機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例與分析第十四章.

1、第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇掌握電動(dòng)機(jī)發(fā)熱與冷卻的規(guī)律;掌握電動(dòng)機(jī)容量的選擇方法,注意電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的允許溫度,過載能力與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩;熟悉電動(dòng)機(jī)種類,電壓,轉(zhuǎn)速和型式的選擇方法.電動(dòng)機(jī)容量選擇的原則研究容量選擇的必要性容量選擇的基本原則2）過載能力:電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩(異步電動(dòng)機(jī))或最大允許電流(直流電動(dòng)機(jī))必須大于運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩或最大負(fù)載電流.1）發(fā)熱:電動(dòng)機(jī)在工作時(shí),其最高工作溫度小于等于電動(dòng)機(jī)絕緣所允許的最高工作溫度.3）起動(dòng)能力:保證鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)能可靠起動(dòng).amaxNmLTTTmaxmaxNILIIImaxmaxNstLTT第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)

2、的選擇-對(duì)異步電機(jī)-對(duì)直流電機(jī)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與冷卻0m電動(dòng)機(jī)絕緣分級(jí)絕緣的溫度等級(jí): A級(jí) E級(jí) B級(jí) F級(jí) H級(jí) 最高允許溫度（）: 105 120 130 155 180 如:JO2系列電動(dòng)機(jī)采用E級(jí)絕緣材料; Y系列電動(dòng)機(jī)采用B級(jí)絕緣材料. 電動(dòng)機(jī)的工作制(3種)(國際電工委員會(huì)(IEC)將工作制分為8種)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式按發(fā)熱情況分:1)長期連續(xù)工作制;2)短時(shí)工作制;3)重復(fù)短時(shí)工作制.第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇影響電機(jī)發(fā)熱因素:負(fù)載大小、持續(xù)時(shí)間、工作方式不同工作制下電機(jī)容量的選擇連續(xù)工作制下電機(jī)容量的選擇1）帶恒定負(fù)載時(shí)電機(jī)容量的選擇恒功率負(fù)載：如風(fēng)機(jī)、泵、重型車床、

3、立式車床、齒輪銑床的主運(yùn)動(dòng)LNPP 不需要進(jìn)行最大轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩校核。不需要進(jìn)行最大轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩校核。第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇選擇原則：選擇原則： 式中,Q-流量; -比重; H-揚(yáng)程; -泵或風(fēng)機(jī)的效率; 傳動(dòng)效率 54. 15 .36 DPL泵：21102HQPL風(fēng)機(jī)：21102QHPL12式中，D為工件最大直徑(米)不同工作制下電機(jī)容量的選擇連續(xù)工作制下電機(jī)容量的選擇1）帶恒定負(fù)載時(shí)電機(jī)容量的選擇第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇不同工作制下電機(jī)容量的選擇連續(xù)工作制下電機(jī)容量的選擇2）帶變動(dòng)負(fù)載時(shí)電機(jī)容量的選擇負(fù)載：如小型車床、自動(dòng)車床的主軸電機(jī)、帶式運(yùn)輸機(jī)、軋機(jī)

4、等第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇不同工作制下電機(jī)容量的選擇連續(xù)工作制下電機(jī)容量的選擇2）帶變動(dòng)負(fù)載時(shí)電機(jī)容量的選擇選擇方法：等效法或等值法電機(jī)熱量的來源：鐵損和銅損及其機(jī)械損耗nntRIPtRIPtRIP)()()(2222121 niidtRIP12)( ninitttt121等效前：等效后：式中，第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇不同工作制下電機(jī)容量的選擇連續(xù)工作制下電機(jī)容量的選擇2）帶變動(dòng)負(fù)載時(shí)電機(jī)容量的選擇nnndttttPtPtpP.212222121nnndttttItItII.212222121nnndttttTtTtTT.212222121等效電流：等效轉(zhuǎn)矩：等

5、效功率：dNPP 選擇原則：第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇需要進(jìn)行最大轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩校核。需要進(jìn)行最大轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩校核。不同工作制下電機(jī)容量的選擇連續(xù)工作制下電機(jī)容量的選擇2）帶變動(dòng)負(fù)載時(shí)電機(jī)容量的選擇例:由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)某生產(chǎn)機(jī)械,其轉(zhuǎn)矩變化負(fù)載圖如下圖所示.生產(chǎn)機(jī)械要求轉(zhuǎn)速n=1450r/min,試選擇電動(dòng)機(jī).第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇不同工作制下電機(jī)容量的選擇連續(xù)工作制下電機(jī)容量的選擇2）帶變動(dòng)負(fù)載時(shí)電機(jī)容量的選擇解：1）初選電機(jī)nnndttttTtTtTT.212222121Nm8 .33kWnTPdL13. 5955014508 .339550用等值轉(zhuǎn)矩

6、法初選型號(hào)：Y132S-4，PN=5.5kW; nN=1440rpm; Tst/TN=1.8;Tmax/TN=2;UN=380V2）校核電機(jī)的過載能力Tmax=2TN=2X36.5Nm=73NmTLmax=45NmTmaxTLmax所以：選擇的電機(jī)型號(hào)合理另外，也可選擇直流電機(jī)第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇不同工作制下電機(jī)容量的選擇短時(shí)工作制電機(jī)容量的選擇例如：閘門電機(jī)、刀架的快移、臥式車床與龍門刨床夾緊裝置等第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇不同工作制下電機(jī)容量的選擇短時(shí)工作制電機(jī)容量的選擇1）選用短時(shí)工作制電機(jī)Ts分成四種:10,30,60,90分鐘ppsstPtP22sp

