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三相异步电动机的选用指南

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:正确说出异步电动机的选用原则。目前,各种形式的异步电动机在我国应用得非常广泛,表5-4给出了电动机的主要种类、性能特点及典型生产机械应用实例。这就是电动机大多制成具有较高额定转速的缘故。电动机的最高运行温度不超过允许值。电动机在运行时,由于内部损耗引起发热,故使电动机的温度升高。电动机温度T与周围环境温度T0的差值用τ来表示,即规定标准环境温度为40℃。

三相异步电动机的选用指南

学习任务】(1)正确说出异步电动机的选用原则。

(2)根据应用场合正确选择合适的电动机。

电动机的选用应考虑安全运行和节约能量,不仅要使电动机本身消耗的能量最小,而且要使电动机的驱动系统效率最高,通常选择一台电动机的基本步骤包括确定电源、额定频率、转速、工作周期、电动机的类型、工作机环境条件、安装方式、电动机与负载的连接方式等。

1.电动机的种类选择

在选择电动机的过程中,通常涉及电动机的种类、电压、转速和结构形式的选择,这些是在预选电动机时就必须考虑的。

对于电动机种类的选择,应在满足生产机械对拖动性能的要求下,优先选用结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜的电动机。在选择电动机时,应考虑以下因素:

(1)电动机的机械特性应与所拖动生产机械的机械特性相匹配。

(2)电动机的调速性能应该满足生产机械的要求。

(3)电动机的启动性能应满足生产机械对电动机启动性能的要求,电动机的启动性能主要是启动转矩的大小,同时还应注意电网容量对电动机启动电流的限制。

(4)电源种类。电源种类有交流和直流两种,由于交流电源可以直接从电网获得,且价格较低、维护简便、运行可靠,所以应该尽量选用交流电动机。直流电源需要由变流装置来提供,而且直流电动机价格较高、维护麻烦、可靠性较低,因此只在要求调速性能好和启动、制动快的场合采用。随着近代交流调速技术的发展,交流电动机已经获得越来越广泛的应用,在满足性能的前提下应优先采用交流电动机。

(5)经济性。一是电动机及其相关设备(如启动设备、调速设备等)的经济性;二是电动机拖动系统运行的经济性,主要是效率高、节省电能。

目前,各种形式的异步电动机在我国应用得非常广泛,表5-4给出了电动机的主要种类、性能特点及典型生产机械应用实例。需要指出的是,表5-4所示电动机的主要性能及相应的典型应用基本上是对电动机本身而言的。随着电动机控制技术的发展,交流电动机拖动系统的运行性能越来越高,使电动机的一些传统应用领域发生了很大变化,例如原来使用直流电动机调速的一些生产机械,现在则改用可调速的交流电动机系统并具有同样的调速性能。

表5-4 电动机的主要种类、性能特点及典型应用实例

续表

2.电动机的电压选择

电动机的电压等级、相数、频率都要与供电电源一致。因此,电动机的额定电压应根据其运行场所供电电网的电压等级来确定。

我国的交流供电电源,低压通常为380 V,高压通常为3 kV、6 kV或10 kV。中等功率(约200 kW)以下的交流电动机,额定电压一般为380 V;大功率的交流电动机,额定电压一般为3 kV或6 kV。额定功率为1 000 kW以上的电动机,额定电压可以是10 kV。需要说明的是,笼式异步电动机在采用Y-△降压启动时,应该选用额定电压为380 V、△接法的电动机。

3.电动机的转速选择

电动机的额定功率决定于额定转矩与额定转速的乘积,其中额定转矩又决定于额定磁通与额定电流的乘积。因为额定磁通的大小决定了铁芯材料的多少,额定电流的大小决定了绕组用铜的多少,所以电动机的体积是由额定转矩决定的,可见电动机的额定功率正比于它的体积与额定转速的乘积。对于额定功率相同的电动机来说,额定转速越高,体积越小;对于体积相同的电动机来说,额定转速越高,额定功率越大。电动机的用料和成本都与体积有关,额定转速越高,用料越少,成本越低。这就是电动机大多制成具有较高额定转速的缘故。

