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馮哈伯(faulhaber)電機選擇的基本要求有哪些？
2023-5-15 閱讀(587)
馮哈伯(faulhaber)電機選擇的基本要求有哪些？
這個問題很大，試著來寫一點。本人是工業大型電動機銷售，電氣工程及其自動化專業，畢業后從事電機行業兩年余，技術略懂一些，遇到問題更多是商務和售后，設計方面很少，所以只能從工業使用角度分析一下。我也在學習當中，回答難免偏頗錯漏，歡迎交流探討。
首先回答問題，電機選型需要的基本內容有：所驅動的負載類型，額定功率、額定電壓、額定轉速。
一、所驅動的負載類型
這個得反過來從電機特點說。電機可以簡單劃分為直流電機和交流電機，交流又分為同步電機和異步電機。
1、直流電機
直流電機的優點是可以方便地通過改變電壓調節轉速，并可以提供較大的轉矩。適用于需要頻繁調節轉速的負載，如鋼廠的軋機，礦山的提升機等。但現在隨著變頻技術的發展，交流電機也可以通過改變頻率來實現調節轉速。不過雖然變頻電機價格比普通電機貴不了多少，但變頻器價格在整套設備中占據主要部分，所以直流電機還有一個優點是便宜。
直流電機的缺點在于結構復雜，任何設備只要結構復雜，必然導致故障率增加。直流電機相比于交流電機，除了繞組復雜（勵磁繞組、換向極繞組、補償繞組、電樞繞組），還增加了滑環、電刷和換向器。不僅對制造商的工藝要求高，而且后期維護成本也相對較高。因此直流電機在工業應用中是處在一個逐漸沒落但過渡階段仍有用武之地的尷尬境地。如果用戶資金比較充裕的話，建議選擇交流電機配變頻器的方案，畢竟使用變頻器也帶來很多好處，這個不細說了。
2、異步電機
異步電機的優點在于結構簡單，性能穩定，維護方便，價格便宜。且制造工藝上也是，曾聽車間的老技師說過，裝配一臺直流電機的所用工時，可以完成差不多功率的兩臺同步電機或者四臺異步電機，由此可見一斑。因此異步電機在工業中得到了泛的應用。
異步電機又分為鼠籠型電機和繞線型電機，其區別在于轉子。鼠籠型電機轉子由金屬條制成，銅制或鋁制。鋁的價格比較低，我國又是鋁礦大國，在要求不高的場合應用廣泛。但銅的機械性能和導電性能都好于鋁，就我所接觸的絕大部分都是銅制轉子。鼠籠型電機在工藝上解決了斷排的問題后，可靠性遠遠超過繞組型轉子的電機。而其缺點在于，金屬轉子在旋轉的定子磁場中切割磁感線獲得的轉矩較小，且起動電流較大，對起動力矩要求較大的負載難以勝任。盡管增加電機鐵心長度可以獲得更多的轉矩，但力度十分有限。繞線型電機在啟動時通過滑環給轉子繞組通電，形成轉子磁場，與旋轉的定子磁場相對運動，因此獲得轉矩更大。且在啟動過程中串聯水電阻來降低啟動電流，水電阻由成熟的電控裝置控制隨啟動過程改變阻值。適用于軋機、提升機等負載。由于繞線型異步電機相對鼠籠型電機增加了滑環、水電阻等，在整體設備價格上有一定提高。其與直流電機相比，調速范圍較為狹窄且轉矩相對較小，相應價值也低。
然而異步電機由于給定子繞組通電建立旋轉磁場，而繞組屬于電感性元件不做功，要從電網中吸收無功功率，對電網沖擊很大。直觀體驗有大功率電感性電器接入電網時，電網電壓下降，電燈亮度一下都降低。因此供電局對異步電動機的使用會有所限制，這也是很多工廠必須考慮的地方。部分用電大戶如鋼廠、鋁廠等，選擇建立自備電廠，形成自己獨立的電網，以減免對異步電動機的使用限制。所以異步電動機如果要滿足大功率負載使用，需配備無功功率補償裝置，而同步電動機則可通過勵磁裝置向電網提供無功功率，功率越大同步電動機的優勢就越明顯，由此產生了同步電動機的舞臺。3、同步電動機
同步電動機的優點除了過勵狀態可以補償無功功率外，還包括1）同步電動機的轉速嚴格遵守n=60f/p，可以精確控制轉速；2）運行穩定性高，當電網電壓突然下降，其勵磁系統一般會強行勵磁，保證電動機運行穩定，而異步電動機轉矩（與電壓平方成正比）則會大幅下降；3）過載能力比相應異步電動機大；4）運行效率高，尤其是低速同步電動機。
