《电动机设计规范.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电动机设计规范.doc（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电动机设计规范篇一：电动机标准规范电动机标准规范电机制造厂按照国家标准，根据电机的设计和试验数据而规定的每台电机的正常运行状态和条件，称为电机的额定运行情况。表征电机额定运行情况的各种数值，如电压、电流、功率等称为电动机的额定值。型号.表示产品性能,结构和用途的代号.额定功率.在额定运行情况下，电动机轴上所输出的机械功率为电动机的额定功率.额定电压. 电动机在额定运行情况下的线电压为电动机的额定电压。一般规定电动机的电压不应高于或低于额定值的5%。如三相定子绕组可有两种接法时，就标有两种相应的额定电压值。（假如：电压高于额定值时，励磁电流将增大，铁损增加，绕组有过热现象电压低于额定值时，在电动
2、机满载的情况下，会引起转速下降，电流增加，使绕组过热电压低时，电动机最大转矩也会显著降低） （4）额定电流。指电动机在额定电压、额定频率和额定负载下运行时，三相定子绕组中通过的线电流，单位为A。由于定子绕组的连接方式不同，额定电压不同，电动机的额定电流也不同。例如，一台额定功率为10kW的三相异步电动机，其绕组作三角形连接时，额定电压为220V，额定电流为68A；其绕组作星形连接时，额定电压为380V，额定电流为39A。也就是说，铭牌上标明：接法三角形/星形；额定电压220/380V；额定电流68/39A。（5）额定频率。指电动机所接交流电源的频率，我国发电厂所生产的交流电，频率为50Hz .
3、频率降低时，转速降低，定子电流增大。（6）额定转速。指电动机在额定电压、额定频率和额定负载下运行时，转子每分钟的转数，单位为r/min。其值略低于同步转速。（7）接法。指电动机在额定电压下定子绕组的接线方式。一般有星形和三角形两种接法.星形接线时，绕组所能承受的电压是三角形接线时的1/3，因此必须按铭牌规定的接线方式接线。否则，电动机将烧毁。（8）绝缘等级。根据绕组所用的绝缘材料，按照它的允许耐热程度规定的等级。中小型异步电动机的绝缘等级有A,E、B、F和H级。电动机的工作温度主要受绝缘材料的限制。若工作温度超出绝缘材料所允许的温度，绝缘材料就会迅速老化，其使用寿命将大大缩短。修理电动机时，所
4、选用的绝缘材料应符合铭牌规定的绝缘等级。（9）温升。指电动机长期连续运行时的工作温度比周围环境温度高出的数值。我国规定周围环境的最高温度为40。例如，若电动机的允许温升为65，则其允许的工作温度为65十40105。电动机的允许温升与所用绝缘材料等级有关。电动机运行中的温升对绝缘材料的使用寿命影响很大，理论分析表明，电动机运行中绝缘材料的温度比额定温度每升高8，其使用寿命将缩短一半。（10）工作定额。指电动机的工作方式，即在规定的工作条件下运行的持续时间或工作周期。电动机运行情况，根据发热条件可分为三种基本运行方式：连续运行、短时运行和断续运行;连续运行-按铭牌上规定的功率长期运行，如水泵、通风
5、机和机床设备上电动机的使用方式都是连续运行方式.短时运行- 每次只允许规定的时间内按额定功率运行，而且再次起动之前应有符合规定的足够停机的冷却时间.断续运行- 电动机以间歇方式运行，如吊车和起重机等设备上用的电动机就是断续运行方式.（11）额定功率因数。指电动机在额定输出功率下，定子绕组相电压与相电流之间相位角的余弦,约为。电动机空载运行时,功率因数约为左又.功率因数越高的电动机,发配电设备的利用率越高.（12 )额定效率. 对电动机而言，输入功率与输出功率不等，其差值等于电动机本身损耗功率，包括铜损、铁损和机械损耗等。效率是指输出功率与输入功率的比值，即通常约为（7592）%。效率越高,电动
