电机应该如何选型

一、选择电动机结构类型的基本要求
电动机类型的选择要从负载的要求出发,考虑工作条件、负载性质、生产工艺、供电情况等,尽量满足下述四方面的要求:
（1）机械特性。由电动机类型决定的电动机的机械特性与工作机械机械特性配合要适当,机组应能稳定工作;电动机的起动转矩、最大转矩、牵人转矩等性能均能满足工作机械的要求。
（2）转速。电动机的转速满足工作机械要求,其最高转速、转速变化率、稳速、调速、变速等性能均能适应工作机械运行要求。
（3）运行经济性。从降低整个电动机驱动系统的能耗及电动机的综合成本来考虑选择电动机类型,针对使用情况选择不同效率水平的电动机类型。对一些使用时间很短、年使用时数也不高的机械,电动机效率低些也不会使总能耗产生较大的变化,所以并不注重电动机的效率。但另一类年利用小时较高的机械,如空调设备、循环泵、冰箱压缩机等,就需要选用效率高的电动机,以降低总能耗。（4）价格低廉。在满足工作机械运行要求的前提下,尽可能选用结构简单、运行可靠、造价低廉的电动机。

二、电动机结构形式的选择
电动机的安装方式有卧式和立式两种。卧式安装时,电动机的转轴处于水平位置;立式安装时,转轴则为垂直于地面的位置。两种安装方式的电动机使用的轴承不同,多数情况下采用卧式安装。
电动机的工作环境是由生产机械的工作环境决定的。在很多情况下,电动机工作场所的空气中含有不同分量的灰尘和水分,有的还含有腐蚀性气体,甚至含有易燃易爆气体;有的电动机则要在水中或其他液体中工作。灰尘会使电动机绕组黏结上污垢而妨碍散热;水分、瓦斯、腐蚀性气体等会使电动机的绝缘材料性能退化,甚至会公全丧失绝缘能力;易燃、易爆气体与电动机内产生的电火花接触时,将有发生燃烧、爆炸的危险。因此,为了保证电动机能够在其工作环境中长期安全运行,必须根据实际环境条件合理地选择电动机的防护方式。电动机的外壳防护方式有开启式、防护式、封闭式和防爆式几种。
（1）开启式。开启式电动机的定子两侧与端盖上都有很大的通风口,其散热条件好,价格便宜,但灰尘、水滴、铁屑等杂物容易从通风口进入电动机内部, 因此只适用于清洁、干燥的工作环境。
（2）防护式。防护式电动机在机座下面有通风口,散热较好,可防止水滴、铁屑等杂物从与垂直方向成小于45°角的方向落入电动机内部,但不能防止潮气和灰尘的侵人,因此适用于比较干燥、少尘、无腐蚀性和爆炸性气体的工作环境。
（3）封闭式。封闭式电动机的机座和端盖上均无通风孔,是完全封闭的。这种电动机仅靠机座表面散热,散热条件不好。封闭式电动机又可分为自冷式、自扇冷式、他扇冷式、管道通风式及密封式等。对前四种,电动机外的潮气、灰尘等不易进入其内部,因此多用于灰尘多、潮湿、易受风雨、有腐蚀性气体、易引起火灾等各种较恶劣的工作环境。密封式电动机能防止外部的气体或液体进入其内部,因此适用于在液体中工作的生产机械,如潜水泵。
（4）防爆式。防爆式电动机是在封闭式结构的基础上制成隔爆形式,机壳有足够的强度,适用于有易燃、易爆气体工作环境,如有瓦斯的煤矿井下、油库、煤气站等。

主要内容包括:
（1）电动机的机械特性应与所拖动生产机械的机械特性相匹配。
（2）电动机的调速性能（调速范围、调速的平滑性、经济性）应该满足生产机械的要求。对调速性能的要求在很大程度上决定了电动机的种类、调速方法及相应的控制方法。
（3）电动机的起动性能应满足生产机械对电动机起动性能的要求。电动机的起动性能主要是起动转矩的大小,同时还应注意电网容量对电动机起动电流的限制。
（4）电源种类。在满足性能的前提下,应优先采用交流电动机。
（5）经济性。包括两方面:一是电动机及其相关设备（如起动设备、调速设备等）的经济性;二是电动机拖动系统运行的经济性,主要是要效率高、节省电能。
目前,各种形式异步电动机在我国应用非常广泛,用电量占总发电量的60%以上,因此提高异步电动机运行效率所产生的经济效益和社会效益是巨大的。在选用电动机时,以上几个方面都应考虑到并进行综合分析以确定出最终方案。
表3-1给出了电动机的主要种类、性能特点及典型生产机械应用实例。需要指出的是,表3-1中的电动机主要性能及相应的典型应用基本上是指电动机本身而言的。随着电动机控制技术的发展,交流电动机拖动系统的运行性能越来越高,使得电动机的一些传统应用领域发生了很大变化。例如,原来使用直流电动机调速的一些生产机械,现在已可改用可调速的交流电动机系统,并具有同样的调速性能。
不需要调速的机械装置应优先选用笼型异步电动机;对于负载周期性波动的长期工作机械,宜用绕线型异步电动机;需要补偿电网功率因数及获得稳定的工作速度时,优先选用同步电动机;只需要几种速度,但不要求调速时,选用多速异步电动机,采用转换开关等来切换所需要的工作速度;需要大的起动转矩和恒功率调速的机械,宜选用直流电动机;对起动、制动和调速要求较高的机械,可选用直流电动机或带调速装置的交流电动机;需要自动伺服控制的情况下,需要选择伺服电动机;用在车辆电动车和一些精密控制时一般选用无刷直流电动机;负载为油田抽油机时,可采用低1～2挡规格的永磁同步电动机替代 Y系列电动机。

