電動機(jī)容量的選取方法

摘 要：電動機(jī)作為電力拖動系統(tǒng)核心設(shè)備，其容量的選擇不僅關(guān)系到電力拖動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，還有經(jīng)濟(jì)性問題。合理地對電動機(jī)容量進(jìn)行選取對于工礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和正常運行具有重要意義。本文介紹了電動機(jī)幾種主要工作制并給出了該工作制下電動機(jī)容量選取方法。

關(guān)鍵詞：電動機(jī)；容量；選取

0 引言

電動機(jī)作為電力拖動系統(tǒng)核心設(shè)備，其容量的選擇不僅關(guān)系到電力拖動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，還有經(jīng)濟(jì)性問題。在選擇電動機(jī)容量時，通常要考慮電動機(jī)的發(fā)熱、允許的過載能力、電動機(jī)的起動能力這三方面因素。一通常發(fā)熱問題是主要的矛盾。由于電動機(jī)運轉(zhuǎn)過程是能量轉(zhuǎn)換的 過程，在運行中電動機(jī)內(nèi)部存在著各種損耗，使電動機(jī)的溫度不斷升高，如升高后的溫度超過繞組絕緣材料的最高允許溫度，則會影響其絕緣性能，甚至導(dǎo)致電動機(jī)被燒壞。另一方面電動機(jī)是帶動負(fù)載的，應(yīng)按照生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來選擇，盡量使電動機(jī)在額定負(fù)載下運行，既不可過大也不可過小。合理地對電動機(jī)容量進(jìn)行選取對于工礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和正常運行具有重要意義。

1 連續(xù)工作制電動機(jī)容量的選擇

連續(xù)工作制電動機(jī)的負(fù)載可分為兩類，即恒定負(fù)載與變動負(fù)載（大多數(shù)情況屬于周期性變化負(fù)載）。

1.1 恒定負(fù)載下電動機(jī)容量的選擇

恒定負(fù)載是指在長期運行過程中，電動機(jī)處于連續(xù)工作狀態(tài)，負(fù)載大小恒定或基本恒定不變，工作時能達(dá)到穩(wěn)定溫升。這種生產(chǎn)機(jī)械所用的電動機(jī)容量在選擇上極其簡單。只需要選擇一臺轉(zhuǎn)速適合的電動機(jī)，其額定容量需等于或者略大于負(fù)載容量即可。

1.2 周期性變化負(fù)載下對電動機(jī)容量的選擇

在電動機(jī)拖動周期性變化負(fù)載連續(xù)工作時，其輸出功率也會按一定規(guī)律變化，當(dāng)這類生產(chǎn)機(jī)械被電動機(jī)拖動工作時，由于其負(fù)載工作的周期性變化，溫升肯定也會隨著負(fù)載的周期性變化而產(chǎn)生不斷地波動，溫升波動的最大值也必定也會低于或?qū)?yīng)于最大負(fù)載時穩(wěn)定的溫升，也會高于或?qū)?yīng)于最小負(fù)載時穩(wěn)定的溫升。此時，如果我們根據(jù)最大負(fù)載來選擇電動機(jī)必然是不經(jīng)濟(jì)的；而此時我們?nèi)绻鶕?jù)最小負(fù)載來選擇電動機(jī)，溫升將會超出允許溫升。所以，我們?nèi)绻胧闺妱訖C(jī)得到充分利用，就要選擇電動機(jī)容量應(yīng)在最大負(fù)載與最小負(fù)載之間使電動機(jī)溫升不會超出允許的溫升范圍。在具體工程的實踐當(dāng)中，通常應(yīng)用下述方法來選擇電動機(jī)容量。

（1）等效電流法。等效電流法基本的工作原理是：通過不變的一個電動來等效實際變動的負(fù)載電流，使其在同一周期內(nèi)所產(chǎn)生的熱量能夠相等。如果我們假設(shè)電動機(jī)鐵損與其電阻R始終不變，產(chǎn)生的損耗只是與電流平方形成正比，由此可得。此式當(dāng)中：Idx為不變電流，tn為對應(yīng)于負(fù)載電流為In時的工作時間。當(dāng)求出結(jié)果Idx以后，所選用的電動機(jī)額定電流IN也將大于或者等于Idx。

