电动机的选型

电动机的选型1.负载的种类、特性与要求为防止电动机因选配不当而发生故障或损坏，在选定电动机时必须详细了解被拖动负载的种类、特性和要求，然后尽可能去选择满足这些特性和要求的电动机。1.1被拖动负载应考虑的主要事项（1）被拖动负载的类型；（2）被拖动负载所需的功率；（3）被拖动负载所需的转速；（4）被拖动负载的转速—转矩特性；（5）是否需要进行转速调节（分有级变速、无级变速）；（6）被拖动负载转动惯量的大小；（7）被拖动负载要求的起动方式（分手动、自动及遥控等）；（8）被拖动负载的制动方式（分一般制动、快速制动等）；（9）被拖动负载的工作制（分连续、短时、断续、变负载工作制等）；（10）被拖动负载是否需要可逆运转；（11）被拖动负载的安装型式；（12）工作时的环境条件（温度、湿度高低，有无腐蚀、爆炸性气体和液体，有无滴水和粉尘等）。1.2电动机的技术要求当根据被拖动负载以上的要求去选择确定电动机时，须考虑以下的技术要求：（1）电动机的类型；（2）电动机的额定功率；（3）电动机的额定电压、相数及频率；（4）电动机的额定转速；（5）电动机的起动转矩及最大转矩；（6）电动机的转速—转矩特性；（7）电动机的工作定额（连续、短时、断续定额等）；（8）电动机能否进行转速调节；（9）电动机的绝缘等级；（10）电动机的外壳防护型式；（11）电动机轴伸中心高及轴伸尺寸；（12）电动机的安装型式（分卧式、立式和凸缘式等）；（13）供电电源容量；（14）电动机所使用的起动和控制设备；（15）相关附件（如安装用底座等）。选择电动机的步骤和内容主要有：应以被拖动机械、设备的具体要求出发，并考虑使用场所的电源、工作环境、防护等级，以及电动机的功率因数、效率、过载能力、安装方式、传动设备、产品价格、运行和维护费用等情况来选择电动机的电气性能和机械性能，使被选定的电动机能安全、经济、节能和合理地运行。选择电动机的过程中其功率的确定极为重要，选择原则应该是在电动机能够满足被拖动负载要求的前提下，最经济、合理地确定电动机功率的大小。如果电动机的功率选得过大，不仅使设备投资费用增加，而且还会因电动机长期轻载运行致使其功率因数和效率降低；相反，若电动机的功率选得过小，电动机将经常过载运行，从而使电动机温升增高、绝缘老化以致使用寿命缩短；此外还有可能出现起动困难和经受不起冲击性负载等情况。因此，必须慎重权衡、正确合理地选择电动机的功率。对于所选电动机的类型应能够满足生产机械各个方面的要求，如被拖动负载的性质、工作制、转速、起动特性、制动要求、过载能力及调速特性等；并应按经济合理的原则来选择电动机的类型，如电流种类、结构型式、电压等级和冷却方法等；同时所选电动机的类型除应能满足生产机械工艺过程的要求外，还应满足电源的要求，如对于供电容量较小的电源则应考虑起动时保持供电线路电压稳定，以及使电源的功率因数保持在合理范围；此外所选电动机还应适当留有备用功率，一般均使用电动机的负载率为0.75~0.9左右。电动机的结构型式和绝缘等级应满足安装与使用环境的要求，以保证电动机能够长期、可靠、安全地运行。1.3动机类型的选择在选择电动机的类型时应优先考虑使用三相交流电动机，因为三相交流电动机较其他类型电动机具有更多的优点。具体选择电动机的类型时，还应仔细考虑以下两种情况。1）不需调速的负载机械对于不需要进行调速的负载机械设备，包括连续、短时、周期工作等工作制的机械设备，应尽可能采用交流异步电动机；若负载平稳且对起动与制动无特殊要求的连续运行的机械，宜优先选用普通笼型异步电动机。