9_电力拖动系统中电动机的选择

电力拖动系统设计摘要：电力拖动系统电动机的选择，首要的是在各种工作制度下电动机功率的选择，同时还要确定电动机的电流种类、类型、额定电压与额定转速。

正确决定电动机的功率与很重要的意义。

如果功率过大，会造成浪费，设备投资增大，而且电机经常欠载运行，效率及交流电动机的功率因数较低，运行费用较高，急不经济；反之如果功率选择小了，电机将过载运行。

造成电动机过早的损坏。

或者在保持电动机不过热的情况下，只能降低负载使用。

因此，电动机不适当地选择得太大货太小。

都将对国民经济造成损失。

决定电动机功率时，要考虑电动机的发热，允许过载能力与起动能力等三方面的因素。

一般情况下，发热问题最为重要。

关键字：同步电动机异步电动机接触器1电力拖动系统中电动机的选择1.1绝缘材料的等级电动机在负载运行时, 其内部总损耗转变为热能使电动机温度升高。

而电动机中耐热最差的是绝缘材料,若电动机的负载太大, 损耗太大而使温度超过绝缘材料允许的限度时, 绝缘材料的寿命就急剧缩短, 严重时会使绝缘遭到破坏, 电动机冒烟而烧毁。

这个温度限度称为绝缘材料的允许温度。

由此可见, 绝缘材料的允许温度就是电动机的允许温度；绝缘材料的寿命就是电动机的寿命。

1电机中常用绝缘材料的耐热等级和温度限值如表一所示如表中的绝缘材料的最高允许温升(也称允许温升)就是最高允许温度与标准环境温度 40℃的差值, 它表示一台电动机能带负载的限度, 而电动机的额定功率就代表了这一限度。

电动机铭牌上所标注的额定功率, 表示在环境温度为 40℃时, 电动机长期连续工作, 而电动机所能达到的最高温度不超过绝缘材料最高允许温度时的输出功率。

当环境温度低于 40℃时, 电动机的输出功率可以大于额定功率；反之, 电动机的输出功率将低于额定功率, 以保证电动机最终都能达到或不超过绝缘材料的最高允许温度。

当绝缘处于表一所示的极限工作温度时,电机的使用寿命可以长达15~20年。

如果高于表一所表示的温度连续运行,电机的使用寿命将迅速下降。

浅析电力拖动自动控制系统【摘要】电力拖动控制系统是一种较为重要的控制系统，其在工业生产中发挥着很大的作用，随着社会的发展以及科技的推动，这一系统开始趋向于自动化的应用形式。

电能在人们的生活中发挥着重要的作用，电器的种类越来越多，现代社会对电力的需求量也越来越大，所以，自动化的电力拖动控制系统，可以更好的满足人类社会对电力的需求。

本文分析了电力拖动自动控制系统的设计原理，还介绍了电力拖动自动控制系统的安全防护，希望对相关电力人员有所帮助，使相关企业生产可以更加安全、稳定的进行。

【关键词】电力拖动；系统；自动控制；原理；安全防护电力拖动系统在工业领域应用极其广泛，伴随着我国科技的发展，工业企业的生产效率越来越高，人类社会对电能的需求量也越来越大。

很多工业企业引进了先进的机械设备，提高了企业的生产水平，同时也对电力拖动控制系统提出了更高的要求，所以，电力拖动控制系统的自动化也是企业未来发展的必然趋势。

电力拖动自动控制系统是对传统系统的改进与优化，这种系统在运行的过程中，更加安全稳定，而且满足了企业对自动化机械设备生产运行的要求。

为了使电力拖动自动控制系统发挥更大的效用，相关人员要研究出更加完善的安全防护措施，这也可以为企业增产以及效益提升做出更大的贡献。

1.电力拖动自动控制系统的设计原理电力拖动控制系统在工业企业生产中发挥着重要的作用，工作人员在系统运行的过程中，可以更好的掌握电动机的运行状况，还可以通过信息反馈，了解企业生产运行机制的运转情况，比较常见的反馈信息是电流信息。

电力拖动控制系统中包含着很多的构件，其中电气设备是生产运行机制中比较重要的系统，其也是企业实现机械自动控制的关键因素。

在利用计算机设备，可以在系统运行的过程中，可以直观的从显示器中，了解设备的运行状况，通过计算机等设备的信息反馈，可以有效的实现电力拖动的自动化控制。

实现电力拖动控制系统的自动化运行，需要借助先进的计算机技术，相关工作人员通过计算机信息的反馈，以及企业生产需求的变化，可以有效的制定出不同的控制方案，还可以实现机械运行的自动化生产。

