设计过程中电机功率的计算

机械设计交流群 22764004 非技术人员请不要加 谢谢合作 机械设计交流群 22764004 非技术人员请不要加 谢谢合作 1 电动机功率计算电动机功率计算 电动机的功率计算 对于港口设备的设计是重要的 当设计值偏大会影响效 益及港口的投资 当设计值偏小可能造成电机过载 不能正常运行 所以必须 重视电动机的功率计算 电动机功率估算 电动机功率估算 1 此公式由机械方面提供 供电气传动设计者参考 但是从电气传动及机电一 体化观点看 有值得商确的地方 现讨论如下 公式 P 10 V G 0 8 60 式中 P电动机功率 KW V速度 M min G物体重量 T 上式还可简化为 P 0 2VG 此公式可用吗 客观看在某些特定条件下可 估算 但在很多负载下是不能估算的 电动机功率简化计算 电动机功率简化计算 2 所谓简单计算 可以视为不使用力矩 N m 折算的较复杂精确计算 电动 机港口使用最多的有普通异步电动机 变频器专用异步电动机 铙线式电动机 直流电动机等 确定异步电动机的容量时应考虑 1 电动机的容量应大于负载所需要的功率 2 负载所需的启动转矩和电动机 最 大转矩相比 后者要有足够的裕量 3 即当电源电压降低额定值的 10 时 电 动机也能够需出所需要的转矩 4 应在规定的温升范围内工作 不能影响电机 的寿命 5 考虑电力传动机构的效率以及负载的变化 要留有一定的裕量 6 了解负载的性质 选择适合的电机运行方式 a 连续工作制 b 短时工作制 c 重复工作制 电机容量由下式考虑 电机容量 传动负载的动力 负载加速的动力 减速到所需速度的动力 负载的特性有很多种 比较典型的有重力负载 摩擦负载 流体负载等 所以 不可能用一个简单公式 来估算各种不同的负载 一 重力负载计算重力负载计算 起重机 升降机 电动葫芦等 P VW 10 3 式中 P功率 KW W额定重量 吊钩重量 钢丝绳重量 N V提升速度 m s 机械效率 齿轮传动 o 94 0 98 蜗轮传动 0 5 0 8 机械设计交流群 22764004 非技术人员请不要加 谢谢合作 机械设计交流群 22764004 非技术人员请不要加 谢谢合作 2 二 摩擦负载计算 摩擦负载计算 起重机升降机的横移 行走机构 导轨上移动的台车等 1 水平移动的摩擦负载计算 水平移动的摩擦负载计算 P VW 式中 W 负载重量 t 阻力系数 kg t 取 5 20kg t V速度 m s 2 斜面移动的摩擦负载计算 斜面移动的摩擦负载计算 河港斜坡缆车 矿山斜坡缆车等 P VW sin cos 式中 式中 斜面倾斜角度 V 速度 m s 阻力系数 kg t 取 5 20kg t W 负载重量 t W 效率 转筒 电动机 齿轮变速 三 流体负载的计算 流体负载的计算 水泵等 1 水泵负载计算 水泵负载计算 也可询问厂家 P k QH 6 12 P 式中 k 裕量系数 1 1 1 5 液体的密度水为 1 0 kg m3 其它液体应查表 Q 流量 m3 min H 全扬程 m P 泵的效率 在 0 6 0 83 之间 2 风扇 风机负载计算 风扇 风机负载计算 也可询问厂家 P kQH 10 3 k 裕量系数 1 1 1 5 机械设计交流群 22764004 非技术人员请不要加 谢谢合作 机械设计交流群 22764004 非技术人员请不要加 谢谢合作 3 Q风量 m3 min H风压 Pa 风扇风机的效率 0 3 0 75 之间 四 电梯 及悬链式链斗卸船机升降机构 单电动机双缆车 的计算 四 电梯 及悬链式链斗卸船机升降机构 单电动机双缆车 的计算 电梯一般都有载重的 2 1 的配重 这样电动机的功率可以小很多 悬链 式链斗卸船机升降机构也有配重 矿山用的摩擦轮升降功率均可小很多 计算公式 如上图 如箱体自重 W0为 1500kg 载重 W 为 1000kg 设配重率为 0 5 则配重 WC为 为 WC 1500 1000 0 5 2000kg 可见当运载重量为额定载重时 即 W 1000kg 则箱体侧偏重 500kg 当运载 重量为零时 即 W 0 则配重侧偏重 500kg 故此种设计 电动机最大传动 负载为 500kg 即升 降负载都在 500kg 范围内 五 河港缆车运行五 河港缆车运行 如下图 可知上 下行缆车互为配重功率可以小 在四川 河港有较多电机选型容量偏大 不合理 现场用户工程师提出过此类问题 电机功率计算 电机功率计算 3 一 一 恒定负载连续工作制的电机功率计算 恒定负载连续工作制的电机功率计算 1 在基速以下工作时 PN PL TLnN 9550 KW 2 从基速向上调速工作时 PN PL TL nmax 9550 机械设计交流群 22764004 非技术人员请不要加 谢谢合作 机械设计交流群 22764004 非技术人员请不要加 谢谢合作 4 PN电动机额定功率 KW PL折算到电动机轴上的负载功率 KW TL折算到电动机轴上的负载转矩 N