对电动机性能及参数的分析

王红莲　朱永刚　王冬彬

摘 要：电动机在现代化工业生产中应用广泛，然而目前许多企业的电工人员由于业务素质与业务能力水平存在较大差异，对电动机的工作原理与性能参数的选择不甚了解，在电动机的使用与选型过程中存在不当之处，文章作者通过对电动机的工作性能与性能参数的分析，希望对现场电工人员业务水平的提高有所帮助。

关键词：额定功率；效率；定子；转子

引言

实现机械能与电能相互轉化的旋转机械称为电机。其中把机械能转化为电能的电机成为发电机，能够把电能转化为机械能的电机称为电动机。电动机按照供电电源的种类不同可以划分为直流电动机与交流电动机两类，交流电动机可以分为同步电动机与异步电动机。电动机的性能参数作为选型的重要指标，其数值的大小代表了电动机工作能力与品质的高低，应当是每位电工人员应当掌握与理解的重要参数指标。

1 电动机性能及参数的介绍

1.1 直流电动机的介绍

直流电动机与交流电动机相比结构复杂、价格昂贵、使用和维护的要求高。但是直流电动机的起动转矩大，调速范围宽并且具有平滑的调速性能，因此在电车、电气机床、起重机械、电力牵引设备等方面应用广泛。直流电动机主要有定子、转子、换向器等三部分组成，其中换向器是直流电动机所特有部件。根据定子、转子线圈的励磁方式的不同，可以分为他励电动机、并励电动机、串励电动机与复励电动机四种。

电动机铭牌中主要参数包括电动机型号、额定功率、额定电压、额定电流、额定转速、额定效率等。其中，额定电压（UN）是指电动机长期运行时所能承受的工作电压。额定电流（IN）是指电机安规定的工作方式运行时，绕组允许通过的电流。额定转速（nN）指电机在额定电压、额定电流与额定功率的情况下运行的电机转速。额定功率（PN）是指电动机按规定的工作方式运行时所能提供的输出功率，也是电动机转轴上所输出的机械功率。电动机由电能转化为机械能输出的过程中，由于机械传动过程的机械效率无法达到100%，不可避免的存在机械损失，因此必定存在机械效率数值。因此电动机额定功率（PN）应为额定电压（UN）、额定电流（IN）以及电动机的额定效率（）的乘积，即PN=UN*IN*。

对于电动机来说，电动机的额定功率是以额定转矩（MN）与额定转速（nN）的形式来体现的。电动机额定转矩（MN）、额定功率（PN）、额定转速（nN）三者的关系为：MN=9550PN/nN结合上述电动机额定功率的计算公式PN=UN*IN*，直流电动机的主要性能参数额定电压、额定电流、额定效率、额定转速以及额定转矩的相互关系为：

MN*nN/9550=UN*IN*

由上述公式可以直观分析出直流电动机铭牌各性能参数之间的相互关系，当电动机在工作过程中某一性能参数发生改变时，我们能够快速直观的分析出各性能参数的变化趋势，从而了解此时电动机的工作性能与工作状态。

1.2 交流电动机性能及参数的介绍

交流电动机根据工作的原理可以分为异步电动机与同步电动机，其中异步电动机由于结构简单、运行可靠、维修方便、价格便宜，是所有电动机中应用最为广泛的一种。与直流电动机相比，交流电动机主要有定子与转子等组成。其中定子绕组是定子的电路部分，异步电动机的定子三相绕组共有六个出线端，通常接在置于电动机外壳上的接线盒中。三个绕组的首端接头分别用U1、V1、W1表示，其对应的末端分别用U2、V2、W2表示。因此交流电动机的定子绕组可以联结为星形或三角形两种方式。交流电动机正常工作时的定子接线方式在电动机的铭牌中有明确规定，星形与三角形定子接线方式如图1所示。

交流电动机的转子绕组有鼠笼型与绕线型两种，其中鼠笼式转子绕组是自己短路的绕组，它的结构简单，容易制造、成本低、运行维护方便。其缺点为调速性能差，起动力矩小。绕线型转子绕组与定子绕组相似，在转子铁心槽内对称的三相绕组作星型联结。三个绕组的三个尾端联结在一起，三个首端分别接到转轴的三个铜制的滑环上，通过电刷与外电路的可变电阻器相联结，用于起动或调速。

交流电动机定子电路星形启动三角形运行（降压启动）的介绍：在电动机启动时，将停止状态的电动机的定子绕组联结为星形，以降低启动电压，限制启动电流，待电动机启动后再把定子绕组联结成三角形，使得电动机全压运行。电动机启动时联结成星形接线电路，此时的启动电压为三角形联结时电压的1/1.732，启动电流、启动转矩同理相应的减小，因此这种降压启动的方式只适合轻载或空载的条件下启动运行。其电路原理图如图2所示。

交流电动机性能参数的分析：对于交流电动机来说，交流电动机的额定功率，额定转矩（MN）、额定功率（PN）、额定转速（nN）、额定电压（UN）、额定电流额定电流的乘积（IN）的关系与直流电动机相似同理满足下列公式关系：

MN*nN / 9550=UN*IN*

同理交流电动机在工作过程中某一性能参数发生改变时，我们能够快速直观的分析出各性能参数的变化趋势，从而了解此时电动机的工作状态，在此不作详细阐述。

1.3 发电机性能参数的介绍

发电机是将外界输入机械能转化为电能输出的机械设备，其相关性能参数的关系与电动机的性能参数的关系相似。对于电动机由于运动部件间摩擦因素的存在，输入电动机的电能并不能转换为机械能；同理，对于发电机而言输入发电机的机械能也不可能完全转换为电能。其相关性能参数的相互关系为：（MN*nN / 9550）*=UN*IN即输入发电机的输入总功率乘以发电机的额定效率转换成为输入的有效功率，有效的输入功率才能完全的转换成为发电机的输出电功率。通过观察我们发现电动机与发电机的结构与相关性能参数之间的相互关具有较大的相似之处，尤其对于直流电动机而言，当外部某些使用条件发生转化时，直流电动机与直流发电机的工作状态可以相互发生转换。

2 结束语

电动机作为现代工业生产中最常用的动力拖动设备，与我们的日常生活生产密切相关，文章作者从电动机性能参数的相互关系角度进行了系统的分析，当电动机或发电机的某一工作性能参数发生改变时，能够根据参数之间的相互关系迅速、准确的对其他性能参数的影响做出判断，从而掌握电动机或发电机此时的工作状况。鉴于作者水平能力的限制，在书写的过程中难免出现不当之处敬请指正。

参考文献

[1]席时达.电工技术[M].高等教育出版社.