3.3 电动机的选择
3.3.1 电动机选择的一般原则
(1)选择在结构上与所处环境条件相适应的电动机,如根据使用场合的环境条件选用相适应的防护方式及冷却方式的电动机。
(2)选择电动机应满足生产机械所提出的各种机械特性要求,如速度、速度的稳定性、速度的调节以及启动、制动时间等。
(3)选择电动机的功率能被充分利用,防止出现“大马拉小车”的现象。通过计算确定出合适的电动机功率,使设备需求的功率与被选电动机的功率相接近。
(4)所选择的电动机的可靠性高并且便于维护。
(5)互换性能要好,一般情况尽量选择标准电动机产品。
(6)综合考虑电动机的极数和电压等级,使电动机在高效率、低损耗状态下可靠运行。
3.3.2 电动机选择的主要内容
根据生产机械性能的要求,选择电动机的种类;根据电动机和生产机械安装的位置和场所环境,选择电动机的结构和防护型式;根据电源的情况,选择电动机额定电压;根据生产机械所要求的转速以及传动设备的情况,选择电动机额定转速;根据生产机械所需要的功率和电动机的运行方式,决定电动机的额定功率;综合以上因素,根据制造厂的产品目录,选定一台合适的电动机。
3.3.3 电动机防护型式的选择
常用电动机的防护型式有开启式、防滴式、封闭式、潜水式和防爆式等。
开启式电动机的定子两侧和端盖上都有很大的通风口,散热好,价格便宜,但容易进灰尘、水滴和铁屑等杂物,只能在清洁、干燥的环境中使用。
防滴式(又称防护式)电动机的机座下面有通风口,散热好,能防止水滴、沙粒和铁屑等杂物溅入或落入电动机内,但不能防止潮气和灰尘侵入,适用于比较干燥、没有腐蚀性和爆炸性气体的环境。
封闭式电动机的机座和端盖上均无通风孔,完全封闭。封闭式又分为自冷式、自扇冷式、他扇冷式、管道通风式及密封式等。前四种电动机外部的潮气及灰尘不易进入,适用于尘土多、特别潮湿、有腐蚀性气体、易受风雨等较恶劣的环境。密封式电动机可以浸在液体中使用,如潜水泵。
防爆式电动机在封闭式基础上制成隔爆形式,机壳有足够的强度,适用于有易燃易爆气体的场所,如矿井、油库、煤气站等。
因此,应根据使用环境条件选用相应防护等级的电动机。
电动机的冷却方式主要指电动机冷却回路的布置方式、冷却介质的性质以及冷却介质的推动方式等。一般用途的电动机用空气作为冷却介质,采用机壳表面冷却方式。
电动机的安装型式根据电动机在生产机械中的安装方式来确定,可分为卧式安装和立式安装两种,又分为端盖有凸缘安装和端盖无凸缘安装。一般情况采用卧式安装。
3.3.4 电动机额定电压和额定转速的选择
(1)电动机额定电压的选择
电动机的额定电压和额定频率应与供电电源的电压和频率相一致。如果电源电压高于电动机的额定电压太多,会使电动机烧毁;如果电源电压低于电动机的额定电压,会使电动机的输出功率减小,若仍带额定负载运行,将会烧毁电动机。如果电源频率与电动机的额定频率不同,将直接影响交流电动机的转速,且对其运行性能也有影响。因此,电源的电压和频率必须与电动机铭牌规定的额定值相符。电动机的额定电压一般可按下列原则选用。
(2)电动机额定转速的选择
额定功率相同的电动机,额定转速越高,电动机的体积越小,重量越轻,成本越低,效率和功率因数一般也越高,因此选用高速电动机较为经济。但是,由于生产机械对转速的要求一定,电动机的转速选得太高,势必加大传动机构的转速比,导致传动机构复杂化和传动效率降低。此外,电动机的转矩与“输出功率/转速”成正比,额定功率相同的电动机,极数越少,转速就越高,但转矩将会越小。因此,一般应尽可能使电动机与生产机械的转速一致,以便采用联轴器直接传动;如果两者转速相差较多时可选用比生产机械的转速稍高的电动机,采用带传动等。
几种常用负载所需电动机的转速如下,仅供参考。
①泵:主要使用2极、4极三相异步电动机(同步转速为3000r/min或1500r/min)。
②压缩机:采用带传动时,一般选用4极、6极三相异步电动机(同步转速为1500r/min或1000r/min);采用直接传动时,一般选用6极、8极三相异步电动机(同步转速为1000r/min或750r/min)。
③轧钢机、破碎机:一般选用6极、8极、10极三相异步电动机(同步转速为1000r/min、750r/min或600r/min)。
④通风机、鼓风机:一般选用2极、4极三相异步电动机。
总之,选用电动机的转速需要综合考虑,既要考虑负载的要求,又要考虑电动机与传动机构的经济性等。具体根据某一负载的运行要求,进行方案设计。但一般情况下,多选同步转速为1500r/min的三相异步电动机。
3.3.5 电动机额定功率的选择
电动机额定功率的选择是一个很重要又很复杂的问题。电动机的额定功率选择应适当,不应过小或过大。如果电动机的额定功率选择得过小,就会出现“小马拉大车”的现象,势必使电动机过载,也就必然会使电动机的电流超过额定值而使电动机过热,电动机内绝缘材料的寿命也会缩短,若过载较多,可能会烧毁电动机;如果电动机的额定功率选择得过大,就会变成“大马拉小车”,电动机处于轻载状况下运行,其功率因数和效率均较低,运行不经济。
通常,电动机额定功率选择的步骤如下。
①计算负载功率PL。
②根据负载功率,预选电动机的额定功率PN和其他参数。选择电动机的额定功率PN大于等于负载功率PL。一般取PN=1.1PL。
③校核预选电动机。一般先校核温升,再校核过载倍数,必要时校核启动能力。二者都通过,预选的电动机便选定;若通不过,从第二步重新开始,直到通过为止。
在满足生产机械要求的前提下,电动机额定功率越小越经济。