电机选型知识.docx
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电机选型知识
旋转电机选型知识
一、电机的基本运行条件
GB755-2000《旋转电机定额和性能》中规定的电动机的基本运行条件包括:
对海拔
高度、环境温度、冷却介质和相对湿度的要求,电气条件,运行期间电压和频率的变化,
电机的中点接地等规定。
1、海拔:
一般不高出1000M。
特别要求,如微特电机的运行的海拔高度可达2500~31200m。
2、最高环境空气温度:
电机运行地点的环境温度随季节而变化,一般不高出40℃。
但一
些专用电机可高出40℃,微特电机的最高环境温度为125℃。
3、最低环境温度:
对已安装就位处于运行或断电停转电机,运行地点的最低环境温度为
-15℃;对微特电机最低空气温度为-55℃。
对于用水作为初级或次级冷却介质的电机的最低环境空气温度为5℃。
4、环境空气相对湿度:
电机运行地点的最湿月份月平均最高相对湿度为90%,同时,该月月平均最低温度不高于25℃。
5、电压和电流的波形对称性:
对于交流电动机,其电源电压波形的正弦性畸变率不高出
5%;对于多相电动机,电源电压的负序重量不高出5%(长远运行)或1.5%(不高出几分钟
的短式运行),且电压的零序重量不高出正序重量的1%。
6、运行期间电压的偏差:
当电动机的电源电压(如为交流电源时,频率为额定)在额定值
的95%~105%之间变化,输出功率还可以保持额定值。
当电压发生上述变化时,电机的性能和温升赞成偏离规定。
7、运行期间的频率偏差:
但交流电机的频率(电压为额定)额定值的偏差不高出±1%时,
输出功率还可以保持额定值。
8、电压和频率同时发生偏差:
电压和频率同时发生偏差(两者偏差分别不高出±5%和±1%),
若两者都是正当,且其和不高出6%;或两者均为负值,或分别为正当和负值,且其绝对值之和不高出5%时,电机输出功率还可以保持额定值。
9、电机的中性点接地:
交流电机(Y连接)应能在中性点处于接地电位或凑近接地电位的
情况下连续运行。
若是电机绕组的线端与中性点端的绝缘不同样,应在电机的使用说明书中说明,未征得电机厂赞成,不同样意将电机的中性点接地或将多台电机的中性点相互连接。
二、电机的电压和频率的采用
1、我国的工频及电压:
我国的工频电的频率是50Hz,电压等级分为:
220V、380V、660V、
1140V、3300V、6000V、10000V。
2、其余国家的电源工频:
国际上大多数国家的电源频率都是50Hz,而美洲国家如美国、
加拿大、巴西、哥伦比亚以及台湾和韩国的电源频率都是60Hz。
其电压有:
460V、575V、
2300V、4000V、6600V、13200V等。
三、电机功率的采用
依照GB755的介绍,一般来说,对于380V电压,由于电机电流过大的限制,上限功率
一般定为1000KW;而对于6000V和10KV电机,考虑其经济性原因,下限功率等级定为160KW。
四、绝缘耐热等级及电机的温升限值
电机绝缘结构是指用不同样的绝缘资料、不同样的组合方式和不同样的制造工艺制成的电机绝缘部分的结构型式。
电动机的绝缘系统大体分为:
绝缘电磁线、槽绝缘、相间绝缘、浸渍漆、绕组引接线、接线绝缘端子等。
电机绝缘耐热等级及温度限值见下表:
电机绝缘耐热等级及温度限值
耐热等级AEBFHC
极限温度105℃
120℃
130℃
155℃
180℃
>180℃
以前电动机最常用的绝缘等级为B级,目前最常用的绝缘等级为F级,H级绝缘也正在陆续被采用。
绝缘资料依照耐热等级分级,在其极限温度时,于正常运行条件下,应能保证长远使
用。