m nN电动机额定转速 r min nmax电动机的最高工作转速 r min 二 二 变动负载连续周期工作制功率计算 变动负载连续周期工作制功率计算 做起来参数不易取得但应理解其原 理 这种工作制下 电动机功率可以先按等效 均方根 转矩法 或等效电流 法 算出一个周期内的等效转矩 Tnns 或等效电流 Inns 后选取电动机额定转矩 Tn 额定电流 In 等效电流法适用于各种类型的电动机发热校验 等效转矩法适用于转矩与电流成比例的工况时 弱磁情况下需要修正 串 励磁直流电机不能应用 等效功率法 功率与电流成比例时应用 1 等效电流法计算 I12 t1 I22t2 In2tn Inns 要求 Inns In t1 t2 tn 2 等效转矩法计算 T12t1 T22t2 Tn2tn Tnns 要求 Tnns Tn t1 t2 tn 3 等效功率法计算 P12t1 P22t2 Pn2tn Pnns 要求 Pnns Pn t1 t2 tn 以上三式中的符号 I1 I2 In 电动机一个运行周期 负载电流曲线的近似直线段 的各个分段电流值 A T1 T2 Tn各分段转矩值 N m P1 P2 Pn各分段功率值 KW 机械设计交流群 22764004 非技术人员请不要加 谢谢合作 机械设计交流群 22764004 非技术人员请不要加 谢谢合作 5 t1 t2 t3 各分段负载持续时间 s Inns Tnns Pnns 等效电流 等效转矩 等效功率 IN TN PN电动机额定电流 转矩 功率 二 变动负载连续 断续 工作制的电机功率计算 二 变动负载连续 断续 工作制的电机功率计算 n t 时间 起动 恒速提升时间 制动 停止 Ts tst 工作周期 Tb T0 0 dn dt 0 0 0t TZ 0 t T TS Tst 恒速提升时间 Tb T0 Ts Tst 0 t 机械设计交流群 22764004 非技术人员请不要加 谢谢合作 机械设计交流群 22764004 非技术人员请不要加 谢谢合作 6 起升电动机的负载图如上图 图中 n t 是转速曲线 在启动时间里 dn dt 0 电动机转矩 Ts Tz 在制动时间里 dn dt 0 TB Tz 在恒速运行阶段 Tst Tz 因此先计算 Tz 再计算加速和减速的 dn dt 即可求出电动机转矩图 T t 在这种工作制下 电动机功率可先按等效 均方根 转矩法或等效电流法 算 出一个周期内的等效转矩 Tnns 或等效电流 Tnns 再选取电动机的额定转矩 TN 或额定电流 IN 此计算不易作 原因是参数不易取得 但可以理解工况和力矩 电流 速度 时序等变化的关系 对电动机的功率影响是很大的 不能忽视 如果不考虑上 述参数之间的关系 简单计算出的电机功率可能不合理 此法可用于 功率精确计算 电机发热校验 电机最大过载转矩计算 校验 起动过程的最小转矩 及允许最大飞轮矩计算等 基于上述 电动计功率计算 1 太简单 不能反映各种工况下电机功率 计算 电动计功率计算 3 精确 但参数多 太繁琐不好计算 现在介绍个人 认为实用 且较合理的计算方法是功率计算 2 供参考 计算例题 计算例题 例 某桥式吊钩起重机 额定起升重量 30t 起升速度 3m min 横行速度 20m min 行走速度 30m min 计算起升 横行 行走用电动机的功率 已知参数 横行小车全重 10t 桥重 20t 横行阻力系数 C 10n kn 行走阻力系数 C 12n kn 机械传动效率取 0 75 计算 1 各机构所需功率 各机构所需功率 30 1000 9 81 3 60 起升机构 起升机构 P F U 103 19 6 KW 103 0 75 G C 7v v 30 10 9 81 10 7 20 60 20 60 横移机构横移机构 P 小车 103 103 0 75 2 15 KW G C 7v v P 行走机构行走机构 103 大车 30 10 20 9 81 10 7 20 60 6 08KW 103 0 75 机械设计交流群 22764004 非技术人员请不要加 谢谢合作 机械设计交流群 22764004 非技术人员请不要加 谢谢合作 7 关于变幅机构 基本上可按照起升机构计算 关于旋转机构 基本上可按照小车 大车计算 其阻力系数取 5 20kg t 应根据风向 风力考虑选择系数 2 各机构共工作类型以及 各机构共工作类型以及 FC 对应值对应值 根据起重机工作类型和电动机 FC 值对应关系有 轻型 FC 15 中型 FC 25 重型 FC 40 特重型 FC 60 而一般起重机的起升 横行 行走 属于中型工作类型可以看为 FC 25 3 电动机功率选择 电动机功率选择 机械确定减速比后查电机产品目录选择如下 起升电机 YZR225M 8 26KW 横行电机 YZR132M1 6 2 6KW 行走电机 YZR160M1 6 6 3KW 结论 1 电动机功率计算 和电气传动的工况 负载变化关系很大 不可能简单的 思考此问