2.2 电动机的主要性能

电动机的性能主要有额定功率，额定频率、电压与电流，额定转速与起动转矩、起动电流、额定转矩和最大转矩，堵转电流，效率与功率因数，工作方式和温升，定子绕组连接方式和绝缘等级等。

2.2.1 电动机的额定功率

电动机铭牌上注明的功率为电动机的额定功率。它表示电动机在频率、电压和电流都为额定值时，电动机转轴每秒钟输出的机械能。

额定功率表征了电动机长期使用时的负载能力。当电动机的输出功率增加时，定子和转子电流都会增加。电流的增加，会导致定子绕组和转子绕组的发热增加，使电动机温升增高，严重时会烧毁电动机。所以，在设计时规定了一个输出功率的最大限度，这个限度就是电动机的额定功率。

额定功率不等于电动机使用时的实际输出功率，实际输出功率与负载轻重有关。负载重，输出功率就大，反之就小。

额定功率的单位通常用kW（千瓦）表示，但也有用HP（马力）表示的。它们之间换算关系是：

1 kW=1.36 HP

1 HP=0.736 kW

2.2.2 电动机的额定频率、电压与电流

1. 额定频率

频率是指电动机所接交流电源的频率。电动机在额定运行的情况下，定子绕组所接交流电源的频率称为额定频率。单位为Hz。我国规定标准交流电源频率为50Hz。

2. 额定电压

电动机的额定电压是指电动机所用的电源电压标准等级，一般国内低压三相交流电源都采用380V，也有极少数地区采用220V的三相交流电压。

电动机在额定情况下运行时，定子绕组线端的电压值称为额定电压。单位为V。电动机铭牌上常标有“220V/380V”，这表示该电动机有220V和380V两种额定电压。

（1）如果电源电压为220V，应把电动机的出线端接成三角形（△），如图2-3所示。

（2）如果电源电压为380V，应把电动机的出线端接成星形（Y），如图2-4所示。

3. 额定电流

电动机的额定电流是指：电动机在额定电压、额定频率和额定负载下运行时定子绕组线端的电流值。

通常，电动机定子绕组为△接法时，线电流是相电流的 3倍；如为Y接法时，线电流等于相电流。一般电动机电流受外加电压、负载等因素影响较大，所以了解电动机所允许通过的最大电流对正确选择导线、开关以及电动机上所加的熔断器和热继电器提供了依据。

2.2.3 电动机的额定转速与起动转矩、起动电流

1. 额定转速

额定转速是指：电动机在电压、电流、频率、功率都为额定值时，每分钟的转速，单位为r/min（转/分钟）。一般电动机2极为2 930 r/min左右，4极为1 440 r/min。电动机的额定转速与定子三相绕组的接法无关。

2. 起动转矩

电动机接上电源，转子还未转动，即转速为零时的瞬间，电动机所产生的电磁转矩，也就是电动机在起动时所输出的力矩，称为起动力矩。常用起动转矩与额定转矩的倍数来表示。起动转矩的大小关系到电动机性能的好坏。起动转矩越大，起动性能越好。一般起动转矩为额定转矩的1.8～2.2倍。

起动转矩的大小与加在电动机上的电压、电动机的漏电抗、转子电阻有关，加在电动机上的电压增大，起动转矩按平方比例增加，反之按平方比例减小。电机漏电抗增大，起动转矩减小。因此，在修理起动困难的电动机时，适量减少定子绕组每相匝数和适量增大气隙，均可减小漏电抗而改善起动性能。

3. 起动电流

电动机刚接通电源时，定子绕组中通过的瞬间电流称为起动电流。当电源刚接通时，定子电流立即产生旋转磁场，此时电机转子尚未转动，这时定子磁场与转子之间相对运动速度最大，即转子绕组以最大速度切割定子旋转磁场，于是，转子中产生最大感应电流。感应电流又通过气隙磁场的感应作用，使定子绕组的电流增大。电动机的起动电流可达到额定电流的5.5～7倍。较大的起动电流，会引起电源电压降，使起动时间延长，从而引起电动机过热。

2.2.4 电动机的额定转矩和最大转矩

1. 额定转矩

电动机在额定负载时产生的电磁转矩称为额定转矩。或者说，当电动机输出功率等于额定功率时，转子受到的转矩称额定转矩。与额定转矩所对应的转速称为额定转速。一般来说，负载的阻力矩应该等于或小于额定转矩。如果负载的阻力矩大于额定转矩，则电动机的输出功率大于额定功率，定子绕组和转子中的电流将大于额定值，这时，电机便产生过热现象，称为电动机过载。

2. 最大转矩

在起动过程中，电动机的转速由零逐渐增加到稳定转速。在速度增加的过程中，电动机的电磁转矩是变化的，其中电磁转矩有一最大值。电动机的最大转距和额定转矩与转速的关系曲线如图2-5所示。图2-5所示曲线中的Mm称为最大转矩。

如果电动机在稳定运行时，将负载阻力矩增加到大于最大转矩时，不论转速取什么值，电动机的转矩总是要小于负载转力矩，于是电动机转速下降，直至停转。因此，为了使电动机在带负载运行时，不至于因偶然或短时的过载而导致停转，总是把最大转矩设计得比额定转矩大一些，以保证电动机的过载能力。