对于一般电机在正常运行条件下的使用限时约为20年,绝缘资料的使用寿命与使用温
度的关系是,电机运行温度每增加10℃,绝缘寿命减半。
五、电机外壳防范型式和冷却方法的采用
1、电动机的防范型式:
代号为IPXX
防范标志由字母IP和两个表示防范等级的表征数字组成。
第一位数字表示:
防范人体波及或凑近壳内带电部分及壳内转动部件,以及防范固体防异物进入电机。
第二位数字表示:
防范由于电机进水而引起的有害影响。
2、冷却方法:
电机冷却方法代号由字母IC、冷却介质代号和两位表征数字织成。
第一位数字代表冷却回路部署
第二位数字代表冷却介质驱动方式
3、常用冷却方法:
1)、开启式,防滴式,冷却方法为IC01——空气能够经过电机自带风扇进出电机内腔,
将电机内部热量带走。
能够适合电机的功率从很小到很大,但由于电机内部可出进出空气,电机内部有灰尘,形响电机的绝缘性能,原JS系列电机使用很多,现在的Y系列电机使用较少,只有在环境条件较好的情况下才有使用
2)、封闭式,防范等级为IP44以上,冷却方法分为:
IC411——全封闭自扇冷,电动机外壳带散热片,内风路和外风路靠自带风扇循环。
全封闭自扇冷电机拥有结构简单,制造成本低等优点,在电机功率赞成和能够达到冷却收效的条件下应优先采用。
IC511——全封闭自扇冷,电动机周围带散热管,内风路和外风路靠自带风扇循环。
具
有结构相对独立的特点,我公司引进西门子公司电机中心高在这类结构的很多。
560以上的隔爆型电机使用
IC611——电动机上部带散热管式散热器,内风路和外风路靠自带风扇循环。
当电机功率较大,需要必然的散热量,电机自己散热片不能够满足散热要讨情况下使用,如YKK、YAKK系列电机,电机运行有对于水冷方式比较独立。
IC81W——全封闭,电动机上部带水冷散热器,内风路靠自带风扇循环。
这类冷却方式
冷却量较大,能够将电机功率做到很大,但缺点是需要水源和管线,成本高,结构复杂,
保护困难。
IC416——全封闭,电动机外壳带散热片,内风路靠自带风扇循环,外风路靠逼迫风机
循环。
(变频电机)
IC616——电动机上部带散热管式散热器,内风路靠自带风扇循环,外风路靠逼迫风机
循环。
(高压变频电机)
电动机冷却方式的选择原则是:
从电机独立性考虑,电机冷却方式能采用自扇冷的不采用逼迫冷却,能采用空冷的不采用水冷。
低压电机1000KW以下、高压非防爆电机2000KW以下的2、4极电机采用IC411这类冷却方式。
高压电机1000KW以上电机宜采用IC611,2000KW以上宜采用IC81W水冷。
六、电机轴承型式和润滑方式的采用
电动机的轴承型式分为:
转动轴承、滑动轴承
转动轴承的选型范围为中心高63~710;中心高710mm以上电机,由于转子重量较重,
要采用滑动轴承。
由于滑动轴承体积的限制,中心高450以下电机不宜再采用滑动轴承。
转动轴承是标准件,拥有使用保护方便、互换方使、供货渠道多,小规格价格低价等优点,但大规格轴承受极限转速和使用量小等限制,价格相对要高。
滑动轴承拥有使用寿命长、能够做到较大的轴径和转速等优点。
小规格滑动轴承轴承与转动轴承对照成本要高。
滑动轴承的润滑方式分为自润滑和逼迫润滑,按一般选型原则是能采用自润滑的不采用逼迫润滑,若是主机有共用油站,则采用逼迫润滑比较好,但存在油管部署的复杂及漏油的可能。
一般对于2极电机,1000kW以下电机采用自润滑;1000KW以上采用逼迫润滑,润滑油。
润滑油采用L-TSA32#汽轮机油。
对于4极及以上电机,2000KW以下电机采用自润滑,2000KW以上采用逼迫润滑。
润滑
油采用L-TSA46#汽轮机油。
七、电机检测装置及配件的采用
电动机常用的检测装置有:
定子测温装置、轴承测温装置、漏水检测装置、定子绕组接地差动保护等。
