選擇的要素分析

　　摘要：電動(dòng)機(jī)的選擇是繼電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要組成部分，選擇電動(dòng)機(jī)需要根據(jù)額定功率、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速、種類和結(jié)構(gòu)形式來(lái)選擇，其中以電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇為主。
　　關(guān)鍵詞：額定功率PN 額定轉(zhuǎn)速nN 額定電壓UN 等效轉(zhuǎn)矩Td 工作制
　　
　　電動(dòng)機(jī)的選擇是繼電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，正確選擇生產(chǎn)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)是系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠和合理運(yùn)行的重要保證。
　　一、選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)遵循的基本原則
　　第一，電動(dòng)機(jī)能夠完全滿足生產(chǎn)機(jī)械在機(jī)械特性方面的要求，如生產(chǎn)機(jī)械所需要的工作速度、調(diào)速的指標(biāo)、加速度以及啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間等。
　　第二，電動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中，其功率能被充分利用，即溫升應(yīng)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值。
　　第三，電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)適合周圍環(huán)境的條件，如防止外界灰塵、水滴等物質(zhì)進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部等。
　　二、選擇電動(dòng)機(jī)包括的主要內(nèi)容
　　電動(dòng)機(jī)的額定功率（即額定容量）、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)的種類、電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。其中以電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇最為重要。
　　三、選擇電動(dòng)機(jī)的主要方法
　?。ㄒ唬╇妱?dòng)機(jī)額定功率的選擇
　　正確選擇電動(dòng)機(jī)容量的原則，應(yīng)在電動(dòng)機(jī)能夠勝任生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電動(dòng)機(jī)的功率。若功率選得過(guò)大，即“大馬拖小車”，設(shè)備投資增大，造成浪費(fèi)且電動(dòng)機(jī)經(jīng)常欠載運(yùn)行，效率及交流電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低。反之，若功率選得較小，即“小馬拉大車”，電動(dòng)機(jī)將過(guò)載運(yùn)行，造成電動(dòng)機(jī)過(guò)早損壞。
　　決定電動(dòng)機(jī)功率的主要因素有三個(gè)：①電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱與溫升，這是決定電動(dòng)機(jī)功率的最主要因素；②允許短時(shí)過(guò)載能力；③對(duì)交流籠型異步電動(dòng)機(jī)還要考慮起動(dòng)能力。
　　電動(dòng)機(jī)的工作方式有三種：連續(xù)工作制或長(zhǎng)期工作制、短期工作制和周期性斷續(xù)工作制。下面分別介紹三種工作方式下電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇方法。
　　1.連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇
　　在這種方式下，電動(dòng)機(jī)連續(xù)工作時(shí)間很長(zhǎng)，可使期溫升達(dá)到規(guī)定的穩(wěn)定值，如泵等機(jī)械的拖動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)的負(fù)載可分為恒定負(fù)載和變化負(fù)載兩類。
　?。?）恒定負(fù)載下電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇
　　只要電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或略大于生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率即可。若負(fù)載功率為PL，電動(dòng)機(jī)的額定功率為PN，則應(yīng)滿足下式：
　　PN≥PL
　　式中，PL是根據(jù)具體生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載及效率進(jìn)行計(jì)算的，可查閱相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，由于這個(gè)條件本身是從發(fā)熱溫升角度考慮的，故不必再校核電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱問(wèn)題，只需校核過(guò)載能力，必要時(shí)還要校核起動(dòng)能力。
　　校核過(guò)載能力可按下列條件進(jìn)行：
　　Tmax≤λTN
　　Tmax——電動(dòng)機(jī)在工作中所承受的最大轉(zhuǎn)矩（N·M）
　　λ——電動(dòng)機(jī)允許過(guò)載倍數(shù)
　　若預(yù)選的電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力達(dá)不到，則要重選電動(dòng)機(jī)及額定功率直到滿足要求為止。
　?。?）變化負(fù)載下電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇
　　連續(xù)工作方式下的變化負(fù)載，其變化通常具有周期性，在變化負(fù)載下長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)功率可按以下步驟進(jìn)行選擇。
　　第一步：計(jì)算并繪制圖1所示生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載記錄圖：
　　第二步：根據(jù)下列公式求出生產(chǎn)機(jī)械的平均功率PLj
　　PLj=■
　　PL1、PL2、……PLn各段負(fù)載的功率
　　t1、t2、……tn各段負(fù)載工作所用的時(shí)間。
　　第三步，按PN≥（1.1～1.6）PLj預(yù)選電動(dòng)機(jī)，如果在工作過(guò)程中大負(fù)載所占的比例較大時(shí)，則系數(shù)應(yīng)選得大些。
　　第四步，對(duì)預(yù)選電動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)熱、過(guò)載能力及啟動(dòng)能力校驗(yàn)，合格后即可使用。
　　校核電動(dòng)機(jī)發(fā)熱方法通常用等效轉(zhuǎn)矩法，即：
　　Td=■
　　Ti——第i段電磁轉(zhuǎn)矩
　　Td—一個(gè)周期內(nèi)發(fā)熱相同的等效轉(zhuǎn)矩
