电动机选择和容量计算

电动机选择和容量计算

电动机的选择和容量计算

电动机选择的基本要求（GB50055－93,第2.2.1条）：电动机的工作制、额定功率、堵转转距、最小转距、最大转距，转速及其调节范围等电气和机械参数，应满足电动机所拖动的机械（以下简称机械）在各种运行方式下的要求。

1.电动机的类型选择

电气传动系统由电动机、电源装置和电气传动控制系统三部分组成。经常使用的电动机类型可以分为：

笼型电动机 异步电动机 交流电动机 绕线型电动机

普通同步机 励磁 同步电动机 无换向器电动机

磁阻电动机 永磁 并激（他励） 串激（串励）

直流电动机 复激（复励） 永磁直流电动机（小功率）

常用的电动机类型及各类电动机的比较如下：

(1) 笼型电动机：结构简单、耐用、可靠、易维护、价格低、特性硬，但起动和调速性能差，起动时的功率因数低（0.25左右），一般无调速要求的机械应广泛采用。在变频电源供电的情况下可变频调速。变极多速电动机，可分级调速，但体积大，价格较贵。

笼型电动机的自然机械特性如图1所示。

图1

常用的表达式为：

M=

2Mcr

SScr ScrS

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式中 M—电磁转矩（N-m）;

Mcr—临界转矩（N-m）; S—转差率；

Scr—临界转差率。

(2)绕线型电动机：因有滑环，结构复杂，维修麻烦，价格比较贵。但由于它的起动力矩大，起动时的功率因数高，且可进行小范围的速度调节，控制设备也简单，故适用于电网容量小，起动次数多的机械，如起重机上的机械设备。此外，绕线型电动机也用于需要软化特性的机械，如带飞轮的剪断机等。

绕线型电动机的自然机械特性和表达式与笼型机相同。

（3）同步电动机：恒转速输出，功率因数可调，价格贵，一般只在不需要调速的高电压、大容量的机械上采用，以改善并提高电网的功率因数，如鼓风机、空压机及水泵等设备。 但是，近年来，随着变频技术的发展，高电压、大容量的同步机已广泛用于冷、热轧机的主传动上，其优点是：

a. 功率因数高，效率高，因此需要的变频装置的容量小。

b. 能有效的抑制电枢反应，承受冲击的能力强和运行稳定性高。由于转子侧为

直流励磁，有可能使定子和转子间的气隙做大，利于电机制造。此外，大功率异步机还必须面对转子挠度、轴承精度而引起的定子和转子间的相擦问题，较小的气隙对制造或维修都带来较大困难。

c. 同步电动机的转动惯量小，具有较高的动态响应和静态精度。

d. 大容量同步机的定子重量和转子重量比异步机轻。以同步机的定子重量和转

子重量为100%，则异步机的定子重量和转子重量则为116%和109%，因此，同步机外形尺寸小。但是，同步机多一套励磁系统，控制系统复杂，需增设转子位置检测环节，结构也比异步机复杂。

同步电动机的自然机械特性如图2所示，常用的表达式为：

ns=60f/p Ms=

9.56m1u1E0

sin

nsxs

=900时,

Mmax=

9.56m1u1E0

nsxs

式中 E0---空载电势（V）； ---功角；

Ms---同步转距（N-m）； xs---同步电抗（ ）； m1---相数；

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u1---相电压（V）。

（4）直流电动机： 他激电动机的调速性能好、范围宽，适用于各种负载特性的需要，

但比交流电动机的价格贵、维护复杂，且需要直流电源，因此，只在技术经济合理的条件下方可使用。

串激电动机的的特点是起动力矩大、过载能力强、特性软，适用于

牵引机械上。

复激电动机的起动转矩和过载能力均比并励电动机大，但调速范围

小。接成积复激时，适用于起动转矩大，负载具有强烈变化的设备。

直流电动机的自然机械特性如图3所示，常用的表达式有：

E=Ke n M=KM I KM=

Ke

1.03

u-E=I R

式中 E---反电动势（V）； Ke---电动机电势常数； ---磁通（Wb）； n---电动机转速（r/min）； M---电动机转矩（N-m）； KM---电动机转矩常数；

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u---电枢电压（V）； I---电枢电流（A）； R---电枢电阻（ ）。

因此，电动机的类型选择，应符合下列规定（GB50055-93第2.2.2条）：

（1）机械对起动、调速及制动无特殊要求时，应采用笼型电动机，但功率较大且连续

工作的机械，当技术经济上合理时，宜采用同步电动机； （2）符合下列情况之一时，宜采用绕线式电动机：

a. 重载起动的机械，选用笼型电动机不能满足起动要求或加大功率不合理时； b. 调速范围不大的机械，且低速运行时间较短时。

（3）机械对起动、调速及制动有特殊要求时，电动机的类型及其调速方式应根据技术

经济比较确定。在交流电动机不能满足机械要求的特性时，宜采用直流电动机。交流电源消失后必须工作的应急机组，亦可采用直流电动机。

变负载运行的风机和泵类机械，当技术经济上合理时，应采用调速装置，并应选

用相应类型的电动机。

2.电动机工作制选择

电动机工作制是电机承受负载情况的说明，包括起动、运行、电制动、空载、断能停转 以及这些阶段的持续时间和先后顺序。

电动机工作制的类型分为S1~S9，见表1。

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表1序号 工作制类 别 定 义 示 意 图

1

连续工作 制 S1

在恒定负载下连续 运行至热稳定 状态

2

短时工作 制 S2

在恒定负载下按给 定的时间运行未达 到热稳定状态时即 停机和断能一段时 间，使电机再度冷 却到冷却介质温度 之差在 2K 以内

3

断

续周期 工作制 S3

按一系列相同的 工作周期运行，每 一周期由一段恒定 运行时间及一段停 机和断能时间所组 成，但这些时间较 短，均不足以使电 机达到热稳定状 态，且每一周期的 起动电流对温升无 明显的影响 FC=(N/N+R)100%

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包括起动 的断续周 期工作制 S4 4

按一系列相同的 工作周期运行，每 一周期由一段起动 时间、一段恒定负 载运行时间及一段 停机和断能时间所 组成，但这些时间 较短，均不足以使 电机达到热稳定状 态 FC= (D+N/D+N+R) 100%

包括电制 动的断续 周期工作 制 S5 5

按一系列相同的 工作周期运行，每 一周期由一段起动 时间、一段恒定负 载运行时间，一段 快速电制动时间、 一段停机和断能时 间所组成，但这些 时间较短，均不足 以使电动机达到热 稳定状态 FC=(D+N+F/D+N+ F+R)100%

6

连续周期 工作制 S6

按一系列相同的工 作周期运行，每一 周期由一段恒定负 载运行时间和一段 空载运行时间所组 成，但这些时间较 短，均不足以使电 动机达到热稳定状 态 FC=(N/N+V)100%

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包括电制 动的连续 周期工作 制 S7 …… 此处隐藏：5939字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……