电动机能效提升讲义20140417

电动机能效提升基础知识培训CQC广州分中心刘道云目录一。电动机的分类二。异步电动机的工作原理三。电动机的主要技术特性指标四。电动机3C认证范围,GB12350小功率电动机,GB14711中小型旋转电动机的产品范围五。中小型三相异步电动机节能认证规则六。GB18613标准及能效备案

七。淘汰低效系列三相异步电动机八。推广使用高效电机电磁直流电动机永磁直流电动机无刷直流电动机电动机直流电动机交流电动机有刷直流电动机单相电动机三相电动机稀土永磁直流电动机铁氧体永磁直流电动机铝镍钴永磁直流电动机串励直流电动机并励直流电动机他励直流电动机复励直流电动机一。电动机分类1、按工作电源种类划分

1电动机直流电动机同步电动机异步电动机

磁滞同步电动机永磁同步电动机磁阻同步电动机感应电动机交流换向器电动机三相异步电动机单相异步电动机罩极异步电动机2、按结构和工作原理划分推斥电动机单相串励电动机交直流两用电动机电动机电容起动式单相异步电动机电容运转式单相异步电动机电容起动运转式单相异步电动机分相式单相异步电动机电动机驱动用电动机

控制用电动机电动工具用电动机家电用电动机通用小型机械设备用电动机

步进电动机伺服电动机3.起动与运行方式划分5.按用途划分4、按转子的结构划分电动机鼠笼型异步电动机

绕线型异步电动机电动机低速电动机高速电动机恒速电动机

调速电动机齿轮减速电动机电磁减速电动机力矩电动机爪极同步电动机有级恒速电动机无级恒速电动机有级变速电动机无级变速电动机电磁调速电动机直流调速电动机PWM变频调速电动机开关磁阻调速电动机6、按运转速度划分返回

(1)当三相异步电机接入三相交流电源时，三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势（定子旋转磁动势）并产生旋转磁场。(2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。（3）根据电磁力定律，载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用，形成电磁转矩，驱动转子旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。二。异步电机的工作原理

三相异步电机利用将电能转化成机械能的感应原理。导线被置于电磁场内，受力的影响会让它穿过磁场。在AC感应电机中，磁场被置于固定部分（定子）内。受电磁力影响的导体位于转子内。定子通常由3个成120电角度的相位绕组组成。通入三相交流电时，它们会在转子的导线内产生电流。定子产生的磁场的相互作用和转子内的载流导线使得转子被定子磁场“拖”转。返回

异步电机是一种交流电机，其负载时的转速与所接电网的频率之比不是恒定关系。还随着负载的大小发生变化。负载转矩越大，转子的转速越低。异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机。感应电机应用最广，在不致引起误解或混淆的情况下，一般可称感应电机为异步电机。

1．单相异步电动机

定子由机座和带绕组的铁芯组成。铁芯由硅钢片冲槽叠压而成，槽内嵌装两套空间互隔90°电角度的主绕组（也称运行绕组）和辅绕组（也称起动绕组成副绕组）。主绕组接交流电源，辅绕组串接离心开关S或起动电容、运行电容等之后，再接入电源。转子为笼型铸铝转子，它是将铁芯叠压后用铝铸入铁芯的槽中，并一起铸出端环，使转子导条短路成鼠笼型。分相电动机定子绕组示意图单相凸极式罩极异步电动机结构示意图

假设转子的逆时针方向为正方向，看下图，那么转子对正向磁场的转差率为S+=（n1-n）/n1转子对反向磁场的转差率为S-=（n1-（-n））/n1=2-S+0<S+<1时，T+为驱动电磁转矩,T-为制动转矩且T+>|T-|;0<S-<1时，T-为驱动电磁转矩,T+为制动转矩且|T-|>T+;S+=1时，T+=T-合成转矩为0。单相异步电动机又分为单相电阻起动异步电动机，单相电容起动异步电动机、单相电容运转异步电动机和单相双值电容异步电动机单相异步电动机的T-s曲线返回2。三相异步电动机

