弹簧操动机构电动机参数选择

调速方便。在高压电气行业应用比较普遍。
的角速度 ，折算至电动机转轴上 ，即为电机的最小转速 nmin 。由
1 弹簧操动机构电动机参数选择与计算 由负载转矩 TL 和负转载转速矩nT可L 和以转速求n得可电以求机得的电功机的率功；率根；据根据电电机机的的使使用用情情况 ，况，确定电机其
影响电机的参数很多 ，但我们在选型时首先考虑的基本参数
对直流电动机来说 ，其额定容量是指它的转轴上输出的机械
功率 ，用 PN 表示。电动机转轴上输出的额定转矩用 T2N 表示 ，转
子角速度的额定值用ωN 表示 ，则有 ：
PN
= T2N
•ωN
= T2N
• 2π nN 60
= T2N • nn 60
= T2N • nn 9.55
（1）
2π
由式（1）可以看出 ，电动机的额定功率与其额定输出转矩
特性与直流电机相同 ；当串励电机的供电电源为交流电时 ，称为
运动 ，通过装配在棘轮上的拉杆拉动弹簧筒内的法兰向上运动 ，
交流串激电机 ，因主磁通与电枢电流方向随电源极性改变而同时
法兰压缩合闸弹簧储能。
改变 ，其机械特性与直流串励电机相似 ，但在交流电作用下 ，电
以棘轮为研究对象 ，首先计算弹簧储能过程中棘轮所需提供
2.3 电机功率计算
根据上面的计算结果 ，新电机的部分参数如下 ：
额定转矩 ：T2N =14.5 N·m 额定转速 ：n = 420 r/min
P = T2N • n = 14.5× 420 = 637.7 W
9.55
9.55
电动机的额定功率圆整为 ：
PN = 640 W
参考文献 [1]李发海，王岩.电机与拖动基础[M].2版.清华大学出版 社，1994，6. [2]周希章，周全.电动机的起动、制动和调速[M].2版.机械 工业出版社，1999，12. [3]汤蕴璆，史乃.电机学[M].2版.北京 ：机械工业出版社， 2005，1.
关 键 词 电机 ；弹簧操动机构 ；参数选择
中图分类号 TM7
文献标识码 A
文章编号 1674-6708（2011）38-0180-02
在高压电气行业 ，弹簧操动机构使用的电机主要是交直流两
轮与大齿轮的轴向夹角为 90°，减速比 1 ：2。棘爪与大齿轮同轴 ，
用串励电动机。串励电机的供电电源为直流电时，为直流串励电机， 大齿轮转动时带动棘爪做往复运动 ，棘爪推动棘轮做逆时针间歇
（上接第185页）
（上接第189页）
对农民进行信息技术和电子务商培训 ，教会农民使用和掌握 检索网络信息和网上交易的方法和技术 ，提高农民的信息素质和 技术水平 ，改善农产品电子商务应用的社会基础。在培训方面 ， 可由各级政府牵头 ，由当地职业学校负责对农户进行电子商务技 能的培训。
4.3 加强政府引导和调控
定电流 ，对应过载转矩倍数为 2.25 倍额定转矩 ，时间 120s。因此 ，
新电机的过载转矩倍数定为 ：λ = 2 倍额定转矩。
电动机转轴上实际需要提供的转矩 ：
TL
=
T轴 λ
=
28.34 2
= 14.17
N.m
因该计算过程是按压缩弹簧所需的最大扭矩来计算负载转矩 ，
且过载系数选定 λ = 2 < 2.25 ( 电机的允许过载系数 )，故选取电动
磁功率损耗大 ，机械效率较低。因此 ，串励电机一般按直流电机
的最大拉力矩 ，通过储能系统各相关部件的受力分析及扭矩传递
来分析和计算。 串励电机的特点 ：机械特性软、起动转矩大、过载能力强 ，
关系 ，把该最大拉力矩折算至电动机转轴上 ，即为负载转矩 TL 。 根据储能过程中 ，棘轮所转过的角度及储能时间要求 ，计算棘轮
10°、每 1°、每 0.1°为间隔单位进行计算 ，最终找出最大值。
然后通过几何关系求得。对于弹簧机构来说 ，按其储能要求时间
来计算电机的转速即可 ；t 为技术要求规定的动作时间拉。力矩为：TMAX
= 126）0以9 N棘·轮m、，棘本爪计为研算究可对以象的采受用力分Ex析cel 函数编程，分别计算以下参
（上接第183页）
参考文献 [1]肖萍萍.SDH 原理与技术[M].人民邮电出版社，2008，10. [2]肖水英.SDH自愈环的互通探讨[J].电力系统通信， 2006(1). [3]高会生，赵建立，王宇，陈旭升，熊华.SDH自愈环网有效 性模型的研究[J].华北电力大学学报：自然科学版，2009(1).