电力拖动系统中选择电动机时需要考虑的因素电动机的额定功率的选择，一般主要考虑电机的容量应大于它所拖动的机械设备的轴功率。

电动机额定功率过大，电动机就经常处于轻载运行，电动机本身的容量得不到充分发挥，同时电动机运行效率低、性能不好，都会增加运行费用；电动机额定功率比生产机械要求的小，电动机电流超过额定电流，电机内损耗加大，效率降低是小事，重要的是影响电机的寿命，即使过载不多，电动机的寿命也会减少较多；过载较多，会破坏电机绝缘材料的绝缘性能甚至烧毁。

一.电动机选择、速比计算与分配1、电动机选择2、总速比计算3、速比分配4、运动和动力参数计算1、电动机选择1）选择类型和结构形式Y系列三相笼型异步电机，额定电压交流380V，全封闭，自扇冷；2）计算电机容量3）计算电机转速4）确定电机型号根据容量和转速范围，从手册中查出适用的电机型号。

如适用型号有数种，应综合考虑电机和传动装置的尺寸、重量、价格和传动比，选择出较佳型号，并记录下主要性能参数和安装尺寸。

主要尺寸：电机选择的具体计算方法见《课程设计指导书》第14页例2-1。

2、总速比计算3、速比分配速比分配时，主要考虑以下因素：a).各级传动比在合理范围内；b).各级传动尺寸协调，结构匀称合理；c).尽量使传动装置外廓尺寸紧凑，或重量最小；d).尽量使各级大齿轮浸油深度合理；e).传动零件不产生干涉碰撞。

推荐:普通V带传动比i= 2.5～3.5 ；两级圆柱齿轮减速器传动比i1=(1.25～1.35)i2。

4、运动和动力参数计算上述工作完成之后，应进行传动装置的运动和动力参数计算。

主要包括各轴的转速、转矩，各级之间的传动比和效率，并整理填写在表格中，如下表所示。

功率P(Kw)转矩T(N.m)轴名转速n(r/min)传动比效率输入输出输入输出电机轴1 轴2 轴3 轴卷筒轴。

教学大纲1.课程性质本课程是机电一体化技术、电气自动化技术专业的一门重要的专业主干课。

2.教学目的及教学任务主要任务是使学生掌握“适度、够用”的电机理论和电力拖动的有关基础知识，掌握各类电机工作原理，了解其结构特点和基本特性，了解直流电动机、三相异步电动机、变压器、同步电机、控制电机的运行特性和分析方法，掌握各类电机的机械特性以及起动、制动和调速的基本技能。

该课程是集理论教学、实践教学与应用为一体的专业主干课程，它不仅为学生实训和毕业设计奠定理论和实践基础，而且为机电一体化技术、电气自动化技术专业学生考高级电工资格证书、职业能力培养做准备。

3.教学目标学生学完本课程后，应达到以下要求：3.1知识目标1）熟悉常用的直流电动机、变压器、三相异步电动机的基本结构，掌握它们的工作原理和基本理论；2）掌握直流电动机、三相异步电动机的机械特性及各种运转状态的基本理论；3）掌握直流电动机、三相异步电动机起动、制动、调速和反转的电力拖动基本原理和有关计算方法；具有选择电力拖动方案所需的基础知识；4)了解单相异步电动机、三相同步电动机及几种常用控制电机的特点、用途和工作原理。

3.2能力目标1）直流电动机的拆装；2）直流电机故障分析与维护；3）直流他励电动机的机械特性测试；4）直流他励电动机的起动、停止线路的安装；5）变压器的安装与试验；6）变压器的运行特性与参数测试；7）三相异步电动机的拆装、检修与测试；8）三相异步电动机定子绕组重绕；9）三相异步电动机的工作特性；10）三相异步电动机的效率测量；11）三相异步电动机的温升测量；12）三相异步电机运行故障及维修；13）三相异步电机基本检测方法；14）三相异步电动机的机械特性测试；15）同步电动机调相运行特性；16）几种常用的控制电动机的选择；17）电力拖动系统中电动机的选择；3.3素质目标1）培养学生勤于思考，认真做事的良好作风；2）培养学生分析问题，解决问题的能力；3）培养学生电机与电力拖动系统的基本的实验方法与技能；4）培养学生的沟通能力及团队协作精神；5）培养学生勇于创新，敬业爱业的工作作风；6）培养学生的质量意识，安全意识。

