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电动机基础与技能实训教程
第一章 电动机的基本知识当将电能输入电动机而使其转变为机械能输出时，这种运行状态称为电动状态。电动机是各 种生产机械的原动机，工农业生产、交通运输、家用电器等电气设备很多是以电动机来驱动机械 运转和工作，从而完成各自的使命。故电动机的性能特性决定了电气设备的优劣。1.1电磁基本知识任何电动机的工作原理都是建立在基本电磁定律基础上的。为了更好地了解电动机的工作原 理，有必要简单介绍一下电磁的一些基本知识和定律。1.1.1电流和磁场磁体周围空间存在着磁场，能吸引附近的铁磁物质；而继电器线圈通电流后，能吸引衡铁； 起重电磁铁通电流后，能吸引几吨重的钢铁。由此可见，线圈通上电流也会产生磁场。 1、 直导 线通电磁场 ⑴磁力线方向 取一根导线，把它穿过一块较大的纸板的中心，如图 1-1 所示。在纸板上均匀地撒上铁屑， 当导线通以直流电流时，例如电流从导线上端流到下端，用手指轻敲纸板，铁屑就会有规则地以 导线为中心，形成许多圆环。再用一个可以自由转动的小磁针放在圆环上，当小磁针静止时，它 的指向就停在圆环的切线方向上。这些圆环就是通电导线的磁力线，小磁针 N 极的指向就是磁力 线的方向。如果将纸板沿通电导线上下移动，可以看到磁力线的形状和方 向均不改变，这说明此 导线各截面处的磁场相同。 如果改变电流的方向，从导线的下端流到上端，那么可以看到磁力线形状不变，但小磁针 N 极的指向与前相反，也就是说，磁场方向改变了。这表明磁力线的方向与电流的方向有关。 ⑵右手螺旋定则 由上介绍可见，电和磁之间有着密切的联系，当电流通过导体时，在它的周围就会产生磁场， 靠近导体的地方，磁场强度大，远离导体的地方，磁场强度小。可以将磁场假想成由许多磁力线 组成的同心圆，电流的方向与磁力线方向之间的关系可以用右手螺旋定则来表示。其定义为： 用右手握住导线，让大拇指的方向与电流方向一致，那么弯曲的四指就是磁力线环绕的方向， 如图 1-2 所示。如果用导线的截面积来表示磁场的方向，如图 1-3（a）表示电流向着读者而来， 用⊙表示，图 1-3(b)表示电流离读者而去，用？表示。 2、 螺旋线圈通 电磁场 ⑴磁力线方向 在实际应用中，常把导线弯绕成圈数很多的螺旋管线圈，当电流在线圈中流过时，磁力线分 布的情况就和一根条形磁铁很相似，即螺线管的两端也有磁极性质，如图 1-4 所示，磁力线从 N 极一端出发，回到另一端 S 极。 ⑵判断方法 为了判断螺旋线管电流与磁场方向间的关系，仍可用右手定则来确定，如图 1-5 所示。具体 方法是： 用右手握住螺旋线管线圈，使四指指向电流的方向，那么拇指的方向就是线圈中磁力线的方 向。通常将磁力线出来的一端称为 N 极，磁力线进去的一端称为 S 极。所以拇指的一端是 N 极。 3、 电磁力 ⑴电磁力的定义通电导线的周围会产生磁场，那么通有电流的导线也会受到其他磁场的作用而产生运动。把 导线放在马蹄形磁铁的磁场里，当导线中通有电流时，导线便会产生运动。如果改变导线电流或 者磁场的方向，则导线便会向相反方向运动。这表明通电导体在磁场里（导体与磁场垂直）受到 力的作用，这个力就称为电磁力，它是电流和磁场共同作用而产生的。 磁场中电磁力的大小，决定于磁场的磁通密度、导线中通过的电流和导线在磁场中有效长度。 它们之间的关系为：F=B?L?I式中 F――载流导体所受的力（N）电磁力的方向就是导体运动的方向； B――磁通密度（T） ； L――导线有效长度（m） ； I――通过导体的电流（A） 。 ⑵左手定则 磁力线方向，电流方向和导体运动方向之间的关系可用左手定则来判定，具体方法：让磁力线穿过手 心，四指指向电流方向，则大拇指所指的方向即为导线运动方向，即导体受力方向，如图 1-6 所示。 ⑶导线在磁场中的运动原理 导线在磁场中的运动原理可以这样理解：图 1-7(a)为两磁极间的原磁场，图 1-7（b）为通电导线周 围产生的磁场（假定导线中电流穿过纸面向我们而来） ，图 1-7（c）表示在两极间导线的合成磁场。可以 把磁力看成是有弹性的弦线，导线与磁力线之间的相对运动，会使磁力线弯曲。在图 1-7（c）中，在导线 左边，两个磁场的磁力线方向相同，结果磁场密度增加；在导线右边，两个磁场的磁力线方向相反，结果 磁通密度减少。 磁力线增加的一边， 由于磁力线相互排推而发生扭弯， 同时又要尽力恢复和缩短自己长度， 于是就产生把导线向右推的作用力，使导线在磁场中运动。 ⑷电动机运转原理 搞清了导线在磁场中的运动原理，就不难理解电动机的运转原理了。 图 1-8 为电动机的运转原理示意图。N、S 表示定子磁极，D 为转子。转子外面放一个线圈，线圈中的 电流方向由 a 端进入，由 b 端流出。根据左手定则，在 a 端与 b 端产生一电磁，形成一对力偶，由于力偶 的作用，产生一电磁转矩，驱动转子旋转，这就是电动机运动原理。1.1.2电磁感应通电导体在磁场里会发生运动，反过来如果将导体放在磁场里运动，由此就会产生电流或电动势。 1、电磁感应的定义 如果导体是闭合回路，在磁场中作切割磁力线的运动，则导体内会产生电流；若导线不是闭合回路， 则导体 内只产生感应电动势。这种现象就称为电磁感应。感应电动势的大小可由以下公式计算：E=B?L?υ ?Sina式中 E――感应电动势，单位为 V； B――均匀 磁场的磁感应强度，单位为 T； L――导体切割磁力线的有效长度，单位为 m； υ ――导体与磁场的相对运动速度，单位为 m/s； a――导体运动方向与磁感应强度方向间的夹角，单位为弧度（rad） 。 2、感应电动势的方向 导体运动方向、磁力线方向和电流（或感应电动势）的方向三者之间的关系可用右手定则来判断，具 体方法是： 伸开右手，四指与拇指垂直并在同一平面内，把右手伸进磁场里，让磁力线穿过手心，大拇指指向导 体运动方向，则其余四个指头的指向就是导体内电流的运动方向，如图 1-9 所示。 3、发电机运转原理依据上述的电动机运转示意图（见图 1-8 所示） ，如果给转子以动力，拖动转子进行旋转，则转子外 面线圈的两个边便会切割磁力线，由此就可在线圈内产生感应电动势，这就是发电机的运转原理。 搞清楚了电与磁的基本关系和特性以后，进一步去了解和分析各种类型电动机的工作原理也就容易 了。1.2电动机的种类和电路图形符号电动机简称电机，俗称马达。在电路中用字母 M（旧标准用 D）表示。其主要作用是产生驱动力矩， 作为用电器或机械的动力源。1.2.1电动机的种类电动机的应用范围较广，根据其分类的方式不同而有以下各种类型。 1、根据使用电源不同分类 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机与交流电动机两大类。交流电动机又可分为单相交流 电动机与三相 电动机两种。 2、根据用途不同分类 电动机根据用途不同可分为驱动用电动机和控制用电动机。 ⑴驱动用电动机 驱动用电动机的种类很多，通常分为： ?电动工具类用电动机：如切割、扩孔、抛光、磨光、钻孔、开槽等工具。 ?家用电器类用电动机：如电风扇、电冰箱、吸尘器、电吹风、照相机、洗衣机、空调器、电动剃须 刀、录音机、录象机、影碟机、微波炉、电磁炉等。 ?通用小型机械设备类用电动机：如各种小型电子仪器、小型机械、小型机床、医疗器械等。 ⑵控制用电动机 控制用电动机通常又分为步进电动机和伺服电动机等。 3、根据结构及工作原理不同分类 电动机根据其结构及工作原理不同可分为同步电动机和异步电动机两大类。 ⑴同步电动机 同步电动机又可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁同步电动机。 ⑵异步电动机 异步电动机又可分为感应电动机和交流换向器电动机。其中： ?感应电动机：又可分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极式异步电动机。 ?交流换向器电动机：又可分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 4、根据有无电刷分类 直流电动机根据有无电刷分类，可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永 磁直流电动机和电磁直流电动机。 ?电磁直流电动机：又分为串励直流电动机，并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。 ? 永励直流电动机： 又可分为稀土永磁直流电动机、 缺氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 5、根据运转速度不同分类 根据运转速度不同分类，电动机可分为高速电动机、低速电动机、调速电动机、恒速电动机。 ⑴低速电动机 低速电动机又分为齿轮减速电动机、力矩电动机、电磁减速电动机和爪极同步电动机等。 ⑵调速电动机 调速电动机除可以分为无极恒速电动机、无极变速电动机、有极恒速电动机与有极变速电动机外，还 可分为电磁调速电动机、开关磁阻调速电动机、直流调速电动机以及 PWM（脉宽调制）变频调速电动机。 6、根据转子的结构不同分类 根据电动机转子结构不同分类，可以分为笼型感应电动机（也称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感 应电动机（也称为绕线型异步电动机） 。7、根据起动与运行方式不同分类 根据电动机的起动与运行方式不同分类，可以分为电容起动式电动机、电容运转式电动机、电容起动 与运转式电动机以及分相式电动机。1.2.2 电动机电路图形符号各种电动机的电路图形符号如图 1-10 与图 1-11 所示，供读识电路图时参考。其中： 图 1-10 为直流电动机的电路图形符号，图 1-11 为交流及同步电动机的电路图形符号。1.3电动机的基本结构电动机的种类、形式虽然较多，但就其基本结构来说，大体上是相同的，主要部分都由定子、转子及 其支承作用的端盖与轴承组成。对于直流电动机和串励式电动机，除具有上述这些主要组成部分外，还设 置了换向机构。1.3.1 定子定子是电动机的不转动部分，它由定子铁芯和绕组两部分组成。1、 定子铁芯定子铁芯由 0.5mm 厚的硅钢片冲制成定子冲片，然后叠压而成。定子冲片的形状有凸 极式和隐极式两种，如图 1-12 所示。2、定子绕组定子绕组也称为激磁绕组。定子绕组嵌放在定子槽中，是专门用来建立磁场的。当在定子绕组中通以 电流后，便会产生旋转磁场。 根据定子冲片的不同，定子绕组又分为集中绕组与分布绕组两种形式。其中： ?放置在凸极铁芯中的一个或两个多匝线圈组成的绕组，称为集中绕组，如图 1-13（a）所示。 ?由多个线圈钱放在隐极铁芯槽中并按一定规律连接起来组成的绕组称为分布绕组，如图 1-13（b） 所示。 有些电动机的定子是由永磁材料制成的磁极构成的，如她 1-14 所示，由于这类定子不需要安放线圈 绕组，故称其为永磁定子。1.3.2转子转子是电动机的转动部分，它的作用是与定子磁场相互作用，产生一个转动力矩，以带动机械转动。 转子也由铁芯和绕组两部分组成。 1、转子铁芯 转子铁芯也是由铁磁材料冲制成冲片，然后叠成圆柱体。转子冲片的形状较多，常见的结构形式如图 1-15 所示。 2、转子绕组 转子绕组分为集中绕组、分布绕组和短路绕组（又称鼠笼绕组） 。 ?集中绕组、分布绕组与定子绕组十分相似。 ?短路绕组通常在铁芯的开口或闭口槽中，浇铸铝条制作而成。 电动机的转子，通常都将转子、端环、风翼浇铸成一个整体，为了改善起动性能，鼠笼型转子通常采 用斜槽结构，如图 1-16 所示。 3、转子安装位置 转子安装在定子腔内，转子与定子铁芯之间保持一很小的间隙，称为气隙。