机电传动控制系统中电动机的选择.ppt

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1、第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5.1 电动机功率选择的原则,（1）按发热条件选择原则,（2）过载能力选择原则,异步电动机：,直流电动机：,（3）启动能力选择原则,电动机的温升、温降曲线,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5.2 电动机的温度变化规律,电动机的温升不仅取决于负载的大小，而且也和负载的持续时间有关，也就是与电动机的运行方式有关。 电动机的运行方式（亦称工作制）类型: 1）连续工作制（S1工作制） 2）短时工作制（S2工作制） 3）断续周期工作制（S3工作制） 4）包括起动的断续周期工作制（ S4 工作制） 5）包括电制动的断续

2、周期工作制（ S5 工作制） 6）连续周期工作制（ S6 工作制） 7）包括电制动的连续周期工作制（ S7 工作制） 8）包括变速变负载的连续周期工作制（ S8 工作制） 9）负载和转速非周期变化工作制（ S9 工作制） 10）离散恒定负载工作制（S10工作制）,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5.2 电动机的温度变化规律,电动机的运行方式（亦称工作制）类型: 1）连续工作制（S1工作制） 电动机带额定负载运行时，运行时间很长，电动机的温升可以达到稳态温升的工作方式。,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5.2 电动机的温度变化规律,应用 通风机、水泵、 纺织机、造纸机等。,电动机

3、的运行方式（亦称工作制）类型: 2）短时工作制（S2工作制） 电动机带额定负载运行时，运行时间很短，使电动机的温升达不到稳态温升，而停机时间很长，使电动机的温升可以降到零的工作方式。 标准运行时间：15、30、60、90 min。 对S2工作制，应在代号S2后加工作时限，如S2-60min。,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5.2 电动机的温度变化规律,应用 水闸启闭机、 冶金用的电动机、 起重机中的电动机。,电动机带额定负载运行时，运行时间很短，使电动机的温升达不到稳态温升，而且停止时间也很短，使电动机的温升降不到零，工作周期小于10min的工作方式。,第五章 机电传动控制系统中电动

4、机的选择,5.2 电动机的温度变化规律,电动机的运行方式（亦称工作制）类型: 3）断续周期工作制（S3工作制）,这种工作制中的每一周期的起动电流不致对温升产生显著影响。S3工作制，应在代号后加负载持续率。例如：S3-25%。,负载持续率（暂载率）：,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5.2 电动机的温度变化规律,应用 起重机、电梯、轧钢辅助机械中的电动机。,电动机的运行方式（亦称工作制）类型: 3）断续周期工作制（S3工作制）,标准负载持续率（暂载率）： FC = 15% FC = 25% FC = 40% FC = 60%,5.3.1 连续工作方式下电动机功率的选择 1负载基本恒定时电

5、动机功率的选择 （1）计算出负载功率PL； （2）选择 PN = PL 或略大于PL 的S1工作制的电动机。 （3）校验启动能力和过载能力 因为S1工作制电动机的启动转矩和最大转矩均大于额定转矩，故一般不必校验启动能力和过载能力，仅在重载启动时，才校验启动能力。,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 3 不同工作方式下电动机功率的选择,5.3.1 连续工作方式下电动机功率的选择 2变动负载时电动机功率的选择,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 3 不同工作方式下电动机功率的选择,（1）做出负载变化图； （2）用“等值法”计算出等效转矩矩Td或等效功率Pd； （3）选择TNTd

6、或PNPd 的S1工作制的电动机。 （4）校验启动能力和过载能力。,5.3.1 连续工作方式下电动机功率的选择 2变动负载时电动机功率的选择,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 3 不同工作方式下电动机功率的选择,“等值法” 时，等效电流的计算：,适用于电动机的P0和电阻不变的情况。 要求： IdIN,5.3.1 连续工作方式下电动机功率的选择 2变动负载时电动机功率的选择,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 3 不同工作方式下电动机功率的选择,“等值法” 时，等效转矩的计算：,适用于电动机的P0和电阻不变且 T I 的情况。 要求： TdTN,5.3.1 连续工作方式下电

7、动机功率的选择 2变动负载时电动机功率的选择,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 3 不同工作方式下电动机功率的选择,“等值法” 时，等效功率的计算：,适用于电动机的P0和电阻不变 ，T I 且转速n基本不变的情况。 要求： PdPN,5.3.1 连续工作方式下电动机功率的选择 2变动负载时电动机功率的选择,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 3 不同工作方式下电动机功率的选择,“等值法” 时，考虑起动、制动和停机过程时相关公式的修正：,交流电动机： = 0.5， = 0.25 直流电动机： = 0.75， = 0.5,5.3.2 短时工作方式下电动机功率的选择 有些生产机

