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                5个电机选型步骤,易学易用!

                字体:[ ] 浏览次数:775次 发布时间:2016-11-19 关闭


                电机选型需要的基本内容有:所驱动的负载类型、额定功率、额定电压、额定转速、其他条件。


                一、所驱动的负载类型

                这个得反过来从电机特点说。电机可以简单划分为直流电机和交流电机,交流又分为同步电机和异⌒步电机。

                1、直流电机

                直流电机的优点ξ 是可以方便地通过改变电压调节转速,并〖可以提供较大的转矩。适用于需要频繁调节转速的负载,如钢厂△的轧机,矿山『的提升机等。但现在随着变频技术的发展,交流♀电机也可以通过改变频率来实现调节转速。不过虽然变频电机价格比普通电机贵不了多少,但变频器价格在◆整套设备中占据主要部分,所以直流电机还有一个优点是便宜。

                直◥流电机的缺点在于结构复杂,任何设备◢只要结构复杂,必然导致故障率增加。直流电机相比于交流电机,除了绕★组复杂(励磁绕组、换向极绕组、补偿绕组、电枢绕组),还增加了滑环、电刷和换⊙向器。不仅对制造商的工艺要求高,而且后期维护成本也相对较高。因此直流电机在工业应用中是处在一个逐渐没落但过渡阶段□仍有用武之地的∞尴尬境地。如果用户资金比较》充裕的话,建议选择交流电机配变频器的方案,毕竟使用变频器也带来很多好处,这∩个不细说了。

                2、异步电机

                异步电机的优点在于结构简单,性能稳定,维护方便,价格便宜。且制造工艺上也是最简单的,曾听车间的老技师说过,装配一台直流电机的所用工时,可以完成差不多功率的两台同步电机或者四台异步电机,由☉此可见一斑。因此异步电机在工业中▃得到了最广泛的应用。

                异步电机又分为鼠笼型电机和绕线型电机,其区别♀在于转子。鼠笼型电机转子由金属条制成,铜制或铝制。铝的价格比较低,我国又是铝矿Ψ大国,在要求不╱高的场合应用广泛。但铜的机械性能和导电性能都好于铝,就我所接触的绝大部分都是铜制转子。鼠笼型电机在工艺上解决了断排的问题后,可靠性远远超∞过绕组型转子的电机。而其缺点在于,金属转子在旋转的定子磁场中切割ぷ磁感线获得的↘转矩较小,且起动电流较大,对起动力矩要求较大的负载难以胜任。尽管增加电机铁心长度▓可以获得更多的转矩,但力度十分有限。绕线型电机在启动时通过滑环给转子绕组通电〗,形成转子磁场,与旋转的定子磁场相对运动,因此获得转矩更大。且在启动过程中串联水电阻来降低启动电流,水电阻由成「熟的电控装置控制随启动过程改变阻∏值。适用于轧机、提升机等负载。由于绕线型异步电机相对鼠笼型№电机增加了滑环、水电阻等,在整体设备价格上⌒ 有一定提高。其与直流电机相比,调速范围较为狭窄且转矩相对较小,相应价值也低。

                然而异步电机由于给定子绕组通电建立旋转磁场,而绕组属于电感性元件不做︽功,要从电网中吸收无功功率,对电■网冲击很大。直观体验有大功率电感性电器接╱入电网时,电网电压下降,电灯亮度一下都降低。因此供电局对异步电动机的使用ζ会有所限制,这也是很多工厂必须考虑的地方。部分用电大户如钢厂、铝厂等,选择建立自备电厂,形成自己独立的电网,以减免对异步电动机¤的使用限制。所以异步电动机如果要满足大功率负载使用,需配备〗无功功率补偿装置,而同步◣电动机则可通过励磁装置向电网提供无功功率,功率越大同步电动机的优势就越明显,由此产生了同步电动机的ω 舞台。

                3、同步电动机

                同步电动机的优点除了过励状态可以补偿无功功率外,还包括:


                1)同步电动机的转速严格遵守n=60f/p,可以精确控制转速;


                2)运行稳定性高,当电网电压突然下降,其励磁系统一般』会强行励磁,保证↓电动机运行稳定,而异步电动机转矩(与电压平方成正比)则会ω大幅下降;


                3)过载能力比相应异步电动机大;


