在變頻調速系統中，根據生產機械特性和安裝現場的具體要求，選擇拖動生產機械的電動機是系統安全、經濟、可靠和合理運行的重要保障。 衡量電動機的選擇合理與否，要看選擇電動機時是否遵循了以下基本原則。 第一，電動機能夠完全滿足生產機械在機械特性方面的要求，如所需要的工作速度、調速指標、加速度以及啟動、制動時間等。 第二，電動機在工作過程中，其功率能被充分利用，即溫升應達到標準規定的數值。 第三，電動機的結構形式應適應周圍環境的條件，如防止外界灰塵、水滴等物質進入電動機內部； 沖剪機防止繞組絕緣受到有害氣體的侵蝕；在有爆炸危險的環境中應把電動機的導電部位和有火花的部位封閉起來，不使它們影響外部等。 遵循以上基本原則，不僅要根據用途和使用狀況合理選擇電動機結構形式、安裝方式和連接方式。 還要根據溫升情況和使用環境選擇合適的通風方式和防護等級等，而且更重要的是根據驅動負載所需功率選擇電動機的容量。 同時還要考慮變頻器性能對電動機輸出功率的影響。 其中最主要的是電動機額定功率的選擇。 選擇電動機種類時，在考慮電動機性能必須滿足生產機械的要求下，優先選用結構簡單、價格便宜、運行可靠、維修方便的電動機。 在這方面，沖剪機交流電動機優于直流電動機，籠型電動機優于繞線轉子電動機，異步電動機優于同步電動機。 1、三相籠型異步電動機。 三相籠型異步電動機的電源采用的是應用最普遍的動力電源——三相交流電源。 這種電動機的優點是結構簡單、價格便宜、運行可靠、維修方便。缺點是啟動和調速性能差。 因此，在不要求調速和啟動性能要求不高的場合，如各種機床、水泵、通風機等生產機械上應優先選用三相籠型異步電動機；對要求大啟動轉矩的生產機械，如某些紡織機械、空氣壓縮機、皮帶傳送機等，可選用具有高啟動轉矩的三相籠型異步電動機，如斜槽式、深槽式或雙籠式異步電動機等；對需要有級調速的生產機械，如某些機床和電梯等，可選用多速籠型異步電動機。 目前，隨著變頻調速技術發展，三相籠型異步電動機越來越多地應用在要求無級調速的生產機械上。 2、三相繞線轉子異步電動機。 在啟動、制動比較頻繁，啟動、制動轉矩較大，而且有一定調速要求的生產機械上，如橋式起重機、礦井提升機等，可以優先選用三相繞線轉子異步電動機。繞線轄子電動機一般采用轉子串接電阻(或電抗器)的方法實現啟動和調速，調速范圍有限，使用晶閘管串級調速，擴展了繞線轉子異步電動機的應用范圍，如水泵、風機的節能調速。 3、三相同步電動機。 沖剪機在要求大功率、恒轉速和改善功率因數的場合，如大功率水泵、壓縮機、通風機等生產機械上應選用三相同步電動機。 4、直流電動機。 由于直流電動機的啟動性能好，可以實現無級平滑調速，且調速范圍廣、精度高，所以，對于要求在大范圍內平滑調速和需要準確的位置控制的生產機械，如高精度的數控機床、龍門刨床、可逆軋鋼機、造紙機、礦井卷揚機等，可使用他勵或并勵直流電動機；對于要求啟動轉矩大、機械特性較軟的生產機械，如電車、重型起重機等，則選用串勵直流電動機。 近年來，在大功率的生產機械上，廣泛采用晶閘管勵磁的直流發電機一電動機組或晶閘管一直流電動機組。 二、電動機額定功率的選擇 正確合理地選擇電動機的功率是很重要的。 如果電動機的功率選得很小，電動機將過載運行，使溫度超過允許值，會縮短電動機的使用壽命甚至燒壞電動機；如果選得過大，雖然能保證設備正常工作，但由于電動機不在滿載下運行，其用電效率和功率因數較低，電動機的容量得不到充分利用，造成電力浪費。此外，設備投資大，運行費用高，很不經濟。 電動機的工作方式有以下三種：連續工作制(或長期工作制)、短期工作制和周期性斷續工作制。 在三種工作方式下電動機額定功率的選擇方法。 1、連續工作制電動機額定功率的選擇 這種工作方式下，電動機連續工作時間很長，可使其溫升達到規定的穩定值，如通風機、泵等機械的拖動運轉就屬于這類I作制。