同步電動機無法直接啟動，需要異步啟動或變頻啟動。異步啟動指同步電動機在轉子上裝有類似于異步電機籠式繞組的啟動繞組，在勵磁回路中串接約為勵磁繞組電阻值10倍的附加電阻來構成閉合電路，把同步電動機的定子直接接入電網，使之按異步電動機啟動，當轉速達到亞同步轉速（95%）時，再切除附加電阻的啟動方式；變頻啟動不多贅述。所以同步電動機缺點之一是需要為啟動增加額外的設備裝置。
同步電機是靠勵磁電流運行的，如果沒有勵磁，電機就是異步的。勵磁是加在轉子上的直流系統，它的旋轉速度和極性與定子是一致的，如果勵磁出現問題，電動機就會失步，調整不過來，觸發保護“勵磁故障"電動機跳閘。所以同步電動機缺點之二是需要增加勵磁裝置，以前是由直流機直接供給，現在大多由可控硅整流供給。還是那句老話，結構越復雜、設備裝置越多，故障點就越多，故障率越高。
根據同步電機的性能特點，其應用主要在提升機、磨機、風機、壓縮機、軋機、水泵等負載上。
綜上所述，選擇電動機的原則是電動機性能滿足生產機械要求的前提下，優先選用結構簡單、價格便宜、工作可靠、維護方便的電動機。在這方面交流電動機優于直流電動機，交流異步電動機優于交流同步電動機，鼠籠型異步電動機優于繞線型異步電動機。
負載平穩，對起、制動無特殊要求的連續運行的生產機械，宜優先選用普通鼠籠型異步電動機，其廣泛用于機械、水泵、風機等。
起動、制動比較頻繁，要求有較大的起動、制動轉矩的生產機械，如橋式起重機、礦井提升機、空氣壓縮機、不可逆軋鋼機等，應采用繞線式異步電動機。
無調速要求，需要轉速恒定或要求改善功率因數的場合，應采用同步電動機，例如中、大容量的水泵，空氣壓縮機、提升機、磨機等。
調速范圍要求在1∶3以上，且需連續穩定平滑調速的生產機械，宜采用他勵直流電動機或用變頻調速的鼠籠式異步電動機或同步電機，例如大型精密機床、龍門刨床、軋鋼機、提升機等。
要求起動轉距大，機械特性軟的生產機械，使用串勵或復勵直流電動機，例如電車、電機車、重型起重機等。
二、馮哈伯(faulhaber)電機額定功率
電動機的額定功率是指輸出功率，即軸功率，也稱容量大小，是電動機標志性參數。常有人問電機多大的，一般不是指電機的尺寸大小，而是指額定功率。它是量化電動機拖動負載能力的最重要的指標，也是電機選型時必須提供的參數要求。
P_{N}=\sqrt{3} \cdot U_{N} \cdot I_{N} \cdot cos\theta \cdot \eta
（P_{N} 為額定功率，U_{N} 為額定電壓，I_{N} 為額定電流，cosθ為功率因素，η為效率）
正確選擇電動機容量的原則，應在電動機能夠勝任生產機械負載要求的前提下地決定電動機的功率。若功率選得過大，設備投資增大，造成浪費，且電動機經常欠載運行，效率及交流電動機的功率因數較低；反之，若功率選得過小，電動機將過載運行，造成電動機過早損壞。
決定電動機主要功率的因素有三個：
1）電動機的發熱與溫升，這是決定電動機功率的最主要因素；2）允許短時過載能力；3）對異步鼠籠型電動機還要考慮起動能力。
首先具體生產機械根據其發熱、溫升及其負載要求，計算并選擇負載功率，電動機再根據負載功率、工作制、過載要求預選額定功率。電動機的額定功率預選好后，還要進行發熱、過載能力及必要時的起動能力校驗。若其中有一項不合格，須重新選擇電動機，再進行校核，直到各項都合格為止。因此工作制也是必要提供的要求之一，若無要求則默認按最常規的S1工作制處理；有過載要求的電機也需要提供過載倍數及相應運行時間；異步鼠籠型電機驅動風機等大轉動慣量負載時，還需要提供負載的轉動慣量及起動阻力矩曲線圖來校核起動能力。
以上關于額定功率的選擇是在標準環境溫度為40℃前提下進行的。若電動機工作的環境溫度發生變化，則必須對電動機的額定功率進行修正。根據理論計算和實踐，在周圍環境溫度不同時，電動機的功率可粗略地按下表相應增減。
