电动机功率选择

1、电 动 机电动机功率选择一、 电动机功率选择的基本原则和计算1. 电动机功率计算的基本公式P=Mn9555P=F×10-3 P=M1000式中； P电动机功率（KW）M电动机转矩（N·m）n电动机转速（r/min）F作用力（N）运动速度（m/s）传动效率电动机角速度（rad/s）2. 电动机功率选择的基本原则电动机的定额与工作制有直接关系。根据国标GB75581电动机基本技术要求将电机运行分为8类工作制（S1S8），从发热角度可将电机分为连续定额、短时定额和周期工作定额三种。电动机的额定功率是指其在定额运行时，正常的冷却条件下，周围介质温度为40时所能承担的最大负荷率。所选

2、电动机功率，必须能带动最大可能出现的负荷，并做到经济合理与节能。二、 在不同环境温度时电动机功率的计算电动机的额定功率以周围环境温度为+40来标志，当环境温度为+40时，电动机能以其额定功率连续运行而温升不超出允许范围；电动机在非标准环境温度下运行时，其功率应作相应修正，修正的近似公式为Pt=Petem+1-m式中；Pt当周围环境温度为t时，电动机的功率（KW） Pe电动机额定功率（KW）t当环境温度为t时，电动机的允许温升（）e当环境温度为+40时，电动机的允许温升（），视电动机绝缘等级而异，见表48m电动机空载损耗P0与铜耗Pcu之比，m=P0Pcu，见表436表436 电动机的m 值电动

3、机型式m值复激电动机低速0.5高速1.0并激电动机低速1.0高速2.0普通工业用感应电动机0.51.0吊车用感应电动机0.51.5冶金用小型绕线型异步电动机0.450.6大型绕线型异步电动机0.91.0上述有三种情况；（1） 当t>mem+1时，根号内的数值为正，表示在这种温升下，电动机能发挥出Pt的功率。（2） t=mem+1时，Pt等于零，表示在这种温升下，电动机由于它的空载损耗P0已经使其发热达到极限程度，因而不能再带负载运行了。（3） t<mem+1时，根号内的数值为负，Pt变成一个虚数，表示在这种温升下，电动机即使空载运行也是不可能的。 例；试确定功率为30KW、Y200

4、L4型电动机在周围空气温度为+30时，所能发挥的功率。电动机绕组绝缘为B级。解 当周围空气温度为+30时，其允许温升为t=e+40-t=80+40-30=90设m=0.7 (精确值应计算)，则Pt=Petem+1-m=3090800.7+1-0.7=33KW三、 采用寿命期费用分析法选定电动机求负荷已知时电动机的最佳功率，就是寻找整个寿命期综合费用最小的电动机。可选择几种方案进行比较。电动机的综合费用包括投资费用和运行费用两部分。1. 投资费 Ct=Cj+Ca式中； Ct投资费（元） Cj电动机价格（元） Ca电动机安装费用及其他费用（元）可根据电动机的安装要求和工作现场等条件估算出，通常取C

5、a=0.2Cj2. 年运行费当不考虑折旧、维修费时，可由下式计算；Cy=P2+PT=P2+P0+21e-1Pe-P0T式中；Cy电动机在负荷功率P2时的年耗电费（元/年）P2电动机年平均负荷功率（KW） P电动机总损耗（KW）T电动机年运行小时数电价元KWhP0电动机空载损耗（KW） 电动机负荷率 Pe电动机额定功率（KW）e电动机额定效率3. 电动机综合费用考虑投资和电费的利率，综合费用可按下式计算（若以t年为期）C=Ct1+it+Cy1+i2-1i根据上述公式，逐台比较预选电动机的综合费用C值的大小，就可以选出C值最小的电动机，即经济性最佳的电动机。例；某水泵要求4极异步电动机传动，实际要

6、求电动机的输出功率为27KW，年运行时间为4000h。试以10年为限，求Y（IP44）系列高效率电动机的最佳功率，并进行经济效益比较。设电价为0.5元/(KWh)，利率i为0.03 解； 对于Y系列4极电动机，可供选择的规格有30、37、45、55KW和75KW；对于高效率电动机，有30、55KW和75KW。 先由产品目录查出对应各规格电动机的空载损耗P0和额定效率e，并按=27Pe求出相应的负荷率，再查出各规格的价值Cj，然后按以下方式计算； 如Y200L4，Pe=30KW，P0=0.9KW，e=0.922，=2730=0.9，电动机价格Cj=2400元。由下式求得投资费用为Ct=Cj+Ca

7、=Cj+0.2Cj=1.2×2400=2880元电动机在负荷P2下，年耗电量（运行费用）为Cy=P2+PT=P2+P0+21e-1Pe-P0T=27+0.9+0.9210.922-1×30-0.9×4000×0.5=58453元 以10年为期的综合费用为C=Ct1+it+Cy1+i2-1i =2880×1+0.0310+584531+0.0310-10.03=673923元同理，可求出其他规格及高效率电动机的综合费用，见表437详见简明电工速查速算手册第291页从表437可知，Y系列电动机最佳功率为30KW；高效率电动机的最佳效率为55KW，比