该气隙的大小，对电动机 的性能、效率均有直接的影响。在工艺条件允许的条件下，通常要求气隙越小越好。1.3.3线圈绕组线圈绕组是由一个或多个线圈按一定的规律连接而成的，而线圈又是由多匝漆包线在绕线模上绕制而成的。绕组按一定的规律嵌放在铁芯槽内，它的作用是建立磁势或感应电势。在绕组未通电时，铁芯是没 有极性的。根据铁芯槽数的不同和绕组不同的连接方式，可以构成 2 极、4 极或多极电动机。 与线圈绕组有关的基本概念说明如下： 1、绕组元件 由于绕组是由一个或多个线圈连接而成的， 故通常将线圈称为绕组元件。 绕组元件既可以是单匝的 （其 图形如图 1-17(a)所示） ，也可以是多匝的（其图形如图 1-17(b)所示） ，但大部分绕组元件都是多匝的， 通常用单匝元件来画绕组元件图，如图 1-17（c）所示。 绕组元件线圈的两个直线部分嵌放在槽内，起转换电磁能量的作用，称为有效边。线圈的两个端部位 于铁芯槽外，不起电磁能量转换的作用，起连接两个有效边的作用。 2、极距 极距是指：每个磁极所占的铁芯槽数，其值由铁芯内径和极对数来决定：极距=π D/（2P）（cm）式中 D――铁芯内径，单位为 cm； P――极对数； π ――3.1415 常数。 3、节距 节距是指：一个线圈的两个有效边之间所距离的槽数。当节距等于极距时，称为整距绕组；当节距小 于极距时，称短距绕组；当节距大于极距时，称为长距绕组。电动机大部分采用短距绕组，这样可以节省 铜线，提高电气特性。 4、 电角度 所谓电角度是指：电动机转子每过一对磁极，其磁势沿圆周完成一个交变周期，即从零到最大值，再 到零至负最大值，再到零的交变周期。通常将电动机一对磁极所对应的机械角度（电动机转子铁芯圆周为 360°机械角度） ，定为 360°电角度。 5、单层绕组和双层绕组 所谓单层绕组就是：在每个铁芯槽内，只嵌放一个线圈边，另一个有效边按规定的节距数嵌放在另一 个槽内。 所谓双层绕组是指：在每个铁芯槽中嵌放两个线圈边，两个线圈之间用绝缘材料隔开。嵌放时，线圈 的一个边放在槽的下部，另一个边嵌放在另一槽的上部。 6、同心式绕组 各线圈按同一条中心线绕制而成， 在每个极相组内的各个线圈采用不同的节距， 所以称为同心式绕组。 由于同心式绕组极相组排列分明，接线不容易弄错，所以，在一些小功率单相电动机上通常都采用同心式 绕组。 7、展开图 绕组在铁芯槽内的嵌放位置和接线方式，通常采用展开图来表示。所谓展开图，就是假想将园形铁芯 剖开展平后，来看绕组的布置和接线情况。如图 1-18 与图 1-19 所示。其中： 图 1-18 为 4 极 24 槽单层同心式绕组展开图。图 1-19 为 4 段 24 槽双层短距绕组展开图。 8、正弦绕组 为了改善电动机的起动性能，消除各种高次谐波，降低电磁噪声，单向电动机通常采用正弦绕组。 所谓正弦绕组： 就是定子铁芯槽内的导体数按照一定的规律分布， 即在同一极下， 各槽导体数不相等， 致使电动机的气隙磁势分布接近于正弦波形，通常称这种绕组为正弦绕组。 图 1-20 为 4 极 24 槽正弦绕组展开示意图。1.3.4轴承和端盖轴承和端盖是电动机的支撑部分。轴承用来支撑转轴而使之转动的零件。轴承常见有滚珠轴承与含油 轴承两种，主要根据电动机的不同使用场合来选用。端盖起固定和定位的作用，并具有保证定子与转子间气犀均匀、保护定子绕组的作用，一般用铸铝或 薄钢板冲压拉伸而成。1.3.5换向装置对于直流电动机和通用电动机，换向装置是电动机的重要 组成部分。它的任务是将旋转的转子绕组 的电流引到外界电路和起换向作用。 换向装置常见有两类：一类是电刷和滑环结构；另一类是电刷和换向器结构。 电刷是固定的导电零件，一般通过绝缘刷架或刷握将电刷固定在端盖上。换向器（或滑环）固定在转 轴上，与转子绕组相连接。 由于各种电气设备各异，所以在其外形、结构、电气性能、安装方式、环境条件等方面对电动机都提 出了各自的特殊要求，各种实际的电动机结构将在以后的各章中单独介绍。1.4电动机的基本性能任何一台电动机的机座上都钉有一块铭牌，简要地记载了电动机的运行条件和性能，如型号、功率、 电流、电压、频率、转速、温升（或者绝缘等级）等。还有一些性能虽然在铭牌上没有标出来，如电动机 的起动转矩、额定转矩、最大转矩、起动电流、效率、功率因数等，但这都是电动机的重要性能指标。要 正确地使用、检查和修理电但司，必须要搞清楚各项性能的含义，看懂铭牌。1.4.1电动机的型号型号是表示电动机的类型、规格、结构形式和特点的代号。 1、三相异步电动机的型号 三相异步电动机的型号由三部分组成，各部分的含义如图 1-21 中所列，常用异步电动机的特点几代 号见表 1-1 中所列，特殊环境的代号见表 1-2 中所列。表 1-1特点代号 ― R K RK Q H D L RL J Z ZR M QS DY 汉字意义 ― 绕 快 绕快 起 滑 多 立 绕立 精 重 重绕 木 潜水 单容常用异步电动机的特点及代号产品名称 新产品代号 Y YR YK YRK YQ YH YD YL YRL YJ YZ YZR YM YQS YDY 老产品代号 J、JO、JS JR、JRZ JK JRK JQ JH、JHO JD、JDO JLL ― JJO JZ JZR JMO JQS JDY鼠笼型异步电动机 绕线转子异步电动机 高速异步电动机 绕线转子高速异步电动机 高起动转矩异步电动机 高转差率（滑差）异步电动机 多速异步电动机 立式鼠笼型异步电动机 立式绕线转子异步电动机 精密机床用异步电动机 起重冶金用笼型异步电动机 起重冶金用绕线转子异步电动机 木工用异步电动机 井用潜水异步电动机 单相电容起动电动机表 1-2特殊环境的代号特殊环境代号 高原用 海船用 户外用 化工防腐用代号 G H W F特殊环境代号 热带用 湿热带用 干热带用代号 T TH TA2、单相异步电动机的型号 单相异步电但司的型号由系列代号、设计序号、机座代号、特征代号及特殊环境代号组成。单相异步 电动机的型号组成及其各部分的含义如图 1-22 中所列。常见系列代号见表 1-3 中所列。特殊环境代号见 表-4 中所列。表 1-3基本系列代号 电动机类型 YU单相异步电动机基本系列代号及含义YC YY （JX、DO、DO2） 电容运转 YL（E） 电容起动与运转 F 罩极式（JZ、BO、BO2） （JY、CO、CO2） 电阻起动 电容起动表 1-4适用环境 化工用（防腐蚀） 高原用单相异步电动机特殊环境代号表汉语拼音代号 F G 适用环境 船用 湿热带用 汉语拼音代号 H TH1.4.2电动机的额定功率（P）电动机铭牌上注明的功率为电动机的额定功率。它表示电动机在频率、电压和电流都为额定值时，电 动机转轴每秒钟输出的机械能。 额定功率表征了电动机长期使用时的负载能力。当电动机的输出功率增加时，定子和转子电流都会增 加。电流的增加，会导致定子绕组和转子绕组的发热增加，使电动机温升增高，严重时会烧毁电动机。所 以，在设计时规定了一个输出功率的最大限度，这个限度就是电动机的额定功率。 额定功率不等于电动机使用时的实际输出功率，实际输出功率与负载轻重有关。负载重，输出功率就 大，反之就小。 额定功率的单位通常用 kW（千瓦）表示，但也有用 HP（马力）表示的。它们之间换算关系是：1kw=1.36HP 1HP=0.736kw 1.4.3 电动机的额定频率、电压与电流1、额定频率 频率是指电动机所接交流电源的 频率。电动机在额定运行的情况下，定子绕组所接交流电源的频率 称为额定频率。单位为 Hz。我国规定标准交流电源频率为 50Hz。 2、额定电压（U） 电动机的额定电压是指电动机所用的电源电压标准等级，一般国内低压三相交流电源都采用 380 伏，也有极少数地区采用 220 伏的三相交流电压。 电动机在额定情况下运行时，定子绕组线端的电压值称为额定电压。单位为 V。电动机铭牌上常标有 “220V/380V” ，这也表示该电动机有 220V 和 380V 两种电压。 ?如果电源电压为 220V，应把电动机的出线端接成三角形（△） ，如图 1-23 所示。 ?如果电源电压为 380V，应把电动机的出线端接成星形（Y） ，如图 1-24 所示。 3、额定电流（I） 电动机的额定电流是指：电动机在额定 电压、额定频率和额定负载下运行时定子绕组线端的电流值。 2 通常，电动机定子绕组为△接法时，线电流是相电流的 3 ；如为 Y 法连接时，线电流等于相电流。 一般电动机电流受外加电压、 负载因素影响较大， 所以了解电动机所允许通过的最大电流对正确选择导线、 开关以及电动机上所加的保险丝和热继电器提供了依据。 电动机额定电流的计算方法详见后述。1.4.4电动机的额定转速与起动转矩、起动电流1、额定转速 额定转速是指：电动机在电压、电流、频率、功率都为额定值时，每分钟的转速，单位为 r/min（转/ 分钟） 。一般电动机 2 极为 2930r/min 左右，4 极为 1440r/min。电动机的额定 转速与定子三相绕组的接 法无关。 2、起动转矩 电动机接上电源，转子还未转动，即转速为零时的瞬间，电动机所产生的电磁转矩，也就是电动机在 起动时所输出的力矩，称为起动力矩。常用起动力矩与额定转矩的倍数来表示。起动转矩的大小关系到电 动机性能的好坏。起动转矩越大，起动性能越好。一般起动转矩为额定转矩的 1.8～2.2 倍。 起动转矩的大小与加在电动机上的电压、 电动机的漏电抗、 转子电阻有关， 加在电动机上的电压越大， 起动转矩按平方比例增加，反之按平方比例减小。电动机漏电抗增大，起动转矩减小。因此，在修理起动 困难的电动机时，适量减少定子绕组每相匝数和适量增大气隙，均可减小漏电抗而改善起动性能。 3、起动电流 电动机刚接通电源时，定子绕组中通过的瞬间电流称为起动电流。当电源刚接通时，定子电流立即产 生旋转磁场，此时电机转子尚未转动，这时定子磁场与转子之间相对运动速度最大，即转子绕组以最大速 度切割定子旋转磁场，于是，转子中产生最大感应电流。感应电流又通过气隙磁场的感应作用，使定子绕 组的电流增大。电动机的起动电流可达到额定 电流的 5.5～7 倍。较大的起动电流，会引起电源电压降， 使起动时间延长，从而引起电动机过热。1.4.5电动机的额定 转矩和最大转矩1、额定转矩 电动机在额定负载时产生的电磁转矩称为额定转矩。或者说，当电动机输出功率等于额定 功率时， 转子受到的转矩叫额定 转矩。与额定转矩所对应的转速称为额定转速。一般来说，负载的阻力矩应该等 于或小于额定 转矩。如果负载的阻力大于额定转矩，则电动机的输出功率大于额定功率，定子绕组和转 子中的电流将大于额定值，这时，电机便产生过热现象，称为电动机过载。 2、最大转矩 在起动过程中，电动机的转速由零逐渐增加到稳定转速。在速度增加的过程中，电动机的电磁转矩是 变化的，其中电磁转矩有一最大值，如图 1-25 中的 Mm，称其为最大转矩。 如果电动机在稳定运行时，将负载阻力矩增加到大于最大转矩时，不论转速取什么值，电动机的转矩 总是小于负载转力矩，于是电动机转速下降，直至停转。因此，为了使电动机在带负载运行时，不至于因 偶然或短时的过载而导致停转，总是把最大转矩设计得比额定 转矩大一些，以保证电动机的过载能力。 电动机的最大转矩常用额定 转矩的倍数来表示，倍数越大，电动机的过载能力就越大。异步电动机 的最大转矩，一般是额定 转矩的 1.8～2.2 倍。1.4.6电动机的堵转电流电动机转矩（严格来说应是电磁转矩）来自电动机定子与转子磁场的相互作用。对异步电动机而言， 当电压和频率不变时，电动机转矩 T 只随转速 n 或转差率 s 变化。 所谓堵转转矩 To，是指 S=1，即转子转速 n=0 时的电动机转矩，又称起动转矩。堵转电流是指电动机 在堵转（转子不动）时的定子电流。电动机的起动转矩应与被驱动机械的机械特性匹配才能顺利起动。