對電動機性能及參數的分析

王紅蓮　朱永剛　王冬彬

摘 要：電動機在現代化工業生產中應用廣泛，然而目前許多企業的電工人員由于業務素質與業務能力水平存在較大差異，對電動機的工作原理與性能參數的選擇不甚了解，在電動機的使用與選型過程中存在不當之處，文章作者通過對電動機的工作性能與性能參數的分析，希望對現場電工人員業務水平的提高有所幫助。

關鍵詞：額定功率；效率；定子；轉子

引言

實現機械能與電能相互轉化的旋轉機械稱為電機。其中把機械能轉化為電能的電機成為發電機，能夠把電能轉化為機械能的電機稱為電動機。電動機按照供電電源的種類不同可以劃分為直流電動機與交流電動機兩類，交流電動機可以分為同步電動機與異步電動機。電動機的性能參數作為選型的重要指標，其數值的大小代表了電動機工作能力與品質的高低，應當是每位電工人員應當掌握與理解的重要參數指標。

1 電動機性能及參數的介紹

1.1 直流電動機的介紹

直流電動機與交流電動機相比結構復雜、價格昂貴、使用和維護的要求高。但是直流電動機的起動轉矩大，調速范圍寬并且具有平滑的調速性能，因此在電車、電氣機床、起重機械、電力牽引設備等方面應用廣泛。直流電動機主要有定子、轉子、換向器等三部分組成，其中換向器是直流電動機所特有部件。根據定子、轉子線圈的勵磁方式的不同，可以分為他勵電動機、并勵電動機、串勵電動機與復勵電動機四種。

電動機銘牌中主要參數包括電動機型號、額定功率、額定電壓、額定電流、額定轉速、額定效率等。其中，額定電壓（UN）是指電動機長期運行時所能承受的工作電壓。額定電流（IN）是指電機安規定的工作方式運行時，繞組允許通過的電流。額定轉速（nN）指電機在額定電壓、額定電流與額定功率的情況下運行的電機轉速。額定功率（PN）是指電動機按規定的工作方式運行時所能提供的輸出功率，也是電動機轉軸上所輸出的機械功率。電動機由電能轉化為機械能輸出的過程中，由于機械傳動過程的機械效率無法達到100%，不可避免的存在機械損失，因此必定存在機械效率數值。因此電動機額定功率（PN）應為額定電壓（UN）、額定電流（IN）以及電動機的額定效率（）的乘積，即PN=UN*IN*。

對于電動機來說，電動機的額定功率是以額定轉矩（MN）與額定轉速（nN）的形式來體現的。電動機額定轉矩（MN）、額定功率（PN）、額定轉速（nN）三者的關系為：MN=9550PN/nN結合上述電動機額定功率的計算公式PN=UN*IN*，直流電動機的主要性能參數額定電壓、額定電流、額定效率、額定轉速以及額定轉矩的相互關系為：

MN*nN/9550=UN*IN*

由上述公式可以直觀分析出直流電動機銘牌各性能參數之間的相互關系，當電動機在工作過程中某一性能參數發生改變時，我們能夠快速直觀的分析出各性能參數的變化趨勢，從而了解此時電動機的工作性能與工作狀態。

1.2 交流電動機性能及參數的介紹

交流電動機根據工作的原理可以分為異步電動機與同步電動機，其中異步電動機由于結構簡單、運行可靠、維修方便、價格便宜，是所有電動機中應用最為廣泛的一種。與直流電動機相比，交流電動機主要有定子與轉子等組成。其中定子繞組是定子的電路部分，異步電動機的定子三相繞組共有六個出線端，通常接在置于電動機外殼上的接線盒中。三個繞組的首端接頭分別用U1、V1、W1表示，其對應的末端分別用U2、V2、W2表示。因此交流電動機的定子繞組可以聯結為星形或三角形兩種方式。交流電動機正常工作時的定子接線方式在電動機的銘牌中有明確規定，星形與三角形定子接線方式如圖1所示。

交流電動機的轉子繞組有鼠籠型與繞線型兩種，其中鼠籠式轉子繞組是自己短路的繞組，它的結構簡單，容易制造、成本低、運行維護方便。其缺點為調速性能差，起動力矩小。繞線型轉子繞組與定子繞組相似，在轉子鐵心槽內對稱的三相繞組作星型聯結。三個繞組的三個尾端聯結在一起，三個首端分別接到轉軸的三個銅制的滑環上，通過電刷與外電路的可變電阻器相聯結，用于起動或調速。

交流電動機定子電路星形啟動三角形運行（降壓啟動）的介紹：在電動機啟動時，將停止狀態的電動機的定子繞組聯結為星形，以降低啟動電壓，限制啟動電流，待電動機啟動后再把定子繞組聯結成三角形，使得電動機全壓運行。電動機啟動時聯結成星形接線電路，此時的啟動電壓為三角形聯結時電壓的1/1.732，啟動電流、啟動轉矩同理相應的減小，因此這種降壓啟動的方式只適合輕載或空載的條件下啟動運行。其電路原理圖如圖2所示。

交流電動機性能參數的分析：對于交流電動機來說，交流電動機的額定功率，額定轉矩（MN）、額定功率（PN）、額定轉速（nN）、額定電壓（UN）、額定電流額定電流的乘積（IN）的關系與直流電動機相似同理滿足下列公式關系：

MN*nN / 9550=UN*IN*

同理交流電動機在工作過程中某一性能參數發生改變時，我們能夠快速直觀的分析出各性能參數的變化趨勢，從而了解此時電動機的工作狀態，在此不作詳細闡述。

1.3 發電機性能參數的介紹

發電機是將外界輸入機械能轉化為電能輸出的機械設備，其相關性能參數的關系與電動機的性能參數的關系相似。對于電動機由于運動部件間摩擦因素的存在，輸入電動機的電能并不能轉換為機械能；同理，對于發電機而言輸入發電機的機械能也不可能完全轉換為電能。其相關性能參數的相互關系為：（MN*nN / 9550）*=UN*IN即輸入發電機的輸入總功率乘以發電機的額定效率轉換成為輸入的有效功率，有效的輸入功率才能完全的轉換成為發電機的輸出電功率。通過觀察我們發現電動機與發電機的結構與相關性能參數之間的相互關具有較大的相似之處，尤其對于直流電動機而言，當外部某些使用條件發生轉化時，直流電動機與直流發電機的工作狀態可以相互發生轉換。

2 結束語

電動機作為現代工業生產中最常用的動力拖動設備，與我們的日常生活生產密切相關，文章作者從電動機性能參數的相互關系角度進行了系統的分析，當電動機或發電機的某一工作性能參數發生改變時，能夠根據參數之間的相互關系迅速、準確的對其他性能參數的影響做出判斷，從而掌握電動機或發電機此時的工作狀況。鑒于作者水平能力的限制，在書寫的過程中難免出現不當之處敬請指正。

參考文獻

[1]席時達.電工技術[M].高等教育出版社.