電動機的選擇

電機種類繁多，結(jié)構(gòu)各異，適用于不同的場合。在選擇電機時，首先要根據(jù)負(fù)載特性、安裝位置、運行方式、配套機械的使用環(huán)境來選擇，從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面綜合考慮后再確定選用什么類型的電機。

對變速調(diào)速沒有特殊要求的一般機械設(shè)備，可選用機械特性硬的鼠籠式異步電動機。對于要求起動特性好，小范圍內(nèi)調(diào)速平穩(wěn)的設(shè)備，一般應(yīng)選用繞線式異步電動機。對于有特殊要求的設(shè)備，可選用特殊結(jié)構(gòu)的電機，如小型提升機、起重設(shè)備等，也可選用錐形轉(zhuǎn)子制動電機。

三相異步電動機的型號、結(jié)構(gòu)特點和用途見表7-2。

表7-2三相異步電動機的型號、結(jié)構(gòu)特點和用途

電動機容量(功率)的選擇

電動機的功率應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機械所需的功率來選擇，盡量使電動機在額定負(fù)載下運行。實踐證明，負(fù)載為額定負(fù)載的70% ~ 100%時，電機的效率最高。如果電機容量過大，就會出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，其輸出的機械功率得不到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高。如果電機容量過小，就會出現(xiàn)“小馬拉大車”的現(xiàn)象，造成電機長期過載，發(fā)熱損壞其絕緣，甚至燒毀電機。一般對于直驅(qū)的電機，容量應(yīng)為負(fù)載功率的1 ~ 1.1倍;對于皮帶驅(qū)動的電機，容量應(yīng)為負(fù)載功率的1.05 ~ 1.15倍。

此外，在選擇電機時，還應(yīng)考慮配電變壓器的容量。一般情況下，直接啟動時最大電機的功率不應(yīng)超過變壓器容量的30%。

電動機轉(zhuǎn)速的選擇

根據(jù)電機驅(qū)動的機械的轉(zhuǎn)速要求，選擇相應(yīng)轉(zhuǎn)速的電機。如果聯(lián)軸器用于直接傳動，電機的額定轉(zhuǎn)速應(yīng)與生產(chǎn)機械的轉(zhuǎn)速相同。如果采用帶傳動，電機的額定轉(zhuǎn)速不應(yīng)與生產(chǎn)機械的額定轉(zhuǎn)速相差太大，其速比一般不應(yīng)大于3。如果生產(chǎn)機械轉(zhuǎn)速和電機轉(zhuǎn)速相差較大，可以選擇比生產(chǎn)機械轉(zhuǎn)速稍高的電機，再加一個減速器，使兩者都以各自的額定轉(zhuǎn)速運行。

在選擇電機轉(zhuǎn)速時，不宜選得太低，因為電機額定轉(zhuǎn)速越低，極數(shù)越多，體積越大，價格越高。但高速電機啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動電流大，電機的軸承也容易磨損。因此在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，多選用同步轉(zhuǎn)速為1 500 r/min(四極)或1 000 r/min(六極)的電機，適用性強，功率因數(shù)和效率高。

電動機防護(hù)形式的選擇

電機的保護(hù)形式有開式、保護(hù)式、封閉式和防爆式。應(yīng)根據(jù)電機的工作環(huán)境進(jìn)行選擇。

敞開式電機內(nèi)部的空氣可以順暢地與外界交流，散熱條件很好，但其帶電和轉(zhuǎn)動部分沒有特別的保護(hù)，只能在干燥清潔的工作環(huán)境中使用。

保護(hù)電機有防滴、防濺、網(wǎng)罩，可以防止水滴、水漿從某一方向落入電機。雖然其散熱條件比敞開式電機差，但應(yīng)用廣泛。

封閉式電機的外殼是全封閉的，廣泛應(yīng)用于多塵和潮濕的場所。

防爆電機外殼密封結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，機械強度高，在有爆炸性氣體的場合應(yīng)采用封閉式電機。