在 起动过程中，起动电流很大，全压全动时可达额定 电流的 5～7 倍。因此，电动机必须有足够大的起动转 矩，以尽量缩短起动时间，避免电动机过热。在电动机起动转矩满足需要的条件下，采用减压起动的方法 降低起动电流，对减小起动造成的 电源电压下降有利。1.4.7电动机的效率与功率因数1、效率 额定功率是向负载输出的功率，而不是电动机从电源吸收的功率（即输入功率） 。由于电动机内部的 损耗，输出功率总是要比输入功率小。电动机输出功率与输入功率之比，称为电动机的效率，其表达式为：η =P式中η ――电动机效率； P 出――电动机输出功率； P 入――电动机输入功率。 异步电动机的效率见表 1-5 中所列。出/P入?100%表 1-5 三相异步电动机效率和功率因数功率 10kw 以下 10～30kw 30～100kw 功率 10kw 以下 10～30kw 30～100kw 2极 效率η /% 76～86 87～89 90～92 6极 效率η /% 70～85 86～89 90～92 功率因数 cosφ 0.68～0.80 0.81～0.85 0.86～0.89 效率η /% 68～85 86～88 89～91 功率因数 cosφ 0.85～0.88 0.88～0.90 0.91～0.92 效率η /% 74～86 86～89 90～92 8极 功率因数 cosφ 0.65～0.77 0.78～0.81 0.82～0.84 4极 功率因数 cosφ 0.76～0.78 0.87～0.88 0.88～0.90注：功率小于 10kw 的数值按功率为 7.5、5.5、4、3、2.2、1.5、1.1、0.8、0.6kw 而递减。 2、功率因数（cosφ ） 在直流电路中，有功功率=电压?电流；在交流电路中，电压乘电流是视在功率，而能起到作功的这 部分功率为有功功率。有功功率总是小于视在功率。有功功率越大，电动机的利用率越高。这种利用率称 为电动机的功率因数。换句话说，电动机有功功率与视在功率之比称为功率因数，用 cosφ 来表示。 功率因数的大小，与所带负载的大小有关，空载时功率因数很小，异步电动机空载运行时的功率因数 约 0.2；随着负载的增加，功率因数相应提高，达到满载时，功率因数最大，异步电动机在额定功率下运 行的功率因数见表 1-5 中所列。1.4.8电动机的工作方式和温升1、工作方式 电动机的工作方式有连续运行、短时运行和断续运行三种工作方式。⑴连续运行 连续运行是指：电动机允许在额定 负载下做连续长期的运行。 ⑵短时运行 短时运行是指：电动机在额定负载下只能在限定的短时间内运行，其短时持续时间为 10min、30min、 60min、90min 四种类型。 ⑶断续运行 断续运行是指：电动机在额定负载下做周期性的断续运行，用暂载率来表示（即在 10min 的一个周期 内，电动机持续负载运行的时间与周期之比的百分数） 。同一台电动机在不同的运行情况下，会得到不同 的温升。如水泵、通风机、搅拌机等属于连续运行；快速移动闸门属于短时运行；起重机械等属于间歇运 行。 2、温升 所谓温升是指：在规定的环境温度下（国家标准规定环境温度为 40℃） ，电动机绕组温度高出环境温 度的数值。电动机运行中，部分电能转化为热能，使电动机温度升高，经过一定时间，电能转换的热能与 机身散发的热能平衡，机身温度达到稳定。在稳定状态下，电动机温度与环境温度之差，叫电动机温升。 例如：铭牌上标出的温升为 60℃，表明电动机的允许温度为：60+40=100℃。可见，电动机的温升等于绕 组允许温度减去规定的环境温度。 电动机温升是检查电动机运行是否正常的重要标志。一般情况下，电动机运转 6 小时后，电机温升才 能达到稳定值。继续运转，温升也不会再上升。如果发现温升超过允许值，就说明电动机有过载或有故障 存在，应停机检查原因。1.4.9电动机定子绕组连接方式和绝缘等级1、连接方式 电动机的定子绕组连接方式是指电动机三相绕组 6 个线端的连接方法。通常将三相绕组首端 U1、V1、 W1 接电源，尾端 U2、V2、W2 连接在一起，称为星形连接，用符号“Y”表示，如图 1-24(b)所示。若将 U1 接 W2、V1 接 U2、W1 接 V2，再将这三个交点接在三相电源上，叫三角形连接，用符号“△”表示，如图 1-23(b)所示。目前，Y 系列电动机 3kw 及以下为 Y 形接法，3kw 以上均为△形接法，电动机额定线电压为 380V。 2、绝缘等级 电动机的温升是由制造厂根据电动机采用的绝缘材料等级来决定的。每种绝缘材料耐热的极限温度是 一定的。如果电动机的温升超过绝缘材料允许的温度，会使绝缘材料加速老化，绝缘性能变差，最后绝缘 被击穿而使电动机烧毁。 绝缘材料一般是根据其耐热极限温度不同，分为不同的等级。电动机绕组的绝缘材料和导线所能耐受 温度极限的等级，分为 7 级，电动机允许温升与绝缘等级的关系见表 1-6 所列。有的铭牌只标允许温升不 标绝缘等级，环境温度一般不超过 40℃。而有的电动机铭牌上没有标出允许温度值，仅标绝缘等级。如标 出 E 级绝缘，说明电机允许温升为 80℃（120-40=80℃） 。表 1-6绝缘等级 耐温度（℃） 材料举例 Y 90 未经处理的 有机材料 A 105绝缘材料的等级及耐温温度E 120 聚 乙 烯 类材料 B 130 F 155 H 180 有机硅树 脂类 C 180 以上 天然云母、 玻璃、 瓷等浸 渍 处 理过的有机材 料，如纸、棉纱和木云母带、云母纸、 聚 酯 绝 甘油树脂、虫胶 缘类1.4.10其他方面1 防护等级 Y 系列电动机有防护等级的规定。一般防护等级为 IP44，IP 表示外壳防护符号，后面第一个数字“4”表示防护大于 1mm 固体的电动机，第二个数字“4”表示为防溅电动机。 2、出厂日期 电动机铭牌上的日期为生产电动机为成品后的出厂时间。 3、出厂编号 电动机所标的出厂编号，以便质量跟踪与查询。 4、标准编号 标准编号表示电动机执行的技术标准。 例如 JB 为第一机械工业部标准， 系列电动机执行 JB742-66 JO2 标准。1.5电动机常用计算公式在日常工作中，有时也需要对电动机的某些数据进行定量的计算，常用的电动机计算公式如下： 1、额定电流 I 电动机的额定 电流 I 的计算公式为：式中 P――额定功率，单位为 KW； U――额定工作电压，单位为 V； η ――电动机的效率； cosφ ――功率因数。 例如一台 JO2-L-51-4 三相异步电动机， 额定输出功率为 7.5kw， 额定 电压为 380V， 功率因数为 0.87， 效率为 87%，求额定 电流。 解：由公式2、同步转速 n 电动机同步转速 n 的计算公式为：n=f*60/p式中 f――电动机工作电源频率，单位 hz； P――磁极对数，如两极 P=1，四极 P=2。 3、转差率 S 电动机的转差率 S 的计算公式为：式中 n――电动机同步转速，单位为 r/ ne――电动机额定 转速，单位为 r/min。 常用的三相异步电动机机在额定 负载时，其转差率为 2%～5%。 4、转矩 M 电动机转矩 M 的计算公式如下：M=9555?N/n M=F?D/2F=19110?N/（ n?D）式中 M――电动机的转矩，单位为 N?m。 N――工作机械的负荷，单位为 kw。 n――转速，单位为 r/min。 F――皮带拉力，单位为 N。 D――皮带轮直径，单位为 mm 。1.6综合技能实训在这一节 里，主要是安排了一些电动机铭牌读识以及电动机转速与电动机起动电流的测量实训，通 过这些实际训练，使初学者能对电动机有一些初步了解，并能看懂电动机铭牌，学会测量电动机的转速与 起动电流，为今后使用和应用电动机打下基础。1.6.1看电动机铭牌实训要正确使用电动机，必须看懂铭牌，正确识别电动机铭牌上的数据，会给安装和维修电动机带来很大 的方便。 1. JO2 电动机铭牌举例 图 1-26 所示为 JO2 系列电动机的某一铭牌，其各个数据的意义为： J：表示三相交流异步电动机； O：表示封闭方式； 下标 2：表示系列设计序号； L：表示电动机定子绕组材料为铝线； 5：表示机座号； 4：表示电动机铁芯长度代号； 4：表示电动机磁极数。 2. Y 系列电动机铭牌实训 图 1-27 所示为 Y 系列电动机的某一铭牌，请写出该银牌上各个数据的含义。 Y： 160： M： 1： 2： 编号： 千瓦： 21.8 安： 380 伏： 2930 转/分： 接法△： 防护等级 IP44： 50 赫兹： 125 公斤： 工作制 SI： B 级绝缘：1.6.21.判断三相异步电动机转速实训实训指导电工人员在日常工作当中有时遇到这样一种情况，即电动机使用几年后，有的铭牌不清晰，对电动机 的技术数据不了解，从而给检修电动机带来不必要的麻烦。遇此情况，如要想知道电动机的转速，则可用 下面介绍的方法用万用表来判断三相异步电动机的转速，具体方法和步骤如下： ⑴先找出一个绕组 先拆开电动机接线盒的六个接线端子（无论是三角形接法还是星形接法） ，利用万用表测阻法，找出 其中的 一个绕组，如图 1-28 所示。 ⑵检测出磁极对数 ?把万用表置于交流毫安挡，将其两表笔连接在找出的这个绕组引出线的两端，例如 1-28 连接 W1 与 W2 两端。 ?面对电动机风叶，顺时针将电动机的 转子转动一周，同时仔细观察万用表指针的摆动情况，数出 指针摆动的次数，就是该电动机的磁极对数。 ⑶计算转速 测得了电动机的磁极对数以后，就可利用以下公式计算出三相异步电动机的转速。n=f*60/p式中 n――三相异步电动机的转速。 f――交流电压的频率，为 50hz。 P――上述测得的电动机的磁极对数。 2. 实训要求 找一台实训用三相异步电动机，按上述要求测出其转速，并写出实训过程及观察到的现象，仔细想一 想，上述方法能否用来判断单相异步电动机的转速。1.6.3三相异步电动机起动电流检测方法1.实训指导 电动机的起动电流又称堵转电流，只有在额定 电压下的堵转状态时才能准确得到。对于功率稍大的 电动机，因其 Ist、Tst（堵转电流、堵转转矩）均较大，直接实施堵转来测量，既不安全又容易损坏自身 线圈和轴承。 下面介绍几种不需专用场地和设施，而是借用电动机负载进行就地堵转从而测量 Ist 的方法。 ⑴两相测量法 人为地去掉一相电源，使电动机处于两相起动状态，此时电动机的转矩为零，在电动机与负载保持可 靠连接时，就能实现堵转。在此状态下测得的堵转电流约为正常起动电流的 0.866 倍，即：Ist′ =0.866Ist式中 Ist′――两相电源时测得的堵转电流; Ist――正常时的堵转电流; Ist′通常是电动机额定 工作电流的 3.5～6 倍. 采用上述方法测量时电流较大,故通常只适合于小功率 Y 接法的电动机. ⑵改变接线测量法 对于△接法的电动机,可先将其改接成 Y 接法后,再采用上述的两相测量法来进行测量.此时电动机的 堵转电流只有正常起动电流的 0.289 倍,即:Ist′ =0.289Ist该 Ist′的值通常是电动机额定工作电流的 1.2～2.2 倍. 改变接线测量法通常适合于功率不 是很大的△接法的三相异步电动机. ⑶自耦降压测量法 取一台降压起动自耦变压器,将原来的星点拆开,作为三相电源的输入端,原有的三相电源输入端子并接成新的星点,输出端子接电动机(电但司仍作为额定 接法),按常规将自耦变压器接入起动线路. 若这台自耦变压器输出电压为输入电压的 80%,即变比 K=1.5,则改变后变比 K=5,输出电压为输入电压 的 20%.因电动机电流与所加电压成正比,转矩与所加电压的平方成正比,所以:Ist′ =Ist/K例如: 用自耦降压法测得一台电动机在 K=5 时,堵转电流 Ist′=100A,则电动机在额定电压下的堵转电流(不 考虑铁芯饱和因素):Ist=5?100=500(A)测量得的转矩只有原转矩的 4%,借助负载机械的阻力,不难实现堵转,因测试电流的减小,一台自耦变 压器最大可测其三倍功率的电动机. 