連續工作制電動機的負載可分為恒定負載沖剪機和變化負載兩類。 ①恒定負載下電動機額定功率的選擇。 在工業生產中，相當多的生產機械是在長期恒定的或變化很小的負載下運轉，為這一類機械選擇電動機的功率比較簡單，只要電動機的額定功率等于或略大于生產機械所需要的功率即可。若負載功率為PL，電動機的額定功率為PN，則應滿足下式： PN≥PL電機制造廠生產的電動機一般都是按照恒定負載連續運轉設計的，并進行形式試驗和出廠試驗，完全可以保證電動機在額定功率工作時，電動機的溫升不會超過允許值。 通常電動機的容量是按周圍環境溫度為40℃而穩定的。 絕緣材料最高允許溫度與40℃的差值稱為允許溫升。 應指出，我國幅員遼闊，地域之間溫差較大，就是在同一地區，一年四季的氣溫變化也較大，因此，電動機運行時周圍環境的溫度不可能正好是40℃，一般是小于40℃。為了充分利用電動機，可以對電動機的容量進行修正。 ②變化負載下電動機額定功率的選擇。 在變化負載下使用的電動機，一般是為恒定負載工作而設計的。 因此，這種電動機在變化負載下使用時，必須進行發熱校驗。所謂發熱校驗，就是看電動機在整個運行過程中所達到的最高溫升是否接近并低于允許溫升，因為只有這樣，電動機的絕緣材料才能充分利用而又不致過熱。 某周期性變化負載的生產機械負載記錄圖，當電動機拖動這一機械工作時，因為輸出功率周期性改變，故其溫升也必然做周期性的波動。 在工作周期不大的情況下，此波動的過程也不大。 波動的最大值將低于相應于最沖剪機小負載的溫開。在這種情況下，如按最大負載選擇電動機功率，電動機將又有超過允許溫升的危險。因此，電動機功率可以在最大負載和最小負載之間適當選擇，以使電動機得到充分利用，而又不致過載。 2．短期工作制電動機額定功率的選擇 在這種工作方式下，電動機的工作時間較短，在運行期間溫度未升到規定的穩定值，而在停止運轉期間，溫度則可能降到周圍環境的溫度值。如吊橋、水閘、車床的夾緊裝置的拖動。 為了滿足某些生產機械的短期工作需要，電機生產廠家專門制造了一些具有較大過載能力的短期工作制電動機，其標準工作時間有15min、30min、60min、90min四種。因此，若電動機的實際工作時間符合標準工作時間時，選擇電動機的額定功率PN只要不小于負載功率PL即可，即滿足PN≥PN。 3．周期性斷續工作制電動機額定功率的選擇這種工作方式的電動機的工作與停止交替進行。在工作期間，溫度未升到穩定值，而在停止期間，溫度也來不及降到周圍溫度值，如很多超重設備以及某些金屬切削機床的拖動運轉即屬此類。 電機制造廠專門設計生產的周期性斷續工作制的交流電動機有YZR和YZ系列。標準負載持續率FC(負載工作時間與整個周期之比稱為負載持續率)有15%、25%、40010和60%四種，一個周期的時間規定不大于lOmin。 周期性斷續工作制電動機功率的選擇方法和連續工作制變化負載下的功率選擇類似，在此不再敘述。但需指出的是沖剪機，當負載持續率FC不大于loo/o時，按短期工作制選擇；當負載持續率FC不小于70%時，可按長期工作制選擇。 4．變頻器性能對電動機輸出功率的影響通用的標準電動機用于變頻調速時，由于變頻器的性能會降低電動機的輸出功率，最后還需要適當增大電動機的功率留做余量。主要從以下兩個方面影響電動機的輸出功率。 (1)變頻器輸出諧波的影響。通用PWM型變頻器供給異步電動機的是脈動電流，而不是正弦交流電流，此脈動電流在定子繞組中不可避免地產坐高次諧波，電動機空載MAX147BEAP運行時的功率因數和效率將會更低，負載運行時的鐵損也會有所增加，導致輸出轉矩減小。 額定負載下電動機的電流增加約8%，溫升增高20%左右。這對于長時間工作在滿載或接近滿載狀態下的電動機而言是不可忽視的問題。 