電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇

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1、第8章電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇§8.1電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和冷卻§8.3電動(dòng)機(jī)容量的選擇方法§8.4電動(dòng)機(jī)種類、型式、電壓、轉(zhuǎn)速的選擇§8.1電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和冷卻1．電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱過(guò)程電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中,由于總損耗轉(zhuǎn)換的熱量不斷產(chǎn)生,電動(dòng)機(jī)溫度升高,就有了溫升,電動(dòng)機(jī)就要向周圍散熱。溫升越高,散熱越快。當(dāng)單位時(shí)間發(fā)出的熱量等于散出的熱量時(shí),電動(dòng)機(jī)溫度不再升高,而保持一個(gè)穩(wěn)定不變的溫升,即處于發(fā)熱與散熱平衡的狀態(tài)。此過(guò)程是升高的熱過(guò)渡過(guò)程,稱為發(fā)熱。由于電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的具體情況比較復(fù)雜,為了研究分析方便,假設(shè)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行,負(fù)

2、載不變,總損耗不變,電動(dòng)機(jī)本身各部分溫度均勻,周圍環(huán)境溫度不變。2．電動(dòng)機(jī)的冷卻過(guò)程對(duì)負(fù)載運(yùn)行的電動(dòng)機(jī),在溫升穩(wěn)定以后,如果使其負(fù)載減小或使其停車,那么電動(dòng)機(jī)內(nèi)的總損耗及單位時(shí)間的發(fā)熱量Q都將隨之減小或不再繼續(xù)產(chǎn)生。這樣就使發(fā)熱少于散熱,破壞了熱平衡狀態(tài),電動(dòng)機(jī)的溫度下降,溫升降低。在降溫過(guò)程中,隨著溫升的降低,單位時(shí)間散熱量也減小。當(dāng)發(fā)熱量等于散熱量時(shí),電動(dòng)機(jī)不再繼續(xù)降溫,其溫升又穩(wěn)定在一個(gè)新的數(shù)值上。在停車時(shí),溫升將降為零。溫升下降的過(guò)程稱為冷卻。熱平衡方程式在電機(jī)冷卻過(guò)程中同樣適用。只是其中的起始值、穩(wěn)態(tài)值

3、不同,而時(shí)間常數(shù)相同。若減小負(fù)載之前的穩(wěn)定溫升為,而重新負(fù)載后的穩(wěn)定溫升,由于Q已減小,因此。＞§8.3電動(dòng)機(jī)容量的選擇方法選擇電動(dòng)機(jī)的容量較為繁瑣,不僅需要一定的理論分析計(jì)算,還需要經(jīng)過(guò)校驗(yàn)。其基本步驟是：根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載提供的負(fù)載圖PL=f(t)及溫升曲線τ=f(t),并考慮電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力,預(yù)選一臺(tái)電動(dòng)機(jī),然后根據(jù)負(fù)載圖進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn),將校驗(yàn)結(jié)果與預(yù)選電動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行比較,若發(fā)現(xiàn)預(yù)選電動(dòng)機(jī)的容量太大或太小,再重新選擇,直到其容量得到充分利用,最后再校驗(yàn)其過(guò)載能力與啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否滿足要求?！?.4電動(dòng)機(jī)種

4、類、型式、電壓、轉(zhuǎn)速的選擇8.4.1電動(dòng)機(jī)種類的選擇選擇電動(dòng)機(jī)種類的原則是在滿足生產(chǎn)機(jī)械技術(shù)性能的前提下,優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格便宜、維修方便、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)的電動(dòng)機(jī)。從這個(gè)意義上看,交流電動(dòng)機(jī)優(yōu)于直流電動(dòng)機(jī),異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)于同步電動(dòng)機(jī),籠型異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)于繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載平穩(wěn),對(duì)啟動(dòng)、制動(dòng)及調(diào)速性能要求不高時(shí),應(yīng)優(yōu)先采用異步電動(dòng)機(jī)。例如普通機(jī)床、水泵、風(fēng)機(jī)等可選用普通籠型異步電動(dòng)機(jī)。像空壓機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)等要求電動(dòng)機(jī)有較好的啟動(dòng)性能,則可選用深槽式或雙籠型異步電動(dòng)機(jī)。而像電梯、橋式起重機(jī)一類提升機(jī)

5、械,啟、制動(dòng)頻繁,對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速有一定要求時(shí),應(yīng)選用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。對(duì)于功率較大而又不需調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械,如大功率水泵、空壓機(jī)等,為了提高電網(wǎng)的功率因數(shù),可選用同步電動(dòng)機(jī)。調(diào)速范圍要求不大,并可由機(jī)械變速箱配合的生產(chǎn)機(jī)械,如普通機(jī)床、鍋爐引風(fēng)機(jī)等,可選用多速籠型異步電動(dòng)機(jī)。調(diào)速范圍要求較大,且需要平滑調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械,如軋鋼機(jī)、龍門刨床、大型精密機(jī)床、造紙機(jī)等,應(yīng)選用他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)或采用變頻調(diào)速的籠型異步電動(dòng)機(jī)。要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、機(jī)械特性軟的生產(chǎn)機(jī)械,如電車、電機(jī)車、重型起重機(jī)、挖掘機(jī)、便攜工具等,一般

6、應(yīng)選用串勵(lì)或復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。如有易燃、易爆氣體的礦井等特殊場(chǎng)所,不能使用直流電動(dòng)機(jī),而應(yīng)采用異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。隨著交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展,交流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛,正逐漸取代直流電動(dòng)機(jī)。8.4.2電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)的選擇交流電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇主要按使用場(chǎng)所的供電電壓等級(jí)選擇。一般低壓電網(wǎng)為380V，因此中小型三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓大多為380V(Y或△形法),220/380V（△/Y形接法)和380/660V（△/Y形接法）。單相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓多采用220V,礦山及鋼鐵企業(yè)的大型設(shè)備用大功率電動(dòng)

7、機(jī),可采用高壓電動(dòng)機(jī),這樣既減小了電動(dòng)機(jī)的體積,又節(jié)約了銅線的用量。直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓也要與電源電壓相配合。由直流發(fā)電機(jī)供電的直流電動(dòng)機(jī)額定電壓一般為110V或220V。大功率電動(dòng)機(jī)可提高到600～1000V,當(dāng)電網(wǎng)電壓為380V,直流電動(dòng)機(jī)由晶閘管整流電路供電時(shí),采用三相整流可選額定電壓為440V,單相整流可選額定電壓為160V或180V。8.4.3電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的要求來(lái)選擇的。在一定功率時(shí),電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速越高,其體積越小,重量越輕,價(jià)格越低,運(yùn)行的效率越高,電

8、動(dòng)機(jī)的飛輪矩越小,因此選用高速電動(dòng)機(jī)較經(jīng)濟(jì)。但是,若生產(chǎn)機(jī)械要求的轉(zhuǎn)速低,如果選擇高速電動(dòng)機(jī),則會(huì)使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜。對(duì)于經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械,若過(guò)渡過(guò)程時(shí)間對(duì)生產(chǎn)效率有較大影響,則應(yīng)以GD2·nN為最小來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速,如龍門刨床工作臺(tái)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)等。若過(guò)渡過(guò)程時(shí)間對(duì)生產(chǎn)效率影響不大,則應(yīng)以過(guò)渡過(guò)程中能量損耗最小來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的額定