8、械的工作时间较短，而停车时间却很长，如闸门开闭机、升降机、刀架的快移、立式车床与龙门刨床上的夹紧装置等，它们都属于短时工作方式的机械。,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 3 不同工作方式下电动机功率的选择,5.3.2短时工作方式下电动机功率的选择 1选择S2工作制的电动机,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 3 不同工作方式下电动机功率的选择,（1）选择标准运行时间ts与实际运行时间tp相同或相近的电动机。 （2）如果实际工作时间tp 与ts 不同时，就应先将tp 下的实际功率换算成ts下的等效功率；,（3）选择PNPs 的S2工作制的电动机。 （4）校验启动能力和过载能

9、力。,【例】某生产机械为短时运行，每次工作时间 12 min，停机时间足够长，输出功率 Pm = 20 kW，效率m = 0.833，传动机构效率t = 0.8，采用 S2 工作制的直流电动机拖动。试问电动机的额定功率应为多少？ 解：(1) 电动机的负载功率为,(2) 选择 tW = 15 min 的 S2 工作制电动机，其等效负载功率为,(3) 选择电动机的额定功率 PN 26.83 kW 。,5.3.2 短时工作方式下电动机功率的选择 2选择S1工作制的电动机,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 3 不同工作方式下电动机功率的选择,为了充分利用S1工作制的电动机在发热上的潜在能力

10、，在短时工作状态下可以使它过载运行，而其过载倍数K=pp/pN与tp/Th 有关。 负载是恒定负载时：,负载是变动负载时： 用前面已介绍过的“等值法”先计算出其等效功率（转矩或电流），再选择电动机。,5.3.2短时工作方式下电动机功率的选择 2选择S1工作制的电动机,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 3 不同工作方式下电动机功率的选择,工作时间越短，过载倍数K越大，电动机实际允许的输出功率越大。但当工作时间小于一定限度时，虽然从发热的观点看电动机还可以拖动更大的负载，但电动机的最大转矩可能低于实际的负载转矩，这时，过载能力就成了选择电动机功率的主要依据。,一般来说，只要实际工作时间

11、tp（0.30.4）Th ，就可直接根据过载能力和启动能力来选择电动机的容量，而不必考虑电动机的发热问题。,5.3.3 重复短时工作方式下电动机功率的选择 有些生产机械工作一段时间后即停歇一段时间，工作、停歇交替进行，且时间都比较短。重复性与短时性就是重复短时工作方式的的两个特点。通常用持续率（或暂载率）来表征重复短时工作制的工作情况。,5. 3 不同工作方式下电动机功率的选择,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5.3.3 重复短时工作方式下电动机功率的选择 1选择S3工作制的电动机 S3工作制的电动机的标准持续率为15%、25%、40%和60%四种，并以25%为额定负载持续率，同时规定

12、一个周期的总时间不超过10min。 每一个电动机在不同的持续率下，有不同的额定功率，以JZR-11-6型为例，其额定功率如表所示。,5. 3 不同工作方式下电动机功率的选择,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5.3.3 重复短时工作方式下电动机功率的选择 1选择S3工作制的电动机 选择的步骤是； （1）根据负载图算出电动机的实际持续率； （2）如果算出的值与电动机的额定负载持续率SN （25%）相等，即可从产品目录中查得额定功率PSN ，所选电动机的PSN 应等于或略大于生产机械所需功率P。 （3）如果算出的值 不等于SN ，按下式求出等效功率,5. 3 不同工作方式下电动机功率的选择,

13、第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,选择pSN 等于或略大于Ps的电动机即可。,5.3.3 重复短时工作方式下电动机功率的选择 2选择S1工作制的电动机 选用S1工作制的电动机用作重复短时工作时，可认为s=100% ，再按上述方法选择电动机。选好电动机的容量后，也要进行过载能力的校验。,5. 3 不同工作方式下电动机功率的选择,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择, 如果 10%，可按短时运行选择电动机。 如果 70%，可按连续运行选择电动机。 当重复周期很短（tp+t0 2min），启动、制动或正转、反转十分频繁时，必须考虑启动、制动电流的影响，选择的电动机容量要适当选大些。 当在一次

14、重复中负载有变化、则先计算等效负载Pd. 电动机的额定值是在一定条件下（环境温度、气压、湿度等）测得的不同条件下应修正。,除了根据负载图按发热的理论计算选择电动机容量的方法外，工程上还经常采用统计法和类比法。 统计法：根据大量的统计规律所得出的经验公式 。我国机床制造厂对不同类型机床主拖动电动机容量的选择常采用统计法。通过对国内外同类型先进机床的主拖动电动机进行统计和分析，找出电动机容量与机床主要参数之间的关系，并用数学式加以表达，从而作为设计新机床时选择电动机容量的主要依据。 类比法：对经过长期运行考验的同类型生产机械的电动机容量进行调查研究，并对其主要参数和工作条件进行对比，从而确定新设计

