王紅蓮　朱永剛　王冬彬

摘 要：電動(dòng)機(jī)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，然而目前許多企業(yè)的電工人員由于業(yè)務(wù)素質(zhì)與業(yè)務(wù)能力水平存在較大差異，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作原理與性能參數(shù)的選擇不甚了解，在電動(dòng)機(jī)的使用與選型過程中存在不當(dāng)之處，文章作者通過對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作性能與性能參數(shù)的分析，希望對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電工人員業(yè)務(wù)水平的提高有所幫助。

關(guān)鍵詞：額定功率；效率；定子；轉(zhuǎn)子

引言

實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)化的旋轉(zhuǎn)機(jī)械稱為電機(jī)。其中把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的電機(jī)成為發(fā)電機(jī)，能夠把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的電機(jī)稱為電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)按照供電電源的種類不同可以劃分為直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)兩類，交流電動(dòng)機(jī)可以分為同步電動(dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)作為選型的重要指標(biāo)，其數(shù)值的大小代表了電動(dòng)機(jī)工作能力與品質(zhì)的高低，應(yīng)當(dāng)是每位電工人員應(yīng)當(dāng)掌握與理解的重要參數(shù)指標(biāo)。

1 電動(dòng)機(jī)性能及參數(shù)的介紹

1.1 直流電動(dòng)機(jī)的介紹

直流電動(dòng)機(jī)與交流電動(dòng)機(jī)相比結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、使用和維護(hù)的要求高。但是直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬并且具有平滑的調(diào)速性能，因此在電車、電氣機(jī)床、起重機(jī)械、電力牽引設(shè)備等方面應(yīng)用廣泛。直流電動(dòng)機(jī)主要有定子、轉(zhuǎn)子、換向器等三部分組成，其中換向器是直流電動(dòng)機(jī)所特有部件。根據(jù)定子、轉(zhuǎn)子線圈的勵(lì)磁方式的不同，可以分為他勵(lì)電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)與復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)四種。

電動(dòng)機(jī)銘牌中主要參數(shù)包括電動(dòng)機(jī)型號(hào)、額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、額定效率等。其中，額定電壓（UN）是指電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)所能承受的工作電壓。額定電流（IN）是指電機(jī)安規(guī)定的工作方式運(yùn)行時(shí)，繞組允許通過的電流。額定轉(zhuǎn)速（nN）指電機(jī)在額定電壓、額定電流與額定功率的情況下運(yùn)行的電機(jī)轉(zhuǎn)速。額定功率（PN）是指電動(dòng)機(jī)按規(guī)定的工作方式運(yùn)行時(shí)所能提供的輸出功率，也是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上所輸出的機(jī)械功率。電動(dòng)機(jī)由電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出的過程中，由于機(jī)械傳動(dòng)過程的機(jī)械效率無法達(dá)到100%，不可避免的存在機(jī)械損失，因此必定存在機(jī)械效率數(shù)值。因此電動(dòng)機(jī)額定功率（PN）應(yīng)為額定電壓（UN）、額定電流（IN）以及電動(dòng)機(jī)的額定效率（）的乘積，即PN=UN*IN*。

對(duì)于電動(dòng)機(jī)來說，電動(dòng)機(jī)的額定功率是以額定轉(zhuǎn)矩（MN）與額定轉(zhuǎn)速（nN）的形式來體現(xiàn)的。電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（MN）、額定功率（PN）、額定轉(zhuǎn)速（nN）三者的關(guān)系為：MN=9550PN/nN結(jié)合上述電動(dòng)機(jī)額定功率的計(jì)算公式PN=UN*IN*，直流電動(dòng)機(jī)的主要性能參數(shù)額定電壓、額定電流、額定效率、額定轉(zhuǎn)速以及額定轉(zhuǎn)矩的相互關(guān)系為：

MN*nN/9550=UN*IN*

由上述公式可以直觀分析出直流電動(dòng)機(jī)銘牌各性能參數(shù)之間的相互關(guān)系，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在工作過程中某一性能參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，我們能夠快速直觀的分析出各性能參數(shù)的變化趨勢(shì)，從而了解此時(shí)電動(dòng)機(jī)的工作性能與工作狀態(tài)。

