电机实用技术

1、电机实用技术电机实用技术王益全王益全 编著编著科学出版社科学出版社目的：目的：从电动机的理论与实践给与实用型从电动机的理论与实践给与实用型指导指导第一章第一章 电机实用技术基础电机实用技术基础1.1电机的分类、功能与产品型号电机的分类、功能与产品型号1.1.1 电机的分类电机的分类电机电机发电机发电机电动机电动机交流电动机交流电动机直流电动机直流电动机异步电动机异步电动机同步电动机同步电动机整流子电动机整流子电动机交流发电机交流发电机直流发电机直流发电机异步发电机异步发电机同步发电机同步发电机整流子发电机整流子发电机类型类型分类分类类型类型分类分类防护型式防护型式开启式开启式防护式防护式封闭式

2、封闭式防尘式防尘式防爆式防爆式按绝缘等级按绝缘等级 A、 E、 B、 F、 H极限温度：极限温度：105、120、130、155、180温升限值：温升限值：60、 75、 80、 105、125按工作制按工作制连续、短时、周期、非周期连续、短时、周期、非周期冷却方式冷却方式自冷自冷自扇冷自扇冷他扇冷他扇冷管道通风管道通风 按中心高按中心高定子铁心外径定子铁心外径大型大型 中型中型 小型小型 小功率小功率630 400630 80355 990 590990 120590 160安装型式安装型式卧式卧式立式立式凸缘凸缘电机的分类电机的分类类型类型分类分类用途用途用途用途电力变压器电力变压器仪用互

3、感器仪用互感器电焊变压器电焊变压器调压器调压器整流变压器整流变压器矿用变压器矿用变压器电炉变压器电炉变压器升压、降压、配电、联络变压器升压、降压、配电、联络变压器电工测量与自动保护电工测量与自动保护焊接用交流电焊机焊接用交流电焊机实验室、试验、调压实验室、试验、调压电力机车、直流调速电力机车、直流调速有危险爆炸场合有危险爆炸场合冶炼、加热、热处理用变压器冶炼、加热、热处理用变压器容量容量中小型中小型大型大型特大型特大型106300kVA800063000kVA90000kVA及以上及以上小型变压器小型变压器大、中型电力变压器大、中型电力变压器大、中型变压器（国内少见）大、中型变压器（国内少见）

4、电子技术电子技术铁心结构铁心结构壳式铁芯壳式铁芯心式铁芯心式铁芯渐开线铁芯渐开线铁芯C形铁芯形铁芯变压器的分类变压器的分类1.1.2 电机的功能电机的功能一、进行能量转换一、进行能量转换电能电能机械能机械能电动机电动机发电机发电机二、完成控制功能二、完成控制功能用于自动控制系统，作为解算、信号、检测、执行、放用于自动控制系统，作为解算、信号、检测、执行、放大元件大元件控制电机控制电机完成对驱动系统的控制完成对驱动系统的控制控制量输入控制量输入电能输入电能输入机械能输出机械能输出损耗损耗1.1.3 电机的产品型号电机的产品型号一、产品代号一、产品代号组成：组成：产品代号产品代号规格代号规格代号特

5、殊环境代号特殊环境代号补充代号补充代号由类型号、特点代号、设计序号、励磁方式代号组成。由类型号、特点代号、设计序号、励磁方式代号组成。类型代号类型代号采用汉语拼音表示不同类型电机。如：采用汉语拼音表示不同类型电机。如：Y、T、TF、Z、ZF、C、H、Q、F等。等。特点代号特点代号采用汉语拼音表示电机性能、结构、用途。采用汉语拼音表示电机性能、结构、用途。如：如：A（增安）、（增安）、B（隔爆）、（隔爆）、ZY（正压）等。（正压）等。励磁方式代号励磁方式代号：S三次谐波励磁，三次谐波励磁，J晶闸管励磁，晶闸管励磁，X相复励相复励设计序号设计序号：Y、Y2电机类型代号电机类型代号序号序号电机类型电

6、机类型代号代号1异步电动机异步电动机Y2同步电动机同步电动机T3同步发电机同步发电机TF4直流电动机直流电动机Z5直流发电机直流发电机ZF6测功机测功机C7交流换向器电机交流换向器电机H8潜水电机潜水电机Q9纺织用电机纺织用电机F二、电机规格代号二、电机规格代号电机规格代号电机规格代号用轴中心高、铁心外径、机座号、机用轴中心高、铁心外径、机座号、机座长度、铁心长度、极数等表示。座长度、铁心长度、极数等表示。机座长度机座长度S、M、L铁心长度铁心长度1、2.极数极数2、4、6.电机规格代号电机规格代号电动机类型电动机类型规格代号组成规格代号组成举例举例小型异步电小型异步电动机动机中心高、机座长度

7、、铁心中心高、机座长度、铁心长度、极数长度、极数YR132M1-4中心高、机座长度、极数中心高、机座长度、极数Y2-112M-4中大型异步中大型异步电动机电动机中心高、机座长度、铁心中心高、机座长度、铁心长度、极数长度、极数Y400-2-6小型同步电小型同步电动机动机中心高、机座长度中心高、机座长度T2-160S2小型直流电小型直流电动机动机中心高、机座长度、端盖中心高、机座长度、端盖代号代号Z4-180-21三、特殊环境代号三、特殊环境代号电机特殊环境代号电机特殊环境代号特殊特殊环境环境高原高原用用海用海用户外户外用用化工化工用用热带热带用用湿热湿热带用带用干热干热带用带用代号代号GHWFT

8、THTA四、补充代号四、补充代号举例：举例：电力变压器型号电力变压器型号调压方式调压方式Z（有载）（有载）设计序号设计序号额定容量额定容量额定电压等级（高压侧）额定电压等级（高压侧）防护代号防护代号TH/TA（湿热（湿热/干热）干热）绕组耦合方式绕组耦合方式相数相数DS冷却方式冷却方式F/W （油浸自冷不标）（油浸自冷不标） 循环方式循环方式P/（自然循环不标）（自然循环不标）绕组数绕组数S/F（双绕组不标）（双绕组不标）导线材质导线材质举例：举例：OSFPSZ-120000/220S9-1600/10（国家从（国家从1999年开始全面推广年开始全面推广S9系列变压器）系列变压器）结构、运行可

