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載下運行。實踐證明，負載為額定負載的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)為負載功率的1 ~ 1.1倍;對于皮帶驅(qū)動的電機，容量應(yīng)為負載功率的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。

電動機防護形式的選擇

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

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，只能在干燥清潔的工作環(huán)境中使用。

保護電機有防滴、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)。基礎(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。基礎(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?；A(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。

澆注混凝土時，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?；炷翝餐旰?，在基礎(chǔ)上覆蓋草袋，并經(jīng)常灑水，保護草袋不被弄濕。養(yǎng)護7天后即可拆除模板，然后繼續(xù)養(yǎng)護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，會增加電機的負載，嚴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，可用一根細繩拉緊并緊靠在兩個滑輪的端面上。如果細繩均勻接觸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。當細線距離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A、B、D在一條直線上，C點與細線有一段距離時，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

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.電動機的保護接地和中性安裝

為了防止電動機繞組的保護絕緣層損壞時發(fā)生人身觸電，必須為電動機安裝保護接地線或保護接零裝置，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。這種方法稱為保護接地，接地電阻一般不大于4。原理是電機一旦漏電，當人體接觸電機外殼或通過金屬管傳導到其他金屬接頭時，人體電阻遠大于接地電阻，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，從而保護人身安全。接地保護示意圖如圖7-17所示。

圖7-17電機采用接地保護。

如果電網(wǎng)中性點直接接地，可采用保護性中性點連接。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)備外殼采用保護接地，其他電氣部分外殼采用保護接地。

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)每半年左右進行一次維護、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，帶風扇的電機轉(zhuǎn)子要從風扇端拉出。

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，再將干電池的正負極接在另一相的兩端，如圖7-21所示。當開關(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)。當銘牌上標有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