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電動機的安裝

1.電機基礎(chǔ)的安裝

(1)固定基礎(chǔ)的安裝

如果電機的安裝地點長期固定，其基礎(chǔ)可采用混凝土結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)形狀如圖7-9所示?；A(chǔ)高出地面的高度h一般為100 ~ 150 mm，具體高度取決于電機的規(guī)格、傳動方式和安裝條件。底座的長度l和寬度b應(yīng)根據(jù)底板或電機底座的尺寸確定，每邊應(yīng)比電機底座寬100 ~ 150 mm?；A(chǔ)深度一般為地腳螺栓長度的1.5 ~ 2.0倍，以保證埋設(shè)的地腳螺栓有足夠的強度。基礎(chǔ)質(zhì)量應(yīng)為機組質(zhì)量的2.5 ~ 3.0倍。

圖7-9電機基礎(chǔ)

澆筑基礎(chǔ)前，應(yīng)挖好基坑，夯實底部，防止基礎(chǔ)下沉。然后在坑底鋪上一層石頭，用水淋透夯實，然后在石頭上墊上基礎(chǔ)模板，或者在澆筑混凝土的木架上鋪上木板，埋上地腳螺栓。

澆注混凝土?xí)r，必須保持地腳螺栓的位置不變和垂直。澆注時速度不能太快，邊澆注邊用鐵釬搗實。混凝土澆完后，在基礎(chǔ)上覆蓋草袋，并經(jīng)常灑水，保護(hù)草袋不被弄濕。養(yǎng)護(hù)7天后即可拆除模板，然后繼續(xù)養(yǎng)護(hù)7 ~ 10天，即可安裝電機。

在容易發(fā)生振動的地方，電機的底座基礎(chǔ)應(yīng)鑄造成鋸齒形，以增強抗震性能。

(2)未固定基礎(chǔ)的安裝

如果電機安裝位置長期不固定，電機功率較小，可以安裝在木架上，木架用100mm200mm方木制作，埋入地下，用鐵釬或木樁固定。

如果電動機是移動式的，功率比較小，也可以在使用地點用打樁的方法把電動機和被驅(qū)動的機械設(shè)備固定在一起。使用時應(yīng)注意安裝牢固穩(wěn)定，防止電機過度振動和跳動。

2.地腳螺栓的嵌入

為保證地腳螺栓埋設(shè)牢固，埋入基礎(chǔ)中的地腳螺栓一端通常呈人字形或鉤形，如圖7-10所示。埋設(shè)地腳螺栓時，埋入混凝土的深度一般為螺栓直徑的10倍左右，人字形開口或掛鉤的長度約為埋入混凝土中螺栓深度的一半。

圖7-10地腳螺栓嵌入

安裝到位

有兩種方法可以將電機安裝在混凝土基礎(chǔ)上。一種方法是將電機底座直接安裝在基礎(chǔ)上，如圖7-11所示。另一種是先安裝槽軌，然后在槽軌上安裝電機，如圖7-12所示。后一種安裝方式便于更換電機和調(diào)整安裝。

圖7-11混凝土基礎(chǔ)上的電機安裝

圖7-12在槽軌上安裝電機

短距離運輸電機時，當(dāng)質(zhì)量在100kg以下時，可以用鐵棒通過電機上部的吊環(huán)將其搬運到基礎(chǔ)上，也可以將繩子綁在電機的吊環(huán)或底座上，用杠桿搬運。禁止將繩子繞在電機的膠帶或轉(zhuǎn)軸上，或通過電機端蓋吊起電機。質(zhì)量超過100kg的電機應(yīng)使用起重機或滑輪(電動葫蘆)吊裝。為了防止振動，安裝時要在電機和基礎(chǔ)之間墊一層硬橡膠板，四角的地腳螺栓上要墊上彈簧墊圈。

電機安裝到位后，用水平儀對電機進(jìn)行垂直和水平校正。如果不平，可在框架下墊一塊厚度為0.5 ~ 5.0 mm的鋼板進(jìn)行校正，如圖7-13所示。禁止在框架下使用木屑、竹片或鋁片。否則，地腳螺栓擰緊時或電機運轉(zhuǎn)過程中，木屑、竹片、鋁片會變形或折斷，影響電機的安裝精度。