8、Y系列30KW电动机节约13264元。四、 各种设备的电动机功率的选择 各种设备的负荷功率P（已考虑传动机械效率）求出后，则电动机的效率Pe在满足负荷特性的前提下（即Mq、Mmax、Mmin符合要求时），就可按式PeP确定。1. 卷扬机电动机功率的计算卷扬机电动机的负载曲线如图48所示。电动机的负载功率可按下式计算Pjf=1P12t1+P22+P2P3+P32t23+P42t3t1+t2+t3+t43式中； Pjf电动机的负载功率（KW） 卷扬机效率（直接连接的为0.80.9，一对齿轮乘以0.90.95）其他符号见图48PP1P2 P3 P4 t1 t2 t3 t4tT 图48卷扬机电动机负载

9、曲线卷扬机电动机功率另一计算公式P=0.105nM×10-3式中； P所需的电动机功率（KW） n转速（r/min） M电动机的负载转矩（N·m） 同前 例； 某卷扬机的电动机负载曲线如图48.已知t1为12S、t2为6S、t3为6s、t4为20s；P1为350KW、P2为200KW、P3为160KW、P为40KW，试选择电动机的功率。解； 设滚筒轴的效率=0.95，则电动机的负载功率为Pjf=1112+20+6+303×3502×12+2002+200×160+1602×203+402×6=10.95×225.3

10、=237KW因此，可选用JRQ型245KW、735r/min、380V的电动机。用上述方法计算时，周期T值一般不超过15min。如果T值超过15min，应用温升曲线去计算。2. 摩擦负载电动机功率的计算 吊车在轨道上运动等，都属于摩擦负载类型。这类负载的电动机功率可按下列公式计算。（1）直线运动，则 F=G P=F×10-3=G×10-3式中； F滑动摩擦力（N） P电动机所需功率（KW）G垂直正压力（N）运动速度（m/s）滑动摩擦系数(2) 回转运动，则 M=Gr P=M×10-3 =Gr×10-3式中； M所需转矩（N·m） r轴承的旋转半

11、径（m） 旋转轴的角速度（rad/s） 轴承摩擦系数，套筒轴承为0.0010.006；滚珠轴承、滚柱轴承为0.0010.0073.各类机床电动机的选择（1） 机床主传动电动机的负载功率1) 不调速电动机的负载功率为P=Mzne9555式中； P电动机的负载功率（KW）Mz电动机的负载功率（N·）ne电动机额定转速（r/min）2) 调速电动机的负载功率a. 采用交流多速电动机时P=Pmaxmin式中；Pmax机床最大切削功率（KW）min传动最低效率b. 采用直流电动机时PeDuP=1DD1ZP式中； Pe电动机额定功率（KW） P电动机的负载功率（KW）Du调电压调速范围，一般Du

12、=23； D调磁场调速范围，一般D=1.752D主传动总调速范围 Z机械变速级数，一般Z=24（2）车床给进电动机的负载功率计算。1) 不调速电动机的负载功率为 P=P1=F×10-360或P=36.5D1.54式中； P 电动机的负载功率（KW） P1车床的切削功率（KW）传动机构的效率F给进运动的总阻力（N）切削速度（m/min），取最大值； D工件的最大直径（m）2) 调速电动机的负载功率；a. 采用交流多速电动机时MeMz式中； Me电动机额定转矩（N·m） Mz电动机负载转矩（N·m）b. 采用直流电动机时P=F60×10-3式中； 通风散热恶

13、化的修正系数，当调速范围为1100时，=1.8 其他符号同前。(3) 立式车床给进电动机的负载功率计算 P=20D0.88式中； D工件的最大直径（m）(4) 刀架快速移动所需电动机（即辅助传动电机）的功率计算P=G102×60式中； P辅助传动电机的功率（KW）G被移动元件的重量（Kg）移动速度（m/min）摩擦系数，可取0.10.2传动机构的效率，可取0.10.2电动机过载倍数，可由产品目录查得。（5） 切削机床电动机的负载功率计算P=F1Rn9555+F2×10-3601式中； P电动机的负载功率（KW）送刀速度（m/min） F1、F2切削力（N）机床传动效率 R半

14、径（m） n转速（r/min） 例 某车床由三相异步电动机拖动，电动机的额定参数如下；Pe为5.5KW ， ne为1440r/min ， e为0.85，Ue为380V，cose为0.82。现欲将该车床改成高速切削状态，负载情况如图49所示。问该电动机能否胜任工作？ I 电流（A） 20 16 8 14 6 20 15 5 9 7 10t 46图49例图解；由图得等效负荷电流为 Ijf=I12t1+I22t2+I32t3+I42t4+I52t5t1+t2+t3+t4 =202×15+162×5+82×9+142×7+62×1015+5+9+7+1