9、靠；空载电流小；效率高；变电成本低。结构、运行可靠；空载电流小；效率高；变电成本低。1.2电机的结构型式电机的结构型式1.2.1 电机的外壳防护型式电机的外壳防护型式主要包括：电机的主要构件的构成情况，包括外壳防护主要包括：电机的主要构件的构成情况，包括外壳防护型式、冷却方式、安装方法等型式、冷却方式、安装方法等防护等级代号：防护等级代号：IP* （防固体异物进入电机）（防固体异物进入电机） *（防止水进入电机）（防止水进入电机）0无无防防护护型型2防防护护型型121半半防防护护型型503封封闭闭型型2.54全全封封闭闭型型15防防尘尘型型0无无防防护护型型2防防滴滴型型21防防滴滴型型13防

10、防淋淋水水型型4防防溅溅水水型型5防防喷喷水水型型6防防海海浪浪型型7防防浸浸水水型型8潜潜水水型型例如：例如：IP44、 IP541.2.2 电机的冷却方法电机的冷却方法损耗损耗热量热量热传导热传导对流、辐射对流、辐射周围介质周围介质增强传导能力增强传导能力：选择优良绝缘材料、浸漆、烘干技术：选择优良绝缘材料、浸漆、烘干技术增强对流、辐射能力增强对流、辐射能力：选择优良的冷却介质、增大散热面积：选择优良的冷却介质、增大散热面积冷却介质的特征字母：冷却介质的特征字母：A空气；空气；U油；油；W水；水；C二氧化碳；二氧化碳；N氮气；氮气；H氢气；氢气；F氟利昂；氟利昂；S其它；其它；Y待定；待定

11、；冷却回路布置方式与冷却介质推动方式：冷却回路布置方式与冷却介质推动方式：I C 4 A 1 A 1 冷却方式：冷却方式：IC国际冷却国际冷却冷却回路冷却回路 冷却介质冷却介质 电机内部电机内部冷却介质冷却介质推动方法推动方法周围环境周围环境冷却介质冷却介质推动方法推动方法1.2.3 电机的结构与安装型式电机的结构与安装型式安装方式：安装方式：IMB卧式安装卧式安装V立式安装立式安装例：例：B341.3 电机的工作制、定额与额定值电机的工作制、定额与额定值1.3.1工作制与定额工作制与定额一、工作制一、工作制 工作制工作制是对电机所承受的负载情况进行说明，包括起动、电制是对电机所承受的负载情况

12、进行说明，包括起动、电制动、空载、负载以及他们的持续时间和先后顺序。动、空载、负载以及他们的持续时间和先后顺序。S1连续工作制连续工作制S2短时工作制短时工作制S3断续周期工作制断续周期工作制S4起动的断续周期作制起动的断续周期作制S5电制动的断续周期工作制电制动的断续周期工作制S6连续周期工作制连续周期工作制S7电制动的连续周期工作制电制动的连续周期工作制S8负载和转速连续周期变化负载和转速连续周期变化S9负载和转速非周期变化负载和转速非周期变化S10离散恒定负载工作制离散恒定负载工作制二、定额二、定额 定额定额是指电机的一组额定值和运行条件。是指电机的一组额定值和运行条件。GB755-20

13、00规定，旋转电机的定额可分为：规定，旋转电机的定额可分为：连续工作制定额连续工作制定额相应于相应于S1工作制工作制短时工作制定额短时工作制定额相应于相应于S2工作制工作制周期工作制定额周期工作制定额相应于相应于S3 S8工作制工作制非周期工作制定额非周期工作制定额相应于相应于S9工作制工作制离散恒定负载工作制定额离散恒定负载工作制定额相应于相应于S10工作制工作制等效负载定额等效负载定额以以S3 S10工作制电机的试验为目的而规定的定工作制电机的试验为目的而规定的定额额1.3.2 定额值定额值（1）额定功率）额定功率 PN (W,kW)（2）额定电压）额定电压 UN (V,kV)（3）额定电

14、流）额定电流 IN(A)（4）额定频率）额定频率 fN(Hz)（5）额定转速）额定转速 nN (r/min)绝缘等级绝缘等级绕组接法绕组接法工作制工作制噪声等级噪声等级防护等级防护等级额定励磁电压、电流额定励磁电压、电流转子额定电压、电流转子额定电压、电流（6）额定效率）额定效率 N (r/min)（7）额定功率因素）额定功率因素 cosN (r/min)1.4 电机的绝缘结构与温升电机的绝缘结构与温升1.4.1 绝缘结构绝缘结构 电机的电机的绝缘结构绝缘结构是指电机中不同绝缘材料所构成的一个整体，是指电机中不同绝缘材料所构成的一个整体，包括：匝间绝缘、槽绝缘、层绝缘、相间绝缘、槽楔、端部绑扎

15、、包括：匝间绝缘、槽绝缘、层绝缘、相间绝缘、槽楔、端部绑扎、引线、浸漆。引线、浸漆。 合理选择电机的合理选择电机的绝缘材料绝缘材料和和绝缘结构绝缘结构可以提高电机运行的可靠可以提高电机运行的可靠性和使用寿命，降低电机制造成本。性和使用寿命，降低电机制造成本。 电机的电机的绝缘等级绝缘等级决定于所使用材料的耐热等级。决定于所使用材料的耐热等级。 系列型系列型电机对各部分所采用的绝缘材料进行了详细规定。电机对各部分所采用的绝缘材料进行了详细规定。表表1.101.4.2 温升与温升极限温升与温升极限 电机电机温升温升是指电机中某一发热部分的温度与冷却介质温度之差。是指电机中某一发热部分的温度与冷却介

