第1章 电动机控制基本知识
1.1 基本知识
1.1.1 常用电气图形符号和文字符号
常用电气图形符号和文字符号见表1-1。
表1-1 常用电气图形符号和文字符号
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1.1.2 电动机的铭牌及引出线接法
（1）三相异步电动机的铭牌
电动机上都装有一块铭牌，只有看懂铭牌上所标各数据的意义，才能正确使用电动机。铭牌也是检修电动机的依据。图1-1是Y系列电动机的铭牌（JO2等老型号电动机的铭牌与Y系列的类似），铭牌上各数据的意义如下。
图1-1 Y系列电动机铭牌
①型号 Y表示（新系列）三相异步电动机；160表示机座号，数据为电动机中心高；M表示中机座（另外，还有S表示短机座，L表示长机座）；1表示铁芯长序号；2表示电动机的极数。
②额定功率（11kW） 电动机的额定功率是指电动机在额定工况下，转轴上所输出的机械功率。
③频率（50Hz） 电动机所接交流电源的频率。我国采用50Hz的频率。
④额定转速（2900r/min） 电动机在额定电压、额定频率和额定功率下，每分钟的转数。三相异步电动机2极为2825～2970r/min，4极为1390～1480r/min，6极为910～980r/min，8极为710～740r/min。电动机的额定功率越大，则转速越高。
⑤额定电压（380V） 是指电动机所用电源电压的额定值，我国低压三相交流电为380V。
⑥额定电流（21.8A） 是指电动机在额定电压，额定频率和额定负荷下定子绕组的线电流。电动机绕组为三角形接法时，线电流是相电流的
倍；为星形接法时，线电流等于相电流。电动机工作电流受外加电压、负荷等因素的影响较大。
电动机额定电流可由下式计算：
Ie=
（A）
式中 Pe——电动机的额定功率，kW；
Ue——电动机的额定电压，V；
cosφ——电动机的功率因数，为0.82～0.88；
η——电动机的效率，为0.8～0.9。
⑦绝缘等级（B级）及温升 绝缘等级是指电动机绕组所用绝缘材料的耐热等级。Y系列采用B级绝缘，其极限温度为130℃；J2、JO2系列采用E级绝缘，其极限温度为120℃；J、JO系列采用A级绝缘，其极限温度为105℃。
温升是指所用绝缘材料的最高允许温度（极限温度）与规定的环境温度（40℃）之差，或称额定温升。
⑧工作制 是指电动机在额定条件下允许连续使用时间的长短。工作制可分为三类：连续工作、短时工作和断续工作。
⑨防护等级（IP44） Y系列的防护等级有IP44、IP23，IP表示外壳防护符号。
IP44：第一个“4”表示能防止直径大于1mm的小固体异物进入壳内；第二个“4”表示防溅电动机。
IP23：“2”表示能防止直径大于12mm的小固体异物进入壳内；“3”表示与铅垂线成60°角或小于60°角范围内的滴水对电动机无有害的影响。
⑩电动机的接法（△接法） 三相异步电动机一般采用星形（Y）接法或三角形（△）接法。
此外，铭牌上还有电动机质量、出厂日期和标准编号等信息。
（2）三相异步电动机引出线接法
普通三相异步电动机有6个引出接线头。电动机定子绕组有星形连接和三角形连接两种，其引出线的接法如图1-2所示。
图1-2 普通三相异步电动机引出线的接法
（3）YD系列变极多速异步电动机引出线接法
YD系列变极多速异步电动机引出线的接法见表1-2。
表1-2 YD系列变极多速异步电动机引出线的接法
1.1.3 异步电动机的工作条件及技术数据
（1）异步电动机的工作条件
①为了保证电动机的额定输出功率，电动机出线端电压不得高于额定电压的10%，不得低于额定电压的5%。
②电动机出线端电压低于额定电压的5%时，为了保证额定输出功率，定子电流允许比额定电流增大5%。
③电动机在额定输出功率下运行时，相间电压的不平衡率不得超过5%。
④当环境温度不同时，电动机电流允许增减见表1-3和表1-4。
表1-3 环境温度超过40℃时电动机额定电流应降低百分率
表1-4 环境温度低于40℃时电动机额定电流应增加百分率
如果不能满足电动机一般工作条件的要求，电动机的输出功率将减小，带负荷能力差，电动机发热增高，严重时不能启动，甚至烧毁。