此外,采用自耦降压法,电动机堵转电流是其额定工作电流的 0.8～1.4 倍.当测得自耦变压器输入端电 流为 Ist″时,实际的不饱和的起动电流可按下式进行计算:Ist=K2?Ist″⑷需要注意的问题 ?在上述三种测量方法中,应尽量采用自耦降压测量法.但测量时间应尽量短,以免电动机线过热而使 绝缘被破坏或造成损坏. ?测量时,若电动机仍做慢速转动,可辅以人工方法使其停转. ?测量之前,还应先按最高电流倍数估算可能的 Ist′,选好电流表挡位,以防止仪表被损坏. ?如果在测量时电源电压偏高于额定 电压值,则测算出的 Ist 还应乘以额定电压和实际电压之比,这 样才能得到电动机的不饱和起动电流. 需要注意的是:上述这几种测量方法通常都是不在额定 电压下测量的,且所测得的数值均未考虑铁芯 饱和因素,因而会略小于实际的起动电流,这一点必须要充分注意到,以免判断失误。 2. 实训要求 找一台实训用三相异步电动机，按上述介绍的几种方法之一检测其起动电流，并写出实训过程及观察 到的现象，仔细想一想，上述实训方法能否用来检测出单相异步电动机的起动电流。对于单相异步电动机 的起动电流，有无较简便的检测方法。本章小结⑴磁体周围存在着磁场，因此能吸引附近的铁磁物质。磁力线是用来描述磁场的强弱和方向的。在磁 体外部，它从 N 极到 S 极，在磁体内部从 S 极到 N 极，形成一条闭合曲线。通过某截面的磁力线的总数 称为通过该截面的磁通φ 。单位截面的磁通称为磁通密度 B，B 越大，磁场越强。 ⑵电流通过线圈会产生磁场，它们 的方向关系可以用右手定则来表示，即将右手的大拇指伸直，用 四指沿电流方向围绕线圈，于是大拇指所指的方向就是磁力线从线圈中出来的方向。 ⑶电流在磁场中受到作用力，它们的方向关系可用左手定则来表示，电动机就是根据该原理制成的。 ⑷电动机的种类、形式很多，但它们的基本结构主要由定子、转子以及起支撑作用的端盖与轴承等组 成。对于直流电动机和串励电动机，还设置了换向机构。 ⑸电动机的基本性能通常可从其铭牌上识别出来，故对电动机铭牌数据的识别很重要，初学者应熟练 掌握。习题 11. 填空题 ⑴当将（ ）输入电动机而使其转换为（ ）输出时，这种运行状态称为电动状态。⑵载流导体周围的磁场方向与产生该磁场的（ ）方向有关，可用（ ）螺旋定则来判定。 ⑶磁场主要有（ ）（ 、 ）（ 、 ）三个基本物理量。 ⑷磁力线都是些（ ）的曲线，线上任一点的切线方向即为该点的（ ）方向。 ⑸用（ ）手握住螺旋线管线圈，使（ ）指指向电流的方向， （ ）指的方向就是线圈中磁 力线的方向。 ⑹磁场中电磁力 F 的大小，决定于磁场的（ ）（ 、 ）中通过的（ ）和（ ）在磁场中的 （ ） 。 ⑺（ ）线方向、 （ ）方向和（ ）方向之间的关系可用左手定则来判定。 ⑻如果给电动机转子以动力，拖动转子进行旋转，则转子外面线圈的两个边便会（ ） ，由此就会 在线圈内产生（ ） ，这就是（ ）机的运转原理。 ⑼电动机主要部分通常由（ ）（ 、 ）及起支撑作用的（ ）与（ ）组成。 ⑽电动机的换向装置常见有（ ）和（ ）结构与（ ）和（ ）结构两类。 ⑾电动机定子绕组为△接法时，线电流是相电流的（ ）倍；如为 Y 接法，则线电流（ ）相电 流。 ⑿电动机的额定 转速与三相绕组的接法（ ） 。 2. 选择题 ⑴下面描述磁感应强度公式正确的是（ ） 。 A. B=S/φ B. B=φ / S C. φ =B/S D. S=B/φ ⑵通电导体在磁场中所受到作用力的方向，可用（ ）定则来进行判定。 A. 右手 B. 左手 C. 楞次 ⑶下面描述磁场中电磁力大小的公式正确的是（ ） A. F=BL/I B. F=BI/L C. F=LI/B D. F=B?L?I ⑷如果闭合回路的导体在磁场中作切割磁力线的运动，则导体内会产生（ ） ； A. 电压 B. 电场 C. 电流 D. 感应电动势 ⑸导体运动方向、磁力线方向和电流（或感应电动势）的方向三者之间的关系可用（ ）定则来判 定。 A. 右手 B. 左手 C. 楞次 ⑹三相异步电动机的型号通常由（ ）部分构成。 A. 三 B. 四 C. 五 D. 六 ⑺电动机铭牌上注明的功率是电动机的（ ）A. 最大输入功率 B. 最小输入功率 C. 最大输出功率 D. 最小输出功率 E. 额定输入功率 F. 额定 功率 ⑻某一电动机铭牌上标有 220V/380V，如电压为 220V，电机引出线应接成（ ） A. 星 B. 三角 3. 问答题 ⑴电动机有哪些类型？各有什么特点？ ⑵什么是电动机线圈绕组的极距与节距？两者有什么区别？各有什么特点？ ⑶什么是电角度？360°电角度的含义是什么？ ⑷什么是单层、双层以及同心式和正弦绕组？各有什么特点？ ⑸有几只型号为：Y-100L2-4、Y-132S-6、J2-61-2、JO2-32-4 的电动机，请说明它们型号的含义？ ⑹什么是电动机的起动转矩？起动转矩与哪些因素有关？ ⑺什么是电动机的堵转电流？它与哪些因素有关？ ⑻什么是电动机的功率因数 cosφ ？它与有功功率和视在功率之间有什么关系？第2章2.12.1.1三相异步电动机电动机是将电能转换为机械能的旋转机械。异步电动机是工农业生产及日用电器中应用最广泛的一种 电动机。三相异步电动机类型、型号与结构三相异步电动机的类型三相异步电动机由于其结构简单、坚固耐用、价格便宜及维修方便等优点，故其应用相当广泛。三相异步电动机 A 一般按转子结构形式、防护形式、尺寸大小、安装方式、使用环境以及冷却方式进 行分类可分为见表 2-1 所列的各种。表 2-1分类 转子结构形式 防护形式 冷却方式三相异步电动机分类尺寸大小 安装方式 工作定额 中心高 H（mm） 定子铁芯外径 D（mm） H＞630、D＞1000 大型 普通 干热、湿热 船用、化工 防爆 户外 高原 使用环境封闭式 类别 鼠笼型绕线型 防护式 开启式自冷式 自扇冷式 他扇冷式B3 B5 B5/B3连续 断续 短时H=350～630 D=500～1000 中型 H=80～315 D=120～500 小型注：B3――卧式，机座带底脚，端盖上无凸缘；B5――卧式，机座不带底脚，端盖上有凸缘。B5/B3 ――卧式，机座带底脚，端盖上有凸缘。2.1.2三相异步电动机的型号、结构特征及用途 表 2-2 三相异步电动机的型号、结构特征及用途型号的 汉字含义 异 铸铁外壳，小机座上有散热筋， 大机座采用管道通风、铸铝鼠笼 转子，大机座采用双鼠笼转子， 有防护式及封闭式之分 异绕 防护式，铸铁外壳，绕线型转子 用于电源容量不足以起动鼠 笼型电动机及要求启动电流 小、启动转矩高等场合 用于一般机器及设备上， 如水 泵、鼓风机、机座等 结构特征 用途三相异步电动机的型号、结构特征及用途见表 2-2 中所列。名称 新型号 异步电动机 Y型号 旧型号 J、JO、JQ、 JQO、J2、 JO2、JQ2、 JK、JL、JS绕线转子异步电 动机YRJR、JRO、 YR高启动转矩异步 电动机YQJQ、JQO、 JGO异启同Y型用于启动静止负荷或惯性较 大负荷的机械，如压缩机、粉 碎机等隔爆型异步电动 机 电动阀门用异步 电动机 化工防腐用异步 电动机 船用异步电动机YBJB、JBS异爆防爆式，钢板外壳，铸铝转子， 小机座上有散热筋用于有爆炸性气体的场合YDF异电阀同Y型用于启动转矩与最大转矩高 的场合，如电动阀门Y-FJO-F、 J02-F异腐结构同 Y 型，采取密封及防腐措 施用于化肥、 氯碱系统等化工厂 的腐蚀环境中 用于船舰Y-HJO2-H异船结构同 Y 型，机座由钢板焊成或 由高强度具有韧性铸铁制造浅水排灌异步电 动机 高转差率（滑率） 异步电动机YQBJQB异潜泵由水泵、电机及整体密封盒等三 大部分组成用于农业排灌及消防 等场合YHJH、JHO异滑结构 Y 型，转子一般采用合金铝 浇铸用于传动较大飞轮转动惯量 和不均匀冲击负荷的金属加 工机械，如锤击机、剪切机、 冲压机、压缩机、绞车等多速异步电动机YDJD、JDO异多结构同 Y 型同 Y 型。使用于要求有 2～4 种转速的机械精密机床用异步 电动机 制动异步电动机 （傍磁式） 制动异步电动机 （杠杆式） 制动异步电动机 （附加制动器式） 锥形转子制动异 步电动机YJJJO异精结构 Y 型同 Y 型。使用于要求振动小、 噪声低的精密机床YEPJPE异（制）傍定子同 Y 型，转子上有傍磁路结 构用于要求快速制动的机械， 如 电动葫芦卷扬机、行车、电动 阀等机械YEGJZD异（制）杠定子同 Y 型，转子上带杠杆式制 动机构YEJJZD异（制）加定子同 Y 型，转子非出轴端带有 制动器YEZZD、ZDY、 JZZ异（制）锥定、转子均采用锥形结构，防护 式或封闭式，铸铁外壳上有散热 筋，自扇吹冷电磁调速异步电 动机YCTJZT异磁调由封闭式异步电动机与电磁滑 差离合器组成用于纺织、 印染、 化工、 造纸、 船舶及要求变速的机械换向器式调速异 步电动机 齿轮减速异步电 动机YHTJZS异换调防护式，铸铁外壳，手动及电动 遥控调速两种，有换向器转子同上，但效率与功率因数比 YCT 高 用于要求低速、大转矩的机 械，如运输机械、矿山机械、 炼钢机械、 造纸机械及其他要 求低转速的机械YCJJTC异齿减由封闭式异步电动机与减速器 组成摆线针轮减速异 步电动机 力矩异步电动机YXJJXJ异线减由封闭式异步电动机与摆线针 轮减速器组成同上YLJJLJ、JN异力减强迫通风式，铸铁外壳，鼠笼转 子，导条采用高电阻材料用于纺织、 印染、 造纸、 电线、 电缆、橡胶、冶金等具有软特 性及恒转矩的机械起重冶金用异步 电动机 起重冶金用绕线 转子异步电动机YZJZ异重封闭式，铸铁外壳年上有散热 筋，自扇吹冷，鼠笼铜条转子用于起重机械及冶金辅助机 械YZRJZR异重绕同上。转子为绕线式2.1.3三相异步电动机的结构三相异步电动机又称三相感应电动机，尤其是鼠笼型（又称笼型）异步电动机应用最广泛。 三相异步电动机由两个基本部分组成：固定的部分称为定子；旋转的部分称为转子。 转子装在定子腔内，为了保证转子能在定子内自由转动，定、转子之间必须有一定间隙，称为气隙。 此外，在定子两端还装有端盖。鼠笼型三相异步电动机的结构示意图如图 2-1 所示。绕线转子三相异步电 动机的结构示意图如图 2-2 所示。 1、定子 定子由机座、定子铁芯、定子绕组等三部分组成。 ⑴机座 机座是电动机的外壳，主要是用来支撑定子铁芯和固定端盖。中小型异步电动机的机座一般采用铸铁 制成， 小机座也有用铝合金铸铁的。 大型异步电动机的机座大都采用钢板焊接而成。 机座上设置的接线盒， 用于连接绕组引线和引人外接电源。 ⑵定子铁芯 定子铁芯是电动机磁路的一部分，通常由 0.5mm 厚的硅钢片叠压而成。定子硅钢片的表面漆有绝缘漆 或硅钢片经氧化处理 表面形成氧化膜，使片间相互绝缘，以减小交变磁通引起的涡流损耗。 当定子铁芯的直径小于 1m 时，用整圆硅钢冲片，铁芯直径大于 1m 时，用扇形冲片拼成。在定子铁芯 内圆均匀地冲有许多槽，用来嵌放定子绕组。图 2-3（a）所示为定子铁芯，图 2-3（b）所示为整圆冲片。 ⑶定子绕组 定子绕组是电动机的电路部分。三相异步电动机有三个独立的绕组（即三相绕组） ，每相绕组包括若 干线圈，每个线圈又由若干匝组成。中小型电动机线圈通常由高强度聚酯漆包线绕制而成，大中型电动机 常采用带绝缘的扁线成型线圈。三相绕组按照一定的空间角度依次嵌放在定子槽内，并与定子铁芯之间加 以绝缘。三相绕组的 6 个引出线头固定在接线盒内，线头旁标有各相的始末端符号，其中 U1、V1、W1（原 用 D1、D2、D3）为三相绕组的始端，U2、V2、W2（原用 D4、D5、D6）为对应的三相绕组的末端。三相绕 组可接成星形（Y）如图 1-24 所示，或三角形（△） ，如图 1-23 所示。 