chǎng)合，在初選電動(dòng)機(jī)的額定功率和轉(zhuǎn)速后，還分別校驗(yàn)起動(dòng)過(guò)程中的最小轉(zhuǎn)矩和允許的最大飛輪力矩，以保證生產(chǎn)機(jī)械能順利地起動(dòng)和在起動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)不至于過(guò)熱。電動(dòng)機(jī)最小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：起動(dòng)過(guò)程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N.m)電動(dòng)機(jī)最小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：保證起動(dòng)時(shí)有足夠加速轉(zhuǎn)矩的系數(shù)，一般取電壓波動(dòng)系數(shù)，即起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)端電壓與額定電壓之比。全壓起動(dòng)時(shí)：允許最大飛輪力矩為:折算到電動(dòng)機(jī)軸上傳動(dòng)機(jī)械的最大飛輪力矩（)包括電動(dòng)機(jī)在內(nèi)的整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)所允許的最大飛輪力矩（）折算到電動(dòng)機(jī)上的數(shù)值，由電動(dòng)機(jī)資料中查取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的飛輪力矩

電動(dòng)機(jī)的平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩滿(mǎn)足：則所選電動(dòng)機(jī)功率可以采用（二）短時(shí)工作制下電動(dòng)機(jī)功率的選擇在短時(shí)工作制下，同樣可按：

計(jì)算出所需要的負(fù)載功率，然后選擇具有適當(dāng)工作時(shí)間的短時(shí)定額電動(dòng)機(jī)。

如果沒(méi)有合適的短時(shí)定額電動(dòng)機(jī)，也可以選用斷續(xù)定額電動(dòng)機(jī)。

計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，應(yīng)考慮其過(guò)載能力。對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)：短時(shí)負(fù)載功率的最大值(kw)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩過(guò)載倍數(shù)(三）變動(dòng)負(fù)載連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)功率的選擇0轉(zhuǎn)矩負(fù)載各分段時(shí)間內(nèi)的電流值（A);各分段時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)矩值（N.m);一個(gè)周期的總時(shí)間

當(dāng)負(fù)載不是矩形，而是三角形或梯形時(shí)，則應(yīng)將每一時(shí)間間隔內(nèi)轉(zhuǎn)矩或電流值換算成等效值。對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)三角形線(xiàn)段的等效值為：或：對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)梯形線(xiàn)段的等效值為：或：0梯形或三角形負(fù)載根據(jù)或選取電動(dòng)機(jī)的額定值后，還要用最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力，即：（四）斷續(xù)周期工作制下電動(dòng)機(jī)功率的選擇斷續(xù)周期工作制是指電動(dòng)機(jī)在恒定負(fù)載下工作時(shí)間與停止時(shí)間之和稱(chēng)為一個(gè)周期，工作時(shí)間與周期之比稱(chēng)為負(fù)載持續(xù)率，用表示，即負(fù)載持續(xù)率：重復(fù)短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)的速度和負(fù)載圖0

對(duì)于上圖所示的斷續(xù)周期工作制應(yīng)盡量選用斷續(xù)定額電動(dòng)機(jī)；所選用的負(fù)載持續(xù)率額定值應(yīng)盡量接近實(shí)際工作條件下負(fù)載持續(xù)率

當(dāng)實(shí)際工作的值大于60%時(shí)，可采取強(qiáng)迫通風(fēng)或選用連續(xù)定額電動(dòng)機(jī)。

斷續(xù)工作制下，電動(dòng)機(jī)的校驗(yàn)可采用等效電流（或等效轉(zhuǎn)矩）法，也可采用平均損耗法。由于前者較簡(jiǎn)便，通常被較多采用。1）選用斷續(xù)定額電動(dòng)機(jī)；等效電流、等效轉(zhuǎn)矩為：

下標(biāo)：s、b、sr和o分別表示起動(dòng)、制動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行和停歇。2）選用連續(xù)定額電動(dòng)機(jī)：等效電流、等效轉(zhuǎn)矩為：電動(dòng)機(jī)起、制動(dòng)過(guò)程中的散熱惡化系數(shù)停止時(shí)電動(dòng)機(jī)散熱惡化系數(shù)

對(duì)于籠型和繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)及恒定勵(lì)磁的并勵(lì)或他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)采用等效電流或等效轉(zhuǎn)矩法均可；