农村电网电压一般偏低，《农村供电规划导则》规定用户受端电压在正常情况下允许在+7.5%～-10%范围内变动，在事故情况下允许在+10%～-15%范围内变动。电压偏低时，会对电动机造成影响。
另外，正常使用负荷率低于40%的电动机应予以调整或更换；空载率大于50%的中小型电动机应加限制空载装置，以节约电能（所谓空载率，是指电动机空载运行时间与带负荷运行时间之比）。
（2）Y系列异步电动机的技术数据
Y系列三相异步电动机与原JO2系列电动机相比，体积平均缩小15%，质量平均减小12%。Y系列电动机采用B级绝缘，实际运行中定子绕组的温升较小，有10℃以上的温升裕度。
Y系列三相异步电动机技术数据见表1-5。
表1-5 Y系列三相异步电动机技术数据
（3）YR系列（IP44）异步电动机的技术数据
YR系列小型绕线型三相异步电动机定子绕组为△接法，采用B级绝缘。
YR系列绕线型三相异步电动机技术数据见表1-6。
表1-6 YR系列（IP44）绕线型三相异步电动机技术数据
1.1.4 电动机的选择及试运行
（1）电动机功率选择
①对于平稳或变化很小的负载连续工作制的电动机额定功率为
式中 Pe——电动机额定功率，kW；
Pz——负载功率，kW；
Mz——折算到电动机轴上的静负载转矩，N·m；
ne——电动机额定转速，r/min。
②对恒定负载转矩，在额定转速以上调速时，其额定功率应按所要求的最高工作转速计算，即
式中 nmax——电动机的最高工作转速，r/min。
③农用电动机功率的选择：农用电动机的功率应根据被拖动的生产机械所需要的功率来决定。选得过大，费用高，且浪费电能；选得过小，带不动负荷，甚至将电动机烧毁。一般应按以下要求选择。
a.对于采用直接传动的电动机，容量以1～1.1倍负荷功率为宜；对于采用皮带传动的电动机，容量以1.05～1.15倍负荷功率为宜。
b.电犁电动机的负荷功率可按下式计算：
式中 F——电犁的最大牵引力，N；
v——电犁的速度，m/s；
η——从电动机转轴到农田机械轴之间的总传送效率，可取0.7～0.9。
c.脱粒机电动机的负荷功率可按下式计算：
式中 K——经验系数，可取0.134；
L、D——脱粒机滚筒的长度和直径，cm；
Z——谷物稻秆数；
η——总效率，可取0.8。
（2）电动机转速的选择
电动机的转速应根据所拖动的生产机械的转速来选择。具体选择如下。
①采用联轴器直接传动，电动机的额定转速应等于生产机械的额定转速。
②采用皮带传动，电动机的额定转速不应与生产机械的额定转速相差太多，其变速比一般不宜大于3。通常可选用4级（同步转速为1500r/min）的电动机，这种转速比较适合一般农业机械或粮食加工机械的转速匹配。
③选择电动机转速时，应注意转速不宜选得过低。因为电动机的额定转速越低，则极数越多，体积越大，价格越高。当然，电动机的转速也不宜选得过高，否则会使传动装置过于复杂。
（3）异步电动机试运行
电动机通电运转前，有条件时应将其与负荷机械分开，不能分开时应不带负荷试车。具体试车如下。
①经检查确实具备试车条件了，即可启动电动机，一方面观察电动机启动电流及进入正常运行状态时的电流；另一方面观察电动机有无打火、冒烟及异常振动和声响。人站在电源开关旁，一旦发现有异常情况，应立即拉断电源。
②运行正常后，让电动机空载运转一段时间，检查空载电流是否正常，电动机是否发热，轴承部位是否发热；用试听棒听轴承运转声是否正常；检查传动装置是否良好。
③如一切正常，30min后便可逐渐增加负荷，并观察带负荷后电流情况。
电动机空载运转30min，除检查电动机是否正常外，还有借助电动机内部发热自行除潮干燥的作用。
对于新购或放置较久的电动机，试车时最容易冒白色烟雾。这容易让人认为电动机绕组烧坏了。其实，这种烟雾没有焦臭味，用手触摸电动机外壳也不烫。产生这种现象的原因，是电动机内部有些潮气，经绕组通电发热后，油污、潮气被蒸发出来了。只要让它运行一段时间，烟雾就会自行消失。
在试车中，若电动机出现异常情况或发生短路、漏电等故障，应立即停机检查，查明原因并处理后，再继续试车。熔丝熔断后，切不可用粗铜丝代替进行试车，以免造成更大的事故及烧坏电动机。