三相异步电动机的结构与单相异步电动机相似，其定子铁芯槽中嵌装三相绕组（有单层链式、单层同心式和单层交叉式三种结构）。定子绕组成接入三相交流电源后，绕组电流产生的旋转磁场，在转子导体中产生感应电流，转子在感应电流和气隙旋转磁场的相互作用下，又产生电磁转柜（即异步转柜），使电动机旋转。鼠笼型异步电动机绕线型异步电动机三相异步电动机的基本结构三相异步电动机由定子和转子构成,定子和转子之间有气隙.(1)定子定子由铁芯,绕组,机座三部分组成.铁芯由0.5mm的硅钢片叠压而成;三相绕组连接成星形或三角形;机座一般用铸铁作成,主要用于固定和支撑定子铁芯.(2)转子转子由铁芯和绕组组成.转子同样由硅钢片叠压而成,压装在转轴上;转子绕组分为鼠笼式和线绕式两种.

线绕式异步电动机还有滑环,电刷机构.5.定子铁芯,6.定子绕组,7.转轴,8.转子,9.风扇,11.轴承,12.机座鼠笼电动机转子和线绕电动机转子绕组与外部接线异步电动机的外部接线三相笼式异步电动机的部件图NS（1）电磁转矩的产生电磁力→电磁转矩T,T与n0同方向。工作原理示意图三相异步电动机的基本工作原理（2）电动机转速n和旋转磁场同步转速n0的关系电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但n<n0返回1)三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组,产生旋转磁场,旋转磁场的转速称之为同步转速;(2)旋转磁场切割转子导体,产生感应电势;(3)转子绕组中感生电流;(4)转子电流在旋转磁场中产生力,形成电磁转矩,电动机就转动起来了.电动机的转速达不到旋转磁场的转速,否则,就不能切割磁力线,就没有感应电势,电动机就停下来了.转子转速与同步转速不一样,差那么一些,称之为异步.设同步转速为no,电动机的转速为n,则转速差为;no-n;电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率S,S是分析异步电动机运行情况的主要参数。工作原理综述：定子形成圆形旋转磁场，在定子旋转磁场的作用下，转子鼠笼导条产生感应电势和感应电流，此感应电流与定子磁场相互作用，才使转子产生电磁力矩，转子得以跟随定子磁场旋转。单相异步电动机和三相异步电动机的工作原理相同。

三。电动机的主要技术特性指标主要特性指标包括额定电压,额定电流,磁极对数,电源频率,功率因素、绝缘等级、防护等级、效率、额定输出功率、额定转速、机座号等。GB755电动机铭牌标识举例Y132M-4型电动机三相异步电动机型号Y132M-4 功率7.5KW频率50Hz电压380V 电流15.4A 接法 转速1440r/min 绝缘等级B工作方式：连续功率因数0.85效率(%)87

年月编号XX电机厂技术特性指标1、型号：为了适应不同用途和不同工作环境的需要，电动机制成不同的系列每种系列用各种型号表示。例如

Y132M-4Y→三相异步电动机，其中三相异步电动机的产品名称代号还有：YR为绕线式异步电动机；YB为防爆型异步电动机；YQ为高起动转距异步电动机。132→机座中心高(mm)M→机座长度代号（机座共分：S-短机座M-中机座L-长机座）4→磁极数技术特性指标2.接法：以三相异步电动机为例，是指定子三相绕组的接法。联接方法有星形(Y)联接和三角形（△）联接两种。通常三相异步电动机自3kW以下者,联接成星形;自4kW以上者,联接成三角形。一般鼠笼式电动机的接线盒中有六根引出线标有U1、V1、W1、U2、V2、W2。其中：U1U2是第一相绕组的两端；V1V2是第二相绕组的两端；W1W2是第三相绕组的两端。如果U1、V1、W1分别为三相绕组的始端(头),则U2、V2、W2是相应的末端(尾)。这六个引出线端在接电源之前,相互间必须正确联接。技术特性指标