2、 转子 三相异步电动机的转子由转子铁芯、转子绕组和转轴等三部分组成。整个转子靠轴承和端盖支撑着。 ⑴转子铁芯 转子铁芯也是电动机磁路的一部分，通常也上用 0.5mm 厚的硅钢片叠压而成的。在转子铁芯硅钢片的 外圆上均匀地冲有许多槽，用以浇铸铝条或嵌放转子绕组。转子铁芯固定在转轴或转子支架上，整个铁芯转子呈圆柱形，如图 2-4（a）所示。 ①笼型转子绕组。这类绕组是由插人每个转子铁芯槽中的裸导条和两端的环形端环连接组成的。如果 去掉铁芯，整个绕组的外形就象一个圆笼（如图 2-4（c）所示） ，故称其为笼型转子（如图 2-4（b）所示） 。 小型笼型电动机一般都采用铸铝转子如图 2-4（a）所示，这种转子的导条、端环都是熔化的铝液一次 浇铸出来的。对于容量大于 100kw 的电动机，由于铸铝质量不易保证，常用铜条插人转子中，再在两端焊 上端环，如图 2-4（c）所示。 ②绕线转子。绕线转子的绕组和定子相似，是用绝缘导线嵌在槽内，接成三相对称绕组，一般采用星 形（Y）连接，三根引出线分别接到转轴上的三个彼此绝缘的集电环（也称为滑环）上，转子绕组可以通 过集电环和电刷在转子绕组回路中接人变阻器，用以改善电动机的起动性能（使起动转矩增大，起动电流 减小） ，或调节电动机的转速。绕线转子如图 2-5（a）所示，绕线转子绕组与外加变阻器的连接方式如图 2-5 所示。 为了改善鼠笼型异步电动机的性能， 除上述普通转子外， 还有双笼转子和深槽式转子， 其槽形如图 2-6 所示。 3、转轴 转轴是由中碳钢车磨加工而成的，两端的轴颈与轴承相配合，一般支撑在端盖上，轴的伸出端铣有键 槽，以固定带轮或联轴器。转轴的作用是支撑转子，传递电动机的输出机械转矩，并保证定子与转子之间 气隙的均匀性。气隙是电动机磁路的构成部分，气隙越小，越可提高功率因数和减小励磁电流。 4、其他零部件 除了以上这些主要部件以外，三相异步电动机还有端盖、轴承盖、风扇等。 （1）端盖 端盖一般由铸铁制成，用螺钉固定在机座两端，其作用是安装固定轴承，支撑转子和遮盖电动机。 （2）轴承盖 轴承盖一般是铸铁件，用来保护和固定轴承，并防止润滑油外流及灰尘进入，从而保护轴承。 （3）风扇 风扇一般为铸铝件或塑料件，起通风冷却的作用。 （4）风罩 风罩由薄钢板冲压而成，主要起导风散热、保护风扇的作用。2.1.4异步电动机外壳防护形式1、防护形式代号与外形 按国际电工委员会（IEC）标准，我国异步电动机常用的防护形式有 IP11、IP22、IP23、IP44 几种。 其中： ?IP11 的防护形式的电动机外形如图 2-7 所示，它相当于我国标准中的开启式。 ?IP22 或 IP23 防护形式的电动机的外形如图 2-8（a）所示，它相当于我国标准中的防护式（也就是 普通防护式） 。 ?IP44 防护形式的电动机外形如图 2-8（b）所示，它相当于我国标准中的封闭式。 该类电动机散热较差，但受环境影响小。而前三类防护方式散热较好，但电动机受外界影响较大，多 用于设备环境条件较好的场合。 2、防护形式适用场合 常用电动机的防护形式合适场合说明如下： （1）密封形式 密封形式的防护方式是将整个机体都严密地密封起来，这种电动机可以浸没在水中工作。YQB 系列、 JQB 系列异步电动机就属于密封防护形式。 （2）封闭形式 封闭形式电动机的定子绕组和转子等都安装在一个封闭的机壳内，可有效地防止灰尘、铁屑、杂物等 进入电动机的内部。但由于它不是密封形式，故不能在水中工作。JO2 系列、Y 系列（IP44）异步电动机就属于封闭式防护形式。工厂企业中，凡是灰尘较多、水土、铁屑等飞溅的地方，广泛采用了封闭型防护 形式。 （3）普通防护形式 普通防护形式的电动机的外壳具有通风孔，可以防止水滴、铁屑以及其他污垢从电动机的上部或与垂 直方向成 45°以内的方向掉进电动机内部，但由于是通风孔的存在，潮气或灰尘等空气中的悬浮物都会侵 入电动机的内部。不过，由于普通防护形式的电动机的通风状况良好，价格便宜，故在干燥、灰尘不多的 工厂内应用较广泛。Y 系列（IP23） 、J2 系列异步电动机就属于普通防护形式。2.2三相异步电动机工作原理当在三相异步电动机的定子绕组通上三相电源时，定子绕组中就会有旋转磁场产生，该磁场相对切割 转子绕组，使转子绕组中有感应电动势产生，如果转子绕组电路属于闭合方式，就会在转子线圈中有电流 产生，该电流与定子旋转磁场相互作用，使转子绕组导体受到电磁力，而使转子跟着定子旋转磁场同方向 旋转，异步电动机就可以驱动其负载机械动作。由于转子电流是由定子旋转磁场感应后得到的，故异步电 动机又称为感应电动机。2.2.1三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场是怎样产生的？它的转速和磁场方向是怎样的？下面具体讨论。 1、旋转磁场的产生过程 三相异步电动机的定子绕组是一种对称的三相绕组线圈，如果将定子绕组接到三相交流电源上时，由 于发电厂输出的是三相对称电压，故在定子绕组中就会用对称的三相交流电流产生，该电流在定子绕组中 产生的磁场就是一种旋转磁场。 以两极电动机例，三相对称绕组是指每相绕组匝数、连接规律等相同，在定子铁芯内表面互差 120° 排列着。为便于分析，每相绕组只用一匝线圈表示，三相绕组用 3 个线圈表示，其首端分别用字母 U1、V1、 W1 表示，尾端分别用 U2、V2、W2 表示，如图 2-9（a）所示。定子绕组可按星形（Y）连接（如图 2-9（b） 所示）或准三角形（Δ ）连接方式，下面的分析以星形连接方式为例。 如果把 U2、V2、W2 连接在一起为一点（Y 接法） ，将 U1、V1、W1 分别与三相电源连通，由此就可有对 称的三相交流电流通入相应的定子绕组，即：iU=Imsinω t iV=Imsin（ω t-120°） iW=Imsin（ω t-240°）图 2-10（a）为三相电流波形图。假定：当电流为正时，电流从首端流进去，从末端流出来；当电流 为负时，则从末端流进去，从首端流出来。凡是电流流进去的那一端用“ ”表示，电流流出来的一端 则用“ ”表示。 三相绕组各自通上电流以后，它们就分别产生出各自的交变磁场，下面分ω t=0°、ω t=120°、ω t=240°以及ω t=360°几个时刻来分析各绕组中电流的情况以及旋转磁场产生的情况。 （1）ω t=0° 当ω t=0°时，iU=0，U1U2 绕组此时没有电流；iV 为负，电流从末端 V2 流入（用 表示） ，从首端 V1 流出（用 表示） ；iW 为正，电流从首端 W1 流入（用 表示） ，从末端 W2 流出（用 表示） ，如图 2-10 （b）所示。根据右手螺旋定则，可以画出其合成磁场，该合成磁场此时刻在转子铁芯内部空间自上而下， 相当于一个 N 极在上、S 极在下的两极磁场。 （2）ω t=120° 当ω t=120°时，iV=0，V1V2 绕组此时没有电流；iW 为负，电流从末端 W2 流入（用 端 W1 流出（用 表示） ；iU 为正，电流从首端 U1 流入（用 表示） ，从末端 U2 流出（用 表示） ，从首 表示） ，如图2-10（c）所示。其按顺时针方向在空间转了 120°。 （3）ω t=240° 当ω t=240°时，iW=0，W1W2 绕组此时没有电流；iV 为负，电流从末端 V2 流入（用 端 V1 流出（用 表示） ；iU 为正，电流从首端 U1 流入（用 表示） ，从末端 U2 流出（用 2-10（d）所示。其合成磁场已顺时针方向在空间转了 120°。 （4）ω t=360° 表示） ，从首 表示） ，如图当ω t=360°时，iU=0，U1U2 绕组此时没有电流；iV 为负，电流从末端 V2 流入（用 表示） ，从首 端 V1 流出（用 表示） ；iW 为正，电流从首端 W1 流入（用 表示） ，从末端 W2 流出（用 表示） ，如图 2-10（e）所示，其合成磁场又顺时针方向在空间转了 120°。此时的电流流向和ω t=0°相比，共旋转了 360°。 由上分析可看出，随着定子绕组中三相电流的不断变化，它所产生的合成磁场也在不断地向一个方向 旋转。当正弦交流电变化一周时，合成磁场在空间也正好旋转一周。对于图 2-9（a）所示的定子绕组，通 过三相交流电以后，将产生磁极对数 P=1 的旋转磁场，且电流交变一周后，合成磁场在空间旋转了 360°。 旋转磁场磁极对数 P 由定子绕组在铁芯中的布置来决定。上述定子绕组每相只有一个线圈，三相定子 绕组共有 3 个线圈，置于定子铁芯的 6 个槽中，彼此空间互差 120°，当通入三相对称电流时，产生的旋 转磁场相当于一个 N、 磁场在旋转。 S 如果每相绕组是由两个线圈串联而成的， 相绕组由 U1U2 和 U1′U2′ U 串联组成，U1 为首端，U2′为末端，如图 2-11 所示；V 相绕组由 V1V2 和 V1′V2′串联组成；W 相绕组由 W1W2 和 W1′W2′串联组成。这样定子铁芯应为 12 槽。在绕组的布置上应使每相绕组的首端与首端或末端 与末端在空间相差 60°，如图 2-12 所示。当定子通以三相电流后，就会产生 P=2 的旋转磁场。 当正弦交流电变化一周时，合成磁场在空间只旋转了 180°。这说明旋转磁场的极数越多，则其旋转 磁场的转速就越低。 2、旋转磁场的转动速度 旋转磁场的转动速度也称为同步转速。由上述分析可看出，当电流变化一周时，二极（P=1）的旋转 磁场在空间正好旋转一 周，若电流的频率为 f，即电流每秒变化 f 周，旋转磁场的转速即为 f（r/s） （转 /秒） 。通常转速是以每分钟的转速来计算的，则旋转磁场每分钟的转速 n1 可由下式来表示： n1=60?f（r/min） （转/分） 对于四极（P=2）旋转磁场，电流变化一周时，合成磁场在空间只转了 180°（半周） ，故旋转磁场每 分钟的转速 n2 为： n2=60?f/2（r/min） （转/分） 根据上面的结论，可以扩展到具有 P 对磁极的异步电动机，其旋转磁场每分钟的转速为：np=60?f/p（ r/min） 转 /分 ） （由此可见，旋转磁场的转速 np 主要取决于电源频率和电动机的磁极对数 P。由于我国的市场电源的标 准频率 f=50Hz，是定值，故电动机的转速主要 P 有关，不同磁极对数的电动机，其旋转磁场的转速也是不 同的，见表 2-3 中所列。表 2-3P n1（r/min） 1 3000f=50Hz 时不同磁极对数旋转磁场的转速2 0 4 750 5 6003、旋转磁场的旋转方向 在上述分析两极磁场中可以看出（见图 2-9 所示） ，磁场是以顺时针方向旋转的。这是因为三相绕组 U1U2、V1V2、W1W2 的电源是按相序 L1、L2、L3 接入的，也就是 U1U2 绕组的电源先达到最大值，其次是 V1V2 绕组，接下来才是 W1W2 绕组，因此要使旋转磁场反方向旋转，只要把电源的 3 根导线中的任意 2 根 对调即可。2.2.2三相异步电动机的旋转原理图 2-13 是一种三相鼠笼型异步电动机定子和转子剖视图。转子上的 12 个小圆圈表示自成回路的转子 导体。当电动机三相定子绕组 U1U2、V1V2、W1W2 有三相交流电源加上时，便在定子、转子及空气隙中产 生一个同步转速为 n1，在空间按顺时针方向旋转的磁场。 1、转子的起动运转过程 假设某一瞬间的定子绕组电流及合成磁场如图 2-14 所示。该旋转磁场以同步转速 n 顺时针方向旋转， 则静止的转子与旋转磁场之间就会发生相对运动，这就相当于磁场静止而转子导体逆时针方向切割磁场， 于是在转子导体中就会有感应电动势产生，其方向可用右手定则确定。由此可以得到：转子右半部分导体 的感应电动势的方向垂直于纸面向外，用符号 表示；左半部分导体的感应电动势方向垂直于纸面向内， 用符号 表示。