16、质温度之差。损耗：损耗：铜损、铁损、机械损耗、杂散损耗。铜损、铁损、机械损耗、杂散损耗。 电机处于电机处于热稳定状态热稳定状态是指电机发热部分的温度在一个小时内变化是指电机发热部分的温度在一个小时内变化不超过不超过2K的状态。的状态。 电机各部分温升的允许限值称为电机各部分温升的允许限值称为温升限值。温升限值。绝缘等级不同温升限绝缘等级不同温升限值不同。值不同。温升限值温升限值=极限温度极限温度-最高冷却介质温最高冷却介质温-热点裕度。热点裕度。极限温度极限温度: 电机与电器的绝缘材料按极限温度不同可分为：电机与电器的绝缘材料按极限温度不同可分为：A、E、B、F、H等绝缘等级等绝缘等级 当电机

17、与电器运行地的最高温度超过当电机与电器运行地的最高温度超过400C或海拔超过或海拔超过1000m 时，时，电机的温度限值应予以修正。电机的温度限值应予以修正。 表表1.11 用空气间接冷却电机的温升限值用空气间接冷却电机的温升限值 表表1.12 交流绕组温升限值的确定交流绕组温升限值的确定绝缘等级绝缘等级A级级E级级B级级F级级 H级级绝缘结构的极限温度绝缘结构的极限温度/0C 105 120130155 180最高环境空气温度最高环境空气温度/0C4040404040热点裕度热点裕度/0C55101015交流绕组的温升限值交流绕组的温升限值/K607580105 125 表表1.13 交流绕

18、组温升限值的确定交流绕组温升限值的确定海拔高度海拔高度/m温度温度/0C绝缘等级绝缘等级A级级E级级B级级F级级H级级1000404040404020003433323028300028262419154000221916931.4.2 温升测量方法温升测量方法温升测量：温升测量：绕组、铁心、换向器、集电环、轴承。绕组、铁心、换向器、集电环、轴承。测量方法：测量方法：一、电阻法（用来测量绕组温升）一、电阻法（用来测量绕组温升）在在-50+150/0C范围内，绕组电阻随温度变化的关系：范围内，绕组电阻随温度变化的关系：2211RTtRTtT与材料有关的常数。铜绕组与材料有关的常数。铜绕组T=23

19、5，铝绕组，铝绕组T=225绕组温升绕组温升t：211101()RRtTtttR t0测量结束时冷却介质环境温度。测量结束时冷却介质环境温度。注意：注意：1、用电阻法测量的是绕组的平均温升。、用电阻法测量的是绕组的平均温升。2、电阻法测量绕组温升时，应在电机断电后立即进行。、电阻法测量绕组温升时，应在电机断电后立即进行。3、电阻法测量绕组温升时，若不能在电机断电后立即进行，、电阻法测量绕组温升时，若不能在电机断电后立即进行， 则则应进行多点、间隔测量，回推至绕组断电时刻的温升。应进行多点、间隔测量，回推至绕组断电时刻的温升。表表1.14二、埋置检温计法（用来测量绕组、轴承、铁心二、埋置检温计法

20、（用来测量绕组、轴承、铁心温升）温升）测量绕组温升最高点的温升；测量绕组温升最高点的温升；检温计：检温计：热电阻、热电偶、热敏元件热电阻、热电偶、热敏元件（1）热电阻）热电阻对于纯金属，电阻率对于纯金属，电阻率 与温度与温度 的关系：的关系：t0(1) t0金属在摄氏零度时的电阻率，金属在摄氏零度时的电阻率，热电阻的温度系数。热电阻的温度系数。铂、铜热电阻铂、铜热电阻表表1.15对于对于5000kW以上的交流电机定子绕组应采用埋置检温以上的交流电机定子绕组应采用埋置检温计法；计法；（2）热电偶）热电偶 一种热电变换元件，两种不同材料的导体构成一个闭一种热电变换元件，两种不同材料的导体构成一个闭

21、合回路，若两端结点的温度不同，回路中就会产生电动合回路，若两端结点的温度不同，回路中就会产生电动势和电流势和电流热电效应，热电动势的大小与两种导体的热电效应，热电动势的大小与两种导体的材料性质及结点温度有关。材料性质及结点温度有关。注意：注意：1、用热电偶法测量绕组的温度时，测量的是埋置点绕组的表面温、用热电偶法测量绕组的温度时，测量的是埋置点绕组的表面温度。度。2、不同的铜不同的铜康铜热电偶，其热电动势不相同。康铜热电偶，其热电动势不相同。3、更换测量仪表时，热电偶必须另行校正。更换测量仪表时，热电偶必须另行校正。表表1.16（3）半导体热敏电阻）半导体热敏电阻 特点：特点：1、测温灵敏度高

22、，电阻温度系数大、测温灵敏度高，电阻温度系数大2、电阻率高，适于快速测量、点温测量、表面测量、电阻率高，适于快速测量、点温测量、表面测量3、结构简单、机械性能好、结构简单、机械性能好4、热、热电特性的复制性差，使用时互换性差电特性的复制性差，使用时互换性差5、电阻和温度之间具有明显的非线性、电阻和温度之间具有明显的非线性（4）温度计法）温度计法1、膨胀式温度计、膨胀式温度计2、半导体温度计、半导体温度计（5）叠加法）叠加法双桥带电测温法双桥带电测温法电机分类、型号、防护等级、冷却方式、结构形电机分类、型号、防护等级、冷却方式、结构形式、安装方式、工作制、额定值、绝缘结构、温式、安装方式、工作制