《电机与拖动基础》试题库及答案第一部分直流电机一、填空题：1、并励直流发电机自励建压的条件是_______;_______;_______。

(主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻)2、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当_______时为电动机状态，当_______时为发电机状态。

（E a〈U；E a〉U）3、直流发电机的绕组常用的有_______和_______两种形式，若要产生大电流，绕组常采用_______绕组。

（叠绕组；波绕组；叠）4、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______。

（相反；相同）5、单迭和单波绕组，极对数均为p时，并联支路数分别是_______，_______。

（2p；2）6、直流电机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。

（每极气隙磁通量；电枢电流）7、直流电机电枢反应的定义是_______，当电刷在几何中线时，电动机产生_______性质的电枢反应，其结果使_______和_______，物理中性线朝_______方向偏移。

（电枢磁动势对励磁磁动势的作用；交磁；气隙磁场产生畸变；对主磁场起附加去磁作用）二、判断题1、一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。

（）（F）2、一台直流发电机，若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。

（）（T）3、一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。

（F）4、直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，大的电磁转矩对应的转速就高。

（）（F）三、选择题1、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（）中。

（1）（1）电枢绕组；（2）励磁绕组；（3）电枢绕组和励磁绕组2、直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电械反应是（）（3）（1）去磁；（2）助磁；（3）不去磁也不助磁。

第五章 三相异步电动机原理5-1 什么是空间电角度，它与空间几何角度有什么关系？答：一个圆的空间几何角度（也称机械角度）是360度。

但从电磁的观点来说：电机转子在旋转时每经过一对磁极，其绕组感应的电量（如感应电动势）就相应地变化一个周期，因此，将一对磁极对应的空间几何角度定义为360度电角度。

空间电角度与电机的极对数P 有关，即：空间电角度=空间几何角度⨯P 。

例：一台6极异步电机（P=3），其转子转一周就经过3对磁极，转子绕组中感应电动势交变3个周期，即：空间电角度=360⨯3=1080度电角度。

5-2 绕组的短矩和分布为什么能消减高次谐波？ 答：短距系数：基波： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅=90sin τy k y 谐波：⎥⎦⎤⎢⎣⎡︒⋅⋅=90sin τννyk y 短距对于基波电动势的影响很小，但对于高次谐波的短距系数可能很小，甚至为零，因此，短距能有效地消减高次谐波。

分布系数：基波：⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=2sin 2sin ααq q k p谐波：⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=2sin 2sin νααννq q k p相临元件所夹空间电角度对基波来说是α，对于ν次谐波则为να，因此相临元件的ν次谐波电动势相位差很大，完全可能使相量和大为减小，甚至为零。

所以，分布能有效地消减高次谐波。

5-3 何谓相带，在三相电机绕组中为什么常采用600相带，而很少采用1200相带？ 答：按每相绕组在圆周上连续占有空间的电角度（俗称相带）分类：有120°相带、60°相带和30°相带等绕组。

通常三相交流电机采用 60°相带绕组。

在相同串联导体数下,60°相带绕组感应电动势约比120°相带绕组的感应电动势大 15％以上。

30°相带绕组虽然可以进一步提高绕组利用率，但由于其绕组制造复杂，而感应电动势提高不多，故仅用在一些有特殊要求的场合，例如用于高效率电动机中。

电动机选择的基本原则
电动机的选择主要有电动机的类型、结构型式、容量、额定电压与额定转速。

电动机选择的基本原则是：
（1）根据生产机械调速的要求选择电动机的种类。

（2）工作过程中电动机容量要得到充分利用。

（3）根据工作环境选择电动机的结构型式。

应该强调，在满足设计要求情况下优先考虑采用结构简单，价格便宜，使用维护方便的三相交流异步电动机。

正确选择电动机容量是电动机选择中的关键问题。

电动机容量计算有两种方法，一种是分析计算法，另一种是统计类比法。

分析计算法是按照机械功率估计电动机的工作情况，预选一台电动机，然后按照电动机实际负载情况做出负载图，根据负载图校验温升情况，确定预选电动机是否合适，不合适时再重新选择，直到电动机合适为止。