圖7-13電機水平校正

4.電機傳動裝置的安裝和校正

如果傳動裝置安裝不當(dāng)，會增加電機的負(fù)載，嚴(yán)重時會燒壞電機的繞組，損壞電機的軸承。電機有多種傳動形式，如齒輪傳動

齒輪傳動時，電機的軸應(yīng)與從動軸平行，兩個齒輪的嚙合要合適。兩個齒之間的間隙可以用測隙規(guī)測量。如果間隙均勻，說明兩軸平行，否則要調(diào)整。

(2)皮帶傳動裝置的安裝和校正

電機的兩個滑輪直徑要根據(jù)機械傳動的要求進(jìn)行匹配，傳動比要滿足要求。兩個滑輪的寬度中心線應(yīng)在一條直線上，安裝時兩軸必須平行，否則會損壞輸送帶，電機會振動，嚴(yán)重時會燒壞電機繞組。如果是平帶，電機在運轉(zhuǎn)過程中可能會造成脫帶事故。

如果兩個滑輪的寬度相等，可用一根細(xì)繩拉緊并緊靠在兩個滑輪的端面上。如果細(xì)繩均勻接觸A、B、C、D點，說明兩軸平行，滑輪寬度中心線在一條直線上，可以使用電機，如圖7-14所示。當(dāng)細(xì)線距離CD一定距離時，松開電機的緊固螺母，沿軸向向前平移電機，直到A、B、C、D在一條直線上，然后擰緊固定螺母。

當(dāng)A、B、D在一條直線上，C點與細(xì)線有一段距離時，說明兩軸不平行。這時必須在電機后面(非傳動端)的底座上加一個墊片把它抬高，這樣A、B、C、D最后就在一條直線上了。

對于其他需要糾正的狀態(tài)，可以類比。

(3)聯(lián)軸器傳動裝置的安裝和校正

安裝常用的彈性聯(lián)軸器時，應(yīng)將聯(lián)軸器的兩半分別安裝在電機和機械的軸上，然后將電機移近接頭處。當(dāng)兩軸在一條直線上時，電機底座的安裝螺栓應(yīng)先擰緊，但不要太緊。然后，如圖7-15所示將鋼尺放在聯(lián)軸器的兩半上，然后用手將電機的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)180。同時，用直尺檢查聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動時的高度是否有差異。如果高度不一致，要在電機座或機械傳動座下面墊一些鋼筋，使聯(lián)軸器上下平衡，處于同一軸向位置。如果以上兩個方面都調(diào)整好了，說明電機和機械軸處于同軸狀態(tài)。調(diào)整兩個半片聯(lián)軸器，使端面與另一個車輪端面有1 ~ 2 mm的平衡間隙后，即可分別固定聯(lián)軸器的機械部分和電機，擰緊地腳螺栓即可進(jìn)行試運轉(zhuǎn)。

圖7-14電機皮帶輪校正方法

圖7-15聯(lián)軸器安裝和校準(zhǔn)

5.電機供電管道安裝

一般來說，安裝電機電源線有兩種方法。一種方法是將電機的四根動力電纜(其中一根為電機保護(hù)零線或接地線)穿入具有阻燃性能的塑料管內(nèi)，然后從電源開關(guān)下的樁頭處裸露至電機接線盒。另一種是預(yù)埋鋼管法。這種方法安裝美觀，安裝規(guī)整，安全系數(shù)高，使用壽命長，目前在很多地方或單位廣泛使用。一般應(yīng)在澆注混凝土前將帶電線的鋼管埋好，連接電機一端的鋼管管口離地面不應(yīng)小于100mm，最好用蛇形管(帶)或軟管伸入接線盒內(nèi)，如圖7-16所示。用鋼管敷設(shè)電機電源線時，要求一臺電機的三根電源線同時穿入該鋼管，導(dǎo)線穿過的鋼管應(yīng)做接零或接地處理(穿線前兩端應(yīng)焊接零或接地螺絲，多股銅線在接三相四線零線或接地線的同時應(yīng)接在電機外殼上)，以保證用電安全。