可從兩方面解決：一是選用輸出端配置濾波器的變頻器，以減小變頻器輸出諧波的影響；二是適當加大電動機容量，可做增大電動機額定容量的5%來考慮，以防溫升過高，影響電動機的使用壽命。 (2)超過額定轉速的影響。目前變頻器的頻率變化范圍一般是0~120Hz，而我國的標準異步電動機額定工作頻率為50Hz，當負載要求的最高轉速超過同步轉速不多時，可適當增大電動機的容量或選擇服務系數大于1.0的電動機，以增加電動機輸出功率，保證超額轉速下的輸出轉矩。但由于電動機軸承機械強度和發熱等因素的限制，電動機最高轉速不能大于同步轉速的5U/o~10%。 5．確定所選通用標準電動機的額定功率以初步預選的電動機功率為基礎，再綜合考慮變頻器性能對電動機輸出功率的影響，最后確定所選通用標準電動機的沖剪機額定功率。 三、電動機額定電壓的選擇 電動機額定電壓與現場供電電網電壓等級相符。 否則，若選擇電動機的額定電壓低于供電電源電壓時，電動機將由于電流過大而被燒毀；若選擇的額定電壓高于供電電源電壓時，電動機有可能因電壓過低不能啟動，或雖能啟動，但因電流過大而減小其使用壽命甚至被燒毀。 中小型交流電動機的額定電壓一般為380V，大型交流電動機的額定電壓一般為3kV、6kV等。 直流電動機的額定電壓一般為110V、220V、440V等，最常用的直流電壓等級為220V。電工技術之家 直流電動機一般是由車間交流供電電壓經整流器整流后的直流電壓供電。選擇電動機的額定電壓時要與供電電網的交沆電壓及不同形式的整流電路相配合，當交流電壓為380V時，若采用晶閘管整流裝置直接供電，電動機的額定電壓應選用440V(配合三相橋式整流電路)或160V(配合單相整流電路)，電動機采用改進的23型。 四、電動機額定轉速的選擇 電動機額定轉速選擇行合理與否，將直接影響到電動機的價格、能量損耗及生產機械的生產率等各項技術和經濟指標。 額定功率相同的電動機，轉速高的電動機的尺寸小，因而體積小，質量輕，價格低，所以選用高額定轉速的電動機比較經濟，但由于生產機械的工作速度一定且較低(30~900r/min)，因此，電動機轉速越高，傳動機構的傳動比越大，傳動機構越復雜。 所以，選擇電動機的額定轉速時必須全面考慮，在電動機性能滿足生產機械要求的前提下，力求電能損耗少，設備投資少，維護費用少。通常，電動機的額定轉速選在750~1500r/min比較合適。 五、電動機形式的選擇 電動機按其工作方式不同可分為連續工作制、短期工作制和周期性斷續工沖剪機作三種。原則上，電動機與生產機械的工作方式應該一致，但可選用連續工作制的電動機來代替。 電動機按其安裝方式不同可分為臥式和立式兩種。由于立式電動機的價格較貴，所以一般情況下應選用臥式電動機。只有當需要簡化傳動裝置時，如深井水泵和鉆床等，才使用立式電動機。 電動機按軸伸個數分為單軸和雙軸兩種。一般情況下，選用單軸伸電動機；特殊情況下才選雙軸伸電動機。如需要一邊安裝測速發電機，另一邊需要拖動生產機械時，則必須選用雙軸伸電動機。 電動機按防護形式分為開啟武、防護式、封閉式和防爆式四種。為防止周圍的媒介質對電動機的損壞以及因電動機本身故障而引起的危害，電動機必須根據不同環境選擇適當的防護形式。開啟式電動機價格便宜，散熱好，但灰塵、鐵屑、水滴及油垢等容易進入其內部，影響電動機的正常工作和壽命。 因此，只可在干燥、清潔的環境中使用。防護式電動機的通風孔在機殼的下部，通風條件較好，并能防止水滴、鐵屑等雜物落人電動機內部，但不能防止潮氣和灰塵侵入。 因此，只能用于比較干燥、灰塵不多、無腐蝕性氣體和爆炸性氣體的環境。封閉式電動機分為自扇冷式、他扇冷式和密閉式三種。 前兩種用于潮濕、塵土多、有腐蝕性氣體、易引起火災和易受風雨侵蝕的環境中，如紡織廠、水泥廠等。 