电动机容量的分析计算在有关论著中有详细介绍，这里不再重复。

在比较简单、无特殊要求、生产数量又不多的电力拖动系统中，电动机容量的选择往往采用统计类比法，或者根据经验采用工程估算的方法来选用，通常选择较大的容量，预留一定的裕量。

《电机与拖动基础》试题库及答案第一部分直流电机一、填空题：1、并励直流发电机自励建压的条件是_______;_______;_______。

(主磁路存在剩磁；并联在电枢两端的励磁绕组极性要正确，使励磁电流产生的补充磁通方向与剩磁磁通方向相同；励磁回路的总电阻必须小于临界电阻)2、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当_______时为电动机状态，当_______时为发电机状态。

（E a〈U；E a〉U）3、直流发电机的绕组常用的有_______和_______两种形式，若要产生大电流，绕组常采用_______绕组。

（叠绕组；波绕组；叠）4、直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向_______。

（相反；相同）5、单迭和单波绕组，极对数均为p时，并联支路数分别是_______，_______。

（2p；2）6、直流电机的电磁转矩是由_______和_______共同作用产生的。

（每极气隙磁通量；电枢电流）7、直流电机电枢反应的定义是_______，当电刷在几何中线时，电动机产生_______性质的电枢反应，其结果使_______和_______，物理中性线朝_______方向偏移。

（电枢磁动势对励磁磁动势的作用；交磁；气隙磁场产生畸变；对主磁场起附加去磁作用）二、判断题1、一台并励直流发电机，正转能自励，若反转也能自励。

（）（F）2、一台直流发电机，若把电枢固定，而电刷与磁极同时旋转，则在电刷两端仍能得到直流电压。

（）（T）3、一台并励直流电动机，若改变电源极性，则电机转向也改变。

（F）4、直流电动机的电磁转矩是驱动性质的，因此稳定运行时，大的电磁转矩对应的转速就高。

（）（F）三、选择题1、直流发电机主磁极磁通产生感应电动势存在于（）中。

（1）（1）电枢绕组；（2）励磁绕组；（3）电枢绕组和励磁绕组2、直流发电机电刷在几何中线上，如果磁路不饱和，这时电械反应是（）（3）（1）去磁；（2）助磁；（3）不去磁也不助磁。

第二部分 直流电动机的电力拖动一、填空题： 1、他励直流电动机的固有机械特性是指在_______条件下，_______和_______的关系。

（U=UN 、φ=ΦN ，电枢回路不串电阻；n ；Tem2、直流电动机的起动方法有____ ___。

（降压起动、电枢回路串电阻起动）3、如果不串联制动电阻，反接制动瞬间的电枢电流大约是电动状态运行时电枢电流的_______倍。

（2）4、当电动机的转速超过_______时，出现回馈制动。

（理想空载转速）5、拖动恒转转负载进行调速时，应采_______调速方法，而拖动恒功率负载时应采用_______调速方法。

（降压或电枢回路串电阻；弱磁）1、直流电动机的人为特性都比固有特性软。

（ ）（F ）2、直流电动机串多级电阻起动。

在起动过程中，每切除一级起动电阻，电枢电流都将突变。

（ ） （T ）3、提升位能负载时的工作点在第一象限内，而下放位能负载时的工作点在第四象限内。

（ ） （T ）4、他励直流电动机的降压调速属于恒转矩调速方式，因此只能拖动恒转矩负载运行。

（ ） （F ）5、他励直流电动机降压或串电阻调速时，最大静差率数值越大，调速范围也越大。

（ ） （T ）三、选择题 1、电力拖动系统运动方程式中的GD2反映了：（2）（1）旋转体的重量与旋转体直径平方的乘积，它没有任何物理意见；（2）系统机械惯性的大小，它是一个整体物理量；（3）系统储能的大小，但它不是一个整体物理量。

2、他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化，那么这条人为特性一定是：（3）（1）串电阻的人为特性；（2）降压的人为特性；（3）弱磁的人为特性。

3、直流电动机采用降低电源电压的方法起动，其目的是：（2）（1）为了使起动过程平稳；（2）为了减小起动电流；（3）为了减小起动转矩。

4、当电动机的电枢回路铜损耗比电磁功率或轴机械功率都大时，这时电动机处于：（2）（1）能耗制动状态；（2）反接制动状态；（3）回馈制动状态。