有些大型电机装有轴振动检测探头,但由于必要性不大和成本高,采用量较小。
在定子绕组温度监控和超温保护方面:
低压电机有些采用PTC热敏电阻,保护温度为135℃或145℃。
高压电动机定子绕组埋置Pt100铂热电阻(三线制)6支,每相2只,3支工作,3支备用。
在轴承温度监控和超温保护方面:
电动机的每个轴承设置一个Pt100双支铂热电阻(三
线制),共2支,有些电机只要现场温度显示。
电动机轴瓦温度不应高出80℃,报警温度80℃,停机温度85℃。
电动机轴承温度不应高出95℃。
电动机设有防漏水措施:
对于采用上水冷的水冷电机,一般要装有漏水检测开关,当冷却器发生泄漏或必然泄漏量时,控制系统会发出报警。
定子绕组接地差动保护:
国家相关标准规定,电动机功率大于2000KW时,定子绕组宜设置接地差动保护装置。
八、电机空间加热器的采用
对于高压电机、水冷电机、使用于润湿环境、有凝露环境的电机,一般加设有空间防
潮加热器,加热器功率小于1.5KW时电压采用单相220VAC;功率大于1.5KW时采用三相电
压380VAC。
采用加热器的目的是在电机停机时保证电机内部的空气温度比周围环境温度高5℃,
防范电机内部定子绕组上产生凝露而损坏绝缘。
一般低压电机采用柔性电加热带,高压电机采用翅式电加热器。
电机加热器。
有的用途是防范电机受潮用的,若是电机长远放置不用,在使用前要先通电加热驱潮,在通电试机防范电机损坏。
九、高海拔电机与一般电机的不同样
1、产品型号说明
产品型号由产品代号、规格代号、特别环境代号和补充代号等四个部分组成,示例:
YB2-200L-2G
特别环境代号(高原用)
规格代号(中心高-断念长度-极数)
产品代号(隔爆型三相异步电动机)
常用特别环境代号有:
W(户外型)、WF1(户外防中等腐化型)、WF2(户外防强腐化型)、F1(户内防中等腐化型)、F2(户内防强腐化型)、TH(湿热带型)、WTH(户外湿热带型)、TA(干热带型)、T(干、湿热合型)、H(船或海用)、G(高原用)。
2、高原环境条件的特点及影响
以海平面为基准起算的陆地高度称为海拔高度,一般电动机一般使用条件为海拔高度
不高出1000m,对于海拔高出1000m的地区则称为高原地区。
高原地区的海拔高度为
1000~4000m,我国高原地区海拔和最高气温及最低气压的关系见下表:
海拔和最高气温及最低气压的关系
海拔高度m
1000
2000
3000
4000
最高气温oC
40
35
30
25
最低气压mm
656
581
514
454
注:
在表列海拔高度之间,某海拔高度最低气压额定值,可用线性插算法求取。
高原地区环境的特点及对电动机的影响:
低气压:
引起电动机空气绝缘耐压强度降低各部温升增高
气温日变化大:
以致电动机机械结构的变形和密封的可靠性变坏
太阳辐射强度大:
引起户外电动机温升增高,在氧气水汽存在的条件下使电动机的绝缘资料和漆层加速老化寿命缩短
低气温:
低气温对电动机因气压或空气密度降低而引起的温度高升有补偿作用。
3、防电晕办理
高压电机绕组的电晕与其周围气体的性质和相对密度相关。
海拔高升,气压下降,起
晕电压也下降。
经实考据明,海拔每高升100m,起晕电压下降(0.47~1.04)%,平均下降水量0.79%。
所以对在海拔1000~5000m运行的高原电机,特别是高压电机(3000V以上),应进行防电晕办理。
低压电机可不用进行防晕办理。
防电晕措施有:
定子槽内喷或涂半导体漆;定子线圈直线部分包低电阻防晕带一层;
槽口至线圈端部处包中电阻防晕带一层,两者搭接20~30mm;槽内所有垫条改为半导体玻
璃布板。
4、因环境温度和海拔高度变化对电机功率的修正