密閉式電動機則用于浸入水中的機械，如潛水泵電動機。防爆式電動機在易燃、易爆氣體的危險環境中選用，如煤氣站、油庫及礦井等場所。 綜合以上分析可見，選擇電動機時，應從額定功率、額定電壓、額定轉速、種類和形式幾方面綜合考慮，做到既經濟又合理。 附2，如何正確選擇電動機？ 推薦： • 如何選擇電機功率？電動機功率選擇案例 • 電動機的機械功率的選擇與計算方法 • 電動機功率怎么選擇？正確的電機功率的選擇方法 • 三相異步電動機如何選擇？三相異步電動機選用原則 實現電能與機械能相互轉換的電工設備總稱為電機。 電機是利用電磁感應原理實現電能與機械能的相互轉換。電動機的種類、功能、型號琳瑯滿目，如何在這瀚海的電機中，找到適合你的那一個呢？ 如何選擇適合的電機 正確選擇電動機，功率、種類、型式是極為重要的。選擇電動機時，應根據負載和使用環境的實際情況進行選擇，選擇時應注意電動機的功率應盡可能與負載相匹配，既不宜“大”，更不宜“小馬拉大車”。 1、功率的選擇 電動機的功率根據負載的情況選擇合適的功率，選大了雖然能保證正常運行，但是不經濟，電動機的效率和功率因數都不高；選小了就不能保證電動機和生產機械的正常運行，不能充分發揮生產機械的效能，并使電動機由于過載而過早地損壞。 (1)連續運行電動機功率的選擇： 對連續運行的電動機，先算出生產機械的功率，所選電動機的額定功率等于或稍大于生產機械的功率即可。 (2)短時運行電動機功率的選擇： 如果沒有合適的專為短時運行設計的電動機，可選用連續運行的電動機。由于發熱慣性，在短時運行時可以容許過載。工作時間愈短，則過載可以愈大。但電動機的過載是受到限制的。通常是根據過載系數l來選擇短時運行電動機的功率。電動機的額定功率可以是生產機械所要求的功率的1/l。 2、電動機種類和型式的選擇 (1)種類的選擇： 選擇電動機的種類是從交流或直流、機械特性、調速與起動性能、維護及價格等方面來考慮的 ①交、直流電動機的選擇 如沒有特殊要求，一般都應采用交流電動機。 ②鼠籠式與繞線式的選擇 三相鼠籠式異步電動機結構簡單，堅固耐用，工作可靠，價格低廉，維護方便，但調速困難，功率因數較低，起動性能較差。因此在要求機械特性較硬而無特殊調速要求的一般生產機械的拖動應盡可能采用鼠籠式電動機。 因此只有在不方便采用鼠籠式異步電動機時才采用繞線式電動機。 (2)結構型式的選擇： 電動機常制成以下幾種結構型式： ①開啟式，在構造上無特殊防護裝置，用于干燥無灰塵的場所。通風非常良好。 ②防護式，在機殼或端蓋下面有通風罩，以防止鐵屑等雜物掉入。也有將外殼做成擋板狀，以防止在一定角度內有雨水滴濺入其中。 ③封閉式，它的外殼嚴密封閉，靠自身風扇或外部風扇冷卻，并在外殼帶有散熱片。在灰塵多、潮濕或含有酸性氣體的場所，可采用它。 ④防爆式，整個電機嚴密封閉，用于有爆炸性氣體的場所。 (3)、安裝結構型式的選擇： ①機座帶底腳，端蓋無凸緣(B3) ②機座不帶底腳，端蓋有凸緣(B5) ③機座帶底腳，端蓋有凸緣(B35) 4、電壓和轉速的選擇 推薦： • 電動機轉速與繞組頭尾的判斷方法 • 三相異步電動機轉子轉動原理(轉動方向與轉子轉速) • 直流電機轉速轉速的問題 ①電壓的選擇 電動機電壓等級的選擇，要根據電動機類型、功率以及使用地點的電源電壓來決定。Y系列鼠籠式電動機的額定電壓只有380V一個等級。只有大功率異步電動機才采用3000V和6000V。 ②轉速的選擇 電動機的額定轉速是根據生產機械的要求而選定的。但通常轉速不低于500r/min。 當功率一定時，電動機的轉速愈低，則其尺寸愈大，價格愈貴，且效率也較低。 因此，不如購買一臺高速電動機再另配減速器來得合算。異步電動機通常采用4個極的，即同步轉速n0=1500r/min。