6、机的损耗越小.有限公司1引言电动机广泛应用于工业、商业、公用设施和家用电器等各种领域，作为风机、水泵、压缩机、机床等各种设备的动力。电动机的用电量一般均占到各国工业用量的70%左右，为其全部用电量的50%左右，因此，电动机系统能效水平的提高将可节约大量的电能。美国1994年统计，仅在工业加工过程中电动机系统就消耗了6790亿kwh的电能。据估计，如采用目前已成熟的节能技术和产品，可节约11%18%的电能，也即每年可节约7501220kwh，同时每年相应可节约电费3658亿美元1，并且由于电能的节约可大大减缓或减少对电站或发电设备的投资与建设。另外，目前的电力生产，大多数国家仍以火力发电为主，其
7、生产过程中排出的CO2等气体构成地球温室气体的主要部分，对气候环境带来很大影响，英国测算其1995年电动机系统总用电量为1300亿kWh，为产生这些电能排放到空中的碳为2400万t，相当于英国该年所有能源生产所排放碳总量的17%2。根据1997年京都协定书，各国均要需减少温室气体的排放，欧盟在20XX20XX年要比1990年排放水平降低8%，其中英国需减少%。电动机系统能效水平的提高所带来的电能节约，可大大减少温室气体的排放。由于工业部门的用电量往往占据各国总发电量的相当大部分，所以不少国家政府对电机系统在工业部门中的用电情况颇为重视。美国能源部从1993年开始在工业部门中启动了“电动机挑战计
8、划” 3。预计通过该计划，可使整个工业部门电动机系统的效率提高%，每年可节约电能850亿kWh，并相应地每年可减少20XX万t的碳排放到大气中，由此可见，在工业部门开展电动机系统的节能工作具有重要意义。2各主要国家和地区电动机效率的发展概况美国的电动机能效标准当20世纪70年代初第一次能源危机时，美国电动机制造商如GE公司、Reliance公司等首先推出了高效率电动机产品。为此美国电动机制造商协会（NEMA）根据市场实际产品的效率情况，经与用户组织、电力公司、政府部门等协商后，于1989年确定了第一个高效电动机效率标准，即NEMA12-9。到1990年，NEMA意识到了NEMA12-9尚不能满
9、足多数电力公司和一些部门对效率的要求，对NEMA12-9进行了修订，提出了NEMA12-10新标准。考虑到了有一些使用场合可能需要更高效率的电动机，又推出了一个更高效率的电动机效率标准，称为“NEMA E”标准（NEMA12-11），其效率值平均要比高效率电动机再高2个百分点。图1表示了上世纪90年代初美国市场上开启式普通电机和高效率电机的效率情况和上述NEMA三个标准的对比。为加快高效率电动机的推广应用，美国会在1992年通过了对“能源政策和节能法令”的修订，并正式成为法律文件。该法令规定在美国生产和进口的电动机必须达到高效率电动机的效率指标，即所谓的EPACT指令。该法令规定了5年的过渡期
10、，即到1997年10月24日起开始正式生效实施。美能源政策法令（EPACT）所规定的电动机最低效率标准指标（见附表1），在所规定的功率和转速范围内，与NEMA的高效率电动机效率标准NEMA12-10的指标相同。其法令所规定的电动机范围为一般用途、NEMAT-机座尺寸、单速、底脚安装的三相笼型异步电动机，为NEMAA和B设计（即一般起动性能要求），连续定额，在230/460V和恒定60Hz的电源下运行的电动机，功率从1200马力，极数为2极、4极和6级，封闭式电机和开启式电机。实施范围包括防爆电动机。在表1中列出了1200马力、4极电机的EPACT指标与当时8大电机制造商所提供的一般电机效率平均
