第1章　電動機控制基本知識

1.1　基本知識

1.1.1　常用電氣圖形符號和文字符號

常用電氣圖形符號和文字符號見表1-1。

續表

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1.1.2　電動機的銘牌及引出線接法

（1）三相異步電動機的銘牌

電動機上都裝有一塊銘牌，只有看懂銘牌上所標各數據的意義，才能正確使用電動機。銘牌也是檢修電動機的依據。圖1-1是Y系列電動機的銘牌（JO₂等老型號電動機的銘牌與Y系列的類似），銘牌上各數據的意義如下。

①型號　Y表示（新系列）三相異步電動機；160表示機座號，數據為電動機中心高；M表示中機座（另外，還有S表示短機座，L表示長機座）；1表示鐵芯長序號；2表示電動機的極數。

②額定功率（11kW）　電動機的額定功率是指電動機在額定工況下，轉軸上所輸出的機械功率。

③頻率（50Hz）　電動機所接交流電源的頻率。我國采用50Hz的頻率。

④額定轉速（2900r/min）　電動機在額定電壓、額定頻率和額定功率下，每分鐘的轉數。三相異步電動機2極為2825～2970r/min，4極為1390～1480r/min，6極為910～980r/min，8極為710～740r/min。電動機的額定功率越大，則轉速越高。

⑤額定電壓（380V）　是指電動機所用電源電壓的額定值，我國低壓三相交流電為380V。

⑥額定電流（21.8A）　是指電動機在額定電壓，額定頻率和額定負荷下定子繞組的線電流。電動機繞組為三角形接法時，線電流是相電流的倍；為星形接法時，線電流等于相電流。電動機工作電流受外加電壓、負荷等因素的影響較大。

電動機額定電流可由下式計算：

I_e=　（A）

式中　P_e——電動機的額定功率，kW；

U_e——電動機的額定電壓，V；

cosφ——電動機的功率因數，為0.82～0.88；

η——電動機的效率，為0.8～0.9。

⑦絕緣等級（B級）及溫升　絕緣等級是指電動機繞組所用絕緣材料的耐熱等級。Y系列采用B級絕緣，其極限溫度為130℃；J₂、JO₂系列采用E級絕緣，其極限溫度為120℃；J、JO系列采用A級絕緣，其極限溫度為105℃。

溫升是指所用絕緣材料的最高允許溫度（極限溫度）與規定的環境溫度（40℃）之差，或稱額定溫升。

⑧工作制　是指電動機在額定條件下允許連續使用時間的長短。工作制可分為三類：連續工作、短時工作和斷續工作。

⑨防護等級（IP44）　Y系列的防護等級有IP44、IP23，IP表示外殼防護符號。

IP44：第一個“4”表示能防止直徑大于1mm的小固體異物進入殼內；第二個“4”表示防濺電動機。

IP23：“2”表示能防止直徑大于12mm的小固體異物進入殼內；“3”表示與鉛垂線成60°角或小于60°角范圍內的滴水對電動機無有害的影響。

⑩電動機的接法（△接法）　三相異步電動機一般采用星形（Y）接法或三角形（△）接法。

此外，銘牌上還有電動機質量、出廠日期和標準編號等信息。

（2）三相異步電動機引出線接法

普通三相異步電動機有6個引出接線頭。電動機定子繞組有星形連接和三角形連接兩種，其引出線的接法如圖1-2所示。

（3）YD系列變極多速異步電動機引出線接法

YD系列變極多速異步電動機引出線的接法見表1-2。

1.1.3　異步電動機的工作條件及技術數據

（1）異步電動機的工作條件

①為了保證電動機的額定輸出功率，電動機出線端電壓不得高于額定電壓的10%，不得低于額定電壓的5%。

②電動機出線端電壓低于額定電壓的5%時，為了保證額定輸出功率，定子電流允許比額定電流增大5%。

③電動機在額定輸出功率下運行時，相間電壓的不平衡率不得超過5%。

④當環境溫度不同時，電動機電流允許增減見表1-3和表1-4。

如果不能滿足電動機一般工作條件的要求，電動機的輸出功率將減小，帶負荷能力差，電動機發熱增高，嚴重時不能啟動，甚至燒毀。

農村電網電壓一般偏低，《農村供電規劃導則》規定用戶受端電壓在正常情況下允許在+7.5%～-10%范圍內變動，在事故情況下允許在+10%～-15%范圍內變動。電壓偏低時，會對電動機造成影響。