由于转子电路已通过端环的连接形成了闭合回路，故在感应电动势的作用下就会有转子 电流形成。如果不考虑转子感抗的影响，则转子电流与转子感应电动势件是同相的，故图 2-14 所标感应 电动势的方向也是感应电流方向。 必须注意的是：由于使用右手定则的磁场是静止的，而上述的导体是在作切割磁力线的运动，故这时 正好相反。为此，可以相对地将磁场看成不动，而导体以旋转磁场相反的方向（逆时针）去切割磁力线， 这样就可以较方便地判断出该瞬间转子导体的电流方向如图 2-14 所示，电流是从转子右半部分导体流出， 从转子的左半部分导体中流入。我们知道，载流导体在磁场中受到电磁力的作用，因此具有感应电流的转 子绕组在旋转磁场中受到电磁力 F 的作用，电磁力方向用左手定则判定，如图 2-14 中的箭头所示。该电 磁力 F 在转子转轴上形成与旋转磁场同方向的电磁转矩，使转子以 n（转子转速）的转速与旋转磁场同方 向旋转。这样，转子就可以去带动相关负载去驱动相应的电气设备，此时转子受到电磁转矩将会克服负载 转矩而做功，由此就可实现电能与机械能之间的转换。 2、转子的运转方向 有上述分析可以看出，异步电动机转子的旋转方向与旋转磁场的旋转方向是一致的，而磁场的旋转方 向则是由三相电流的相序决定的。因此，在电源某一相序下，磁场如果是顺时针方向旋转的，则相序改变 以后，磁场就会变为逆时针方向旋转。改变相序的方法较简单，只要把 3 根电源线中的任意 2 根对调，就 可以将相序改变。故在电动机的实际应用中，如果要想使用的电动机从顺时针变为逆转（或从逆转变为顺 转） ，则只要对调仁义根电源线的位置即可。 3、转速和转差率 由上述分析可知，转子转动的基本条件是定子旋转磁场必须切割转子绕组，从而使转子绕组获得电磁 转矩而旋转。 如果转子的旋转速率等于旋转磁场的同步转速， 就等于转子和旋转磁场没有相当运动。 因此， 异步电动机只有转子转速小于旋转磁场的同步转速时才能运转。转子转速 n 和旋转磁场的同步转速 n1 之 差，称为转速之比，用百分数表示：常用电动机在额定负载时，S 应在 1.5%～6%之间。 4、转矩与电压之间的关系 感应与异步电动机的转矩是由转子绕组电流 I 与定子绕组旋转磁场磁通φ 相互作用产生的，所以，感 应电动机的转矩取决于定子旋转磁通φ 和转子电流 I 的有功分量 ICOSφ ，也就是说：电动机的转矩 M 与旋 转磁场磁通φ 、转子电流 I 的乘积成正比：由于转子电流也是切割磁通φ 感应后产生的，故转子电流 I 与 旋转磁场磁通φ 也成正比关系。 2 因此，转矩 M 与旋转磁场φ 成正比。又由于感应电动机的磁通φ 与外加电压成正比，所以转矩 M 和电 2 压 U 成正比。 由上分析即可得出，由于转矩与电压的这种正比关系，当外加电压稍有变化时，电动机的转矩会有很 大的变化。因此，在使用电动机时，对电压有一定的要求。2.3电动机的选择要使应用的电动机既满足拖动机械的要求， 又可以长期安全、 可靠地使用， 这就要合理地选用电动机。2.3.1正确先用电动机的基本原则选择电动机时， 应根据生产机械的技术要求和使用环境的特点进行合理选用， 既要保证运行安全可靠， 又要注意维护方便，节省投资和运行费用。 1、防护等级 电动机外壳的防护等级，要满足电动机安装位置环境的要求。 2、额定电压和频率 电动机的额定 工作电压和频率，应与使用的电源的电压和频率保持一致。 3、额定功率 电动机的额定功率尽量和被驱动的机械功率相匹配。 ?对于负载稳定的机械，应按机械的功率来选择。 ?对于负载变动的机械，一般可按等值电流法进行选择，但应校验其允许的过载能力。2.3.2 正确选择电动机的种类选择电动机的种类通常应从交流或直流、调速性能、起动性能、维护以及价格等方面来综合考虑。 1、无调速要求 对于无特殊调速要求的一般生产机械，如功率不是很大的通风机、小型机床等，可考虑选用鼠笼型三 相异步电动机。 2、有起动性能要求 对于某些要求起动性能好，在不大的范围内平滑调速的设备，如起重机、卷扬机等，可选用绕线型三 相异步电动机。 短时运行的电动机，可以允许过载，且工作时间越短，允许过载的量也越大。但过载量也不能无限加 大，必须小于电动机的最大转矩。对这类电动机容量的选择，可根据以下公式来考虑：λ =最 大 转 矩 /额 定 转 矩式中，λ 是过载系数。所需电动机的容量应》生产机械所需的功率/λ 。 3、重复短时运行电动机容量的选择 目前，专门用于重复短时运行的交流异步电动机有 YZ（JZ）系列以及 YZR（JZR）系列等。选择这类 电动机的容量，也可以采用等效负载的方法来确定。 选择电动机的容量还必须兼顾供电变压器容量的大小。 一般来说， 直接起动的最大一台电动机的容量， 不能超过供电变压器容量的 1/3。2.3.3 正确选择电动机转速的方法异步电动机的转速接近同步转速，而磁场的转速是以磁极对数 P 来分挡的，在两挡之间的转速是没有 的。电动机转速选择原则是使其尽可能接近生产机械的转速，以简化传动装置。 1、转速配套原则 电动机和被它拖动的生产机械，都有各自的额定转速。转速配套的原则是：配用驱动电动机，电动机 和配套机械都需在各自的额定转速下运行。 2、根据传动方式选择转速 选择电动机时，应先了解生产机械的额定 转速和传动方式，以便确定电动机的额定转速。 ?联轴器传动方式：如果采用联轴器（即靠背转轮）直接传动。电动机的额定 转速和生产机械的额 定 转速应相等。 ? 皮带轮传动方式： 如果采用皮带轮传动， 电动机的额定 转速和生产机械的额定 转速不应相差很多， 其变速比不大于 3。若相差过多，皮带容易打滑。 3、转速很低和很高机械电动机转速的选择 如果配套机械的转速很低，选用低速电动机直接传动是很不经济的，这是因为当功率一定时，电动机的额定 转速越低，极数越多，体积越大（直径越大） ，价格也越高，而且效率越低。 如果生产机械的转速很高， 选用高速电动机直接传动也不太合适， 因为高速电动机的起动转矩比较小， 起动电流比较大，轴承容易磨损，传动也不方便，传动装置过于复杂。 4、功率较大无调速要求 为了提高电网的功率因数，对于功率较大而又不需要调速的生产机械，如空气压缩机等，可选用同步 电动机。2.3.4 正确选择电动机容量的方法电动机的容量（额定 功率）大小必须根据被驱动的负载（即生产机械）所需的功率来决定。如果电 动机的容量选得过小，就会导致电动机起动困难，如果勉强起动工作，也会由于电流超过额定值而会导致 电动机过热甚至烧毁。如果电动机的容量选得过大，形成“大马拉小车” ，虽然能保证生产机械正常运行， 但由于电动机长期处于轻载状态， 不仅会造成资金和材料的浪费， 而且电动机的效率和功率因数都较低 （见 表 2-4 中所列） ，从而白白浪费 了电力。表 2-4 三相异步电动机功率因数和效率随负荷变化情况负荷 功率因数 效率 空载 0.2 0 1/4 负载 0.5 0.78 1/2 负载 0.77 0.85 3/4 负载 0.85 0.88 满负载 0.89 0.875由表 2-4 可知，电动机带 3/4 负载时的效率和功率因数都较高。因此，电动机容量选得比负载功率稍 大（大约 10%左右）较好。目前生产的大部分生产机械都注明了需要配用多大功率的电动机，可以直接按 其要求选用。 电动机的容量是根据它的发热情况来选择的。在容许的温度范围以内，电动机的绝缘材料的使用寿命 一般约为 15～25 年。如果温度超过了容许值范围，就会使电动机的使用寿命缩短。由于电动机的发热情 况与负载的大小及运行时间的长短（运行方式）有关。因此，应按不同的运行方式去选择电动机的容量。 1、长期运行电动机容量的选择 ?在负载恒定的情况下，长期运行的电动机的容量应等于或略大于生产机械所需的功率/传动效率。 ?传动效率与传动方式有关，直接传动时取 1，平带传动时取 0.9， “V”型带传动时取 0.95。 ?对负载变动情况下，长期运行电动机的容量的选择，可采用等效负载法来确定，也就是假设一个恒 定负载来代替实际的变动负载，但应使两者的发热情况基本相同，再根据恒定负载长期运行的原则来选择 电动机的容量，也就是选择的容量应等于或略大于等效负载的功率。 2、短时运行电动机容量的选择 所谓短时运行是指： 电动机的温升在工作期间尚未达到稳定值就停止运转的工作方式， 当停止运转时， 电动机可完全冷却到周围环境的温度。2.3.5 选择电动机控制电器的方法当电动机选定以后，进一步就要选择与其配套的控制电器了。 ?对于 Y 系列（IP44）三相异步电动机的控制电器可参照表 2-5 来进行选择。 ?对于 JO2 系列三相异步电动机的控制电器可参照表 2-6 进行选择。 ?对于 Y 系列（IP23） 、J2 系列等其他系列的电动机，只要参数相近，也可以按表 2-6 及标-5 来进行 选择。 在表 2-5 中，熔断器一栏的数据的分子部分为熔断器额定 电流（A） ，分母部分为熔体额定 电流（A） 。 在表 2-5 中，CJ20 系列交流接触器数据为额定 电流（A） 。 在表 2-5 中，JR20 系列热继电器的分子部分为热继电器额定 电流（A） ，分母部分为热元件额定电流 （A） 。表 2-5电动机Y 系列三相异步电动机控制电器选择参考表熔断器 断路器 CJ20 控制电器 20℃ JR20 系列 系列 RTO RLI RCIA 型号 （A） 电流 交流 热继 接触 电器 器 DZ10导线 截面 管径 积 （mm） （mm2 ） （mm2 ） 16 19 19 25 38 16 16 16 16 4 4 10 10 25 35 2.5 2.5 2.5 19 19 25 25 38 38 16 16 16 积 （mm） 导线与铁管 40℃ 导线 截面 管径额定 额 定 功率 型号 （KW （ A） ） 倍数 倍数 功 率 电流 电流 起动 起动Y132M-4 Y160M-4 Y160L-4 Y180M-4 Y180L-4 Y200L-4 Y90S-6 Y90L-6 Y100L-67.5 11 15 18.5 22 30 0.75 1.1 1.515 23 30 36 43 57 2.3 3.2 4.07 7 7 7 7 7 6 6 6105 161 210 252 301 399 13.8 19.2 24100/50 100/60 100/80 100/100 200/120 200/15060/40 100/60 100/80 100/80 200/100 200/125 15/10 15/10 15/1560/50 100 100/5020 25 4032 40 63 63 63 63 6.325/16 32/25 63/40 63/45 63/45 63/63 6.3/2.5 4 4 10 10 25 2.5100/80 200/100 200/120 DZ510/6 20-300 10/10 15/1040 50 60 3 4 62.5 10 10 6.4 10/ 6.3/4 10/ 2.5 2.5Y112M-6 Y132S-6 Y132M1-6 Y132M2-6 Y160M-6 Y160L-6 Y180L-6 Y200L1-6 Y200L2-6 Y801-2 Y802-2 Y90S-2 Y90L-2 Y2M-2 Y132S1-2 Y132S2-2 Y160M1-2 Y160M2-2 Y160L-22.2 3.0 4.0 5.5 7.5 11 15 18.5 22 0.75 1.1 1.5 2.2 3.0 4.0 5.5 7.5 11 15 18.55.6 7.2 9.4 13 17 25 31 38 45 1.8 2.5 3.4 4.7 6.4 8.2 11 15 22 29 36 76 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 733.6 46.8 61.1 84.5 110.5 162.5 201.5 247 