二、额定功率
电动机的额定功率是指输出功率,即轴功率,也称容量大小,是电动机标志性参数。常有人问电机多大的,一般不是指电机的尺寸大小,而是指额定功率。它是量化电动机拖动负载能力的重要的指标,也是电机选型时必须提供的参数要求。
正确选择电动机容量的原则,应在电动机能够胜任生产机械负载要求的前提下,经济合理地决定电动机的功率。若功率选得过大,设备投资增大,造成浪费,且电动机经常欠载运行,效率及交流电动机的功率因数较低;若功率选得过小,电动机将过载运行,造成电动机过早损坏。
决定电动机主要功率的因素有三个:
1)电动机的发热与温升,这是决定电动机功率的主要因素;2)允许短时过载能力;3)对异步鼠笼型电动机还要考虑起动能力。
具体生产机械根据其发热、温升及其负载要求,计算并选择负载功率,电动机再根据负载功率、工作制、过载要求预选额定功率。电动机的额定功率预选好后,还要进行发热、过载能力及必要时的起动能力校验。若其中有一项不合格,须重新选择电动机,再进行校核,直到各项都合格为止。工作制也是必要提供的要求之一,若无要求则默认按常规的S1工作制处理;有过载要求的电机也需要提供过载倍数及相应运行时间;异步鼠笼型电机驱动风机等大转动惯量负载时,还需要提供负载的转动惯量及起动阻力矩曲线图来校核起动能力。
三、额定电压
电动机的额定电压,是指在额定工作方式下的线电压。
电动机的额定电压的选择,取决于电力系统对该企业的供电电压和电动机容量的大小。
交流电动机电压等级的选择主要依使用场所供电电压等级而定。一般低电压网为380V,故额定电压为380V(Y或△接法)、220/380V(△/Y接法)、380/660V(△/Y接法)3种。低压电机功率增大到一定程度(如300KW/380V),电流受到导线承受能力的限制就难以做大,或成本过高。需要通过提高电压实现大功率输出。高压电网供电电压一般为为6000V或10000V,国外也有3300V、6600V和11000V的电压等级。高压电机优点是功率大,承受冲击能力强;缺点是惯性大,启动和制动都困难。
直流电动机的额定电压也要与电源电压相配合。一般为110V、220V和440V。其中220V为常用电压等级,大功率电机可提高到600~1000V。当交流电源为380V,用三相桥式可控硅整流电路供电时,其直流电动机的额定电压应选440V,当用三相半波可控硅整流电源供电时,直流电动机的额定电压应为220V。
四、额定转速
电动机的额定转速,是指在额定工作方式下的转速。
电动机和由它拖动的工作机械都有各自的额定转速。在选择电动机的转速时,应注意转速不宜选的过低,因为电动机额定转速越低,其级数越多,体积就越大,价格也就越高;电动机的转速也不宜选的过高,因为这样会使传动机构过于复杂,难以维护。
功率一定时,电机转矩与转速成反比。T=9550P/n
当电机转速较高时,还需考虑电机的临界转速。电机转子在运转中都会发生振动,转子的振幅随转速的增大而增大,到某一转速时振幅达到大值(也就是平常所说的共振),超过这一转速后振幅随转速增大逐渐减少,且稳定于某一范围内,这一转子振幅大的转速称为转子的临界转速。这个转速等于转子的固有频率。当转速继续增大,接近2倍固有频率时振幅又会增大,当转速等于2倍固有频率时称为二阶临界转速,依次类推有三阶、四阶等临界转速。转子如果在临界转速下运行,会出现剧烈的振动,轴的弯曲度明显增大,长时间运行还会造成轴的严重弯曲变形,甚至折断。电机的一阶临界转速一般在1500转/分以上,故而常规低速电机一般不考虑临界转速的影响。对2极高速电机,额定转速接近3000转/分,则需考虑该影响,需避免让电机长期使用在临界转速范围。
一般来说,提供了驱动的负载类型、电机的额定功率、额定电压、额定转速便可以将电机大致确定下来。但如果要优化地满足负载要求,这些基本参数就远远不够了。还需要提供的参数包括:频率,工作制,过载要求,绝缘等级,防护等级,转动惯量,负载阻力矩曲线,安装方式,环境温度,海拔高度,户外要求等,根据具体情况提供。
电动机耗能表现主要在以下几方面:
一是电机负载率低。
由于电动机选择不当,富裕量过大或生产工艺变化,使得电动机的实际工作负荷远小于额定负荷,大约占装机容量30%~40%的电动机在30%~50%的额定负荷下运行,运行效率过低。
二是电源电压不对称或电压过低。
由于三相四线制低压供电系统单相负荷的不平衡,使得电动机的三相电压不对称,电机产生负序转矩,增大电机的三相电压不对称,电机产生负序转矩,增大电机运行中的损耗。电网电压长期偏低,使得正常工作的电机电流偏大,损耗增大,三相电压不对称度越大,电压越低,则损耗越大。
三是老、旧(淘汰)型电机的仍在使用。
这些电机采用E级绝缘,体积较大,启动性能差,效率低。虽经历年改造,但仍有许多地方在使用。