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）

励磁直流电动机 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=S

Scr Scr S Mcr 2

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：

n s =60f/p

M s =s

s x n E u m 01156.9sin θ θ=900时,

M max =s

s x n E u m 01156.9 式中 E 0---空载电势（V ）；

θ---功角；

M s ---同步转距（N-m ）；

x s ---同步电抗（Ω）；

m ---相数；

u

1

---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=Kφe n

M=Kφ

M

I

K

M =

03

.1

e K

u-E=R

I⋅

式中E---反电动势（V）；

K

e

---电动机电势常数；

φ---磁通（Wb）；

n---电动机转速（r/min）；

M---电动机转矩（N-m）；

K---电动机转矩常数；

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。