圖7-16用鋼管安裝電機電源線

6.電動機的保護(hù)接地和中性安裝

為了防止電動機繞組的保護(hù)絕緣層損壞時發(fā)生人身觸電，必須為電動機安裝保護(hù)接地線或保護(hù)接零裝置，以確保人身安全。

電動機接入三相電源時，如果電網(wǎng)中性點不直接接地，這些電動機應(yīng)采取保護(hù)接地措施。方法是用接地線連接電機外殼。一般用粗銅線(不小于4mm2)與接地極可靠連接。這種方法稱為保護(hù)接地，接地電阻一般不大于4。原理是電機一旦漏電，當(dāng)人體接觸電機外殼或通過金屬管傳導(dǎo)到其他金屬接頭時，人體電阻遠(yuǎn)大于接地電阻，泄漏電流主要通過接地線流入大地，人體不會通過大電流危及生命，從而保護(hù)人身安全。接地保護(hù)示意圖如圖7-17所示。

圖7-17電機采用接地保護(hù)。

如果電網(wǎng)中性點直接接地，可采用保護(hù)性中性點連接。方法是用銅線將電機外殼與三相四線制電網(wǎng)的中性線連接起來。這種保護(hù)措施相對安全可靠，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用。其原理是電機外殼一旦發(fā)生漏電現(xiàn)象，會迅速形成較大的短路電流，使電路中的保險絲熔斷或使斷路器等過流裝置跳閘，從而斷開電源，保護(hù)人免受電擊。

值得注意的是，在同一三相四線制系統(tǒng)中，不允許部分電機設(shè)備外殼采用保護(hù)接地，其他電氣部分外殼采用保護(hù)接地。

粗鋼管、角鋼等金屬物體可作為埋設(shè)接地裝置的接地極。鋼管的壁厚最好不小于3.5毫米，長度一般在2-3米之間，但不小于2米.接地極應(yīng)垂直埋設(shè)，如圖7-18所示。為了便于打入地下，接地電極的前端做成尖頭形狀。為了降低接地電阻，接地極的數(shù)量應(yīng)在三個以上，最好埋在地下形成三角形并連接在一起。在它們周圍添加一些減阻劑。最后，接地體要保護(hù)好，避免被行人碰到。

圖7-18接地體安裝

電動機的使用

使用三相異步電動機時，應(yīng)注意以下幾點。

(1)三相異步電動機使用前，要詳細(xì)對照銘牌，按照銘牌上的電壓、頻率、功率、轉(zhuǎn)速等規(guī)格使用。

(2)使用電機前，進(jìn)行外部機械檢查，注意各部件是否完好，螺絲是否松動，檢查有無雜物，轉(zhuǎn)子能否轉(zhuǎn)動。用手輕輕轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子，檢查軸承潤滑，是否有噪音和摩擦，然后根據(jù)情況進(jìn)行修理。

使用電機前，用500V兆歐表檢查電機絕緣。電機絕緣電阻大于0.5m才能使用，小于0.5m要烘干。烘干方法是：如果有烤箱，可以把電機拆開，放在烤箱里烤。如果沒有這種條件，可以將轉(zhuǎn)子取出垂直放置(注意不要用硬物損傷線圈)，在電機定子中間放置一個150W的燈泡進(jìn)行干燥處理，蓋上厚布。如果電機很大，可以通過增加或減少燈泡的數(shù)量來調(diào)節(jié)溫度。電機應(yīng)在70 ~ 80烘烤7 ~ 8h，如圖7-19所示。

(4)檢查線電壓是否與電機的額定電壓一致，線電壓的變化不應(yīng)超過電機額定電壓的5%。

圖7-19電機干燥

檢查線路連接是否正確，觸點是否接觸良好，保護(hù)裝置是否完好。熔斷器的額定電流應(yīng)為電動機額定電流的1.5 ~ 2.5倍。

電機應(yīng)正確接地。接線盒右下方有一個專用的接地螺絲，接地線要接在這個螺絲上。

電機允許用聯(lián)軸器、直齒輪、皮帶輪驅(qū)動，但4kW以上的兩極電機不適合帶傳動。如果需要帶傳動，可以適當(dāng)增加三角皮帶的數(shù)量。

對于垂直安裝的電機，軸伸端為

11.檢查電機后，按照電機銘牌上的接線方法將電機接入電源，然后空載運行，檢查旋轉(zhuǎn)方向是否與實際要求一致。如果不是，先斷開電源，然后打開接線盒，再切換電源引入線的任意兩根線，然后空載運行15分鐘。觀察運轉(zhuǎn)中有無異常聲音、軸承漏油、電機發(fā)熱等現(xiàn)象。