                4)运行效率▂高,尤其↙是低速同步电动机。


                同步电动机无法直接启动,需要异步启动或变频启动。异步启动指同步电动机在转子上装有类似于异步电机笼式绕组的∞启动绕组,在励磁回路中串接约为励磁绕组电阻值10倍的附加电阻来】构成闭合电路,把同步电动机的定子直接接入电网,使之按异步电动机启动,当转速达到亚同步转速(95%)时,再切除附加电阻的启动方式;变频」启动不多赘述。所以同步电动机缺点之一是卐需要为启动增加额外的设备装置。

                同步电机是靠励磁电流运行的,如果没有励磁,电机就是异步的。励磁是加在转◥子上的直流系统,它的旋转速度和极性与定子是一致的,如果励磁出现㊣ 问题,电动机就会失步,调整不过来,触发保护“励磁故障”电动机跳闸。所以同步电动机●缺点之二是需要增加励磁装置,以前█是由直流机直接供给,现在大多由可控硅整流供给。还是那句老话,结构越复杂、设备装置越多,故障⌒点就越多,故障率越高。

                根据同步电机的性能特点,其应用主要在提升机、磨机、风机、压缩机、轧机、水泵〓等负载上。


                综上所述,选择电动机的原则是电动机性能满足生≡产机械要求的前提下,优先选用〓结构简单、价格便宜、工作可靠、维护方便的电动机。在这方面交流电动机优于直流电动机,交流异步电动机优于交流同步电动机,鼠笼型异步电动机优于绕线型异步电动机。

                负载平稳,对起、制动无特殊要求的连续运行的生产机械,宜优先选用普通鼠笼型异∮步电动机,其广泛用于机械、水泵、风机等。

                起动、制动比较频繁,要求有较大的起动、制动转矩的生产机械,如桥式◆起重机、矿井提升★机、空气压缩机、不可逆轧钢机等,应采用绕线式异步电动机。

                无调速要求,需要转速恒定或要求改善功率因数的场合,应采用同步电动机,例如中、大容量的水泵,空气压缩机、提升机、磨机等。

                调速范围要求在1∶3以上,且需¤连续稳定平滑调速的生产机械,宜采用他励直流电动机或①用变频调速的鼠笼式异步电动机或同步电机,例如大╳型精密机床、龙门刨床、轧钢机、提升机等。

                要求起动转距大,机械特性软的生产机械,使用串励或复励直流电动机,例如电车、电机车、重型起重机等。


                二、额定功率

                电动机的额定功率是指输出功率,即轴功率,也称容量大小,是电动↓机标志性参数√。常有人问电机多大的,一般不是指电机的尺寸大小,而是指额定功率。它是♀量化电动机拖动负载能力的最重要的※指标,也是电机选型时必须提供的参数要求。

                (为额定功率,为额定电◥压,为额定电流,cosθ为功率因素,η为效率)

                正确选择电动机容量的原▓则,应在电动机能够胜任生产机械负载要求的前提下,最经济最合理地决定电动机的功率。若功率选得过大,设备投资增大,造成浪费,且电动机经常欠载运行【,效率及交流电动机的功率因数较低;反之,若功率选得▽过小,电动机将过载运行∞,造成电动机过早损坏。

                决定电动机主要功率的因素有三个:

                1)电动机的发热与温升,这是决定电动机功率的最主要因素;

                2)允许短时过载能力;

                3)对异步鼠笼型电动机还要考虑起动能力。

                首先具体生㊣产机械根据其发热、温升及其负载要求,计算并选择负载功率,电动机再㊣根据负载功率、工作制、过载要求预选额定功率。电动机的额定功率预选好后,还要进行发热、过载能力及必要时的起动能力校】验。若其中有一项不合格,须重新选择电动机,再进△行校核,直到各项都合格为止。因此工作制也是必要提供的要求之一,若无要求则默认按最常规的S1工作制处理;有过载要求的电机也○需要提供过载倍数及相应运行时间;异步鼠笼型电机驱动风机等大转动惯量负载时⊙,还需要提︽供负载的转动惯量及起动阻力矩曲线图来校核起动能力。

                以上关于额定功率的选择是在标准环境温度为40℃前提下进行的。若电动机工作的环境温度发生变化,则必须对电动机的额定功率进行修正。根据ω 理论计算和实践,在周围环境温度不同时,电动机的功率可粗略∩地按下表相应增减。