　　若Td≤TN，則發(fā)熱校核通過(guò)，Tn為預(yù)選電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。
　　2.短期工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇
　　為了滿足某些生產(chǎn)機(jī)械短期工作（如吊橋、水閘等）的需要，電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家專門制造了一些具有較大過(guò)載能力的短期工作電動(dòng)機(jī)。其標(biāo)準(zhǔn)工作時(shí)間有15min、30min、60min、90min四種。因此，若電動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作時(shí)間符合標(biāo)準(zhǔn)工作時(shí)間時(shí)，滿足PN≥PL即可。
　　3.周期性斷續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)額定功率的選擇
　　這種工作方式下的電動(dòng)機(jī)，每個(gè)周期內(nèi)都有起動(dòng)、運(yùn)行、制動(dòng)和停歇各個(gè)階段。普通電動(dòng)機(jī)難以勝任如此頻繁的起、制動(dòng)工作。電動(dòng)機(jī)制造廠專門設(shè)計(jì)生產(chǎn)的周期性斷續(xù)工作制的交流電動(dòng)機(jī)有YZR和YZ系列，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率FC%（負(fù)載工作時(shí)間與整個(gè)周期之比稱為負(fù)載持續(xù)率）有15%、25%、40%和60%四種，一個(gè)周期的時(shí)間規(guī)定不大于10min。
　　周期性斷續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)功率的選擇方法和連續(xù)工作制變化負(fù)載下的功率選擇相類似，在此不再敘述，但需指出的是當(dāng)負(fù)載持續(xù)率FC≤10%時(shí)，按短期工作制選擇；當(dāng)負(fù)載持續(xù)率FC≥70%時(shí)，可按長(zhǎng)期工作制選擇。
　　在實(shí)際工作中，人們通過(guò)不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，采用調(diào)查、統(tǒng)計(jì)、類比和分析等方法，總結(jié)出了關(guān)于電動(dòng)機(jī)功率與生產(chǎn)機(jī)械主要參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)公式，下面介紹幾種確定不同類型機(jī)床主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的經(jīng)驗(yàn)公式。
　　（1）車床
　　P=36.5D1.54
　　D——工件的最大直徑（m）
　　P——電動(dòng)機(jī)容量（KW）
　?。?）搖臂鉆床
　　P=0.064D1.19
　　D——最大鉆孔直徑（mm）
　?。?）臥式鏜床
　　P=0.004D1.17
　　D——鏜桿直徑（mm）
　?。?）龍門銑床
　　P=■
　　B——工作臺(tái)寬度（mm）
　　例如，國(guó)產(chǎn)C60型車床，其加工工件的最大直徑為1250mm，則主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的額定功率為：
　　P=36.5×1.1251.54=52KW
　?。ǘ╇妱?dòng)機(jī)額定電壓的選擇
　　電動(dòng)機(jī)額定電壓應(yīng)與供電電源、電壓相一致。
　　（三）電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇
　　對(duì)于額定功率相同的電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速越高，電動(dòng)機(jī)成本越小、越經(jīng)濟(jì)，但電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速比愈大，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)越復(fù)雜。
　　因此，選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速時(shí)，必須全面考慮，在電動(dòng)機(jī)性能滿足生產(chǎn)機(jī)械要求的前提下，力求電能損耗少，設(shè)備投資少，維護(hù)費(fèi)用少，通常電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速選在750～1500r/min比較合適。
　?。ㄋ模╇妱?dòng)機(jī)種類的選擇
　　應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械調(diào)速要求選擇電動(dòng)機(jī)的種類。選擇電動(dòng)機(jī)的種類時(shí)，在考慮電動(dòng)機(jī)的性能必須滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求下，優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、運(yùn)行可靠、維修方便的電動(dòng)機(jī)。在這方面，交流電動(dòng)機(jī)優(yōu)于直流電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)于同步電動(dòng)機(jī)，籠形電動(dòng)機(jī)優(yōu)于繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。
　?。ㄎ澹╇妱?dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇
　　應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。電動(dòng)機(jī)按防護(hù)形式分為開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式四種。在正常環(huán)境條件下，一般采用防護(hù)式電動(dòng)機(jī)，在人員及設(shè)備安全有保證的前提下，也可采用開啟式電動(dòng)機(jī)。在空氣中存在較多粉塵的場(chǎng)所宜用封閉式電動(dòng)機(jī)，在有爆炸危險(xiǎn)及有腐蝕性氣體的場(chǎng)所下，應(yīng)相應(yīng)選擇防爆式電動(dòng)機(jī)。
　　綜合以上分析可見，選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)從額定功率、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速、種類和形式幾方面綜合考慮，做到既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　?。?］劉光源，錢李寶.常用機(jī)床電氣維修［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2008.
　?。?］何煥山.工廠電氣控制設(shè)備［M］.北京：高等教育出版社，2005.
　　［3］趙仁良，李敬梅.電力拖動(dòng)控制線路與技能訓(xùn)練［M］.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2001.
　?。?］張勇.電機(jī)拖動(dòng)與控制［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.
　　（作者單位：江蘇省高郵中等專業(yè)學(xué)