7、psttPP/SNPP 選擇原則：第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇需要校核啟動(dòng)能力和帶最大負(fù)載能力不同工作制下電機(jī)容量的選擇短時(shí)工作制電機(jī)容量的選擇2）選用連續(xù)工作制的普通電機(jī)過載倍數(shù)K：NpPPK/KPPpN/選擇原則：當(dāng)hptt)4 . 03 . 0(直接用過載能力和啟動(dòng)能力來選擇電機(jī)。第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇過載倍數(shù)和tp/Th有關(guān)不同工作制下電機(jī)容量的選擇重復(fù)短時(shí)工作制電機(jī)容量的選擇%1000tttpp例如：起重機(jī)、電梯、組合機(jī)床等負(fù)載持續(xù)率：第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇一般一個(gè)工作周期不超過10min不同工作制下電機(jī)容量的選擇重復(fù)短時(shí)工作制電機(jī)容量

8、的選擇s1 選用重復(fù)短時(shí)工作制的電機(jī)25. 0PPPsNs第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇不同工作制下電機(jī)容量的選擇重復(fù)短時(shí)工作制電機(jī)容量的選擇1 選用重復(fù)短時(shí)工作制的電機(jī)例143 有一起重機(jī)，其工作負(fù)載圖如圖147所示，其中P10 kw，工作時(shí)間tp0.91min，停車時(shí)間t0234min，要求采用線繞式異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為1000 rmin左右，試選用一臺(tái)合適的電動(dòng)機(jī)。第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇不同工作制下電機(jī)容量的選擇重復(fù)短時(shí)工作制電機(jī)容量的選擇2 選用連續(xù)工作制下的普通電機(jī)%100PPPsNskWPs3 . 5%100%2810擇；時(shí)，按可短時(shí)工作制選%10上例中：

9、注意：可按連續(xù)工作制選擇；70%大些。時(shí)，選擇的容量要適當(dāng)min20ttp第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇不同工作制下電機(jī)容量的選擇重復(fù)短時(shí)工作制電機(jī)容量的選擇第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇FANUC-10型 直流伺服電機(jī)機(jī)械特性電機(jī)容量選擇的統(tǒng)計(jì)法和類比法晶閘管供電對(duì)電機(jī)的影響整流電路中的高頻分量對(duì)于電機(jī)的溫升和效率影響較大。第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇電機(jī)容量選擇的注意事項(xiàng)1)一般情況下,按發(fā)熱條件選擇電動(dòng)機(jī)功率,然后再校驗(yàn)其過載能力;2)由晶閘管整流裝置供電的電動(dòng)機(jī),其容量要適當(dāng)選大一點(diǎn);3)可以按經(jīng)驗(yàn)選擇電動(dòng)機(jī)容量,例如按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算.第14章 機(jī)電傳動(dòng)控

10、制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的種類、電壓和結(jié)構(gòu)形式的選擇根據(jù)負(fù)載性質(zhì)來選擇電機(jī)類型(1)對(duì)于不要求調(diào)速、對(duì)啟動(dòng)性能亦無過高要求的生產(chǎn)機(jī)械，應(yīng)優(yōu)先考慮使用一般鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。若要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，則可選用高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。(2)對(duì)于要求經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)，且負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大、又有一定調(diào)適要求的生產(chǎn)機(jī)械，應(yīng)考慮選用線統(tǒng)式異步電動(dòng)機(jī)；對(duì)于周期性波動(dòng)負(fù)載的生產(chǎn)機(jī)械，為了削平尖峰負(fù)載，一般都采用電動(dòng)機(jī)帶飛輪工作，這種情況下也應(yīng)選用線繞式異步電動(dòng)機(jī)。(3)對(duì)于只需要幾種速度而不要求無級(jí)調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，為了簡化變速機(jī)構(gòu)，可選用多速異步電動(dòng)機(jī)。(4)對(duì)于要求恒速穩(wěn)定運(yùn)行的生產(chǎn)機(jī)械且需要補(bǔ)償電網(wǎng)功率因數(shù)的場合

11、，應(yīng)優(yōu)先考慮選用同步電動(dòng)機(jī)。(5)對(duì)于需要大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩又要求恒功率調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，常選用直流串勵(lì)或復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)。(6)對(duì)于要求大范圍無級(jí)調(diào)速且要求經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，可選用帶調(diào)速裝置的直流電動(dòng)機(jī)或鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)。(7)對(duì)于要求調(diào)速范圍很寬的生產(chǎn)機(jī)械，也可從機(jī)械變速和電氣調(diào)速二者結(jié)合起來考慮，易于收到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較高的效果。第14章 機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的種類、電壓和結(jié)構(gòu)形式的選擇電機(jī)電壓等級(jí)的選擇交流電機(jī)：按照功率選擇；直流電機(jī)：按照整流電路選擇電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇高速電機(jī)成本低，體積小，效率高。1）不需要調(diào)速的高轉(zhuǎn)速與中轉(zhuǎn)速的機(jī)械，一般應(yīng)選相應(yīng)額定轉(zhuǎn)速的異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)，直接與機(jī)械相連接；2)不需要調(diào)速的低速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械，一般是選用適當(dāng)轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)來傳動(dòng)；3)對(duì)于需要調(diào)速的機(jī)械，電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速應(yīng)與生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速相