                因此气候恶劣地区还需要提供环境温度,例如印度,环境¤温度就需要按50℃进行校核。此外,高海拔对电机功率也会有影响,海拔越高,电机温升越☆大,输出◤功率越小。并且高海拔使用的电机还需考虑电晕现象的∞影响。

                对于目前市场上电@ 动机的功率范围,谨列举所掌握的本人所在公司业◎绩表数据以供参考。

                直流电机:ZD9350(磨机) 9350kW

                异步电机:鼠笼型YGF1120-4(高炉风机) 28000kW

                绕线型YRKK1000-6(生料磨机) 7400kW

                同步电机:TWS36000-4(高炉风机) 36000kW(试验机组☆达到40000kW)

                三、额定电压

                电动机的额定电压,是指在额定工作方式下的线电压。

                电动机的额定电压的选择,取决于电力系统对该企业的供电电压和电◣动机容量的大小。

                交流电动机电压等级的选择主要依使用场所供电电压等级而定。一般低电压网为380V,故额定电压为380V(Y或△接法)、220/380V(△/Y接法)、380/660V(△/Y接法)3种。低压电机功率增大到一定ω程度(如300KW/380V),电流受到导线承受※能力的限制就难以做大,或成本过高。需要通过提高电」压实现大功率输出。 高压电网供电电压一般为为6000V或10000V,国外也有3300V、6600V和11000V的电压等级。 高压电机优点是功率≡大,承受冲击№能力强;缺点是惯性大,启动和制动都困难。

                直流电动机的额定电压也要与电源电压相配合。一般为110V、220V和440V。其中220V为常用电压等级,大功率电机可提〇高到600~1000V。当交流电源为380V,用三相桥式可控硅整流电路供电时,其直流电动机的额定电√压应选440V,当用三相半波可控硅整流电源供电时,直流电※动机的额定电压应为220V。

                四、额定转速

                电动机的额定转速,是指Ψ 在额定工作方式下的转速。

                电动机和由它拖→动的工作机械都有各自的额定转速。在选择电动机的转速时,应注意转速不▂宜选的过低,因为ㄨ电动机额定转速越低,其级数越多,体◤积就越大,价格也就越高;同时,电动机的转速也不宜选的过高,因为这样会使传动机构过于复杂,而且难以维护。

                此外功@率一定时,电机转矩与转速⌒成反比。

                所以启动、制动要求不高者可从设备初始投资、占地面积和维护费用等方面,以几个不同的额定转速进行全面比较,最后确定额定转速;而经常〓启动、制♀动及反转,但过渡过程持续◣时间对生产率影响不大者,除考虑初始投资外,主要以过渡过程量损耗最小为条件来选ξ 择转速比及电动机额定转速。例如提升机◤电机,需要频繁正反转且转矩很大,转速ζ 就很低,电机体积庞大,价格昂贵。

                当电机转速较高时,还需考虑电机的◇临界转速。电机转子在运转中都会发♀生振动,转子的振幅随¤转速的增大而增大,到某一转速时振幅达到最大值(也『就是平常所说的共振),超过这一转速后振幅随转速增大逐渐减少,且稳定于某一范围内,这一转子振幅最大的转速称为转子的临界转速。这个转速等于转子的∮固有频率。当√转速继续增大,接近2倍固有频率时振幅又会增大,当转速等︼于2倍固①有频率时称为二阶临界转速 ,依次类推有三阶、四◎阶等临界转速▓。转子如果在临界转速下运行,会出现剧烈的振动,而且轴的弯曲度明显增大,长时间运行还会造成轴的严重弯曲变形,甚至折断。电机的一阶∮临界转速一般在1500转/分以上,故而常规低速电机一般不考虑临♀界转速的影》响。反之,对2极高速电机,额◣定转速接近3000转/分,则需考虑该影响,需避免让电机长期使用在※临界转速范围。

                一般来说,提供了№驱动的负载类型、电机的额定功率、额定电压、额定转速便可以将电机大致确定下来。但如果要最优化地满足负载要求,这些基本参数就远远不够了∮。还需要提供的参∴数包括:频率,工作制,过载要求,绝缘等级,防护等级,转动惯量,负载阻▅力矩曲线,安装方式,环境温度,海拔高度,户外要求等,根据具体情况提供。


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