机械设计

机械设计中电机选型有哪些要点?

 

电机选型需要的基本内容有:

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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,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。

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。

3、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需要为启动增加额外的设备装置。

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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。

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。

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。

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。直流电动机的额定电压也要与电源电压相配合。

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?四、额定转速

电动机的额定转速,是指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,转速就很低,电机体积庞大,价格昂贵。

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。