如果电动机的功率较大且为了提高电源的功率因数，可采用三相同步电动机；若单纯因起动困难的负载机械在经起动能力检验证实后，可采用高堵转转矩的双笼型和深槽笼型异步电动机。如果按起动能力检验不能通过或起动时电源线路电压降过大，就可采用绕线转子异步电动机；带周期性变化负载的机械要求有较大的起动和制动转矩时，对大中功率负载而言应选用绕线转子异步电动机，对于小功率负载可采用高转差率异步电动机；若某些周期性工作制机械，采用交流电动机后在温升、起动、制动特性等方面不能满足需要，或其拖动系统的过渡过程有特殊要求的生产机械，适宜采用直流电动机。2）需要调速的机械需要调速的机械应视调速范围和要求速度调节的连续、平滑程度来选择电动机。对于只要求几种转速的小功率负载机械，可采用变极调速的多速（双速、三速、四速）笼型异步电动机；对调速平滑程度要求不高并且调速比不大的负载机械，宜采用绕线转子电动机或电磁调速电动机；若调速范围在1：3以上且需连续稳定平滑调速的负载机械，宜采用直流电动机或变频调速电动机。当需要起动转矩大和机械特性硬度低的生产机械，宜选用直流串励电动机；某些要求调速比不大（1：2左右）的大功率负载机械，也可采用带有串极调速装置的绕线转子异步电动机，这样还可使部分电能回馈电网而得以提高其运行的经济指标。3）电动机结构型式的选择电动机的结构型式即其有关固定用构件、轴承装置和轴伸等电机的构成情况，而电动机的结构型式主要又由安装型式和防护型式两部分组成。a)安装型式的选择电动机的安装型式是用轴线方向和固定用构件的状况来全面表达电动机的安装情况。安装型式的代号用IM来表示，如：IMB3、IMB5、IMB35、IMV1、IMV10等。b)防护型式的选择为了防止电动机被周围不良介质损坏或因其本身的故障引发灾害，所以必须根据不同的环境去选择电动机适当的防护型式。一般，电动机常见的防护型式分为开启式、防护式、封闭式和防爆式等多种型式，现简介如下。——开启式电动机开启式电动机外表有很大的通风口，其散热条件好、用料省而造价较低。但缺点是水气、灰尘等杂物容易侵入电动机内部，因而只能用于干燥和清洁的工作环境。——防护式电动机防护式电动机的通风口设计为朝下且有防护网遮掩，其通风冷却条件比较好。该种防护型式的电动机一般可防滴、防雨、防溅，以及防止外界杂物落入电动机内部，但不能防止潮气和灰尘的侵入，因此它比较适用于灰尘不多、较为干燥、无腐蚀性的场所。——封闭式电动机封闭式电动机通常又分为自扇冷式、强迫通风式和密闭式三种。自扇冷式和强迫通风式两种型式的电动机，能防止以任何方向飞溅来的水滴和其他杂物侵入，并且潮气和灰尘等也不易进入电动机内部，所以适用于有潮湿、灰尘多、易受风雨侵蚀、易引起火灾、有腐蚀性气体的各种地方。密闭式电动机一般使用于水或油等液体中工作的负载机械。比如潜水电动机或潜油电动机等。此类电动机由于对制造工艺、使用材料均要求较高，其价格要比普通电动机贵。——防爆式电动机防爆式电动机通常是在封闭式电动机结构的基础上制成隔爆型、增安型、正压型、无火花型、粉尘防爆型等型式，它们都适用于有易燃、易爆气体或粉尘的危险环境下工作，如石油、化工、煤矿、油库、煤气站、纺织、粮库等场所。此外，在选择电动机的防护型式时还应考虑：若在湿热带地区使用，应选用TH型湿热带用电动机，如采用普通型电动机就应采取适当的防潮、防霉措施；在干热带地区使用，应选用TA型干热带用电动机；在高海拔地区使用，应选用高原型电动机；在船舶和舰艇上使用，应尽可能采用有特殊结构和防护要求的船用或舰用电动机；若在空气中经常有腐蚀性气体的地点使用，应尽量选用化工防腐型电动机或管道通风式电动机（以引入干净的冷却空气）。