电动机选择和容量计算

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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（GB__－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（GB__-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