292.5 12.6 17.5 100/40 100/50 100/60 100/80 100/100 200/12060/20 60/25 60/30 60/35 60/40 60/50 60/50 100/60 100/80 15/6 15/10 15/15 15/15 60/20 60/20 100/40 100/50 100/60 100/80 100/100 60/30 60/40 60/50 100/60 100/8015/15 30/20 30/25 60/30 DZ 60/50 60/50 100/60 100/80 DZ510/6 20/330 10/6 15/10 15/10 30/15 30/15 30/20 20/25 60/30 60/40 60/506 10 10 15 20 30 40 40 50 2.3 4.5 4.5 6.5 6.5 10 15 20 30 30 4010 6.4 16 16 25 32 40 63 63 63 6.3 2.5 10 10 10 6.4 16 16 25 32 40 40 63 16/10 16/10 25/16 25/16 32/25 63/40 63/40 6.3/4 6.3/4 10/ 16/10 16/10 25/16 32/25 63/40 63/40 63/45 63/60 6.3/2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 4 6 10 16 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 4 6 1016 16 16 16 16 19 19 25 32 16 16 16 16 16 16 16 16 19 19 252.5 2.5 2.5 2.5 4 6 10 16 25 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 4 4 10 1016 16 16 16 19 19 25 32 38 16 16 16 16 16 16 16 19 19 25 257 7 7 7 7 7 7 7 723.8 32.9 44.8 57.4 77 105 154 203 252Y180M-222427294200/120200/100200/80DZ10100506363/6016321632Y1801-40.551.56.59.815/610/4DZ520/33026.36.3/ 2.52.5162.516Y1802-40.752.06.51315/1015/636.36.3/ 2.52.5162.516Y90S-41.12.86.518.215/1015/836.36.3/ 42.5162.516Y90L-41.53.76.524.115/1515/104.5106.3/ 42.5162.516Y100L1-42.25.073515/1515/106.51010/ 6.42.5162.516Y100L2-4 Y112M-43.0 4.06.8 8.87 747.6 61.660/20 60/2530/20 30/25 DZ520/33010 1016 1616/10 16/102.5 2.516 162.5 2.516 16Y132S-45.511777100/4060/3060/40152525/162.5162.516表 2-6电动机额定功率（kw）0.55～30kw 三相异步电动机保护用的低压电器配套表自动空气开关型号 （热元件额定电流，A） 电磁起动器型号 （热元件额定电流，A） QC10-1/6（2.4） QC10-1/6（2.4） QC10-2/6（3.5） QC10-2/6（5） QC10-2/6（7.2） QC10-2/6（11）（7.2） 、 QC10-2/6（11） QC10-3/6（16） QC10-3/6（24）（16） 、 QC10-3/6（24） QC10-4/6（35） QC10-4/6（35） QC10-4/6（50） QC10-4/6（50） 熔断器型号 （熔体额定电流，A） RL1-15（5） RL1-15（10） RM10-15（10） RM10-15（10） RM10-15（15） RM10-60（20） ①RM10-15（15） ①RM10-15（15） ①RM10-15（20） ①RM10-60（30） ①RM10-60（40） ①RM10-60（50） ①RM10-60（60） ①RM10-60（60） ①RM10-60（100）0.55 0.75 1.1（1.0） 1.5（1.7） 2.2 3（2.8） 4（4.5） 5.5 7.5（7.0） 11（10） 13 15（14） 18.5（17） 22（20）DZ5-20/330（2） DZ5-20/330（3） DZ5-20/330（3） DZ5-20/330（4.5） DZ5-20/330（6.5） DZ5-20/330（10） DZ5-20/330（10） DZ5-20/330（15） DZ5-20/330（20） DZ5-50（30） DZ5-50（30） DZ5-50（30） DZ5-50（40） DZ5-50（50）30（28） 备注DZ10-100/330（60）QC10-5/6（72） 11 千瓦以下，还可采用 QZ73 系列及 QZ67 系列RM10-100A/3（100） ①是指 Y-△起动 ②补偿器起动 *若不采用熔断器，亦可采用 相应熔体的铁壳开关或胶盖 瓷底刀开关2.3.6 正确合理地选用电动机控制保护电器及导线的方法正确合理地选用电动机控制保护电器及导线。是电工人员在企业技术改造和日常维修工作中经常会碰 到的。表 2-7 中列出了部分 Y 系列电动机所配用的断路器、熔断器、接触器、电子型电动机保护电器及导 线的情况，供选用时参考。表 2-7Y 系列 电动机 功率 （kw） 2极 额定电流（A） 4极 6极部分 Y 系列电动机配用的保护电器及导线数据配用断路器 8极 型号 热脱扣 器额定 电流 （A） 配用熔断器 型号 熔体 电流 （A） 配用接触 器 配用电子型电动机保护器 型号 电流 调节 范围 （A） RL1-15 6 CJ20-6.3 BHQ-S-J 0.5～ 5 DBJⅠ DBJⅠ DBJⅠ DBJⅠ 型号 电流 调节 范围 （A） 0.5～ 5.6 0.5～ 5.6 0.5～ 5.6 2.2～ 17 2.2～ 17 2.2～ 17 2.2～ 17 2.2～ 17 9～45 6 4 2.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 配用导 线截面 积 （mm2）0.751.822.3DZ5-2031.12.52.73.2DZ5-203/4.5RL1-1510CJ20-6.3BHQ-S-J0.5～ 51.53.43.74DZ5-204.5RL1-1510CJ20-6.3BHQ-S-J0.5～ 62.24.755.65.8DZ5-206.5RL1-1515CJ20-10BHQ-S-J2～203.06.46.87.27.7DZ5-206.5/10RL1-6020CJ20-10BHQ-S-J2～20DBJⅡ4.08.28.89.49.9DZ5-2010RL1-6025CJ20-16BHQ-S-J2～20DBJⅡ5.511.111.612.613.3DZ5-2015RL1-6035CJ20-16BHQ-S-J2～20DBJⅡ7.51515.41717.7DZ5-2015/20RL1-6050CJ20-25BHQ-S-J2～20DBJⅡ1121.822.624.625.1DZ5-5025RL1-6060CJ20-40BHQ-S-C20～ 80DBJⅢ DBJⅢ DBJⅢ DBJⅢ DBJⅣ DBJⅣ DBJⅣ DBJⅣ DBJⅣ DBJⅣ1529.430.331.434.1DZ5-5030/40RL1-10080CJ20-40BHQ-S-C20～ 809～451018.535.535.937.741.3DZ5-5040/50RL1-100100CJ20-63BHQ-S-C20～ 809～45162242.242.544.647.6DZ5-5050RL1-200150CJ20-63BHQ-S-C20～ 809～45163056.956.859.563DZ15-6363RL1-200200CJ20-100BHQ-S-C20～ 8015～ 480 15～ 480 15～ 480 15～ 480 15～ 480 15～ 480253769.870.47278.2DZ15-10080RTO-400250CJ20-100BHQ-S-C63～ 15035458484.285.493.2DZ15-100100RTO-400300CJ20-100BHQ-S-C63～ 1505055102.6102.5104.4109DZ20-160125RTO-400400CJ20-160BHQ-S-C63～ 1507075140139.7142148DZ20-160160RTO-600450CJ20-160BHQ-S-C100～ 2509590167164167175DZ20-200180RTO-600550CJ20-250BHQ-S-C100～ 2501201.接触器的选择方法 对接触器的选择，通常要先分析接触器所控制的工作类别是轻任务、一般任务还是重任务等。同时还 要考虑到接触器的容量等级。所谓容量等级，也就是接触器主触头在额定电压等技术条件下，主触头能承 受的额定 电流，对该电流的确定，通常还应注意以下几方面： ?环境条件对主触头产生的影响。 ?工作电压与容量之间的关系。 ?工作方式和工作频率对主触头产生的影响。 2.电动机额定电流的选择方法 电动机的额定 电流是正确合理地选择配用控制保护电器和导线的重要依据。实际工作中，如果电动 机的铭牌损坏或丢失， 不能确切地知道电动机的额定 功率时， 也可以根据电动机的额定 容量 （单位为 kw） ， 通过查表 2-7，即可得到所需要的额定 电流值。例如： 一台 Y180L-6，15 千瓦的电动机，查表 2-7 得到其额定 电流为 31.4A。 3.断路器的选择方法 对电动机配用的断路器的选择，应根据具体情况来确定，通常有以下一些基本规律： ⑴断路器的长延时电流整定值 所选断路器的长延时电流整定值，可等于电动机的额定电流值。 ⑵断路器的瞬时整定电流 ?用于保护鼠笼型电动机的断路器，其瞬时整定电流可由下式进行选择：I 整 定 =（ 8～ 15） I 额 定 ?式中 I 额定――电动机的额定电流（以下同） 。 （8～15）――系数。该值的选择取决于被保护鼠笼型电动机的型号、容量和起动条件，通常取中间 值。 ?用于保护绕线型电动机的断路器，其瞬时整定电流可根据下式选择：I 整定=（ 3～ 6） I 额 定 ?式中（3～6）――系数。该值的选取取决于被保护绕线型电动机的型号、容量及起动条件，通常取中 间值。 ⑶断路器的 6 倍长延时电流整定值的可返回时间 对于断路器的 6 倍长延时电流整定值的可返回时间 T6 倍的选择，可依据以下条件：T6倍》T电 动 机式中 T 电动机――电动机的起动时间。 可以 根据起动负载的轻重，选用返回时间 1s、3s、5s、8s、15s 中的某一挡。 4.熔断器的选择方法 对熔断器类别及容量的选择，应根据负载的保护特性、短路电流的大小以及使用场合的工作条件来确 定。 5.电动机配用的导线选择方法 电动机所配用导线的选择，可参考表 2-7 前的截面积进行确定。该表中所列导线是基于以下条件给出 的： ?BV 型铜芯塑料线穿钢管的敷设方式。 ?环境温度在 40℃左右。 ?0.75kw～22kw 电动机按轻载全压不频繁起动，30kw 及其以上的电动机是按轻载降压不频繁起动方 式给出的。 