電動機容量的選取方法

摘 要：電動機作為電力拖動系統(tǒng)核心設備，其容量的選擇不僅關系到電力拖動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，還有經濟性問題。合理地對電動機容量進行選取對于工礦企業(yè)的安全生產和正常運行具有重要意義。本文介紹了電動機幾種主要工作制并給出了該工作制下電動機容量選取方法。

關鍵詞：電動機；容量；選取

0 引言

電動機作為電力拖動系統(tǒng)核心設備，其容量的選擇不僅關系到電力拖動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，還有經濟性問題。在選擇電動機容量時，通常要考慮電動機的發(fā)熱、允許的過載能力、電動機的起動能力這三方面因素。一通常發(fā)熱問題是主要的矛盾。由于電動機運轉過程是能量轉換的 過程，在運行中電動機內部存在著各種損耗，使電動機的溫度不斷升高，如升高后的溫度超過繞組絕緣材料的最高允許溫度，則會影響其絕緣性能，甚至導致電動機被燒壞。另一方面電動機是帶動負載的，應按照生產機械所需要的功率來選擇，盡量使電動機在額定負載下運行，既不可過大也不可過小。合理地對電動機容量進行選取對于工礦企業(yè)的安全生產和正常運行具有重要意義。

1 連續(xù)工作制電動機容量的選擇

連續(xù)工作制電動機的負載可分為兩類，即恒定負載與變動負載（大多數(shù)情況屬于周期性變化負載）。

1.1 恒定負載下電動機容量的選擇

恒定負載是指在長期運行過程中，電動機處于連續(xù)工作狀態(tài)，負載大小恒定或基本恒定不變，工作時能達到穩(wěn)定溫升。這種生產機械所用的電動機容量在選擇上極其簡單。只需要選擇一臺轉速適合的電動機，其額定容量需等于或者略大于負載容量即可。

1.2 周期性變化負載下對電動機容量的選擇

在電動機拖動周期性變化負載連續(xù)工作時，其輸出功率也會按一定規(guī)律變化，當這類生產機械被電動機拖動工作時，由于其負載工作的周期性變化，溫升肯定也會隨著負載的周期性變化而產生不斷地波動，溫升波動的最大值也必定也會低于或對應于最大負載時穩(wěn)定的溫升，也會高于或對應于最小負載時穩(wěn)定的溫升。此時，如果我們根據(jù)最大負載來選擇電動機必然是不經濟的；而此時我們如果根據(jù)最小負載來選擇電動機，溫升將會超出允許溫升。所以，我們如果想使電動機得到充分利用，就要選擇電動機容量應在最大負載與最小負載之間使電動機溫升不會超出允許的溫升范圍。在具體工程的實踐當中，通常應用下述方法來選擇電動機容量。

（1）等效電流法。等效電流法基本的工作原理是：通過不變的一個電動來等效實際變動的負載電流，使其在同一周期內所產生的熱量能夠相等。如果我們假設電動機鐵損與其電阻R始終不變，產生的損耗只是與電流平方形成正比，由此可得。此式當中：Idx為不變電流，tn為對應于負載電流為In時的工作時間。當求出結果Idx以后，所選用的電動機額定電流IN也將大于或者等于Idx。

（2）等效轉矩法。在選擇電動機容量時，如果其轉矩與電流成比例，且鐵損耗及電阻為常數(shù)，他勵直流電動機的勵磁磁通不變或異步電動機的cosφ2及氣隙磁通也不變時，則可以用等效轉矩法求出。所選擇的電動機其額定轉矩TN必須要大于或者等于等效轉矩Tdx，但是，此時可以先求得出所用轉矩表示的負載圖。

（3）等效功率法。等效功率法是當轉速n基本不變的基礎條件下，由等效轉矩法推導出來的，顯然等效功率應為。必須選擇額定功率PN大于或者等于Pdx的電動機。此時需注意的是，應用等效功率法對電動機容量進行選擇時，還要按照最大負載來校驗電動機的過載能力，看是否與要求相符。

2 短時工作制電動機容量的選擇

2.1 直接選用短時工作制的電動機

這時可以按照生產機械的功率、工作時間和轉速選取合適的電動機。如若短時負載為變動的，則也可通過等效法來選擇電動機，此時等效電流為。此式當中，I1是起動電流；In是制動電流；t1是起動時間；tn是制動時間；t0是停轉時間；α和β是考慮對自扇冷式電動機起動時、制動時以及停轉期間由于散熱條件變差所應用的系數(shù)，對于對異步電動機α=0.5，β=0.25。在應用等效法選擇電動機容量時，必須對所選用的電動機進行過載能力的校驗。

2.2 周期性斷續(xù)工作時電動機的選擇

如果未有適合的短時工作制電動機，則可以選擇周期性斷續(xù)工作制的電動機。其短時工作時間與暫載率的換算關系可以近似認為30min工作時間相當于15%的暫載率；60 min工作時間相當于25%的暫載率；90 min工作時間相當于40%的暫載率。

3 如何選擇斷續(xù)周期工作制電動機

如何選擇斷續(xù)周期工作制電動機，我們可以根據(jù)生產機械的暫載率、功率及轉速從產品目錄中直接選取，但由于我國相關標準當中規(guī)定了電動機的標準載率只有四種，很多生產機械的暫載率與標準暫載率相差甚遠的情況，這時可按下式進行計算，先求出生產機械的暫載率FCx和功率Px，其中。再換算為標準暫載率FC時的功率。 選擇的標準暫載率FC應接近生產機械的暫載率FCx。當FCx<10%的時候，可以選擇應用短時工作制的電動機；當FCx>60%的時候，可以選擇應用連續(xù)工作制的電動機。

4 結語

電動機作為電力拖動系統(tǒng)核心設備，其容量的選擇不僅關系到電力拖動系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，還有經濟性問題。本文介紹了電動機幾種主要工作制并給出了該工作制下電動機容量選取方法，合理地對電動機容量進行選取對于工礦企業(yè)的安全生產和正常運行具有重要意義。

參考文獻：

[1]楊宗豹.電機及拖動基礎[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2003.

[2]張衛(wèi).電機、變壓器的修理與維護[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[3]張雪丹，劉延武，葛長堯，李長玉.利用補償電容增加配電系統(tǒng)自啟動電動機容量[J]. 油氣田地面工程，2008.

作者簡介：楊勇（1971—），男，吉林長春人，碩士研究生，講師，主要研究方向：電機及電機控制。