23、、额定值、绝缘结构、温升、接法升、接法齿、槽配合；定转子气隙；轴承加工精度；动平衡精度；齿、槽配合；定转子气隙；轴承加工精度；动平衡精度；转子斜槽度等均影响噪声。转子斜槽度等均影响噪声。电机噪声（电机噪声（Lw）：）：分分N级（普通级）、级（普通级）、R级（一级）、级（一级）、S级（优等级）以及级（优等级）以及E级（低噪声级）级（低噪声级）相邻两个级之间差相邻两个级之间差5dB。1.5 系列电机系列电机 所谓所谓系列电机系列电机是指技术要求、设计方法、结构型式、冷却方是指技术要求、设计方法、结构型式、冷却方式、生产工艺、应用范围基本相同，功率及安装尺寸按一定规律式、生产工艺、应用范围基本相同，

24、功率及安装尺寸按一定规律递增，零部件通用性很高的一系列电机。递增，零部件通用性很高的一系列电机。基本系列、派生系列、专用系列基本系列、派生系列、专用系列基本系列：基本系列：Y（1982年），年），Y2（1996年）系列感应电动年）系列感应电动机，机，Z4（90年代）系列小型直流电机年代）系列小型直流电机派生系列：派生系列：YX，YD，YR，YH，YB，YA等等表表1.18Y2系列采用系列采用F级绝缘，级绝缘，IP54防护等级防护等级专用系列：专用系列：具有特殊要求的系列电机，如具有特殊要求的系列电机，如YZ系列系列1.6 电机的技术标准电机的技术标准电机的技术标准电机的技术标准是电机设计和生产

25、的依据，也是评价电是电机设计和生产的依据，也是评价电机质量和优劣的准则。机质量和优劣的准则。综合考虑电机实用型、技术先进性、经济合理性、使用综合考虑电机实用型、技术先进性、经济合理性、使用可靠性、生产可靠性可靠性、生产可靠性电机的技术标准分为三大类：电机的技术标准分为三大类：1、对电机的一般规定和基本技术要求的通用标准、对电机的一般规定和基本技术要求的通用标准这一类标准是带有这一类标准是带有指导性指导性和和强制性强制性的通用的国家标准的通用的国家标准GB国标国标,GB 755-2000旋转电机定额和性能旋转电机定额和性能2、规范某一类型电机基本技术要求的技术条件、规范某一类型电机基本技术要求的

26、技术条件 这一类标准是对某一系列电机使用情况、安装尺寸、这一类标准是对某一系列电机使用情况、安装尺寸、试验方法等进行详细而明确的规定。试验方法等进行详细而明确的规定。JB机械部标准机械部标准 2、规范电机的试验方法、规范电机的试验方法 这一类标准是对各种电机型式试验和检查试验的项目、这一类标准是对各种电机型式试验和检查试验的项目、试验方法及测量仪表的选择进行具体规定和详细说明。试验方法及测量仪表的选择进行具体规定和详细说明。表表1.19 电机的主要国家标准与行业标准电机的主要国家标准与行业标准种类种类标准代号标准代号标准名称标准名称通通用用标标准准GB755-2000旋转电机定额与性能旋转电机

27、定额与性能GB/T4942.1-2001旋转电机外壳防护分级旋转电机外壳防护分级GB/T1993-1993旋转电机冷却方法旋转电机冷却方法GB/T997-1981电机结构见状型式代号电机结构见状型式代号GB/T4772.1-1999旋转电机尺寸和输出功率等级旋转电机尺寸和输出功率等级GB1971-1980电机线端标志与旋转方向电机线端标志与旋转方向GB10069-1988旋转电机噪声规定方法及极限旋转电机噪声规定方法及极限GB10068-2000中心高为中心高为56mm级以上电机的机械振动级以上电机的机械振动-主动的测量、评定及限值主动的测量、评定及限值GB14711-1993中小型旋转电机安

28、全通用要求中小型旋转电机安全通用要求GB12350小功率电动机的安全要求小功率电动机的安全要求GB3836.1-2000爆炸性环境用防爆电气设备通用要求爆炸性环境用防爆电气设备通用要求表表1.19 电机的主要国家标准与行业标准电机的主要国家标准与行业标准种类种类标准代号标准代号标准名称标准名称技技术术条条件件JB5274-1991Y系列（系列（IP44）三相异步电动机技术条件）三相异步电动机技术条件JB/T8680.1-1998三相异步电动机技术条件三相异步电动机技术条件（Y2系列，系列，IP54，机座号，机座号63355）JB/T8680.2-1998三相异步电动机技术条件三相异步电动机技术

29、条件（ Y2-E系列，系列，IP54，机座号，机座号80280）JB/T6449-1992YH系列（系列（IP44） 高转差率三相异步电动机技术条件高转差率三相异步电动机技术条件JB/T7119-1993 YR系列（系列（IP44） 高转差率三相异步电动机技术条件高转差率三相异步电动机技术条件JB2947-1981Z3系列小型直流电机技术条件系列小型直流电机技术条件JB6316-1992Z4系列小型直流电机技术条件系列小型直流电机技术条件GB5171-1991小功率电动机通用技术条件小功率电动机通用技术条件JB1009-1991 YA系列三相异步电动机技术条件系列三相异步电动机技术条件JB10

30、10-1991 YU系列三单相异步电动机技术条件系列三单相异步电动机技术条件JB1011-1991 YC系列三单相异步电动机技术条件系列三单相异步电动机技术条件JB1012-1991 YY系列三单相异步电动机技术条件系列三单相异步电动机技术条件JB/T8158-1999 电压为电压为690V及以下单速三相笼型感应电动机的起动性能及以下单速三相笼型感应电动机的起动性能表表1.19 电机的主要国家标准与行业标准电机的主要国家标准与行业标准种类种类标准代号标准代号标准名称标准名称电电机机试试验验方方法法GB1032-1985三相异步电动机试验方法三相异步电动机试验方法GB1029-1980三相同步电