(1)对不需要调速的高、中速生产机械(如泵、鼓风机),可选择相应额定转速的电动机,从而省去减速传动机构。

(2)对不需要调速的低速生产机械(如球磨机粉碎机),可选用相应的低速电动机或者传动比较小的减速机构。

(3)对于经常启动、制动和反转的生产机械,选择额定转速时则应主要考虑缩短启、制动时间,以提高生产率。启、制动时间的长短主要取决于电动机的飞轮矩和额定转速,应选择较小的飞轮矩和额定转速。

(4)对调速性能要求不高的生产机械,可选用多速电动机或者选择额定转速稍高于生产机械的电动机配以减速机构,也可以采用电气调速的电动机拖动系统,在可能的情况下,应优先选用电气调速方案。

(5)对调速性能要求较高的生产机械,应使电动机的最高转速与生产机械的最高转速相适应,直接采用电气调速。

4.电动机的容量选择

电动机容量的选择就是电动机额定功率的选择,通俗地说,就是选择多大的电动机。这个问题涉及电动机、电力拖动、热力学等方面的知识。电动机额定功率选择的一般原则如下:(www.xing528.com)

(1)电动机的功率尽可能得到充分利用。

(2)电动机的最高运行温度不超过允许值。

(3)电动机的过载能力和启动能力均应满足负载要求。

电动机额定功率选择的一般步骤如下:

(1)确定负载的功率PL

(2)根据负载功率预选一台功率相当的电动机:PN≥PL

(3)对预选的电动机进行发热、过载能力和启动能力校验,若不合格,应另选一台额定功率稍大一点的再进行校验,直至合格为止。

5.电动机的绝缘材料及允许温度

根据绝缘材料允许的最高温度不同,把绝缘材料分为Y、A、E、B、F、H和C七个等级,其中Y级和C级在电动机中一般不采用。

电动机在运行时,由于内部损耗引起发热,故使电动机的温度升高。电动机温度T与周围环境温度T0的差值用τ来表示,即

规定标准环境温度为40℃。电动机的允许温升,是指电动机允许的最高温度与标准环境温度的差值,即

例如,使用A级绝缘材料的电动机,其允许温升为

6.电动机的工作制

电动机的温升不仅与负载的大小有关,而且与负载持续时间的长短有关。为充分利用电动机的容量,按电动机发热的不同情况,可将电动机分为连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三种。

(1)连续工作制:连续工作制是指电动机在恒定的负载下连续运行,工作时间tW>(3~4)t,属于这一类的生产机械有水泵、鼓风机、造纸机、机床主轴等。

(2)短时工作制:短时工作制是指电动机在恒定负载下作短时间运行,工作时间tW<(3~4)t,而停止运行的时间又较长tS>(3~4)t。属于短时工作的生产机械有管道和水库闸门等。

(3)断续周期工作制:是指电动机运行和停机周期性交替进行,其运行时间与停机时间都比较短,即工作时间tW<(3~4)t,停止运行的时间tS<(3~4)t。在断续周期工作制中,负载工作时间tW与整个工作周期tP之比称为负载持续率,用Zc%表示,即

我国规定的标准负载持续率有15%、25%、40%、60%四种定额,一个工作周期tP=tW+tS≤10 min。

7.电动机选用的其他问题

(1)若电动机安装在居民住宅区或公众开放的场所,则应选用IP44或IP23加适当防护措施。

(2)若电动机使用时预期会在低于额定或基本转速下运行,除非已采用有效措施,否则必须降低功率使用,以免电动机过热。

(3)直流电动机必须加装防过速装置,以免并励磁场去励时造成电枢飞逸事故;串励电动机必须与被驱动负载可靠连接,以免无载飞车

(4)当电动机转移母线、异相同步、反接制动或多速电动机变速时,会产生很大的瞬时转矩(可达5~20倍的额定转矩),可能会损坏连接设备。因此,在系统设计时应考虑到可能出现的瞬时转矩峰值。

(5)当电动机承受外来过度的扭转振动时,会造成转轴联轴器的过应力及其他事故,因此,对产生周期性转矩脉动的设备,如往复式机械、电凿、粉碎机等,必须考虑扭转振动。

(6)同步电动机在启动或加速过程中会产生脉动转矩,叠加在平均转矩上,其频率相当于2倍电源频率乘转差率。任何机械系统都有1个自然扭转频率。

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