机电传动控制系统中电动机的选择

第14章机电传动控制系统中电动机的选择,掌握电动机发热与冷却的规律;掌握电动机容量的选择方法,注意电动机运行时的允许温度,过载能力与起动转矩;熟悉电动机种类,电压,转速和型式的选择方法.,电动机容量选择的原则,研究容量选择的必要性,容量选择的基本原则,2）过载能力:电动机的最大转矩(异步电动机)或最大允许电流(直流电动机)必须大于运行过程中可能出现的最大负载转矩或最大负载电流.,1）发热:电动机在工作时,其最高工作温度小于等于电动机绝缘所允许的最高工作温度.,3）起动能力:保证鼠笼式异步电动机能可靠起动.,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,-对异步电机,-对直流电机,电动机的发热与冷却,电动机绝缘分级,绝缘的温度等级:A级E级B级F级H级最高允许温度（）:105120130155180,如:JO2系列电动机采用E级绝缘材料;Y系列电动机采用B级绝缘材料.,电动机的工作制(3种)(国际电工委员会(IEC)将工作制分为8种)电动机的运行方式按发热情况分:1)长期连续工作制;2)短时工作制;3)重复短时工作制.,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,影响电机发热因素:负载大小、持续时间、工作方式,不同工作制下电机容量的选择,连续工作制下电机容量的选择,1）带恒定负载时电机容量的选择,恒功率负载：如风机、泵、重型车床、立式车床、齿轮铣床的主运动,不需要进行最大转矩和启动转矩校核。,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,选择原则：,式中,Q-流量;-比重;H-扬程;-泵或风机的效率;传动效率,泵：,风机：,卧式车床：,式中，D为工件最大直径(米),不同工作制下电机容量的选择,连续工作制下电机容量的选择,1）带恒定负载时电机容量的选择,例子：见教材,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,不同工作制下电机容量的选择,连续工作制下电机容量的选择,2）带变动负载时电机容量的选择,负载：如小型车床、自动车床的主轴电机、带式运输机、轧机等,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,不同工作制下电机容量的选择,连续工作制下电机容量的选择,2）带变动负载时电机容量的选择,选择方法：等效法或等值法,电机热量的来源：铁损和铜损及其机械损耗,等效前：,等效后：,式中，,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,不同工作制下电机容量的选择,连续工作制下电机容量的选择,2）带变动负载时电机容量的选择,等效电流：,等效转矩：,等效功率：,选择原则：,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,需要进行最大转矩和启动转矩校核。,不同工作制下电机容量的选择,连续工作制下电机容量的选择,2）带变动负载时电机容量的选择,例:由一台电动机直接拖动某生产机械,其转矩变化负载图如下图所示.生产机械要求转速n=1450r/min,试选择电动机.,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,不同工作制下电机容量的选择,连续工作制下电机容量的选择,2）带变动负载时电机容量的选择,解：1）初选电机,用等值转矩法,初选型号：Y132S-4，PN=5.5kW;nN=1440rpm;Tst/TN=1.8;Tmax/TN=2;UN=380V,2）校核电机的过载能力,Tmax=2TN=2X36.5Nm=73Nm,TLmax=45Nm,TmaxTLmax,所以：选择的电机型号合理,另外，也可选择直流电机,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,不同工作制下电机容量的选择,短时工作制电机容量的选择,例如：闸门电机、刀架的快移、卧式车床与龙门刨床夹紧装置等,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,不同工作制下电机容量的选择,短时工作制电机容量的选择,1）选用短时工作制电机,Ts分成四种:10,30,60,90分钟,选择原则：,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,需要校核启动能力和带最大负载能力,不同工作制下电机容量的选择,短时工作制电机容量的选择,2）选用连续工作制的普通电机,过载倍数K：,选择原则：,当,直接用过载能力和启动能力来选择电机。,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,过载倍数和tp/Th有关,不同工作制下电机容量的选择,重复短时工作制电机容量的选择,例如：起重机、电梯、组合机床等,负载持续率：,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,一般一个工作周期不超过10min,一般有4种标准负载持续率:15%,25%,40%,60%,不同工作制下电机容量的选择,重复短时工作制电机容量的选择,1选用重复短时工作制的电机,选择步骤：1）先计算负载的,2）如果负载的负载持续率同电机的额定负载持续率相同，则选对应的电机；如不同进行等效计算,3）,计算方法：,4）使PsN略大于Ps：,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,不同工作制下电机容量的选择,重复短时工作制电机容量的选择,1选用重复短时工作制的电机,例143有一起重机，其工作负载图如图147所示，其中P10kw，工作时间tp0.91min，停车时间t0234min，要求采用线绕式异步电动机，转速为1000rmin左右，试选用一台合适的电动机。,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,不同工作制下电机容量的选择,重复短时工作制电机容量的选择,2选用连续工作制下的普通电机,上例中：,注意：,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,不同工作制下电机容量的选择,重复短时工作制电机容量的选择,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,FANUC-10型直流伺服电机机械特性,电机容量选择的统计法和类比法,晶闸管供电对电机的影响,整流电路中的高频分量对于电机的温升和效率影响较大。,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,电机容量选择的注意事项,1)一般情况下,按发热条件选择电动机功率,然后再校验其过载能力;2)由晶闸管整流装置供电的电动机,其容量要适当选大一点;3)可以按经验选择电动机容量,例如按经验公式计算.,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,电动机的种类、电压和结构形式的选择,根据负载性质来选择电机类型,(1)对于不要求调速、对启动性能亦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。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、又有一定调适要求的生产机械，应考虑选用线统式异步电动机；对于周期性波动负载的生产机械，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。(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。(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。(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。(7)对于要求调速范围很宽的生产机械，也可从机械变速和电气调速二者结合起来考虑，易于收到技术和经济指标较高的效果。,第14章机电传动控制系统中电动机的选择,电动机的种类、电压和结构形式的选择,电机电压等级的选择,交流电机：按照功率选择；直流电机：按照整流电路选择,电机额定转速的选择,高速电机成本低，体积小，效率高。,1）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，直接与机械相连接；2)不需要调速的低速运转的机械，一般是选用适当转速的电动机通过减速机构来传动；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，采用直接传动或通过减速机