31、动机试验方法三相同步电动机试验方法GB1311-1989直流电机试验方法直流电机试验方法GB9651-1988单相异步电动机试验方法单相异步电动机试验方法ZBK21001-1988小功率同步电动机试验方法小功率同步电动机试验方法1.7 电动机的选择电动机的选择1.7.1电动机选择的基本要求与主要内容电动机选择的基本要求与主要内容一、基本要求一、基本要求 1、电动机的结构型式应满足使用环境和安装方法的要、电动机的结构型式应满足使用环境和安装方法的要求，绝缘等级应与负载性质和环境温度等要求相适应。求，绝缘等级应与负载性质和环境温度等要求相适应。选择电机的类型、结构形式和型号。选择电机的类型、结构形

32、式和型号。 2、电动机应全面满足被驱动机械负载的各种要求。负、电动机应全面满足被驱动机械负载的各种要求。负载性质、工作制、转速、加速度、起动、制动、过载能载性质、工作制、转速、加速度、起动、制动、过载能力、调速性能。力、调速性能。 3、按技术和经济的合理性原则选择电动机的类型，电、按技术和经济的合理性原则选择电动机的类型，电压等级、结构型式、冷却方法，保证电机和生产机械可压等级、结构型式、冷却方法，保证电机和生产机械可靠经济运行。靠经济运行。 4、电动机应满足电网的要求，起动时引起电网压降不、电动机应满足电网的要求，起动时引起电网压降不超过规定值，保持电网的功率因数在合理范围内。超过规定值，保

33、持电网的功率因数在合理范围内。二、主要内容二、主要内容 1、使用环境：、使用环境：湿度、高度、是否有爆炸性危险环境。湿度、高度、是否有爆炸性危险环境。海拔海拔1000m；-150C 最高环境空气温度最高环境空气温度400C ；最湿月；最湿月份，相对湿度份，相对湿度90%, 同时该月平均最低温度同时该月平均最低温度250C。电动机选择的主要内容有：使用环境、结构型式、电机电动机选择的主要内容有：使用环境、结构型式、电机类型、电压等级、额定转速、额定功率。类型、电压等级、额定转速、额定功率。 2、结构型式：、结构型式：外壳防护型式、冷却方法、安装方法。外壳防护型式、冷却方法、安装方法。外壳防护型式

34、：外壳防护型式：开启式、防护式、封闭式、密封式、防爆开启式、防护式、封闭式、密封式、防爆式式开启式：开启式：无防护，适用于清洁、干燥的环境无防护，适用于清洁、干燥的环境防护式：防护式：机座两侧有通风口，能防止固体异物和滴水进机座两侧有通风口，能防止固体异物和滴水进入，适用于比较清洁、干燥的环境入，适用于比较清洁、干燥的环境封闭式：封闭式：无通风孔，能防止微小固体异物和如何方向溅无通风孔，能防止微小固体异物和如何方向溅水进入，适用于较为严酷的环境水进入，适用于较为严酷的环境密封式：密封式：可以浸在液体中使用可以浸在液体中使用防爆式：防爆式：用于有爆炸性危险的环境用于有爆炸性危险的环境安装方法：安

35、装方法：卧室、立式、轴伸形式卧室、立式、轴伸形式冷却方法：冷却方法：冷却介质、冷却回路布置方式、冷却介质推冷却介质、冷却回路布置方式、冷却介质推动方式动方式冷却介质：冷却介质：A、F、H、N、C、W、U、冷却回路布置方式：冷却回路布置方式：0、1、2、3、4、5 、6、7 、8、9冷却介质推动方式：冷却介质推动方式：0、1、5、6、7、8、9、 3、电动机类型、电动机类型: 从电机起制动性能、调速、正反转、从电机起制动性能、调速、正反转、过载能力等考虑。满足前述条件时优先选择结构简单、过载能力等考虑。满足前述条件时优先选择结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜的电机。运行可靠、维护方便、价格便

36、宜的电机。普通笼型电动机普通笼型电动机风机，泵类负载风机，泵类负载高起动转矩笼型电动机高起动转矩笼型电动机压缩机、皮带运输机压缩机、皮带运输机变极多速笼型电动机变极多速笼型电动机电梯、机床电梯、机床高转差率笼型电动机高转差率笼型电动机冲压机床、锻压机床、冲击性负冲压机床、锻压机床、冲击性负载载绕线型异步电动机绕线型异步电动机起重机、升降机、轧钢机、压缩机起重机、升降机、轧钢机、压缩机同步电动机同步电动机调节功率因素、不需要调速调节功率因素、不需要调速他励直流电动机他励直流电动机数控机床、龙门刨床、轧钢机、印刷机、数控机床、龙门刨床、轧钢机、印刷机、造纸机造纸机串、复励直流电动机串、复励直流电动

37、机电车、蓄电池车、电力机车电车、蓄电池车、电力机车防爆电动机防爆电动机有爆炸性危险环境，不同危险环境选择不有爆炸性危险环境，不同危险环境选择不同类型防爆电机同类型防爆电机表表1.21 电源频率对电机性能影响电源频率对电机性能影响电源频率电源频率同步转速同步转速转差率转差率堵转电流堵转电流堵转转矩堵转转矩最大转矩最大转矩效率效率功率因数功率因数温升温升1.05fN+5+5-（45）-（1416）-（810）+-0.9fN-5-5+（45）+（1214）+（810）-+ 4、额定电压：、额定电压：表表1.20 电源电压对电机性能影响电源电压对电机性能影响电源电压电源电压定子电流定子电流转速转速转差

38、率转差率堵转电流堵转电流堵转转矩堵转转矩最大转矩最大转矩效率效率功率因功率因数数温升温升1.1UN-7+1-17+（1012）+（2123）+（2123）+（0.51.0）-3-（34）K 0.9UN+11-1.5+23-（911）-（1719）-（1719）-2+1+（67）K交流电：交流电：正弦性畸变率正弦性畸变率5%，负序分量，负序分量正序分量正序分量1%，零序分量零序分量正序分量正序分量1% 。直流电：直流电：不同方式得到的直流电，电源电压等级不同。不同方式得到的直流电，电源电压等级不同。 5、额定转速：、额定转速：交流电机的极数决定着电机转速。一般交流电机的极数决定着电机转速。一般根

