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交流感应电机的选型要点

来源:控制工程网2020.01.06阅读 1639

  交流感应电动机选型通常需要考虑很多因素,才能达到机器应有的设计考虑。 那种“一种尺寸适合所有应用”的思想已经过时,电动机的选择不仅取决于其电压、功率和基本速度,还有很多其他需要考虑的方面,例如供电电压额定功率以及应用本身。应用电机的目的是什么?它是怎么让每件事都更快更有效率?
  影响感应电机的因素
  选定一台电机的起始点是考虑特定应用的供电电压、功率等级以及基本速度。另一个重点考虑的是电机外壳。电机会有底座吗?会在传动一端有法兰吗?还是两个都有?环境的属性是什么?有可能会有降雨或者其他的水倒在它上面?暴露在污垢或灰尘之下是不是潜在的问题?在这种情况下,完全封闭的风冷(TEFC)或全封闭无排放(TENV)的电机是很好的选项。如果环境干净并且干燥,开放式防滴型(ODP)电机就应该足够用了。

电机极数、转速和转矩

一般来说控制工程网版权所有,随着极数的增加,电机尺寸也会增加。因此,成本也会增加。

  变频器的考虑
  得益于改变电机的运行速度所带来的好处,变频器(VFD)这种电机控制手段变得越来越普遍。在这些情况下,对于这些设备产生的“嘈杂的”信号,需要进行特别考虑。对于变频器的功能,有两项功能对于电机选型来说非常重要。
  1.电机绕组中使用的磁导线的额定电压
  额定电压的范围是1000伏到1600伏,比较常用的是1200伏。传动和电机之间的距离越大CONTROL ENGINEERING China版权所有,到达电机的电压峰值的幅度也就越大。如果电机的磁导线的额定电压是1600伏的可以参考NEMA MG-12003 第31章第4节,该章节描述的是电机应该在最高1600伏的电压下耐受住电晕起始电压(CIV)带来的破坏。
  2.电机的恒转矩(CT)衰减比率
  这所表达的是电机至少要运行多慢也能提供在额定速度下所提供的转矩。在这个数值以下,电机的转矩出力能力会下降。
  以一台10马力的、基础速度为1800转/分钟的电机为例。它在额定转速下(大概为1800转/分钟)可以输出29磅-英尺的转矩。如果它的CT比率为10:1,它可以在最低180转/分钟的转速下输出相同的转矩。如果它的CT比率为1000:1,它可以在最低1.8转/分钟的转速下输出29磅-英尺的转矩。
  如果电机有典型的轴装风扇而且运行在额定速度以下的时候,也要了解电机如何冷却。在低转速下,风扇不会带走很多空气。因此,如果电机长期运行在低速下并且输出高转矩,电机就会产生很多热量,因此应该选择不同的冷却方式——强迫风冷电机。
  风机也有自己单独控制的电机,不是由所配套的变频器控制的。流经电机的气流是稳定的,而且足够冷却电机,即便是在低速或零转速的情况下。
  马力与转矩
  在选择一台交流感应电机的时候,电机的基本速度是另一个重要的考虑因素。2极(3600转/分钟)和4极(1800转/分钟)的电机是很普遍的。然而,也可以找到6极、8极和12极(1200转/分钟CONTROL ENGINEERING China版权所有,900转/分钟和600转/分钟)的电机。电机的基本速度和电机极数之间的关系如下面的公式所示:
  转速(转/分钟)= (120 x 设计频率)/ 极数
  附注一点,尽管两者是相关的控制工程网版权所有,通常来说随着极数的增加,电机的尺寸和总体成本都会增加。
  根据应用不同,用户可能也想要用速度和转矩进行交换。总的来说CONTROL ENGINEERING China版权所有,随着电机速度提高,转矩会减小,对于变速箱、皮带传动和链传动装置也一样。这种关系可以通过下面的公式进行解释:
  马力=(转矩 x 基本速度)/ 5252
  通过选择电机的马力和基本速度以及与之相关的传动装置,可以实现最初的目标,即降低设备成本、尺寸以及更换部件的交付时间。(作者:Charlie Medinger)
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