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技術(shù)文章

高川電機(jī)解析電動(dòng)機(jī)選擇方法

閱讀:3042發(fā)布時(shí)間:2012-7-26

  選擇電機(jī),首先要確定電機(jī)工作點(diǎn)的力矩有多大,及在這個(gè)力矩下需要的電機(jī)轉(zhuǎn)速(即額定轉(zhuǎn)速)是多少。依此可以確定需要多大尺寸的電機(jī)能滿足這個(gè)要求。電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速和額定力矩決定了電機(jī)的輸出功率。對(duì)于兩臺(tái)尺寸*相同的電機(jī)來(lái)說(shuō),由于轉(zhuǎn)速不同,力矩不同,所以輸出功率也不同。力矩大、轉(zhuǎn)速高的電機(jī),其輸出功率就大,當(dāng)然電流也要增大。
  
  輸出功率的計(jì)算方法如下:
  
  P2=1.028×10×T×N單位:瓦(W)
  
  其中:T--負(fù)載力矩單位:克/厘米(g.cm)N--負(fù)載轉(zhuǎn)速單位:轉(zhuǎn)/分(rpm)
  
  對(duì)于同一臺(tái)電機(jī),當(dāng)力矩不變時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)速與電壓成正比。即:電壓越高,轉(zhuǎn)速越高。如:一臺(tái)12V電機(jī),在額定力矩下的負(fù)載轉(zhuǎn)速為5000rpm,當(dāng)把電壓升高到24V時(shí),則負(fù)載轉(zhuǎn)速大約為10000rpm。
  
  對(duì)于同一臺(tái)電機(jī),負(fù)載轉(zhuǎn)速與負(fù)載力矩成反比。即:隨著負(fù)載力矩的增大,電機(jī)轉(zhuǎn)速將降低。如:一臺(tái)電機(jī),若在200g.cm時(shí)的轉(zhuǎn)速為5000rpm,當(dāng)負(fù)載力矩大于200g.cm時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)速將低于5000rpm;而當(dāng)負(fù)載力矩小于200g.cm時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)速將高于5000rpm。
  
  一般來(lái)說(shuō),電機(jī)所帶的負(fù)載力矩,應(yīng)與電機(jī)給定的額定力矩相同。因?yàn)椋陬~定力矩下工作時(shí),電機(jī)是處于zui率點(diǎn)附近。而當(dāng)負(fù)載力矩大于額定力矩時(shí),電機(jī)處在超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),這將影響到電機(jī)的發(fā)熱和使用壽命。
  
  電機(jī)的力矩通常用g.cm(克/厘米)表示,與其他力矩單位的換算關(guān)系是:
  
  1g.cm=0.098mNm=0.014oz-in
  
  1mNM=10.2g.cm=0.142oz-in
  
  1oz-in=7.056mNm=72.0g.cm
  
  長(zhǎng)度單位的換算關(guān)系是:1mm=0.039inlin=25.4mm
  
  重量單位的換算關(guān)系是:1g=0.035ozloz=28.35g
  
  正確選擇電動(dòng)機(jī),功率、種類、型式是極為重要的。選擇電動(dòng)機(jī)時(shí),應(yīng)根據(jù)負(fù)載和使用環(huán)境的實(shí)際情況進(jìn)行選擇,選擇時(shí)應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)盡可能與負(fù)載相匹配,既不宜“大”,更不宜“小馬拉大車(chē)”。
  
  1).功率的選擇
  
  電動(dòng)機(jī)的功率根據(jù)負(fù)載的情況選擇合適的功率,選大了雖然能保證正常運(yùn)行,但是不經(jīng)濟(jì),電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)都不高;選小了就不能保證電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的正常運(yùn)行,不能充分發(fā)揮生產(chǎn)機(jī)械的效能,并使電動(dòng)機(jī)由于過(guò)載而過(guò)早地?fù)p壞。
  
  (1)連續(xù)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)功率的選擇
  
  對(duì)連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī),先算出生產(chǎn)機(jī)械的功率,所選電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或稍大于生產(chǎn)機(jī)械的功率即可。
  
 ?。?)短時(shí)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)功率的選擇
  
  如果沒(méi)有合適的專為短時(shí)運(yùn)行設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī),可選用連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)。由于發(fā)熱慣性,在短時(shí)運(yùn)行時(shí)可以容許過(guò)載。工作時(shí)間愈短,則過(guò)載可以愈大。但電動(dòng)機(jī)的過(guò)載是受到限制的。通常是根據(jù)過(guò)載系數(shù)l來(lái)選擇短時(shí)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的功率。電動(dòng)機(jī)的額定功率可以是生產(chǎn)機(jī)械所要求的功率的1/l。
  
  2).種類和型式的選擇
  
 ?。?).種類的選擇
  
  選擇電動(dòng)機(jī)的種類是從交流或直流、機(jī)械特性、調(diào)速與起動(dòng)性能、維護(hù)及價(jià)格等方面來(lái)考慮的。
  
  ①交、直流電動(dòng)機(jī)的選擇
  
  如沒(méi)有特殊要求,一般都應(yīng)采用交流電動(dòng)機(jī)。
  
 ?、谑蠡\式與繞線式的選擇
  
  三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,堅(jiān)固耐用,工作可靠,價(jià)格低廉,維護(hù)方便,但調(diào)速困難,功率因數(shù)較低,起動(dòng)性能較差。因此在要求機(jī)械特性較硬而無(wú)特殊調(diào)速要求的一般生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)應(yīng)盡可能采用鼠籠式電動(dòng)機(jī)。
  