依照GB755《旋转电机定额和性能》,额定输出功率时的环境条件为环境温度不高出40℃、海拔高度不高出1000m,若是电动机本质运行环境条件高出以上标准,其本质有效输出功率可按以下公式进行计算修正:
本质有效输出功率=额定输出功率×温度系数×海拔高度系数
环境温度温度系数环境海拔高度海拔高度系数
301.0610001.0
351.0315000.98
401.0020000.94
450.9725000.91
500.9330000.87
550.8835000.82
600.8240000.77
当计算结果本质有效输出功率大于额定功率时,标准电机应进行降低负载使用,或与电体系造厂协商由电体系造厂进行特别设计制造来满足现场运行要求。
防范等级IP44以上、冷却方式为空气—空气电动机额定输出功率随海拔高度与环境温度变化的近似值以下表:
海拔高度环境温度:
℃
m
20
25
30
35
40
45
50
1000以下100%100%100%100%100%97%93%
2000以下100%100%100%96%94%91%87%
3000以下98%95%92%89.5%87%84%81%
4000以下86%84%81%79%77%74.5%71.5%
十、湿热带、干热带环境用电动机采用的措施
1、在电气性能方面:
增加原资料用量——增加定转子断念长度,从而降低电动机额定运行
时的温升,满足在高温环境下运行的要求,从而延长电动机在高温环境下的绝缘寿命。
在对电动机额定运行温升限度按比正常电机降低5℃核查。
2、在绝缘结构方面:
定子绕组经过真空压力浸漆(VPI)工艺办理,绝缘资料和浸渍漆能
经受12个循环周期的交变湿热试验合格:
拥有防霉菌合格、防润湿性能合格、绝缘电阻和介电强度合格等。
3、在电动机表面涂覆方面:
电动机内表面面喷涂拥有防腐化性能的底漆和面漆,定转子铁
心表面进行磷化防腐办理。
4、在电动机导电件和紧固件方面:
电动机导电件进行镀银防腐化办理;紧固件进行镀镍办理或采用不锈钢材质。
5、对于太阳直晒的户外电动机:
还采用增加防范性顶罩的措施来防范太阳直晒高温,从而
保证电机牢固运行合格。
十一、防腐电机采用的措施
当电动机使用环境中含有二氧化硫、硫化氢、氯气、氯化氢、氟化氢、氨气、氧化氮
等腐化性物质时,并且按每立方米所含腐化性介质的毫克数分为W(户外)、F1(防中等腐
蚀)和F2(防强腐化),以及WF1(户外防中等腐化)和WF2(户外防强腐化)。
对这类电机主要从电机各零部件的表面涂覆和导电件进行镀银、紧固件的镀镍等方面解决。
电机各零部件
的底漆和面漆采用防腐底漆和防腐面漆、电机内加工表面进行磷化办理;紧固件进行镀镍办理或采用不锈钢材质。
十二、防爆电机选择和防爆原理
防爆电机的采用,必定首选考虑防爆安全性,其次是技术指标的先进性,合理性及经济性。
1、第一需明确应用的场所是否是爆炸性危险场所。
2、依照爆炸性气体出现的频度、爆炸性气体危险场所分区来先择防爆电机种类。
3、依照场所中所含的引燃温度最低的爆炸性混杂物的温度级别来选择对应温度组其余
防爆电机。
4、煤矿井下环境用电机只能采用I类防爆电机,工厂类环境采用II类防爆电机。
5、工厂用隔爆型电机应依照场所中爆炸性气体混杂物的种类采用相应级其余防爆电机
(氢气、乙炔、二硫化碳必定采用dIICT4,其余类气体都可采用dIIBT4取代)。
爆炸性场所防爆电机的选型
地区种类0区1区2区
依照本安型ia隔爆型d,隔爆型d,
GB3836.15
正压通风型p,正压通风型p,
本安型i,本安型i,
增安型e(仅限于接线盒等)增安型e
无火花型n
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