11、值的比较，这8大电机制造商为GE、US、Baldor、Lincon、Marathon、Magnetek、Reliance和Toshiba等公司。从该表数据可见，EPACT指标的效率较一般电机的平均值对应于不同功率升高了1个百分点，此11个规格效率平均提高了个百分点，损耗分别下降了15%33%，平均下降了24%4。表1EPACT效率值和一般工业电动机效率平均值的比较功率1（hp）效率 95一般工业7888888999987.电动机 25 效率值（%）损2132322123124.耗下降 3 值EPACT标准92年批准后，有5年的过度期。实际上各主要电机制造商于1995年左右已完成了一般效率电机向
12、高效率电机生产的过渡，由于该标准已上升为法律，附有严历的处罚条款，97年生效后，美各制造商均已按此实施，2 3 5 .5 70 15 20 55 712平00 00 均值广大用户也基本接受。关于该标准实施后的节能效果，美国能源部于90年代末进行了评估，认为通过该标准的实施，到20XX年后，可每年节电130亿kwh，相当于电动机总用电量的%，并可相应地节约大量的电费和430万kw发电容量的投资。如上文所述，美国在高效率电机标准NEMA12-10以后，曾制订一更高效率的电机标准，即所谓“E设计”NEMA12-11，但由于其起动电流偏大，未能得到较大的推广，本世纪初美国电力供应仍然紧张，美国市场上开
13、始出现高于EPACT指标的超高效率电机，于是美国NEMA在20XX年与以美国各州电力公司为主组成的能源效率联盟（CEE）联合制定了新的超高效率电机标准，称为NEMA Premium标准，该标准的起动性能要求与EPACT一致，该标准的效率指标基本上反映了目前美国市场上超高效率电机的平均水平。其功率范围为1500hp，单速，2极、4极和6极，NEMA A设计，为连续定额的三相笼型异步电动机。美国NEMA标准MG1-20XX中规定了NEMA Premium的效率指标NEMA12-12和NEMA12-13，其中前者对应于600V及以下的电动机（见附表2），后者对应于中压5kV及以下的电动机。在表2中列
14、出了NEMA Premium与EPACT 4极封闭型电机的效率指标对比。从中可见，NEMA Premium较EPACT效率提高了13个百分点，该11个规格率平均提高了个百分点，电动机的损耗各规格下降了14%24%，损耗平均下降了%。在图2中表示了美国近10年来高效率电机效率指标的进展5。表2NEMAPremium与EPACT效率指标对照表功率1（hp）NEMAPre888899999999mium（%）EPACT（%）损111122122121耗下降 值 2 3 5 .5 70 15 20 55 700 100 2平均值目前NEMA Premium标准较多用于电力公司为鼓励用户购置超高效率电机
15、时，给予补贴的一个参照标准。NEMAPremium电机被推荐使用在年运行大于20XX小时、负荷率在75%以上的场合。NEMA开展的NEMA Premium计划是一个行业自愿的协议，NEMA成员签署这一协议后，并在达到标准后才能使用NEMA Premium标识，非成员单位需支付一定费用后才可使用此标识。关于节能潜力方面，美能源部曾作评估，如在EPACT实施的基础上，再实行超高效率能效标准，估计到20XX年，可再每年节电68亿kWh，占电动机总用电量的%。欧盟的电动机能效标准自20世纪70年代起，欧洲一些电动机制造厂如德国Siemens、法国CEM等公司已开发和生产了一些高效率电动机，但一直没有得到较大的发展，1993年欧盟成立后，情况得到了明显的改观。欧盟组织对电动机的节能潜力、政策和市场作用等进行了调研，并于1999年制定了电动机能效标准（EU-CEMEP协议）；在电动机应用方面则组织开发了高效率电动机的数据库（Euro DEEM）6、7、8。欧盟和“欧洲电机与电力电子制造商协会（CEMEP）”达成的EU-CEMEP协议对电动机的效率水平进行了分级和标识。该协议对每一规格电机规定了
