第九章 电机的选择.ppt

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在满足生产机械对电动机的功率、转矩、转速以及起动、调速、制动和过载等要求的前提下,应选用运行可靠、结构简单、便于维护、价格便宜、起动及调速控制设备简单的电动机。
综合考虑节能、货源、售后服务等方面
在电力拖动系统中,选择电动机一般包括确定电动机的种类、型式、额定电压、额定转速和额定功率、工作方式等。而最重要的是选择电动机的额定功率。决定电动机功率时,要考虑电动机的发热、允许过载能力和起动能力等因素,以发热问题最重要。

选择电动机的原则是电动机性能满足生产机械要求的前提下,优先选用结构简单、价格便宜、工作可靠、维护方便的电动机。在这方面交流电动机优于直流电动机,交流异步电动机优于交流同步电动机,笼型异步电动机优于绕线式异步电动机。
负载平稳,对起,制动无特殊要求的连续运行的生产机械,宜优先选用普通笼型异步电动机,普通的笼型异步电动机广泛用于机械、水泵、风机等。深槽式和双鼠笼是异步电动机用于大中功率,要求起动转距较大的生产机械、如空压机、皮带运输机等。
起动、制动比较频繁,要求有较大的起动、制动转矩的生产机械,如桥式起重机、矿井提升机、空气压缩机、不可逆轧钢机等,应采用绕线式异步电动机。
无调速要求,需要转速恒定或要求改善功率因数的场合,应采用同步电动机,例如中、大容量的水泵,空气压缩机等。
只要求几种转速的小功率机械,可采用变极多速(双速、三速、四速)鼠笼式异步电动机,例如电梯、锅炉引风机和机床等。
调速范围要求在1∶3以上,且需连续稳定平滑调速的生产机械,宜采用他励直流电动机或用变频调速的鼠笼式异步电动机,例如大型精密机床、龙门刨床、轧钢机、造纸机等。
要求起动转距大,机械特性软的生产机械,使用串励或复励直流电动机,例如电车、电机车、重型起重机等。

(1)安装型式的选择电动机安装型式按其位置的不同,可分为卧式和立式两种。一般选卧式,立式电动机的价格贵,只有在为了简化传动装置,必须垂直运转时才采用。
(2)防护型式的选择为防止电动机受周围环境影响而不能正常运行,或因电机本身故障引起灾害,必须根据不同的环境选择不同的防护型式。电动机常见的防护型式有开启式、防护式、封闭式和防爆式4种。
①开启式这种电机价格便宜,散热条件较好,但容易进入水气、水滴、灰尘、油垢等杂物,影响电机的寿命及正常运转,故只能用于干燥清洁的环境之中。
②防护式这种电机一般防止水滴,等杂物落入机内,但不能防止潮气及灰尘的侵入,故只能用于干燥和灰尘不多又无腐蚀和爆炸性气体的环境。
③防闭式这类电机又分为自冷式、强迫通风式和密封式3种,前两种电机,潮气和灰尘不易进入机内,能防止任何方向飞溅的水滴和杂物侵入,适用于潮湿、多尘土、易受风雨侵袭,有腐蚀性蒸汽或气体的各种场合。密封式电机,一般使用于液体(水或油)中的生产机械,例如潜水泵等。
④防爆式在封闭结构的基础上制成隔爆型,增安型和正压型3类,都适用于有易燃易爆气体的危险环境,例如油库、煤气站或矿井等场所。
对于湿热地带、高海拔地区及船用电机等,还得选用有特殊防护要求的电机。

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。一般低电压网为380V,故额定电压为380V(Y或△接法)、220/380V(△/Y接法),380/660V(△/Y接法)3种;矿山及煤厂或大型化工厂等联合企业,越来越要求使用660V(△接法)或660/1140V(△/Y接法)的电机。等电动机功率较大,供电电压为6000V或10000V时,电动机的额定电压应选与之适应的高电压。
直流电动机的额定电压也要与电源电压相配合。一般为110V、220V和440V。其中220V为常用电压等级,大功率电机可提高到600~1000V。当交流电源为380V,用三相桥式可控硅整流电路供电时,其直流电动机的额定电压应选440V,当用三相半波可控硅整流电源供电时,直流电动机的额定电压应为220V,若用单相整流电源,其电动机的额定电压应为160V。

额定功率相同的电动机,其额定转速越高,则电动机的体积越小,重量越轻,造价越低,一般地说电动机的飞轮距GD2也越小。但生产机械的转速一定,电动机的额定转速越高,拖动系统传动机构的速比越大,传动机构越复杂。
电动机的GD2和额定转速影响到电动机过渡程持续的时间和过渡过程中的能量损耗。电动机的GD2·越小,过渡过程越快,能量损耗越小。
因此,电动机额定转速的选择,应根据生产机械的具体情况,综合考虑上面所述的各个因素来确定。

电动机运行过程中,各种能量损耗最终变成热能,使得电动机的各个部分温度上升,因而会超过周围环境温度。温度升高的热过渡过程,称之为电动机的发热过程,电动机温度高出环境温度的值称为温升。一旦有了温升,电动机就要向周围散热。当电动机单位时间发出的热量等于散出的热量时,温度不再增加,而保持一个稳定不变的温升,称为动态热平衡。

负载运行的电动机,在温升稳定以后,如果减少或去掉负载,那么电动机内耗及单位时间发热量都会随之减少。这样,原来的热平衡状态被破坏,变为发热少于散热,电动机温度就要下降,温升降低。降温过程中,随着温升减小,单位时间散热量也减少。当重新达到平衡时,电动机不再继续降温,而稳定在一个新的温升上。这个温升下降的过程称为电动机的冷却过程。

从发热方面来看,决定电动机容量的一个主要因素就是它的绕组绝缘材料的耐热能力,也就是绕组绝缘材料所能容许的温度。电动机在运行中最高温度不能超过绕组绝缘的最高温度,超过这一极限时,电动机使用年限就大大缩短,甚至因绝缘很快烧坏而不能使用。根据国际电工委员会规定,电工用的绝缘材料可分为7个等级,而电动机中常用的有A、E、B、F、H5个等级,而各等级的最高容许温升分别为105℃、120℃、130℃、155℃、180℃。我国规定40℃为标准环境温度,绝缘材料或电动机的温度减去40℃即为允许温升,用τmax表示。
、冷却与工作制

电动机的发热与冷却是选择电动机容量时最基本的因素
电动机温度与周围环境之间的温度之差,称为“温升”。采用绝缘材料不同的电机的最高允许温升也不同
、冷却与工作制

电动机的热源主要来自电机内部的损耗
图11-1电动机热量产生与传导框图
、冷却与工作制
——电动机单位时间产生的热量(卡/秒)
——散热系数,表示温升为1℃时,每秒钟的散热量(卡/℃秒)
——电机的温升(℃)
——电动机的热容量,表示电机温度升高1℃时所需的热量(卡/℃)
(11-1)