电动机的最大转矩常用额定转矩的倍数来表示，倍数越大，电动机的过载能力就越大。异步电动机的最大转矩，一般是额定转矩的1.8～2.2倍。

2.2.5 电动机的堵转电流

电动机转矩（严格来说应是电磁转矩）来自电动机定子和转子磁场的相互作用。对异步电动机而言，当电压及频率不变时，电动机转矩T只随转速n或转差率S变化。

所谓堵转转矩TO，是指S=1，即转子转速n=0 时的电动机转矩，又称起动转矩。堵转电流是指电动机在堵转（转子不动）时的定子电流。电动机的起动转矩应与被驱动机械的机械特性匹配才能顺利起动。在起动过程中，起动电流很大，全压起动时可达额定电流的5～7倍。因此，电动机必须有足够大的起动转矩，以尽量缩短起动时间，避免电动机过热。在电动机起动转矩满足需要的条件下，采用减压起动的方法降低起动电流，对减小起动造成的电源电压下降有利。

2.2.6 电动机的效率与功率因数

1. 效率

额定功率是向负载输出的功率，而不是电动机从电源吸取的功率（即输入功率）。由于电动机内部的损耗，输出功率总是要比输入功率小。电动机输出功率与输入功率之比，称为电动机的效率，其表达式为：

式中

η——电动机效率；

P出——电动机输出功率；

P入——电动机输入功率。

异步电动机的效率见表2-5所列。

2. 功率因数（cos φ）

在直流电路中，有功功率=电压×电流；在交流电路中，电压乘电流是视在功率，而能起到作功的这部分功率为有功功率。有功功率总是小于视在功率。有功功率越大，电动机的利用率就越高。这种利用率称为电动机的功率因数。换句话说，电动机有功功率与视在功率之比称为功率因数，用cos φ来表示。

功率因数的大小，与所带负载的大小有关，空载时功率因数很小，异步电动机空载运行时的功率因数约 0.2；随着负载的增加，功率因数相应提高，达到满载时，功率因数最大。异步电动机在额定功率下运行的功率因数见表2-5中所列。

2.2.7 电动机的工作方式和温升

1. 工作方式

电动机的工作方式有连续运行、短时运行和断续运行三种工作方式。

（1）连续运行

连续运行是指电动机允许在额定负载下作连续长期的运行。

（2）短时运行

短时运行是指电动机在额定负载下只能在限定的短时间内运行，其短时持续时间为10min、30min、60min、90min四种类型。

（3）断续运行

断续运行是指电动机在额定负载下作周期性的断续运行，用暂载率来表示（即在10min的一个周期内，电动机持续负载运行的时间与周期之比的百分数）。同一台电动机在不同的运行情况下，会得到不同的温升。如水泵、通风机、搅拌机等属于连续运行；快速移动闸门属于短时运行；起重机械等属于间歇运行。

2. 温升

温升是指在规定的环境温度下（国家标准规定环境温度为40℃），电动机绕组温度高出环境温度的数值。电动机运行中，部分电能转换成热能，使电动机温度升高，经过一定时间，电能转换的热能与机身散发的热能平衡，机身温度达到稳定。在稳定状态下，电动机温度与环境温度之差，称电动机温升。例如：铭牌上标出的温升为 60℃，表明电动机的允许温度为：60+40=100℃。可见，电动机的温升等于绕组允许温度减去规定的环境温度。

电动机温升是检查电动机运行是否正常的重要标志。一般情况下，电动机运转 6h（小时）后，电机温升才能达到稳定值。继续运转，温升也不会再上升。如果发现温升超过允许值，就说明电动机有过载或有故障存在，应停机检查原因。

2.2.8 电动机定子绕组连接方式和绝缘等级

1. 连接方式

电动机的定子绕组连接方式是指电动机三相绕组 6 个线端的连接方法。通常将三相绕组首端U1、V1、W1接电源，尾端U2、V2、W2连接在一起，称为星形连接，用符号“Y”表示，见图2-4（b）所示。若将U1接W2、V1接U2、W1接V2，再将这三个交点接在三相电源上，称三角形连接，用符号“△”表示，见图2-3（b）所示。目前，Y系列电动机3 kW及以下为Y形接法，3 kW以上均为△形接法，电动机额定线电压为380V。

2. 绝缘等级

电动机的温升是由制造厂根据电动机采用的绝缘材料等级来决定的。每种绝缘材料耐热的极限温度是一定的。如果电动机的温升超过绝缘材料允许的温度，会使绝缘材料加速老化，绝缘性能变差，最后绝缘被击穿而使电动机烧毁。

绝缘材料一般是根据其耐热极限温度不同，分为不同的等级。电动机绕组的绝缘材料和导线所能耐受温度极限的等级，分为 7级，电动机绝缘等级及耐温温度见表2-6所列。有的铭牌只标允许温升不标绝缘等级，环境温度一般不超过40℃。而有的电动机铭牌上没有标出允许温度值，仅标绝缘等级。如标出E级绝缘，说明电动机允许温升为 80℃（120-40=80℃）。

2.2.9 其他方面

1. 防护等级

Y 系列电动机有防护等级的规定。一般防护等级为 IP44，IP 表示外壳防护符号，后面第一个数字“4”表示防护大于1 mm固体的电动机，第二个数字“4”表示为防溅电动机。

2. 出厂日期

电动机铭牌上的日期为生产电动机为成品后的出厂时间。

3. 出厂编号

电动机所标的出厂编号，以便于质量跟踪与查询。

4. 标准编号

标准编号表示电动机执行的技术标准。例如 JB 为第一机械工业部标准，JO2系列电动机执行JB742—66标准。