39、据生产机械的转速要求选定，转速高时电动机的体积根据生产机械的转速要求选定，转速高时电动机的体积小，价格低，动态性能好。但电动机转速选择应考虑到小，价格低，动态性能好。但电动机转速选择应考虑到传动机构及其速比。传动机构及其速比。 6、额定功率：、额定功率：影响电机的可靠性和寿命，应考虑发热、影响电机的可靠性和寿命，应考虑发热、过载能力和起动性能。过载能力和起动性能。1.7.2 电动机功率的选择电动机功率的选择一、功率选择的内容与步骤一、功率选择的内容与步骤 1、从电机发热角度看：、从电机发热角度看：根据机械负载的轴功率，计算电机整个根据机械负载的轴功率，计算电机整个运行过程中的最高稳定温度，电机

40、的温升不应超过相应绝缘材料运行过程中的最高稳定温度，电机的温升不应超过相应绝缘材料的温升极限。的温升极限。 2、从电机过载能力看：、从电机过载能力看：根据电动机类型和机械负载的性质，确根据电动机类型和机械负载的性质，确定电机的过载能力，选择额定功率。定电机的过载能力，选择额定功率。 3、从电机起动能力看：、从电机起动能力看：对于直流电动机和绕线式异步电动机，对于直流电动机和绕线式异步电动机，起动能力好，选择电机额定功率时不需要校验起动转矩，对于笼起动能力好，选择电机额定功率时不需要校验起动转矩，对于笼型异步电动机和异步起动的同步电动机，则应交验其起动能力。型异步电动机和异步起动的同步电动机，则

41、应交验其起动能力。确定机械轴功率确定机械轴功率预选电机额定功率预选电机额定功率校验校验二、连续工作制（二、连续工作制（S1）电动机额定功率的选择）电动机额定功率的选择 1、计算负载机械所需的轴功率、计算负载机械所需的轴功率（2）当机械负载为旋转运动时：）当机械负载为旋转运动时：(kW)9550zzcT nP（1）当机械负载为直线运动时：）当机械负载为直线运动时：(kW)1000zzcF vP（3）当机械负载为离心式通风机时：）当机械负载为离心式通风机时：(kW)1000cQHP（4）当机械负载为离心式泵时：）当机械负载为离心式泵时：()(kW)1000cgQ HHP（5）当机械负载为离心式压缩

42、机时：）当机械负载为离心式压缩机时：d()(kW)2*1000Q AAP（1）对于恒定负载：）对于恒定负载：(1.1 1.35)NPP 2、预选电动机额定功率、预选电动机额定功率()NNP PP（2）对于周期性变化的负载：）对于周期性变化的负载：(1.1 1.6)NPP（1）发热校验：）发热校验： 3、校验电动机的发热、过载能力和起动能力、校验电动机的发热、过载能力和起动能力连续定额的电动机，若功率选择合适，则无需校验发热。连续定额的电动机，若功率选择合适，则无需校验发热。若周期性变化负载，选用连续定额的电动机，则必须校验发热。若周期性变化负载，选用连续定额的电动机，则必须校验发热。采用等效电

43、流法进行发热校验。采用等效电流法进行发热校验。（2）过载能力校验：）过载能力校验： Tzm负载短时最大阻力转矩，负载短时最大阻力转矩，k余量系数，余量系数，kU电压下降系数，电压下降系数，KT允许过载倍数。允许过载倍数。zmUTNTkk K T（3）起动能力校验：）起动能力校验： KTmin起动时最小转矩倍数，起动时最小转矩倍数，ka起动时加速系数，起动时加速系数，Tzst起动起动时电动机轴上的负载转矩。时电动机轴上的负载转矩。2minUTNazstkKTk T三、短时工作制（三、短时工作制（S2）电动机额定功率的选择）电动机额定功率的选择 1、短时定额选择短时工作制电动机、短时定额选择短时工

44、作制电动机(2 )(2 )(1)shpsPPtmmt短时定额的基准：短时定额的基准：10、30、60、90分钟分钟同一台电机，时限越小，对应的额定功率越大。同一台电机，时限越小，对应的额定功率越大。t(s2) 、P(s2)实际工作时间、所需轴功率，实际工作时间、所需轴功率，thp基准时限，基准时限，m额额定负载时电动机的不变损耗和可变损耗之比，定负载时电动机的不变损耗和可变损耗之比， P 对应的换算功对应的换算功率。率。按换算功率按换算功率P 进行额定功率的选择和发热校验。进行额定功率的选择和发热校验。 2、短时定额选择连续工作制电动机、短时定额选择连续工作制电动机电动机实际工作时间越短，允许

45、的输出功率越大，功率增大倍数。电动机实际工作时间越短，允许的输出功率越大，功率增大倍数。不变损耗与可变损耗之比不变损耗与可变损耗之比电动机类型不变损耗与可变损耗之比不变损耗与可变损耗之比m交流电动机 0.40.70.350.50.40.6直流电动机11.50.50.9一般型一般型冶金及起重用笼型冶金及起重用笼型冶金及起重用绕线型冶金及起重用绕线型一般型一般型冶金及起重用冶金及起重用s2d/11te四、周期工作制（四、周期工作制（S3S8)电动机额定功率的选择电动机额定功率的选择 1、周期工作制电动机定额选择、周期工作制电动机定额选择对于按连续周期工作制（对于按连续周期工作制（S6S8）运行的电

46、机，按周期性变化负）运行的电机，按周期性变化负载的情况选择电机额定容量。载的情况选择电机额定容量。对于按断续周期工作制（对于按断续周期工作制（S3S5）运行的电机，可选连续工作制）运行的电机，可选连续工作制电机，也可专门设计专用电机。电机，也可专门设计专用电机。负载持续率负载持续率FC：*100%FC 负载时间工作周期时间标准负载持续率标准负载持续率FC：15%、25%、40%、60%*100%DNFFCDNFRS5工作制电动机负载持续率：工作制电动机负载持续率：若电动机的负载持续率与标准负载持续率不同，则应将实际负载持若电动机的负载持续率与标准负载持续率不同，则应将实际负载持续率转化到标准负

