文章内容:岐山电工培训学校,5个电机选型步骤(2),
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较重要的指标,也是电机选型时必须提供的参数要求。
(为额定功率,为额定电压,为额定电流,cosθ为功率因素,η为效率)
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,较经济较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。
决定电动机主要功率的因素有三个:
1)电动机的发热与温升,这是决定电动机功率的较主要因素;2)允许短时过载能力;3)对异步鼠笼型电动机还要考虑起动能力。
首先具体生产机械根据其发热、温升及其负载要求,计算并选择负载功率,电动机再根据负载功率、工作制、过载要求预选额定功率。电动机的额定功率预选好后,还要进行发热、过载能力及必要时的起动能力校验。若其中有一项不合格,须重新选择电动机,再进行校核,直到各项都合格为止。因此工作制也是必要提供的要求之一,若无要求则默认按较常规的S1工作制处理;有过载要求的电机也需要提供过载倍数及相应运行时间;异步鼠笼型电机驱动风机等大转动惯量负载时,还需要提供负载的转动惯量及起动阻力矩曲线图来校核起动能力。
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。
对于目前市场上电动机的功率范围,谨列举所掌握的本人所在公司业绩表数据以供参考。
直流电机:ZD9350(磨机)9350kW
异步电机:鼠笼型YGF1120-4(高炉风机)28000kW
绕线型YRKK1000-6(生料磨机)7400kW
同步电机:TWS36000-4(高炉风机)36000kW(试验机组达到40000kW)
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。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。低压电机功率增大到一定程度(如300KW/380V),电流受到导线承受能力的限制就难以做大,或成本过高。需要通过提高电压实现大功率输出。高压电网供电电压一般为为6000V或10000V,国外也有3300V、6600V和11000V的电压等级。高压电机优点是功率大,承受冲击能力强;缺点是惯性大,启动和制动都困难。
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。
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,较后确定额定转速;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较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。
当电机转速较高时,还需考虑电机的临界转速。电机转子在运转中都会发生振动,转子的振幅随转速的增大而增大,到某一转速时振幅达到较大值(也就是平常所说的共振),超过这一转速后振幅随转速增大逐渐减少,且稳定于某一范围内,这一转子振幅较大的转速称为转子的临界转速。这个转速等于转子的固有频率。当转速继续增大,接近2倍固有频率时振幅又会增大,当转速等于2倍固有频率时称为二阶临界转速,依次类推有三阶、四阶等临界转速。转子如果在临界转速下运行,会出现剧烈的振动,而且轴的弯曲度明显增大,长时间运行还会造成轴的严重弯曲变形,甚至折断。电机的一阶临界转速一般在1500转/分以上,故而常规低速电机一般不考虑临界转速的影响。反之,对2极高速电机,额定转速接近3000转/分,则需考虑该影响,需避免让电机长期使用在临界转速范围。
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