3.额定电压UnUn：是指电动机额定运行时,外加于定子绕组上的线电压,单位为伏（V）。一般规定电动机的工作电压不应高于或低于额定值的5%。当工作电压高于额定值时,磁通将增大，将使励磁电流大大增加,电流大于额定电流,使绕组发热。同时,由于磁通的增大,铁损耗(与磁通平方成正比)也增大,使定子铁芯过热；当工作电压低于额定值时，引起输出转矩减小，转速下降,电流增加，也使绕组过热，这对电动机的运行也是不利的。我国生产的Y系列中小型异步电动机，其额定功率在3kW以上的,额定电压为380V，绕组为三角形联接。额定功率在3kW及以下的,额定电压为380/220V,绕组为Y/△联接(即电源线电压为380V时,电动机绕组为星形Y联接；电源线电压为220V时,电动机绕组为三角形△联接)。

4.额定电流In：是指电动机在额定电压和额定输出功率时,定子绕组的线电流,单位为安（A）。当电动机空载时,转子转速接近于旋转磁场的同步转速,两者之间相对转速很小,所以转子电流近似为零,这时定子电流几乎全为建立旋转磁场的励磁电流。当输出功率增大时,转子电流和定子电流都随着相应增大。

5.额定频率fn：我国电力网的频率为50赫兹（Hz），因此除外销产品外,国内用的异步电动机的额定频率为50赫兹。

6.额定转速n：是指电动机在额定电压、额定频率下输出端有额定功率输出时,转子的转速,单位为转/分(r/min)。由于生产机械对转速的要求不同,需要生产不同磁极数的异步电动机,因此有不同的转速等级。最常用的是四个极的异步电动机(n0=l500r/min)。7.额定效率η：是指电动机在额定情况下运行时的效率,是机械输出功率与有功输入功率的比值。即η=P2/P1×100%8.额定功率因数cosΦ：在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示。因为电动机是电感性负载,定子相电流比相电压滞后一个角，cosΦ就是异步电动机的功率因数。9.绝缘等级和温升：绝缘等级是指电动机绝缘材料能够承受的极限温度等级，它是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时容许的极限温度来分级的，共分为A、E、B、F、H五级。所谓极限温度,是指电动机绝缘结构中最热点的最高容许温度。其技术数据见下表：绝缘等级极限温度℃A105E120B130F155H180温升是电动机运行时绕组温度允许高出周围环境温度的数值。

10.工作制类型（工作方式）：反映异步电动机的运行情况，即电动机的运行方式。按负载持续时间的不同分为以下三种工作方式：长期（连续）工作制，代号S1;短时工作制（10min、30min、60min、90min），代号S2;周期性工作制（运行时间＋停止时间不能超过10min），代号S3.11、噪声等级定义：电动机工作在额定运行状态下发出的噪声。汽车发出的噪声为40~50dB左右，最高的噪声为100dB。12、防护等级定义：电动机外壳（包括接线盒）防护电机电路和旋转部分的能力。常见：IP44。第一位数字表示防止固体异物进入电动机内部的能力。第一位数字范围：0~6第二位数字表示电动机防止水进入电动机内部的能力.第二位数字范围：0~8四。电动机3C认证的产品范围：本规则适用于额定电压36V以上（不含36V），直流1500V、交流1000V以下的驱动用小功率电动机，包括：（1）转速折算到1500r/min时，最大连续定额不超过1.1kW的各类交流异步电动机、交流同步电动机；（2）最大连续定额不超过1.1kW的交流换向器电动机、直流电动机。注1：额定功率≤同步转速×1.1kW/1500。注2：不包括防爆电动机和控制电动机（如伺服电动机、步进电动机、自整角机、旋转变压器、测速发电机、感应移相器等）。执行GB12350标准及GB14711标准的小功率电动机产品强制性认证GB12350小功率电机的产品范围：适用于折算至1500r/min时连续额定功率不超过1.1kW的异步电机，同步电动机，直流电动机和交流换向器电动机。（直接引用GB/T5171的范围）GB14711中小型旋转电机产品范围该标准适用于一般用途中小型旋转电机，产品范围：（GB14711-2013于2013年12月2日正式实施）五。中小型三相异步电动机节能认证规则由中国质量认证中心制定并发布，于2009年9月15日实施。属于CQC自愿认证的范畴。本规则适用于1000V及以下的电压，50Hz三相交流电源供电，额定功率在0.75kW-375kW范围内，极数为2极、4极和6极，单速封闭自扇冷式、N设计的一般用途电动机或一般用途防爆电动机。1.认证模式为：产品检验+初次工厂检查+获证后监督2.申请认证的条件：一般用途的电动机提供符合GB14711的认证证书或CNAS认可实验室出具的GB755+GB14711标准的检测报告，也可申请进行随机检测。一般用途的防爆电动机提供防爆电机生产许可证。3.认证检测依据标准为：安全标准GB755+GB14711能效标准GB18613-20124.节能评价值要求不低于GB18613中的2级效率（IE2级）。功率因数符合GB755的规定及容差要求。5.获证后允许使用节字标六。GB18613-2012标准简介及能效标识标准于2012年9月1日实施标准中的4.3条款-电动机的能效限定值为强制性，其它为推荐性的。标准适用范围：适用于1000V及以下的电压，50Hz三相交流电源供电，额定功率在0.75kW-375kW范围内，极数为2极、4极和6极，单速封闭自扇冷式、N设计（正常转矩,直接启动）、S1连续工作制的一般用途电动机或一般用途防爆电动机。电动机能效限定值在额定输出功率的效率应不低于表1中3级的规定。电动机目标能效限定值在额定输出功率的效率应不低于表1中2级的规定。（在表1中7.5KW-375KW的目标能效限定值在本标准实施4年后开始实施；7.5KW以下的目标能效限定值在本标准实施5年后开始实施，并替代表1中的3级规定。）电动机节能评价值在额定输出功率的效率应不低于表1中2级的规定。中小型三相异步电动机能效标识生产者或进口商应当按不同系列的产品规格型号逐一备案。自2012年9月1日起，生产者或进口商对出厂或进口的中小型三相异步电动机，依据国家标准GB18613-2012《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》加施能效标识。备案机构：中国标准化研究院能效标识管理中心