10°、每
1°、
每 0.1°为间隔单位进行计算，最终找出最大值。
作者简介 ：刘力 ，助理工程师 ，工作单位 ：河南平高电气技术中心 ，从事高压电器机构设计
2）以棘轮、棘爪为研究对象的受力分析
《科技传播》2011•3（上） 180
棘爪推动棘轮旋转，则棘轮对棘爪的反作用力必经过棘爪的作用中心点，根
Applied Technology 应用技术
棘爪推动棘轮旋转 ，则棘轮对棘爪的反作用力必经过棘爪的
1.3 电机的参数确定
数：
有了负载转矩和负载转速 ，按公式（1）可以求出负载功率。 根据负载功率 ，预选电动机的额定功率 ，确定电动机工作制 ，绝
作用中心点 ，根据力的点之矩方程 ：T = F • R 得 ：
Fmax
= Tmax R
=
1609 82.8 ×10−3
消费者对农产品在采摘、运输、储存、交易等物流环节上有 很高的环境要求。因此必须加大对农产品物流科技的投入力度 ， 才能提高农产品的竞争力。建议政府加强对农产品物流设施的科 技投入 ，支持一些涉及农产品物流设施的课题研究 ，重点扶植一 些有较高实用价值的科研成果市场化、产业化。包括新型农用运 输车的研发、冷藏车的研发 ，新型保鲜库、冷藏库的研究与建设等。 对先进设施的推广应用 ，政府短期内可给予一定的补贴 ，促进农 民对新产品的接受和使用。
政府应扶持农业 ，并制定促进农产品电子商务发展的相关政 策 ，如降低上网费用、宏观调控、税收等手段鼓励更多的农户运 用电子商务。政府中的相关部门要管理和监督农产品电子商务的 实施 ，保护农民、保护消费者。同时 ，建立农业网站 ，建立市— 县—乡—村的农业信息系统 ，构建农业电子政务框架。
4.4 提升物流水平
机的额定输出转矩为 ：
T2N = 14.5 N·m 3）转速计算
以棘轮为研究对象 ，在弹簧储能过程中 ，转过 180 度 ，对应
齿数为 37 个齿 ( 总齿数 72)。根据棘轮、棘爪的对应传动关系 ，
棘轮每前进 1 个齿 ，棘爪运动 1 个来回 ，即棘爪轴转动 1 圈 ，故
在弹簧储能过程中，棘爪轴需转过 37 圈。大齿轮与棘爪轴以键联接，
图图11 模模型型
2.2 模型计算
图图2 2棘爪棘受爪力受分析力分析
T2N 与额定输出转速 nn 的乘积成正比。因此 ，要求电他动机参的数参。数 ，
转矩计算
必须求出电动机的输出转矩与电机的额定转速。
1）压缩弹簧棘轮所需提供的最大拉力矩计算
1.1 电动机输出转矩的求法
2.2 模型计算 以棘轮为研究对象 ，计算弹簧在储能过程中为压缩弹簧棘
应用技术 Applied Technology
弹簧操动机构电动机参数选择
刘 力 ，张 帆 ，陆 静 河南平高电气股份有限公司 ，河南平顶山
467001
摘 要 在高压电气行业 ，弹簧操动机构较多使用串励电动机。串励电动机机械特性软、起动转矩大、过载能力强。在
确定电动机参数时主要依据其工作状况、转速和输出扭矩等参数来选择其功率和绝缘等级。
根据实际工作状况 ，弹簧机构储能时间 t15s，间隔 3min，储
能系统属于频繁起、制动变载荷系统。因此 ，选用短时定额串励
电动机 ，起动转矩大 ，适用于频繁起、制动工况 ，工作制 ：S2—
1min，绝缘等级 B 级。
对于短时工作制电机 ，其额定功率应按过载能力来计算选择 ，
对于一般用途中小型直流电机 ，电流的允许过载倍数为 1.5 倍额
确定电机其他参数。
包括 ：电压、电流、功率、转速及输出扭矩。除此之外 ，还必须
考虑的影响因素有 ：工作制、换向和绝缘等级。
对于一个电机来说 ，基本参数缺一不可。电机的参数计算 ，
除工作状况 ( 工作电压 ，交流或直流 ) 已知之外 ，转速和输出扭矩
由负载求得。最后求得电机的功率 ，根据功率因数求得额定电流。
动效
率关
系折1算）到压电缩弹簧弹棘簧 K轮值所作需拉用提杆半径供棘的轮最旋大转 拉棘轮力旋矩转计压弹缩算簧量
（N·mm）
角度量 弧度量
弹簧 压缩力值
拉杆扭矩 （N·m）
1.2 电动机额定转速的求法
（mm）
（mm） （N）
一般根据本体的行程及该行程所用时间 ，求出触头运行以速棘度轮， 为研究对其象中 K，=计24算0，弹拉杆簧作在用储半能径 过R=5程0，中棘为轮旋压转缩角弹度簧分棘别以轮每所需提供的最大
= 19432
N
缘等级等。必要时需要校核电动机的允许温升。最后通弹过簧寿命K 试 拉杆作棘爪的棘偏轮心旋距为ζ = 2.8mm ，因此偏心轴提供的扭矩为 ：
验来验证电动机的参数选择是否合理。 2 模型计算分析 我们以以下模型为例 ，来计算电机参数。
值 (N·mm)
用半径电T偏
机= F转与max 角偏•ζ 心度= 19轴43之2×棘间0.00经轮28过旋= 5锥4转.4齿1 N轮·弹减m 速簧，压减缩速
比
弹簧压缩力
j=2，效 率
(m的ηm)=扭0矩.96为( ：选用量8 级精度闭弧式度传量动 )。因此量，(电m动m)机轴上需要值提(供N)
拉杆扭 (N·m
2.1 计算原理 储能系统
，小齿
K=240，拉T轴 杆= Tj作•偏η用= 2半5×40径.4.916R==2580.3，4 N棘·轮m 旋转角度分别以每