47、载持续率下，按标准负载持续率时的功率选择电续率转化到标准负载持续率下，按标准负载持续率时的功率选择电动机，并进行发热校验。动机，并进行发热校验。转换公式：转换公式：1)SSPPFCmmFC（若连续工作制电动机用于断续周期定额，电动机的功率可以提高。若连续工作制电动机用于断续周期定额，电动机的功率可以提高。额定功率增大倍数：额定功率增大倍数：/(1)(1)1cdzdttmemetc工作周期持续时间，工作周期持续时间， tz负载时间，负载时间， d电动机发热时间常数电动机发热时间常数1.8 电动机节能技术电动机节能技术1.8.1概述概述电机节能技术主要包括以下及方面：电机节能技术主要包括以下及方面

48、：电动机消耗了电网容量的电动机消耗了电网容量的60%，电机的节能研究及推广将十分重，电机的节能研究及推广将十分重要。各国法规规定了节约能源的一系列措施要。各国法规规定了节约能源的一系列措施 1、高效率电动机节能技术、高效率电动机节能技术在电动机设计、材料、结构、工艺等多方面努力，尽量减小电动在电动机设计、材料、结构、工艺等多方面努力，尽量减小电动机的自身损耗（机的自身损耗（ ）。）。Fecupppp、 2、电动机调速节能技术、电动机调速节能技术对于风机、泵类负载根据具体要求进行调速，以达到节能的目的。对于风机、泵类负载根据具体要求进行调速，以达到节能的目的。 3、其它节能技术、其它节能技术 合

49、理选择电动机容量合理选择电动机容量 提高电机运行时的功率因数提高电机运行时的功率因数（功率因数调节器、无功补偿、采（功率因数调节器、无功补偿、采用同步电动机）用同步电动机）1.8.2 高效率电动机高效率电动机 电动机消耗了工业用电能的电动机消耗了工业用电能的70%，消耗了民用电能的，消耗了民用电能的40%，电，电机节能对节约能源意义重大。机节能对节约能源意义重大。 近年来电动机的设计逐渐将减小环境污染和节能作为一个主要近年来电动机的设计逐渐将减小环境污染和节能作为一个主要的设计原则。的设计原则。 负载运行率越高，年运行时间越长，高效节能电动机节能效果负载运行率越高，年运行时间越长，高效节能电动

50、机节能效果越明显。越明显。高效电动机节能主要是以减小损耗为目的。高效电动机节能主要是以减小损耗为目的。减小电动机损耗的方法：减小电动机损耗的方法： 1、铜耗、铜耗 电动机铜耗又称电动机铜耗又称I2R损耗，在损耗，在I不变的情况下，减小绕组电阻，不变的情况下，减小绕组电阻，应尽量减小电机的端接部分长度。应尽量减小电机的端接部分长度。 小容量电动机采用薄绝缘，以增大槽有效面积，增大导线截面小容量电动机采用薄绝缘，以增大槽有效面积，增大导线截面积。积。 随着永磁材料性能的不断改善、价格降低，永磁电机越来越受随着永磁材料性能的不断改善、价格降低，永磁电机越来越受到使用者的青睐到使用者的青睐 。尽量降低

51、绕组温升，以减小绕组电阻。尽量降低绕组温升，以减小绕组电阻。 2、铁耗、铁耗 电动机铁耗铁磁材料性质、磁通密度、磁场交变频率、电工钢电动机铁耗铁磁材料性质、磁通密度、磁场交变频率、电工钢片厚度有关。片厚度有关。 磁通量一定情况下，适当增大铁心体积，减小磁通密度。磁通量一定情况下，适当增大铁心体积，减小磁通密度。 采用优质无取向冷轧硅钢片。采用优质无取向冷轧硅钢片。 尽量使铁心齿部和轭部的磁密更趋合理。（采用电磁场软件来分尽量使铁心齿部和轭部的磁密更趋合理。（采用电磁场软件来分析电机内每个区域磁场分布）析电机内每个区域磁场分布）21.31.5FepB fd适当减小硅钢片的厚度。适当减小硅钢片的厚

52、度。 3、机械损耗、机械损耗 电动机机械损耗包括轴承摩擦损耗和通风损耗，主要是通风损电动机机械损耗包括轴承摩擦损耗和通风损耗，主要是通风损耗。耗。减小冷却风扇的风量。减小冷却风扇的风量。 优化设计风扇形状。优化设计风扇形状。 优化设计风路，提高冷却风扇的运行效率。优化设计风路，提高冷却风扇的运行效率。选择合理的机壳材料，增强电机的散热性能。选择合理的机壳材料，增强电机的散热性能。减小通风损耗：减小通风损耗： 4、杂散损耗、杂散损耗 电动机杂散损耗又称附加损耗，主要包括漏磁场和高次谐波磁电动机杂散损耗又称附加损耗，主要包括漏磁场和高次谐波磁场在铁构件中产生的损耗。场在铁构件中产生的损耗。抑制高次

53、谐波磁场（采用分布、短距绕组、改善磁极形状、增大抑制高次谐波磁场（采用分布、短距绕组、改善磁极形状、增大气隙）。气隙）。抑制齿谐波磁场（采用斜槽、磁性槽楔、分数槽绕组）。抑制齿谐波磁场（采用斜槽、磁性槽楔、分数槽绕组）。减小集肤效应（增加线圈并绕根数）。减小集肤效应（增加线圈并绕根数）。消除横向电流损耗（斜槽转子采用绝缘导体）。消除横向电流损耗（斜槽转子采用绝缘导体）。减小杂散损耗：减小杂散损耗：感应电动机：感应电动机： 电源电压和电机转速基本不变时，铁耗和机械损耗基本不变电源电压和电机转速基本不变时，铁耗和机械损耗基本不变（不变损耗），铜耗和负载杂散损耗随负载大小变化而变化（可（不变损耗），