但對(duì)于串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和利用變勵(lì)調(diào)速的直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)，則不能采用等效轉(zhuǎn)矩法，而應(yīng)采用等效電流法。實(shí)際的負(fù)載持續(xù)率值為：當(dāng)求出的值與所選的電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載持續(xù)率值不相等，但相差不多時(shí)，應(yīng)計(jì)算出然后折算到與所選電動(dòng)機(jī)的值下相等效的數(shù)值，即：或：如果求出的值與所選值相差較大，例如實(shí)際算出的值為35%，而初選的電動(dòng)機(jī)定額則重新進(jìn)行校驗(yàn)。當(dāng)選取的電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩：若按：校驗(yàn)最大過(guò)載轉(zhuǎn)矩也能通過(guò)，則所選電動(dòng)機(jī)可以采用例題：平穩(wěn)負(fù)載長(zhǎng)期工作制電動(dòng)機(jī)容量校驗(yàn)實(shí)例：（1）機(jī)械及工藝參數(shù)：負(fù)載轉(zhuǎn)矩起動(dòng)過(guò)程中的最大靜阻轉(zhuǎn)矩：要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)機(jī)械折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總飛輪力矩：（2）計(jì)算負(fù)載功率：初選籠型異步電動(dòng)機(jī)，其數(shù)據(jù)為：最小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪力矩：允許的最大飛輪力矩：電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為：電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)荷率為：（3）校驗(yàn)最小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：假定電動(dòng)機(jī)按全壓起動(dòng)：電動(dòng)機(jī)的實(shí)際最小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：故最小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩校驗(yàn)可以通過(guò)（4）校驗(yàn)允許的最大飛輪力矩：平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：校驗(yàn)允許的最大飛輪力矩為：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪力矩：允許的最大飛輪力矩：由于：故所選型電動(dòng)機(jī)可以采用二、變流器供電對(duì)電動(dòng)機(jī)選用的影響

這里說(shuō)的變流器供電主要是指電動(dòng)機(jī)主要回路通過(guò)整流器，斬波器或逆變器等變流裝置供電。

交流調(diào)速系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)，在選用時(shí)有兩方面的因素需要特殊考慮：一是由于變流器供電非正弦產(chǎn)生的電壓和電流諧波的影響；二是由于電動(dòng)機(jī)變速運(yùn)行帶來(lái)的問(wèn)題。

1）由于存在電流諧波，使電動(dòng)機(jī)定子電流增加約2%~20%，空載時(shí)尤為突出。同時(shí)，諧波電流又增加無(wú)功功率，從而使電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)有所降低。

1.非正弦供電對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響2）由于供電電壓和電流諧波產(chǎn)生附加損耗，可使電動(dòng)機(jī)的效率約降1%~3%。3）由于電動(dòng)機(jī)總損耗增大，使電動(dòng)機(jī)的溫升約增加5~10k4）由于電源諧波分量產(chǎn)生的諧波轉(zhuǎn)矩，在某些情況下可能引起電動(dòng)機(jī)振動(dòng)，特別在低頻運(yùn)行時(shí)可能對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行造成威脅。5）由于非正弦供電磁動(dòng)勢(shì)諧波的影響，電動(dòng)機(jī)的電磁噪音增大。2.變速運(yùn)行對(duì)電動(dòng)機(jī)選用的影響1）對(duì)于采用自扇冷的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)冷卻能力隨之降低，因而對(duì)于低速運(yùn)行時(shí)的電動(dòng)機(jī)散熱問(wèn)題必須予以充分考慮?？赏ㄟ^(guò)采用強(qiáng)迫通風(fēng)方式。2）對(duì)于恒速運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，系統(tǒng)的機(jī)械共振頻率一般遠(yuǎn)離電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。然而對(duì)于變速運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，機(jī)組的共振點(diǎn)落在電動(dòng)機(jī)的變速運(yùn)行范圍內(nèi)則電動(dòng)機(jī)可能發(fā)生危險(xiǎn)的振動(dòng)。

應(yīng)盡量選用脈振轉(zhuǎn)矩振幅小的電動(dòng)機(jī)。同時(shí)，還可采取機(jī)械上的對(duì)策，如采用能吸收脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和改變系統(tǒng)共振頻率的高彈性聯(lián)接器，以及增加電動(dòng)機(jī)的抗振強(qiáng)度等措施，確保電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行可靠性。3）對(duì)于恒速運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，額定值和最佳工作點(diǎn)的選取比較簡(jiǎn)單，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載特性不同，因而額定值和最佳工作點(diǎn)的選取是個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使電動(dòng)機(jī)的負(fù)載特性盡可能地實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)運(yùn)行區(qū)間的最佳覆蓋。