另外，正常使用負荷率低于40%的電動機應予以調整或更換；空載率大于50%的中小型電動機應加限制空載裝置，以節約電能（所謂空載率，是指電動機空載運行時間與帶負荷運行時間之比）。

（2）Y系列異步電動機的技術數據

Y系列三相異步電動機與原JO₂系列電動機相比，體積平均縮小15%，質量平均減小12%。Y系列電動機采用B級絕緣，實際運行中定子繞組的溫升較小，有10℃以上的溫升裕度。

Y系列三相異步電動機技術數據見表1-5。

（3）YR系列（IP44）異步電動機的技術數據

YR系列小型繞線型三相異步電動機定子繞組為△接法，采用B級絕緣。

YR系列繞線型三相異步電動機技術數據見表1-6。

1.1.4　電動機的選擇及試運行

（1）電動機功率選擇

①對于平穩或變化很小的負載連續工作制的電動機額定功率為

式中　P_e——電動機額定功率，kW；

P_z——負載功率，kW；

M_z——折算到電動機軸上的靜負載轉矩，N·m；

n_e——電動機額定轉速，r/min。

②對恒定負載轉矩，在額定轉速以上調速時，其額定功率應按所要求的最高工作轉速計算，即

式中　n_max——電動機的最高工作轉速，r/min。

③農用電動機功率的選擇：農用電動機的功率應根據被拖動的生產機械所需要的功率來決定。選得過大，費用高，且浪費電能；選得過小，帶不動負荷，甚至將電動機燒毀。一般應按以下要求選擇。

a.對于采用直接傳動的電動機，容量以1～1.1倍負荷功率為宜；對于采用皮帶傳動的電動機，容量以1.05～1.15倍負荷功率為宜。

b.電犁電動機的負荷功率可按下式計算：

式中　F——電犁的最大牽引力，N；

v——電犁的速度，m/s；

η——從電動機轉軸到農田機械軸之間的總傳送效率，可取0.7～0.9。

c.脫粒機電動機的負荷功率可按下式計算：

式中　K——經驗系數，可取0.134；

L、D——脫粒機滾筒的長度和直徑，cm；

Z——谷物稻稈數；

η——總效率，可取0.8。

（2）電動機轉速的選擇

電動機的轉速應根據所拖動的生產機械的轉速來選擇。具體選擇如下。

①采用聯軸器直接傳動，電動機的額定轉速應等于生產機械的額定轉速。

②采用皮帶傳動，電動機的額定轉速不應與生產機械的額定轉速相差太多，其變速比一般不宜大于3。通常可選用4級（同步轉速為1500r/min）的電動機，這種轉速比較適合一般農業機械或糧食加工機械的轉速匹配。

③選擇電動機轉速時，應注意轉速不宜選得過低。因為電動機的額定轉速越低，則極數越多，體積越大，價格越高。當然，電動機的轉速也不宜選得過高，否則會使傳動裝置過于復雜。

（3）異步電動機試運行

電動機通電運轉前，有條件時應將其與負荷機械分開，不能分開時應不帶負荷試車。具體試車如下。

①經檢查確實具備試車條件了，即可啟動電動機，一方面觀察電動機啟動電流及進入正常運行狀態時的電流；另一方面觀察電動機有無打火、冒煙及異常振動和聲響。人站在電源開關旁，一旦發現有異常情況，應立即拉斷電源。

②運行正常后，讓電動機空載運轉一段時間，檢查空載電流是否正常，電動機是否發熱，軸承部位是否發熱；用試聽棒聽軸承運轉聲是否正常；檢查傳動裝置是否良好。

③如一切正常，30min后便可逐漸增加負荷，并觀察帶負荷后電流情況。

電動機空載運轉30min，除檢查電動機是否正常外，還有借助電動機內部發熱自行除潮干燥的作用。

對于新購或放置較久的電動機，試車時最容易冒白色煙霧。這容易讓人認為電動機繞組燒壞了。其實，這種煙霧沒有焦臭味，用手觸摸電動機外殼也不燙。產生這種現象的原因，是電動機內部有些潮氣，經繞組通電發熱后，油污、潮氣被蒸發出來了。只要讓它運行一段時間，煙霧就會自行消失。

在試車中，若電動機出現異常情況或發生短路、漏電等故障，應立即停機檢查，查明原因并處理后，再繼續試車。熔絲熔斷后，切不可用粗銅絲代替進行試車，以免造成更大的事故及燒壞電動機。