也可以在加强对场所通风和电动机维护的情况下，去采用封闭式或防护式电动机。c)电动机电压的选择电动机电压的选择主要由电力系统对企业的供电电压来决定，并且它还与电动机的功率大小有密切的关系。d)电动机转速的选择电动机额定转速都是依据生产机械的要求来选定的。在确定电动机额定转速时必须考虑机械减速机构的传动比值，两者相互配合并经过技术与经济的全面比较才能确定。防爆电机的选型为了选择适用于爆炸性危险场所的电气设备，要求了解下列内容：——危险场所的类别；——温度组别或气体、蒸气的引燃温度；——在必要的地方，与按照4的电气设备分类和小类相关的气体或蒸气分级；注：GB3836.1中的防爆类型，仅仅对于防爆类别“d”（隔爆外壳）和“i”（本质安全型）需要将设备分为小类。对于防爆类型“n”，某些设备也需要分为小类（见4）。——外部影响和环境温度。1．根据区域类别选型1.10区用设备若电气设备和电路符合GB3836.4（“ia”类——本质安全型）的要求，该电气设备和电路可用于0区。1.21区用设备如电气设备符合用于0区要求或下列防爆型式的一种或多种要求，该电气设备可用于1区。隔爆外壳“d”符合GB3836.2；正压型“p”符合IEC60079-2；充砂型“q”符合IEC60079-5；油浸型“o”符合IEC60079-6；增安型“e”符合GB3836.3；本质安全型“i”符合GB3836.4；浇封型“m”符合IEC60079-18。注：1]1）IEC60079-14规定，“e”型电气设备可用于1区。2）根据我国的实际情况，允许在1区中使用的“e”型设备仅限于；——在正常运行中不产生火花、电弧或危险温度的接线盒和接线箱，包括主体为“d”或“m”型、接线部分为“e”型的电气产品；——配置有合适热保护装置（GB3836.3-2000附录D）的“e”型低压异步电动机（起动频繁和环境条件恶劣者除外）；1.32区用设备2]下列电气设备可以安装在2区；a）0区和1区用电气设备；b）符合IEC60079-15的“n”型电气设备；c）符合2的设备。对于符合上述b）或c）项的旋转电机来说，除非采取措施保证不存在爆炸性环境，那么在电机起动期间，不应发生易点燃火花。2.选择不符合GB3836标准的设备对于标有“s”的特殊型设备，应按照设备上标明适用的区域类型选用，并注意设备安装和使用的特殊条件。3.根据气体或蒸气的引燃温度选型电气设备应按其最高表面温度不超过可能出现的任何气体或蒸气的引燃温度选型。电气设备上温度组别标志意义见表1。表1温度组别、表面温度和引燃温度之间的关系电气设备的温度组别电气设备的最高表面温度气体或蒸气的引燃温度T1450℃＞450℃T2300℃＞300℃T3200℃＞200℃T4135℃＞135℃T5100℃＞100℃T685℃＞85℃如果电气设备未标示环境温度范围，设备应在-20℃～+40℃温度范围内使用。如果电气设备标志了该温度范围，设备只能在这个范围内使用。4根据设备类别选型防爆型式为“e”，“m”，“o”，“p”“q”的电气设备应为Ⅱ类设备。防爆型式为“d”和“i”的电气设备应为ⅡA、ⅡB、ⅡC类设备，并按表2进行选型。防爆型式“n”的电气设备应为Ⅱ类设备，如果它包括密封断路装置，非故障元件或限能设备或电路，那么，该设备应是ⅡA、ⅡB、ⅡC类，并且按表2进行选型。表2气体/蒸气分类与设备类别间的关系气体/蒸气分类设备类别ⅡAⅡA、ⅡB或ⅡCⅡBⅡB或ⅡCⅡCⅡC5外部影响电气设备的选型和安装，应防止外部影响（例如：化学作用，机械作用和热、电气、潮湿）对防爆性能产生不利的影响。应用防止异物垂落入立式安装电机通风口内的措施。