（2）等效轉(zhuǎn)矩法。在選擇電動機(jī)容量時，如果其轉(zhuǎn)矩與電流成比例，且鐵損耗及電阻為常數(shù)，他勵直流電動機(jī)的勵磁磁通不變或異步電動機(jī)的cosφ2及氣隙磁通也不變時，則可以用等效轉(zhuǎn)矩法求出。所選擇的電動機(jī)其額定轉(zhuǎn)矩TN必須要大于或者等于等效轉(zhuǎn)矩Tdx，但是，此時可以先求得出所用轉(zhuǎn)矩表示的負(fù)載圖。

（3）等效功率法。等效功率法是當(dāng)轉(zhuǎn)速n基本不變的基礎(chǔ)條件下，由等效轉(zhuǎn)矩法推導(dǎo)出來的，顯然等效功率應(yīng)為。必須選擇額定功率PN大于或者等于Pdx的電動機(jī)。此時需注意的是，應(yīng)用等效功率法對電動機(jī)容量進(jìn)行選擇時，還要按照最大負(fù)載來校驗電動機(jī)的過載能力，看是否與要求相符。

2 短時工作制電動機(jī)容量的選擇

2.1 直接選用短時工作制的電動機(jī)

這時可以按照生產(chǎn)機(jī)械的功率、工作時間和轉(zhuǎn)速選取合適的電動機(jī)。如若短時負(fù)載為變動的，則也可通過等效法來選擇電動機(jī)，此時等效電流為。此式當(dāng)中，I1是起動電流；In是制動電流；t1是起動時間；tn是制動時間；t0是停轉(zhuǎn)時間；α和β是考慮對自扇冷式電動機(jī)起動時、制動時以及停轉(zhuǎn)期間由于散熱條件變差所應(yīng)用的系數(shù)，對于對異步電動機(jī)α=0.5，β=0.25。在應(yīng)用等效法選擇電動機(jī)容量時，必須對所選用的電動機(jī)進(jìn)行過載能力的校驗。

2.2 周期性斷續(xù)工作時電動機(jī)的選擇

如果未有適合的短時工作制電動機(jī)，則可以選擇周期性斷續(xù)工作制的電動機(jī)。其短時工作時間與暫載率的換算關(guān)系可以近似認(rèn)為30min工作時間相當(dāng)于15%的暫載率；60 min工作時間相當(dāng)于25%的暫載率；90 min工作時間相當(dāng)于40%的暫載率。

3 如何選擇斷續(xù)周期工作制電動機(jī)

如何選擇斷續(xù)周期工作制電動機(jī)，我們可以根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的暫載率、功率及轉(zhuǎn)速從產(chǎn)品目錄中直接選取，但由于我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中規(guī)定了電動機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)載率只有四種，很多生產(chǎn)機(jī)械的暫載率與標(biāo)準(zhǔn)暫載率相差甚遠(yuǎn)的情況，這時可按下式進(jìn)行計算，先求出生產(chǎn)機(jī)械的暫載率FCx和功率Px，其中。再換算為標(biāo)準(zhǔn)暫載率FC時的功率。 選擇的標(biāo)準(zhǔn)暫載率FC應(yīng)接近生產(chǎn)機(jī)械的暫載率FCx。當(dāng)FCx<10%的時候，可以選擇應(yīng)用短時工作制的電動機(jī)；當(dāng)FCx>60%的時候，可以選擇應(yīng)用連續(xù)工作制的電動機(jī)。

4 結(jié)語

電動機(jī)作為電力拖動系統(tǒng)核心設(shè)備，其容量的選擇不僅關(guān)系到電力拖動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，還有經(jīng)濟(jì)性問題。本文介紹了電動機(jī)幾種主要工作制并給出了該工作制下電動機(jī)容量選取方法，合理地對電動機(jī)容量進(jìn)行選取對于工礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和正常運行具有重要意義。

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作者簡介：楊勇（1971—），男，吉林長春人，碩士研究生，講師，主要研究方向：電機(jī)及電機(jī)控制。