6.电子型电动机保护器的选择方法电子型电动机保护器的环境型号较多，它们中 DBJ 系列电子型多功能电动机保护器应用较广泛，故可 参考表 2-7 所列的型号进行选用。 7.其他需要说明的问题 ⑴电动机方面 表 2-7 中所列的电动机虽是以 Y 系列 380/50hz 三相异步电动机为例，但对于其他各种电动机，只要 额定电压和频率相同，额定 电流一样，均可参考使用。 ⑵导线方面 ?表 2-7 中选用的 BV 型铜芯塑料线的截面积，是以供电距离在 200m 及其以下，年运行时间在 700～ 800h，以降低线路损耗节电效益显著等条件综合考虑后给出的。 ?如果供电距离大于 200m，则应按常规的导线选用设计条件（如发热条件、电压损耗条件、经济电流 密度、机械强度） ，进行重新设计计算。 ?如果采用 BLV 型塑料铝芯线，其规格要降一级选用。也就是说：2.5mm2 铝芯线可代用 1.5mm2 铜芯 线，4mm2 的铝芯线可代用 2.5mm2 铜芯线，其他依次类推。2.3.7三相异步电动机的型号及技术数据及参数三相异步电动机的型号由三部分组成，各部分的含义如下： 产品代号―规格代号―特殊环境代号 1.Y 系列电动机的型号举例 Y-100L2-4 表示：三相异步电动机―中心高为 100mm，长机座，2 号铁芯长，4 极。 Y-132S-6 表示：三相异步电动机―中心高度为 132mm，短机座，6 极。 2.J 系列电动机的型号距离 J2-61-2 表示：防护式三相异步电动机，第 2 次系列设计，6 号机座，1 号铁芯长，2 极。 3.JO2 系列电动机的型号举例 JO2-32-4 表示：封闭式三相异步电动机，第 2 次系列设计，3 号机座，2 号铁芯长，4 极。 4、电动机的技术数据 ?Y 系列（IP44）小型三相异步电动机技术数据见表 2-8 中所列。 ?Y 系列（IP23）小型三相异步电动机技术数据见表 2-9 中所列。 ?Y2 系列三相异步电动机技术数据见表 2-10 中所列。 ?JW 系列三相异步电动机技术数据见表 2-11 中所列。表 2-8Y 系列（IP44）小型三相异步电动机技术数据（380V、50Hz）堵 转 堵 转 转 矩 满载时 电 流 （ N.m （ N.m ） 额 定 （ mm） 转 矩 电 流 （ %） 因 数 （ A） ） ） 65 7 77 0.86 2.2 2.2 80 0.3 120 67 1-0.71 90 1-0.63 111 单 层 2830 1 交 叉 18～ 11 2～ 10 19/16 1～ 9 75 0.84 （ N.m （ N.m 转 矩 （ mm） 长 度 长 度 外 径 内 径 定 线 子 规 每 槽 根 -d 数 额 定 线 数 数 Z1/Z2 支 路 形 式 （ mm） 数 并 联 绕 组 节 距 子 槽 （ A） ） 定 转 转 矩 芯 气 隙 子 子 最 大 铁 定 定额 定 型 号 功 率 （ KW） 定 子 电 流 （ A） Y801-2 Y802-2 0.75 1.1 1.8 2.5 转 速 效 率 r/mi n 功 率额 定Y801-4 Y802-40.55 0.751.5 73 74.50.76 0.766.565 0.25 80 751-0.56 1-0.63128 103单 层 1～ 6 链 式 1～ 9 单 层 24/22Y90S-21.53.42840780.857850.35 130721-0.874 交 叉2～ 10 18～ 1118/16Y90L-4 Y90L-61.5 1.13.7 3.279 73.50.79 0.726.5 6 2.0 2.0120 0.25 12580 861-0.8 1-0.7563 单 层 60 1～ 6 链 式 单 层 1～ 1224/22 36/33Y100L-23.06.42870820.8772.22.21000.4155841-1.1840 同 心 单 层 2～ 11 1～ 924/20Y100L2-43.06.8143082.50.81350.3981-1.1831 交 叉2～ 10 18～ 11 单 层36/32Y100L-61.54.094077.50.7462.02.01000.251061-0.8553 链 式1～ 6 1～ 1636/33175 2～ 15 单 层 Y112M-2 4.0 8.2
0.87 7 2.2 2.2 105 0.45 98 1-1.06 48 同 心 1～ 14 2～ 13 单 层 Y112M-6 2.2 5.6 940 80.5 0.74 6 2.0 2.0 110 0.3 120 1-1.06 1-0.9 Y132S1-2 5.5 11 -2 7.5 15 86.2 0.88 7 2.2 85.5 0.88 2.0 125 210 1-1.06 2～ 13 1～ 9 1-0.9 Y132S-4 5.5 12
0.84 2.2 115 0.4 136 1-0.95 1-0.85 Y132S-6 Y132M2-6 Y132M-8 Y160M1-2 3.0 5.5 3.0 11 7.2 960 13 7.7 22 L-2 18.5 36 89 0.89 7 2.2 260 2-1.25 170 1-1.18 145 110 0.4 720 Y160L-8 7.5 18 86 0.75 5.5 2.0 2.0 195 1-1.18 180 1-1.12 30 链 式 2-1.12 1-1.25 38 49 1 单 层 1～ 6 48/44 22 交 叉 18～ 11 36/33 单 层 2～ 10 30/26 195 2-1.18 710 83.5 82 87.2 0.78 0.72 0.88 5.5 2.0 125 1-1.25 单 层 0.65 150 3-1.12 19 同 心 1～ 14 2～ 13 1～ 9 Y160L-4 15 30
0.85 2.2 Y160M-6 Y160M1-8 7.5 4.0 17 9.9 970 86 84 0.78 0.73 6.5 6 195 0.5 3～ 14 30/26 83 0.76 6.5 2.0 180 140 0.35 210 148 1-1.25 1-1.30 2-1.18 28 2～ 15 42 30 1 1～ 16 链 式 48/44 110 1-0.9 38 单 层 1～ 6 36/33 47 交 叉 18～ 11 单 层 2～ 10 36/32 105 1-0.95 单 层 0.55 116 1-1.0 37 同 心 1～ 14 3～ 14 30/26 44 2～ 15 44 链 式 1～ 16 1～ 6 36/33 3～ 14 30/262-1.3 Y180M-2 Y180L-4 Y180L-6 Y180L-8 Y200L2-2 22 22 15 11 37 42 43 31 25 70 0 730 .5 89.5 86.5 90.5 0.89 0.86 0.81 0.77 0.89 7 Y200L-4 Y200L2-6 Y200L-8 30 22 15 57 45 34
92.2 90.2 88 0.87 0.83 0.76 6.5 1.8 6 2.0 195 1-1.12 3-1.4 Y225M-2 45 84
0.89 7 Y225M-4 Y225S-8 Y250M-4 Y250M-8 Y280S-2 45 18.5 55 30 75 84 41 103 63 140 0 740
89.5 92.6 90.5 91.5 0.88 0.76 0.88 0.80 0.89 6 7 6 7 1.9 1.7 2.0 1.8 2.0 2.0 2.2 2.0 2.2 2.0 2.2 368 235 170 240 225 225 0.7 0.5 0.8 400 0.55 1.5 285 255 8-1.50 2-1.25 Y280S-4 75 140
0.89 7 1.9 2.2 240 0.9 445 Y280M-6 Y280S-8 55 37 104 78 980 740 92 91 0.87 0.79 6.5 1.8 6 2.0 215 260 0.65 325 2-1.50 2-1.30 40 4 300 2-1.30 1-1.40 22 3 26 4 3-1.30 7-1.50 14 22 2 245 1-1.40 260 260 2-1.40 3-1.30 38 36 2 1-1.30 40 4 210 1.1 210 1-1.5 22 2.0 2.2 230 220 0.5 327 230 0.65 7 7 6.5 6 2.0 1.8 2.0 1.7 200 210 1.0 327 1-1.06 210 1-1.12 2-1.25 1-1.06 38 2 28 48 4 182 2-1.5 2.2 2.2 175 220 200 0.45 0.8 0.55 290 205 2-0.9 1-1.4 24 46 2 290 160 2-1.4 187 2-1.3 1-1.5 28 34 16双 层 1～ 14 叠 式 1～ 11 1～ 9 1～ 7 双 层 叠 式 1～ 14 36/28 48/44 54/44 54/58 36/281～ 11 1～ 9 1～ 748/44 54/44 54/581～ 1436/281～ 12 1～ 7 双 层 1～ 12 叠 式 1～ 9 1～ 1648/44 54/48 48/44 72/58 42/3441～ 1460/501～ 1272/58表 2-9Y 系列（IP23）小型三相异步电动机技术数据（380V、50Hz）堵 转 堵 转 转 矩 满载时 电 流 （ N.m （ N.m ） 额 定 转 矩 （ mm） （ N.m （ A） ） ） 2-1.06 100 1-1.12
86.5 0.89 7.0 0.86 0.86 0.78 6.5 2.0 2.0 2.0 2.2 290 130 0.55 150 1-1.5 125 0.45 205 2-1.18 187 135 1-1.6 1-1.3 1-1.4 18 1 24 1～ 9 54/44 42 2 160 1-1.5 18 双 层 叠 式 1～ 11 48/44 1 1～ 14 36/28 24 （ N.m 长 度 长 度 外 径 内 径 根 -d 数 额 定 线 数 （ mm） 数 Z1/Z2 定 线 子 规 ） 每 槽 支 路 形 式 （ mm） 数 并 联 绕 组 节 距 子 槽 （ A） 定 转 转 矩 芯 气 隙 子 子 最 大 铁 定 定额 定 型 号 功 率 （ KW） 定 子 电 流 （ A） 转 速 效 率 r/mi （ %） n 因 数 功 率额 定 转 矩 电 流Y160M-21529880.881.7Y160L2-2 Y160L1-4 Y160L2-4 Y160L-622 15 18.5 1142 30 37 25Y160M-8 Y180M-2 Y180L-4 Y180M-6 Y180L-8 Y200L-2 Y200M-4 Y200M-6 Y200L-8 Y225M-2 Y225M-65.5 30 30 15 15 55 37 22 22 75 3714 57 58 32 34 103 71 44 48 140 71720 0 720 0 740 83.5 89.5 90.5 88 87.5 91.5 90.5 89 89 91.5 90.50.73 0.896.0 1.7 7.0 2.2 1.9 6.5 1.8 2.0 6.0 1.9 7.0 2.2 2.0 6.5 6.0 7.0 6.5 1.7 2.0 1.7 1.8 1.7 2.2 2.095 135 175 125 0.50 155 185 155 135 0.50 165 185 175