  因此只有在不方便采用鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)時(shí)才采用繞線式電動(dòng)機(jī)。
  
  (2結(jié)構(gòu)型式的選擇
  
  電動(dòng)機(jī)常制成以下幾種結(jié)構(gòu)型式:
  
 ?、匍_(kāi)啟式
  
  在構(gòu)造上無(wú)特殊防護(hù)裝置,用于干燥無(wú)灰塵的場(chǎng)所。通風(fēng)非常良好。
  
  ②防護(hù)式
  
  在機(jī)殼或端蓋下面有通風(fēng)罩,以防止鐵屑等雜物掉入。也有將外殼做成擋板狀,以防止在一定角度內(nèi)有雨水滴濺入其中。
  
 ?、鄯忾]式
  
  它的外殼嚴(yán)密封閉,靠自身風(fēng)扇或外部風(fēng)扇冷卻,并在外殼帶有散熱片。在灰塵多、潮濕或含有酸性氣體的場(chǎng)所,可采用它。
  
 ?、芊辣?br />  
  整個(gè)電機(jī)嚴(yán)密封閉,用于有爆炸性氣體的場(chǎng)所。
  
 ?。?).安裝結(jié)構(gòu)型式的選擇
  
 ?、贆C(jī)座帶底腳,端蓋無(wú)凸緣(B3)
  
 ?、跈C(jī)座不帶底腳,端蓋有凸緣(B5)
  
 ?、蹤C(jī)座帶底腳,端蓋有凸緣(B35)
  
  (4).電壓和轉(zhuǎn)速的選擇
  
 ?、匐妷旱倪x擇
  
  電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)的選擇,要根據(jù)電動(dòng)機(jī)類型、功率以及使用地點(diǎn)的電源電壓來(lái)決定。Y系列鼠籠式電動(dòng)機(jī)的額定電壓只有380V一個(gè)等級(jí)。只有大功率異步電動(dòng)機(jī)才采用3000V和6000V。
  
 ?、谵D(zhuǎn)速的選擇
  
  電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定的。但通常轉(zhuǎn)速不低于500r/min。因?yàn)楫?dāng)功率一定時(shí),電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速愈低,則其尺寸愈大,價(jià)格愈貴,且效率也較低。因此就不如購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)高速電動(dòng)機(jī)再另配減速器來(lái)得合算。
  
  異步電動(dòng)機(jī)通常采用4個(gè)極的,即同步轉(zhuǎn)速n0=1500r/min。
  
  例有一Y225M-4型三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī),額定數(shù)據(jù)如下:試求(1)額
  
  定電流;(2)額定轉(zhuǎn)差率SN;(3)額定轉(zhuǎn)矩TN、zui大轉(zhuǎn)矩Tmax、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。
  
  轉(zhuǎn)速電壓效率功率因數(shù)Ist/INTst/TNTmax/TN(l)
  
  45kW1480r/min380V92.3%0.887.01.92.2
  
  解:(1)4-10Kw電動(dòng)機(jī)通常都采用380V/△接法
  
 ?。?)已知電動(dòng)機(jī)是四極的,即
  
  所以
  
  (3)
  
  3)、轉(zhuǎn)速的選擇
  
  在選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速時(shí),要根據(jù)被帶動(dòng)的作業(yè)機(jī)械的轉(zhuǎn)速來(lái)確定。同時(shí)還要考慮到經(jīng)濟(jì)性和傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)單兩方面因索。如果所選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和作業(yè)機(jī)械轉(zhuǎn)速一致,則可以通過(guò)聯(lián)軸器直接進(jìn)行驅(qū)動(dòng),這樣,傳動(dòng)裝置就比較簡(jiǎn)單。若作業(yè)機(jī)械轉(zhuǎn)速較低,選用低速電動(dòng)機(jī)往往不經(jīng)濟(jì)。因?yàn)楣β氏嗤碾妱?dòng)機(jī),其重量和價(jià)格隨轉(zhuǎn)速的增加而減少。而且低速電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率均不如髙速電動(dòng)機(jī)。從這一角度看,選用髙速電動(dòng)機(jī)比較經(jīng)濟(jì)。但高速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩較小,啟動(dòng)電流較大,如果電動(dòng)機(jī)和作業(yè)機(jī)械的轉(zhuǎn)速相差很大,則需要多級(jí)變速,使傳動(dòng)裝置復(fù)雜化,所以轉(zhuǎn)速的選擇應(yīng)綜合考慮。
  
  4)、結(jié)構(gòu)形式的選擇
  
  電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式主要根據(jù)工作環(huán)境來(lái)選擇。防護(hù)式及開(kāi)啟式電動(dòng)機(jī)的防護(hù)條件比較差,一般只能用于室內(nèi),且要求環(huán)境干燥,塵土少。封閉式電動(dòng)機(jī)的防護(hù)性能較好,室內(nèi)外均可使用,能防止灰塵、鐵屑或其它雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部。另外還有密封式電動(dòng)機(jī),整個(gè)電動(dòng)機(jī)都嚴(yán)密地密封起來(lái),可以漫在水里工作,如潛水泵等。

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