不同负载类型和运行方式设备的电动机选择

为生产机构正确选择电动机可确保其在整个标准使用寿命期间持续可靠地运行。这是一个非常重要的过程，必须考虑许多不同的因素和标准。最重要的因素之一是考虑负载的性质和类型。

以下是选择时要考虑的所有标准： 如何选择合适的电动机

在为各种机器、装置和机器选择电动机时，有必要考虑不同类型的负载、机械特性的类型、这些机构的工作循环的性质和持续时间。

了解所选电动机轴上的负载将如何变化，就可以准确地确定运行期间功率损耗将如何变化，因此，选择在给定负载下工作不会过热的电动机.电机绝缘的最高发热温度在整个工作周期内不会超过允许值。

生产机制的电动机选择不当会导致生产过程中断，并导致制成品的损失和额外的电力成本。

带有电动机的电气设备必须完全满足工艺流程的要求。

如果满足以下条件，则认为选择目录类型之一的电动机是正确的：

• 电动机与工作机器（驱动机构）在机械性能方面最完整的对应关系。这意味着电动机必须具有这样的机械特性，可以在静止和瞬态状态下为驱动器提供必要的速度和加速度值；

• 在所有操作模式下最大限度地利用电动机功率。在最严酷的运行模式下，电动机所有活动部件的温度应尽可能接近允许的发热温度，但不得超过；

• 电动机在设计方面与驱动和环境条件的兼容性；

• 电动机是否符合电源参数。

要选择电动机，需要以下数据：

• 驱动机构的类型和名称；

• 最大轴功率，如果运行模式是连续的并且负载是恒定的，在其他情况下，轴的功率或阻力矩的变化图作为时间的函数；

• 驱动轴的旋转频率（或旋转频率范围）；

• 驱动机构与电动机轴的铰接方法（在存在运动变速器的情况下，指示变速器类型和传动比）；

• 电动机必须提供给驱动轴的启动扭矩量；

• 调速限制（上限值和下限值以及相应的功率和扭矩值）；

• 所需的速度控制质量（平滑度、层次）；

• 一小时内启动驱动器的频率；

• 外部环境的特点。

在考虑所有条件和标称数据的基础上选择电动机是根据目录进行的。

电力驱动器可能的操作模式在循环的性质和持续时间、负载值、冷却条件、启动损耗和平稳运行的比率等方面存在巨大差异，因此为每个生产电动机对电力驱动的可能操作模式进行研究没有实际意义。

基于对实模的分析，确定了一类特殊的模态——标称模态，串行引擎就是为这种模态设计和制造的。

电机护照中包含的数据是指某种标称模式，称为电机标称数据。

制造商保证电动机在额定负载下以额定模式运行时，热能得到充分利用。

当前的 GOST 提供了 8 种标称模式，根据国际分类，它们的符号为 S1 — S8。

连续工作 S1 — 机器在恒定负载下运行足够长的时间，以实现其所有部件的恒温。

短期工作 S2 — 机器在恒定负载下运行的时间不足以使机器的所有部件达到设定温度，然后停止机器足够的时间以将机器冷却到不超过 2 的温度°C 来自环境温度。对于短期工作，工作时间为 15、30、60、90 分钟。

间歇工作制 S3 — 一系列相同的工作循环，每个工作循环包括机器未升温至设定温度的连续负载运行时间和机器未冷却至环境温度的停车时间。

在此模式下，占空比使得浪涌电流不会显着影响温升。循环时间不足以达到热平衡且不超过 10 分钟。该模式的特点是包含持续时间的百分比值：

该行业为这种运行模式生产的电机具有占空比 (PV) 特征，该占空比由一个占空比的持续时间定义

其中 tp 为发动机运行时间； tp——暂停时间。

纳入持续时间的标准化值：15%、25%、40%、60%或工作期间持续时间的相对值：0.15； 0.25; 0.40； 0.60。对于S3模式，额定数据只对应一定的占空比，是指占空比。

模式 S1 - S3 是目前​​的主要模式，其标称数据由当地电动汽车工厂包含在机器的目录和护照中。

在这里阅读更多相关信息： 电动机的运行模式

为了在功率方面合理选择电机，有必要了解电机轴负载如何随时间变化，这反过来又可以评估功率损耗变化的性质。

此外，有必要确定发动机的加热过程如何因释放其中的能量损失而进行。这种方法允许您以绕组绝缘的最高温度不超过允许值的方式选择电机。该条件是确保发动机在其整个使用寿命期间可靠运行的主要条件之一。