1.2 交流電動(dòng)機(jī)性能及參數(shù)的介紹

交流電動(dòng)機(jī)根據(jù)工作的原理可以分為異步電動(dòng)機(jī)與同步電動(dòng)機(jī)，其中異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維修方便、價(jià)格便宜，是所有電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種。與直流電動(dòng)機(jī)相比，交流電動(dòng)機(jī)主要有定子與轉(zhuǎn)子等組成。其中定子繞組是定子的電路部分，異步電動(dòng)機(jī)的定子三相繞組共有六個(gè)出線端，通常接在置于電動(dòng)機(jī)外殼上的接線盒中。三個(gè)繞組的首端接頭分別用U1、V1、W1表示，其對(duì)應(yīng)的末端分別用U2、V2、W2表示。因此交流電動(dòng)機(jī)的定子繞組可以聯(lián)結(jié)為星形或三角形兩種方式。交流電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的定子接線方式在電動(dòng)機(jī)的銘牌中有明確規(guī)定，星形與三角形定子接線方式如圖1所示。

交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠型與繞線型兩種，其中鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組是自己短路的繞組，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造、成本低、運(yùn)行維護(hù)方便。其缺點(diǎn)為調(diào)速性能差，起動(dòng)力矩小。繞線型轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)對(duì)稱的三相繞組作星型聯(lián)結(jié)。三個(gè)繞組的三個(gè)尾端聯(lián)結(jié)在一起，三個(gè)首端分別接到轉(zhuǎn)軸的三個(gè)銅制的滑環(huán)上，通過電刷與外電路的可變電阻器相聯(lián)結(jié)，用于起動(dòng)或調(diào)速。

交流電動(dòng)機(jī)定子電路星形啟動(dòng)三角形運(yùn)行（降壓?jiǎn)?dòng)）的介紹：在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，將停止?fàn)顟B(tài)的電動(dòng)機(jī)的定子繞組聯(lián)結(jié)為星形，以降低啟動(dòng)電壓，限制啟動(dòng)電流，待電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后再把定子繞組聯(lián)結(jié)成三角形，使得電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)聯(lián)結(jié)成星形接線電路，此時(shí)的啟動(dòng)電壓為三角形聯(lián)結(jié)時(shí)電壓的1/1.732，啟動(dòng)電流、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩同理相應(yīng)的減小，因此這種降壓?jiǎn)?dòng)的方式只適合輕載或空載的條件下啟動(dòng)運(yùn)行。其電路原理圖如圖2所示。

交流電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)的分析：對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)來說，交流電動(dòng)機(jī)的額定功率，額定轉(zhuǎn)矩（MN）、額定功率（PN）、額定轉(zhuǎn)速（nN）、額定電壓（UN）、額定電流額定電流的乘積（IN）的關(guān)系與直流電動(dòng)機(jī)相似同理滿足下列公式關(guān)系：

MN*nN / 9550=UN*IN*

同理交流電動(dòng)機(jī)在工作過程中某一性能參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，我們能夠快速直觀的分析出各性能參數(shù)的變化趨勢(shì)，從而了解此時(shí)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，在此不作詳細(xì)闡述。

1.3 發(fā)電機(jī)性能參數(shù)的介紹

發(fā)電機(jī)是將外界輸入機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出的機(jī)械設(shè)備，其相關(guān)性能參數(shù)的關(guān)系與電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)的關(guān)系相似。對(duì)于電動(dòng)機(jī)由于運(yùn)動(dòng)部件間摩擦因素的存在，輸入電動(dòng)機(jī)的電能并不能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；同理，對(duì)于發(fā)電機(jī)而言輸入發(fā)電機(jī)的機(jī)械能也不可能完全轉(zhuǎn)換為電能。其相關(guān)性能參數(shù)的相互關(guān)系為：（MN*nN / 9550）*=UN*IN即輸入發(fā)電機(jī)的輸入總功率乘以發(fā)電機(jī)的額定效率轉(zhuǎn)換成為輸入的有效功率，有效的輸入功率才能完全的轉(zhuǎn)換成為發(fā)電機(jī)的輸出電功率。通過觀察我們發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與相關(guān)性能參數(shù)之間的相互關(guān)具有較大的相似之處，尤其對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)而言，當(dāng)外部某些使用條件發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)與直流發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)可以相互發(fā)生轉(zhuǎn)換。

2 結(jié)束語

電動(dòng)機(jī)作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中最常用的動(dòng)力拖動(dòng)設(shè)備，與我們的日常生活生產(chǎn)密切相關(guān)，文章作者從電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)的相互關(guān)系角度進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，當(dāng)電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的某一工作性能參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，能夠根據(jù)參數(shù)之間的相互關(guān)系迅速、準(zhǔn)確的對(duì)其他性能參數(shù)的影響做出判斷，從而掌握電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)此時(shí)的工作狀況。鑒于作者水平能力的限制，在書寫的過程中難免出現(xiàn)不當(dāng)之處敬請(qǐng)指正。

參考文獻(xiàn)

[1]席時(shí)達(dá).電工技術(shù)[M].高等教育出版社.