15、0=14.4A电动机额定电流为Ie=Pe3Uecose=5.5×1033×380×0.85×0.82=12A因为Ie<Ijf，故原电动机已不能胜任高速工作（6） 摇臂钻床电动机的负载功率计算 P=0.0646D1.19 式中；P电动机的负载功率（KW） D最大的钻孔直径（mm）(7) 电钻转矩计算；钻削45号钢，不采用冷却液时，电钻的转矩可按下式计算 M=0.29D20.8=F559D1.43式中； M电钻的钻矩（N·m） D最大钻孔直径mm 钻头进给速度（mm/r） F在电钻上施加的轴向压力（N）各种规格的电钻钻削45号钢时设计用轴向压

16、力见表438表438 电钻轴向压力推荐值最大钻孔直径（mm）4610131619233849轴向压力（N）24534353988311771667225642175884(8).电动攻丝机转矩计算；利用冷却润滑液切削螺纹的电动攻丝机转矩可按下式计算M=0.0981KD1.4S1.5式中； M攻丝机转矩（N·m） K系数，钢取2.75；铸铁按硬度不同，取1.291.89；青铜及黄铜取0.55； D螺纹直径（mm） S螺距（mm）丝锥的切削速度，见表439表439 电动攻丝机的切削速度推荐值螺纹直径 (mm)切 削 材 料用 冷 却 液不用冷却液b为392588(MPa)的钢或黄铜b为3

17、92(MPa)以内和588（MPa）以上的钢铸铁、青铜及铝合金切 削 速 度（m/min）66.54.56.087.55.07.0108.05.58.0129.06.09.0149.56.510.01611.07.511.0(9). 外圆磨床电动机功率计算P=0.1KB式中； B砂轮宽度（mm） K砂轮主轴采用不同轴承的系数，滚动轴承，K=0.81.1；滑动轴承，K=1.01.3（10）铣床电动机功率计算； P=mabs60×10-6或P=Fnd19480×10-3式中； P铣削功率（KW） m单位切削力（N/mm2） a铣削深度（mm） b铣削宽度（mm） S进给量（mm

18、/min） F铣削力（N） d铣刀直径（mm） n铣刀转速（r/min）(11) 钻床扩孔机、攻丝机电动机功率计算P=2nM60×10-5式中；M钻头扭矩（N·m） n钻头转速（r/min）(12).磨床珩磨机电动机计算；P=s60×10-3式中；磨削系数（N/mm2） 工作的圆周速度（m/min）s磨头进给量（mm）吃刀深度（mm）(13).龙门刨床、牛头刨床电动机功率计算；P=W+nF160×10-3式中； P切削功率（KW）摩擦系数，铸铁与铸铁，=0.150.17；塑料与铸铁 =0.120.2 W工作台所受的力（N）工件所受的力（N）n刀具数F最大

19、切削力（N）1切削速度（m/min）电动机的额定功率可由下式计算 Pe=P21式中； 2工作台返回速度 (m/min)满负荷时传动效率（14）拉床电动机功率计算；P=F60×10-3式中； P拉削时的切削功率（KW） F最大拉削力（N） 拉削速度（m/min）拉床电动机的额定功率可由下式计算Pe=P=F60×10-3式中；拉床效率，对卧式内拉床和双油缸立式内拉床为0.80.9，对其他拉床为0.60.8.（15）.卧式镗床电动机功率计算P=0.004D1.7式中； D镗床直径（mm）(16).龙门铣床电动机功率计算P=B1.15166式中；B工作台宽度（mm）(17)砂磨电动

20、工具参数的选择。1) 磨具安全线速度；纤维加强砂轮为80m/s，树脂砂轮为50m/s，各类磨头为30m/s，布、塑料、皮革抛光盘为12m/s。2) 空转转速；最高空载转速在1.1倍的额定电压时，不得使磨具的线速度超过规定的安全值。、交直流两用电动机额定电压时的空载转速为；n0=n0.550.6三相鼠笼型电动机的空载转速接近于同步转速。额定电压时，交直流两用砂磨工具实际空载转速应不大于标称空载转速。3) 额定转矩；以圆周面加工的角向磨光机 Me=7.5F1D×10-5以端平面加工的角向磨光机 Me=2.94FD×10-5角向磨光机 Me=6.86D×10-5磨具直径

21、大于50mm的直向砂轮机Me=2.94D1.5b×10-5式中 ；Me额定转矩（N·m); D磨具直径（mm） F1-磨具切削时施加的压力，见表440b磨具厚度（mm）表440 切削压力推荐值砂轮直径（mm）100125180230砂轮切削压力（N）24.534.349.058.8156.9166.7166.7176.5(18)木材锯割电动工具参数的选择1) 电圆锯,带锯电动机的输出功率 P=KybHC9.81×6120式中；P输出功率（KW） Ky锯截时的单位切削阻力（N/mm2）对通用锯截电动工具取196N/mm2 b锯截宽度(mm) H锯截高度（mm） C进给速度（m/min），见表441 传动机构效率电圆锯锯片空载线速度一般在5060mm/s表441 电圆锯进给速度木质进给速度（m/min）木质进给速度（m/min）)木质进给速度（m/min）)硬0.70.9中硬1.01.2软1.21.82) 电刨电动机的输出功率 P=KBbHC9.18×6120式中：P电动机的输出功率（KW） KB刨削时的阻力，通常取29.4N/m