七。淘汰低效系列三相异步电动机淘汰电机范围：目录中Y/Y2/Y3系列

J、JO、JO2系列能效限定值为3级以下的淘汰电机的1.表示方法2.产品的主要特点3.使用条件4.结构差异1、表示方法Y、Y2、Y3系列电动机是全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机，电机的型号由五部分组成：第一部分Y表示异步电动机；第二部分2（或3）表示第二（或三）次改型设计；第三部分数字表示机座中心高(机座不带底脚时，与机座带底脚时相同)；第四部分英文字母为机座长度代号(S一短机座、M一中机座、L一长机座)，字母后的数字为铁芯长度代号。第五部分横线后的数字为电动机的极数。2、主要特点J、JO、JO2系列：

20世纪五、六十年代为效仿原苏联模式阶段，开发的产品有J、JO、J2、JO2系列等，该批电机已经在国家产业调整目录明令淘汰。

1982年定型Y系列电机：

1979年，全国组织具有80年代初国际先进水平的Y（IP44）系列电动机的统一设计，采用国际IEC标准规定的功率等级和安装尺寸，采用B级绝缘，1982年定型生产。Y系列电动机电磁设计方案采用冷轧硅钢板50WW800和50WW600作为导磁材料，绝缘结构和电磁线采用B级绝缘材料，电动机防护等级为IP44。“Y”表示第一种设计1996年定型Y2系列电机Y2系列电动机是Y系列电机的更新换代产品。Y2系列电机的安装尺寸和功率等级符合IEC标准，防护等级为IP54，冷却方法为IC41l。采用F级绝缘，温升按B级考核并要求考核负载噪声指标。该产品应用于国民经济各个领域，如机床、水泵、风机、压缩机，也可适用于运输、搅拌、印刷、农机、食品等各类不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场合。2003年定型Y3系列电机1999年，国家发布《淘汰落后生产力、工艺和产品的目录（第二批）》，明确规定从2002年底起淘汰热叠轧工艺、停止生产热轧硅钢片。2002年，设计“以冷带热”的Y3系列电动机。该系列电机采用冷轧硅钢，全系列基本满足GB18163能效限值标准。