54、铜耗和负载杂散损耗随负载大小变化而变化（可变损耗）。当可变损耗与不变损耗相等时电机效率最大。变损耗）。当可变损耗与不变损耗相等时电机效率最大。表表1.24无刷直流电动机：无刷直流电动机： 调速性能好、起动性能好、由于无刷机械损耗小，所以是一种调速性能好、起动性能好、由于无刷机械损耗小，所以是一种新型高效率电动机。但其应有合适的趋动电源。新型高效率电动机。但其应有合适的趋动电源。 家用单相异步电动机家用单相异步电动机 效率和功率因数比较低，对于用电量较大的效率和功率因数比较低，对于用电量较大的一些家用电气设备，已经出现使用高效无刷直流电动机的趋势。一些家用电气设备，已经出现使用高效无刷直流电动机

55、的趋势。永磁电动机：永磁电动机：在高效节能领域，永磁电动机已经显出极大生命力，特别是微特在高效节能领域，永磁电动机已经显出极大生命力，特别是微特电机使用场合。电机使用场合。1.8.3 电动机的调速节能技术电动机的调速节能技术电动机的调速节能效果与负载的机械特性和电机的调速方法有关电动机的调速节能效果与负载的机械特性和电机的调速方法有关 一、负载的机械特性一、负载的机械特性电动机的机械负载转矩随转速的变化关系称为负载机械特性，即：电动机的机械负载转矩随转速的变化关系称为负载机械特性，即：T=f (n ) 1、恒转矩负载、恒转矩负载依负载性质不同，机械特性大体可以分为三类：恒转矩负载、恒依负载性质

56、不同，机械特性大体可以分为三类：恒转矩负载、恒功率负载、风机泵类负载。功率负载、风机泵类负载。当转速变化时负载转矩变化不大，负载所需机械功率与电机转速当转速变化时负载转矩变化不大，负载所需机械功率与电机转速成正比。如：起重机械、卷扬机、皮带运输机等成正比。如：起重机械、卷扬机、皮带运输机等 2、恒功率负载、恒功率负载 当转速变化时负载转矩变化明显，转速低时转矩大，转速高时当转速变化时负载转矩变化明显，转速低时转矩大，转速高时负载转矩小，二者乘积几乎不变，即负载所需机械功率几乎不随负载转矩小，二者乘积几乎不变，即负载所需机械功率几乎不随转速变化。如：手电钻、车床、电动汽车等。转速变化。如：手电钻

57、、车床、电动汽车等。 3、风机泵类负载、风机泵类负载 当转速变化时负载转矩变化明显，负载所需转矩与转速的平方当转速变化时负载转矩变化明显，负载所需转矩与转速的平方成正比变化，负载所需机械功率几乎与转速三次方成正比。如：成正比变化，负载所需机械功率几乎与转速三次方成正比。如：风机、水泵、螺旋桨等。风机、水泵、螺旋桨等。TPnnTPnTP二、电动机的调速方法二、电动机的调速方法电动机的调速节能主要指对于感应电动机电动机的调速节能主要指对于感应电动机 1、变频调速、变频调速变频调速可以在宽广的范围内平滑调速，节能效果好变频调速可以在宽广的范围内平滑调速，节能效果好，变频调速变频调速应用日益广泛。应用

58、日益广泛。变频其价格高，会造成电网污染，低速时需要电压补偿。变频其价格高，会造成电网污染，低速时需要电压补偿。变频调速电机可以选择专用的变频系列电动机，也可用普通鼠笼变频调速电机可以选择专用的变频系列电动机，也可用普通鼠笼电动机电动机 。 2、变极调速、变极调速变极调速方法简便、成本低、节能效果好。变极调速方法简便、成本低、节能效果好。变极调速是有级调速，双速、三速、四速变极电机，变极调速是有级调速，双速、三速、四速变极电机，YD系列系列变极多速三相感应电动机。变极多速三相感应电动机。 3、串级调速、串级调速在绕线式异步电动机的转子回路串入一个在绕线式异步电动机的转子回路串入一个大小和相位可调

59、的电动大小和相位可调的电动势势，以改变转子电流达到调速的目的。，以改变转子电流达到调速的目的。串级调速成本低、可以平滑调速。但功率因数低，节能效果差。串级调速成本低、可以平滑调速。但功率因数低，节能效果差。 4、调压调速、调压调速对于机械特性较软的感应电动机（高转差率电机、力矩电动机，对于机械特性较软的感应电动机（高转差率电机、力矩电动机，实心转子电动机）可以采用调压调速。实心转子电动机）可以采用调压调速。可以平滑调速。但节能效果差，不适用于普通鼠笼式电动机。可以平滑调速。但节能效果差，不适用于普通鼠笼式电动机。5、转子回路串电阻调速、转子回路串电阻调速在绕线式异步电动机的转子回路串入一个附加

60、电阻，达到调速的在绕线式异步电动机的转子回路串入一个附加电阻，达到调速的目的。目的。节能效果差，适用于风机、泵类负载。节能效果差，适用于风机、泵类负载。串级调速可以在宽广的范围内平滑调速，节能效果好串级调速可以在宽广的范围内平滑调速，节能效果好，变频调速变频调速应用日益广泛。应用日益广泛。6、电磁转差离合器调速、电磁转差离合器调速电磁转差离合器内有两个转子，鼠笼式感应电动机驱动外转子旋电磁转差离合器内有两个转子，鼠笼式感应电动机驱动外转子旋转，内转子给机械负载输出功率，内转子爪形磁极，有直流励磁，转，内转子给机械负载输出功率，内转子爪形磁极，有直流励磁，改变励磁电流大小以改变内转子转速。改变励