15、生产机械所需电动机的容量。,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 4 电动机功率选择的统计法和类比法,除了正确选择电动机的容量外，还应依据生产机械的要求、技术经济指标和工作环境等条件正确选择电动机的种类、电压、转速和结构形式。 5.5.1 根据生产机械的负载性质来选择电动机的类型 （1）对于不要求调速、对启动性能无过高要求的生产机械，应优先考虑使用一般鼠笼式异步电动机（如YL系列、JS系列、Y系列等）。若要求启动转矩较大，则可选用高启动转矩的鼠笼式异步电动机。 （2）对于要求经常启动、制动，且负载转矩较大、又有一定调速要求的生产机械，应考虑选用线绕式异步电动机；对于周期性波动负载的生产

16、机械，为了削平尖峰负载，一般都采用电动机带飞轮工作，这种情况下也应选用线绕式异步电动机。,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 5 电动机种类、电压、转速和结构形式的选择,5.5.1 根据生产机械的负载性质来选择电动机的类型 （3）对于只需要几种速度而不要求无级调速的生产机械，为了简化变速机构，可选用多速异步电动机（如YD系列小型多速异步电动机等）。 （4）对于要求恒速稳定运行的生产机械且需要补偿电网功率因数的场合，应优先考虑选用同步电动机（如TD系列等）。 （5）对于需要大启动转矩又要求恒功率调速的生产机械，常选用直流串励或复励电动机。 （6）对于要求大范围无级调速且要求经常启动、制

17、动、正反转的生产机械，可选用带调速装置的直流电动机或鼠笼式异步电动机、同步电动机。,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 5 电动机种类、电压、转速和结构形式的选择,5.5.2 电动机电压等级的选择 交流电动机额定电压主要根据电动机运行场所供电电网的电压等级而定。 我国工厂内的交流供电电压，低压一般为380V，高压一般为3kV或6kV。中等功率以下的交流电动机，额定电压一般为380V；100 kW以上大功率交流电动机的额定电压一般为3kV或6kV。 鼠笼式异步电动机的额定电压有两种：220/380V，/接法；380V，接法。如果采用Y降压启动，就必须选用380V、接法的电动机。,第五章

18、 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 5 电动机种类、电压、转速和结构形式的选择,5.5.2 电动机电压等级的选择 直流电动机一般由单独电源供电，因此选择其额定电压时只需考虑供电电源电压是否配合恰当即可。 直流电动机的额定电压一般为110 V、220 V和440 V。最常用的电压等级为220 V。 当交流电源为380V时，若采用无整流变压器的三相桥式可控整流电路供电，则直流电动机的额定电压应选为440V； 若采用无整流变压器的三相半波可控整流电路供电，则直流电动机的额定电压应选为220V； 若采用无整流变压器的单相整流电路供电，则可选用改型的Z3型、额定电压为160V的直流电动机。,第五章

19、机电传动控制系统中电动机的选择,5. 5 电动机种类、电压、转速和结构形式的选择,5.5.3 电动机额定转速的选择 （1）对于不需要调速的高转速与中转速的机械，一般应选相应额定转速的异步电动机或同步电动机，并直接与机械相连接； （2）对于不需要调速的低速运转的机械，一般选用适当转速的电动机通过减速机构来传动，但电动机的额定转速也不宜太高，否则减速机构会很庞大； （3）对于需要调速的机械，电动机的最高转速应与生产机械的最高转速相适应，并采用直接传动或通过减速机构来传动； （4）对于经常启动、制动和反转的生产机械，要着重考虑缩短过渡过程，减少启动、制动时间，提高生产率，而决定启动、制动时间的主要因

20、素是电动机的飞轮转矩（GD2）和额定转速（nN）。飞轮轮矩（GD2）与额定转速（nN）的乘积越小，过渡过程越快，能量损失会越小。,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 5 电动机种类、电压、转速和结构形式的选择,5.5.4 电动机结构形式的选择 为了保证电动机能在这样或那样环境中安全运行，其外壳的结构就有以下多种形式，要根据实际环境条件加以选择。,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 5 电动机种类、电压、转速和结构形式的选择,全自动洗衣机电机上的开启式单相电容运转电机,河南工业大学机电工程学院,防护式电动机,Y系列（IP23）电动机 防护型自扇冷式笼型三相异步电动机,防护型低

21、压笼型异步电动机 可驱动各种无特殊要求的机械设备 如机床、水泵、风机、压缩机等,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 5 电动机种类、电压、转速和结构形式的选择 5.5.4 电动机结构形式的选择,河南工业大学机电工程学院,封闭式电动机,离心制冷机用封闭式电机,螺杆制冷机用封闭式电机,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 5 电动机种类、电压、转速和结构形式的选择 5.5.4 电动机结构形式的选择,密封式电动机,6 英寸密封式潜水电机,8 英寸密封式潜水电机,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 5 电动机种类、电压、转速和结构形式的选择 5.5.4 电动机结构形式的选择,防爆式电动机（YB系列）,第五章 机电传动控制系统中电动机的选择,5. 5 电动机种类、电压、转速和结构形式的选择 5.5.4 电动机结构形式的选择,