九月

考虑电动机负载要求和应用

凯西|2007年9月1日

确保您从电动机获得的服务类型和效率开始,始于您更好的电动机管理。这包括知道如何适当尺寸。

大多数电动机连续运行,负载变化很小。连续的义务电动机会耗电并长时间加载。当电动机启动时,温度会升高,然后在一段时间后稳定下来。

如果电动机的设计因子设计,则可以在短时间内以高于额定负载的高度运行,而不会对绕组,转子或轴承进行重大热损坏。基于该负载等级,与连续负载一起使用的电动机大小。

但是,在许多应用程序中,电动机在整个占空比过程中并未持续加载,或者间歇性地发挥了通电。

一些电动机经常启动和停止,而另一些电动机则稍微轻轻加载了一段时间,然后更大一段时间。结果,所施加的负载可能差异很大。

如果有一段时间的电动机以小于满载的时间运行,则可能可以尺寸尺寸小于最大负载水平。

效率考虑
如果可以使用低于所需的最大马力水平的电动机,那么明显的优势是初始成本。但是,由于总体效率将更高,电动机的寿命成本也将较低。如果使用了较大的电动机,则在大多数占空比的循环中,电动机可能会轻轻地运行,从而以较低的效率和功率因数运行。当负载接近满时,电动机最有效。如果电动马力低于峰值水平,那么在大多数占空比的情况下,它不会轻易地负载,并且会更有效地运行。

间歇性的占空比是电动机承受负载周期,没有负载和/或休息的一个。这些电动机根据负载的马力要求进行尺寸。

如果电动机具有间歇性的占空比,则显然对电动机的加热有明显的担忧。如果连续启动电动机太多次,而没有足够的时间冷却,则转子可能会加热到由于产生的热量而融化的点,或者定子绕组可能会过早地失败。

如果占空比由负载周期组成,没有负载,那么加热就不那么关注了,因为只要转子转动,仍然存在气流(假设存在内部或外部风扇)。间歇值班电机的典型时间评分包括5、15、30或60分钟。

负载变化
对于具有重复占空比的应用,负载以特定时间间隔变化。这些间隔通常会重复,并且在机器的占空比期间不会改变。但是,实际负载可能会差异很大,从几乎没有负载到应用程序中使用的电动机的全部负载。此类应用的一个例子是注射型机器。

可以计算一个循环中马力的根平方(RMS)值,以估计电动机可能的加热效果。RMS马力是马力平方的总和的平方根,乘以每马力的时间;除以所有时间间隔的总和。要确定电动机上的RMS负载,请使用以下方程式:

0907_MOTORLOAD_EQ11

0907_MOTORLOAD_FIG11只要RMS马力不超过应用程序中使用的电动机的全部负载马力,电动机就不会过热。当然,只要在整个周期中有足够的通风,这才是正确的。为了使其简单,我们无视加速时间对自动通力电动机的影响。

例子…
要适当地尺寸,以进行变化,重复的职责,您将需要知道每个电动机的持续时间和马力负载。如图1所示,开发图表显示所需的马力与时间是有帮助的,以及每次和马力的视觉效果,如表I所示。结果:

0907_MOTORLOAD_EQ21

0907_MOTORLOAD_TABLE11在此示例中,RMS马力为39.3。为了允许电压变化,并提供一些额外的安全余量,该应用的电动机可以以1.15的服务系数为40 hp,或者在50 hp下,以1.0服务系数为单位。这些电动机在此应用程序中都不会过热。

确保电动机实际上可以提供最大所需的扭矩。这意味着电动机的故障扭矩(BDT)必须高于整个占空比的最高马力负载扭矩。如果电动机无法传递此扭矩,电动机可能会停滞。

使用我们的示例,40 hp,4极,设计B电动机将具有最小的击穿扭矩为200%的全负载扭矩(根据NEMA MG-1要求)。要确定峰值马力所需的分解扭矩百分比,请使用以下方程式:

0907_MOTORLOAD_EQ31

由于我们所需的最大马力仅需要40 hp电动机的全负载电动机扭矩的150%,因此可以在此应用中使用。

重要的是要牢记这类分析仅适用于相对较短的应用程序。任何比大约五分钟的完整周期都需要对负载和占空比的更多研究。但是,在许多应用程序中,重复负载周期短得多,并且可以使用RMS马力来尺寸。

Cyndi Nyberg是Easa(www.easa.org)的技术支持专家


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