Y3系列适用于不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场所和无特殊要求的机械上，如金属切削机床、水泵、鼓风机、运输机械、矿山机械、搅拌机、农业机械、食品机械等。Y、Y2、Y3系列电动机产品的主要特点比较3、使用条件环境温度：-15℃～40℃海拔：一般不超过1000米频率：50赫兹电压：380伏接法：Y接或△接工作方式：连续工作制（S1）4、结构差异定子：定子铁芯嵌完绕组后，经真空压力浸漆，烘焙处理成为一个整体，绕组及绝缘具有良好的电气、机械、防潮性能及热稳定性。电动机的绝缘等级：Y系列为B级绝缘，Y2、Y3系列为F级绝缘，温升按B级考核。转子：转予采用热套或冷压工艺将铸铝转子固定在轴上，并精校动平衡。电机运转平衡，振动小。接线盒：具有良好的密封性能，盒内有较大空腔，出线口有锁紧装置，并可从与电动机轴线垂直或平行的四个方向任意出线。Y系列的结构特点Y系列（IP44）三相异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式笼型异步电动机，它适用于拖动无性能要求的各种机械设备，如鼓风机、空气压缩机、水泵和金属切削机床等。其额定电压为380伏，额定频率为50赫兹,功率范围为0.55→160千瓦，共有22个功率等级。电动机的同步转速有3000、1500、1000、750及600转／分，其冷却方式为IC0141。全系列电动机比J02系列的体积平均缩小15%，重量平均减轻12%。

由于工艺成熟，性能稳定，现阶段Y系列三相异步电动机也是应用广泛的机械设备用三相异步电动机。Y系列等三相异步电动机即将被能效等级为2的YX3系列高效节能电机所取代，这也是电机行业的大的发展趋势。Y2系列的结构特点1.Y2系列电动机机座外轮廓呈四方形兼圆形，散热片呈垂直，水平平行分布，全部采用铸铁结构。另外H63～112还兼有铝合金压铸结构。2.本系列电动机采用浅端盖结构，增加了内部加强筋的数量和尺寸，全部采用铸铁结构，另外H63～112还兼有铝合金压铸结构。为方便用户使用和检修，H180及以上增设了不停机的注油装置。3.接线盒防护等级为IP54。为了减轻电机重量，H63～280接线盒用铝合金压铸(也可用铸铁件)，H315～355使用铸铁件。且盒内设有专用的接地装置，H160及以上机座考虑有热保护装置的安装位置，电源进线孔采用双孔进线，并有两种密封结构：一种为加密封盖，另一种为锁紧密封。接线盒一般位于机座顶部，并可以四面出线，另外H80～355铸铁机座的接线盒还可以位于机座侧面。Y3系列的结构特点Y3系列电动机的特点是首次采用了冷轧硅钢片，且Y3电机用铜用铁量都略低于Y2系列（Y2系列低于Y系列），三圆是一样的，槽形不同，铁芯长大多不同；在机座外形方面做了改进，散热筋的数量加多加高，对铸件质量也有一定要求；相比较Y系列和Y2系列电机机座号范围进行了扩大（小的有63、71；大的有400、450－称之为低压大功率系列，实际上是Y3的延伸）；

Y3电机的冷却风扇也不同（无论尺寸和形状类型均不同）；能效方面Y3系列电机的效率标准等同于欧盟EFF2标准等级，可以达到出口欧盟等级；此外Y3电机对降噪技术做了研究，噪声限值比Y2系列低。小结：如何鉴别低效电动机1。看铭牌标识铭牌中的型号标识，能效标识额定功率范围在0.75kW-375kW范围内

E:\LDYcqc\电动机节能改造项目\第二批.doc

高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录（第二批）

E:\LDYcqc\电动机节能改造项目\在用低效电机淘汰线路图.doc

在用低效电机淘汰路线图3级以下能效等级2。对标准包装箱/说明书/铭牌中的标准GB755/GB14711/GB186133。辨结构三相380V/50Hz交流电源输入;三相绕组连接成星形或三角形;工业驱动用途;转子绕组为鼠笼式;全封闭外壳（Y系列-IP44，Y2-IP54，Y3系列-IP55）;有冷却风扇和密封的接线盒;连续工作制（S1）