三、电动机转速的选择
对电动机本身来说,额定功率相同的电动机,额定转速越高,体积就越小, 造价就越低,效率也越高。转速较高的异步电浓机,其功率因数也较高。因此选用额定转速较高的电动机,从电动机角度看是合理的。但是,如果生产机械要求的转速较低,那么选用较高转速的电动机时,就需要增加一套传动比较高、体积较大的减速传动装置。因此,在选择电动机的额定转速时,应综合考虑电动机和生产机械两方面的因素来确定。
（1）对不需要调速的高、中速生产机械（如泵、送风机）,可选择相应额定转速的电动机,从而省去减速传动机构。
（2）对不需要调速的低速生产机械（如球磨机、粉碎机）,可选用相应的低速电动机或者传动比较小的减速机构。
（3）对经常起动、制动和反转的生产机械,选择额定转速时,应主要考虑缩短起动、制动时间以提高生产率。起动、制动时间的长短主要取决于电动机的飞轮矩和额定转速,应选择较小的飞轮矩和额定转速。
（4）对调速性能要求不高的生产机械,可选用多速电动机或额定转速稍高于生产机械的电动机配以减速机构,也可以采用电气调速的电动机拖动系统。在可能的情况下,应优先选用电气调速方案。
（5）对调速性能要求较高的生产机械,应使电动机的最高转速与生产机械的最高转速相适应,直接采用电气调速。
电动机转速应符合机械传动的要求。在市电标准频率（50Hz）作用下,由于磁极对数不同,异步电动机的同步转速有3000、1500、1000、750、600r/min 等五种,由于存在转差率,其实际转速比同步转速低2%～5%。因此,选择电动机转速方法如下:对于不需要调速的机械,一般选用与之转速接近的电动机, 这样电动机就可以方便地与机械转轴通过联轴器直接连接;对于不需调速的低转速的传动,一般选用稍高转速的电动机,通过减速机来传动,但电动机转速不应过高。一般可优先选用同步转速1500r/min的电动机,因为在这个转速的电动机适应性最好。当机械装置的输出转速比较低而电动机的转速又很高时,就要考虑使用带减速器的电动机（马达）或者和减速机配套使用。建议选用进口的品牌电动机及减速机,因为国外的技术较好地解决了电动机、减速机体积、外形大的问题。进口机结构紧凑,安装空间小,质量好,在这点上有突出的优点。对于需要调速的机械,电动机最高转速应与机械最高转速相适应,可以直接传动或通过减速机构传动。另外,也可以考虑使用变频器来拖动电动机实现调速,这样既节能,又可以实现自动伺服控制。
四、电动机容量的选择
电动机容量说明其带负载抗过载的能力。一般情况下可以选取比较高的容量,这样电动机的抗过载性能会更好些。在其他参数配套设备要求的前提下,按拖动机械设备功率的1.2倍选择电动机功率。
选用电动机应从电源的容量、电压和水泵的轴功率、转速及传动方式等条件加以考虑,具体进行配套时,可根据水泵容量来选择。如功率小于100kW,通常采用一般用途的普通笼型转子异步电动机;如配套功率往100～300kW之间, 可以采用起动性能较好的双鼠笼型JS及深槽式笼型JC电动机;如配套功率大于300kW,可以采用特别加强绝缘的笼型JSQ和绕线型JRQ电机。
五、电动机额定电压的选择
电动机的电压等级、相数、频率都要与供电电源一致。因此,电动机的额定电压应根据其运行场所的供电电网的电压等级来确定。
我国的交流供电电源,低压通常为380V,高压通常为3、6、10kV。中等功率（约200kW）以下的交流电动机,额定电压一般为380V;大功率的交流电动机,额定电压一般为3kV或6kV;额定功率为1000kW以上的电动机,额定电压可以是10kV。需要说明的是,笼型异步电动机在采用星一三角降压起动时, 应该选用额定电压为380V、三角接法的电动机。
直流电动机的额定电压一般为110、220、440V,最常用的电压等级为220V。直流电动机一般由单独的电源供电,选择额定电压时,通常考虑与供电电源配合即可。