12、電機在使用過程中，應(yīng)時刻注意防潮防塵，保持電機風(fēng)道暢通，所有機械連接部件要緊固，電氣接觸點要保持清潔，接觸良好。

13、電動機起動前應(yīng)盡量降低負(fù)荷，降壓起動可采用星-三角降壓起動器或自耦變壓器降壓起動器。

14、經(jīng)常使用的電機，應(yīng)每半年左右進(jìn)行一次維護(hù)、清洗和加油，以保證良好的潤滑。

15.拆卸電機前，從軸伸端或非軸伸端取出轉(zhuǎn)子更方便。

取出或裝載轉(zhuǎn)子時，必須特別注意不要碰撞定子繞組和刮傷鐵芯表面。如果電機的氣隙較大，可以在轉(zhuǎn)子和定子之間插入薄紙板，起到保護(hù)作用。用鋼絲繩吊出轉(zhuǎn)子時，轉(zhuǎn)子上系鋼絲繩的地方必須墊上木墊，防止轉(zhuǎn)子損壞或鋼絲繩在轉(zhuǎn)子上滑動。另外，換掛繩時，轉(zhuǎn)子不要放在定子鐵芯上，要在軸端墊上木板，帶風(fēng)扇的電機轉(zhuǎn)子要從風(fēng)扇端拉出。

16.更換繞組時，必須記下原繞組的形式、尺寸、匝數(shù)和線徑，按正常方法更換繞組。

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電動機定子繞組頭尾端的判別

1.利用交流電源和燈泡區(qū)分電機三相繞組的首尾。

當(dāng)三相電動機各繞組的首尾不能區(qū)分時，可用下列簡單方法確定。

先用36V的低壓燈作為測試燈，將電機每相繞組的兩端分開，然后將兩相繞組串聯(lián)220V的電源，剩下的一相繞組兩端用36V的燈泡連接。如果燈泡亮了，說明串聯(lián)的兩相首尾相連。燈泡不亮，說明頭接好了，如圖7-20。然后標(biāo)出兩相繞組的測量頭尾，再將繞組的一相與原來接燈泡的一相串聯(lián)，另一相接燈泡，再按上述方法將三相電機繞組頭尾分開。

圖7-20用交流電源和燈泡區(qū)分電機三相繞組的頭尾。

2.用萬用表判斷電機三相繞組的首尾。

電機三相繞組的頭尾，用萬用表也很容易判斷。先用萬用表歐姆檔測量電機六個端子中哪兩個端子同相。然后將萬用表的DC mA檔放在最小檔，將探針接在三相繞組的一相兩端，再將干電池的正負(fù)極接在另一相的兩端，如圖7-21所示。當(dāng)開關(guān)S閉合時，如果探針指示的電流為正，那么連接到蓄電池負(fù)極的端子和連接到萬用表正極探針的端子將是相同的。以此類推，其他兩相的頭尾也很容易找到。

圖7-21用萬用表判斷電機三相繞組頭尾。

電動機的接線

電機接線盒有兩種接線方式：三角形連接(三角形連接)和Y形連接(星形連接)。當(dāng)銘牌上標(biāo)有220/380V和/Y字樣時，表示供電電壓為220V三相交流電時，定子繞組為三角形接法，供電電壓為380V時，定子繞組應(yīng)為Y形接法。接線方式不允許隨意改變。目前Y系列電機在3kW及以下為Y型接法，4kW及以上為三角形接法。電機的額定線電壓為380伏。

電機接線盒中有兩排六個端子。規(guī)定上排三個端子從左到右編號為U1、V1、W1，下排三個端子從le開始編號為W2、U2、V2

當(dāng)采用三角形接線時，按圖7-22(b)所示方法連接，在電機接線盒內(nèi)連接上下兩用短路銅片，然后將三相電源分別接到U1、V1和W1上。即，三相定子繞組的第一相的尾端U2連接到第二相的首端V1，第二相的尾端V2連接到第三相的首端W1，第三相的尾端W2連接到第一相的首端U1，然后來自開關(guān)的三條線的末端分別連接到U1、V1和W1。如果有電機反轉(zhuǎn)，任何兩相線端都可以反轉(zhuǎn)，即會正轉(zhuǎn)。

圖7-22電機接線