必须根据工作机器上负载的性质来选择电动机的功率。该特征基于两个方面进行评估：

• 根据标称操作模式；

• 通过能量消耗量的变化。

发动机功率必须满足三个条件：

• 运行时正常发热；

• 足够的过载能力；

• 足够的启动转矩。

所谓的电动机选择“功率储备”基于根据计划的最大可能负载，导致电动机未充分利用，因此由于功率因数和效率降低而导致资本成本和运营成本增加。发动机功率的过度增加也会导致加速过程中的颠簸。

如果电动机必须在恒定或略有变化的负载下长时间工作，则确定其功率并不困难，并根据公式进行。在其他操作模式下选择电动机的功率要困难得多。

短时负载的特点是夹杂时间短，间歇时间足以使电动机完全冷却。在这种情况下，假设在切换周期期间电动机上的负载保持恒定或几乎恒定。

为了在这种模式下正确使用电动机进行加热，必须选择电动机，使其连续功率（在目录中注明）小于对应于短期负载的功率，即电动机在短期运行期间会出现热过载...

如果电动机的运行周期明显少于其完全加热所需的时间，但接通周期之间的停顿明显短于完全冷却的时间，则存在重复的短期加载。

连续运行的功率计算和电机选择

在轴负载恒定或略有变化的情况下，电机功率应仅略微超过负载功率。在这种情况下，必须满足条件

Pn≥P,

式中 Pn 为发动机额定功率； P——负载功率。选择引擎归结为从目录中选择它。

选择连续运行的发动机功率。如果生产机构的扭矩和功率不变，则应选择额定功率 Pn 等于负载功率的电机，同时考虑到传动（齿轮箱）中的损耗：

Pn≥Pm/ηt,W

其中 ηt 是传动（变速箱）效率。

在给定的驱动机构阻力 Ms, N ∙ m 和齿轮箱输出轴的旋转频率 n2, rpm

Pm = Mc ∙ ω2, W

其中 ω2 = 2π ∙ n2 / 60, rad / s

对于一些连续运转、轴阻力矩恒定的生产机械，有确定电机功率的近似公式。

短期负载功率计算及电机选型

用于电驱动短期运行的电机根据其额定功率选择，额定功率必须等于负载功率，同时考虑运行持续时间。业界为短期运行而生产的发动机的标准允许值为 10、30、60、90 分钟。

在没有间歇工作电机的情况下，可以安装间歇工作电机。在这种情况下，30 分钟的运行时间对应占空比 = 15%，60 分钟对应占空比 = 25%，90 分钟对应占空比 = 40%。作为最后的手段，可以使用电机在 Pn < P 的情况下连续运行并随后检查热状况。

间歇性负载功率计算及电机选型

对于以间歇模式运行的电力驱动，电机功率使用平均损耗法或等效值计算。第一种方法更准确，但更费力。用等值法比较方便，根据给定的负荷表P=f(t)，M=f(t)，I=f(t)，求均方值，分别为称为等价。

等效功率是负载图的RMS功率

其中 t1, t2, …, tk — 负载功率分别等于 P1, P2, …, Pk 的时间间隔。

根据目录，对于Reqv和PV的获得值，电机额定功率从Pn≥REKV的条件中选择。

如果给定图表 M = f (t)，则等效力矩

速度 n 下的等效功率由下式给出

Req = Meq • n / 9550 (kW)。

如果给出图表 I = f (t)，则加热等效电流

PVr 的计算值通常与标准值不同，因此要么将获得的 PVr 值四舍五入到最接近的标准值，要么使用公式重新计算等效功率

在运行期间，观察到超过电机额定功率的短期过载。它们不会显着影响发动机的加热，但会导致不正确的操作或熄火。因此，应根据表达式检查电动机的过载能力

Pm / Pn = ku ∙ Mm / Mn,

其中 Pm 是负载图中的最高功率； Mm/Mn——最大扭矩的倍数由目录确定；系数 ku = 0.8 考虑了网络中可能出现的压降。

如果不满足此条件，则必须从目录中选择功率更大的电机并再次检查过载能力。

另请参阅此主题： 间歇运转发动机的选择

本行业生产多个系列的间歇负载电机：

• MTKF 系列鼠鼠转子和 MTF 系列相转子异步起重机；

• 类似的冶金系列MTKN和MTN；

• 直流系列D。

指定系列的机器的特点是细长转子（锚）的形状，可减少转动惯量。为了减少瞬变过程中定子绕组中释放的损耗，MTKF 和 MTKN 系列电机增加了标称滑差 snom = 7 ÷ 12%。起重机和冶金系列电机的过载能力为 2.3 — 3 在占空比 = 40% 时，在占空比 = 100% 对应于 λ = Mcr / Mnom100 = 4.4-5.5。