空气压缩机驱动用电动机概述

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电动机是压缩机首选的驱动机，中小型压缩机都采用异步交流电动机；大中型压缩机则采用同步交流电动机；少数船用压缩机采用直流电动机驱动。电动机的全部力量和机械量应满足所驱动机械在全部运行方式下的要求。
' M" m8 \/ X+ l' A0 M/ @概述

# l1 W8 U( F5 M" W# G& r, o! z         工业企业的空气压缩机站，经常采用排气压力为0.7、0.8MPa的往复活塞式空气压缩机。对于排气量10、20m3/min的往复活塞式空气压缩机，常采用笼式或绕线式异步电动机，其功率为55、65、115、130kW，电压为380V，转速为488、980、585、980、731r/min。对于排气量40、100m3/min的往复活塞式空气压缩机，常采用TK式交流同步电动机，其功率230、250、550kW，电压为6kV，转速为428、600、375、500r/min。其通过直联或带传动来驱动空气压缩机，电动机的全部力量和机械量（包括额定功率、工作制、起动转矩、最小转矩、最大转矩、转速、转速调节范围等）应满足所驱动机械在全部运行方式下的要求。
        此外，电动机的额定电压，应根据其额定功率和所在系统的配电电压和配电方式综合考虑确定；电动机的防护形式应符合安装现场的环境条件。
( _. ~; c( m, M- B电动机常用公式
1、 功率
                  

式中P--电动机轴功率（kW）；
& G( v# K8 B; f       T--电动机转矩（N?m）；
       n--电动机转速（r/min）。
2 Q  D( m- ?: z$ i9 R% g2、电流、电压、功率和功率因数
     


& `3 I+ X, L3 x式中  U     --电压（V）；
% D+ u1 s* F7 Z& _9 J: I4 i          I  --电流（A）；
  b  ^8 a. z& m5 R8 M- s, m% h( M1 G. k   cosф --功率因数；
        --效率（100％）；
       P  --有功功率（W）；
# N, D/ d1 s! {* c7 g- ]1 z  H       S  --视在功率（VA）。
电动机铭牌
3 v( N% `; Z% J) z" X  N! ~        每台电动机均在器外壳明显处钉有表明制造厂，额定数据及其他必要事情的铭牌。其上应标有的项目有：
1、电动机名称。
& a$ \& K4 e6 o; a2、电动机型号。他是为简化对产品名称、规格形式等的叙述而引入的一种代号。我国现用汉语拼音大写字母、国际通用符号和阿拉伯数字组成。
3、制造厂出厂编号。
4、额定数据。各种电动机分别按照规定标明其功率、电流、电压、频率、转速等。
5、接线法。若在机座或者其他位置上另有接线图标牌时，铭牌上可不标明这一项目。
6、绝缘等级。如定子、转子采用不同的绝缘等级，通常用分数形式表示，分子表示定子，分母表示转子。也有在铭牌上用标示温升的办法代替绝缘等级标志的，同时必须标明冷却介质温度及其温度的测量方法。
3 j4 M" ~5 ^* y) B  T' [1 N& |: Z7、外壳防护等级。
  x! H' W% }* _) g- P' B8、海拔。仅对使用地点高于1000m的高原电动机才标明。
0 h9 `  Q4 Q, B; v9 p8 J! h9、转动惯量或惯量矩。仅对有这一项要求的电动机才标明。
10、质（重）量。
1 F- b) q6 q5 s8 M7 t11、额定负载时的气体压力及流量。仅对氢冷电动机才标明。
. A- k6 f: h  Q# c( Q, M/ I12、出厂时间。
! Q; d5 q! [" d! N/ L1 _5 |; P常用电动机的分类
6 [+ S) `; e' h1 F3 d        我国电动机习惯按功率大小进行分类。例如，对于异步电动机0.55～250kW为小型，而250kW以上为中型。也可以按外壳防护形势、安装方式、结构形式及用途、冷却方式、工况制和定额等各种方式分类。
) C0 T1 A6 y, g+ ~- ?; ]1、按照外壳防护形式分类
       外壳防护能力对于设备的安全运行、减少维护工作量、提高使用寿命等有很大的影响，国外对此技术相当重视。一些国家将防护外壳等级分类以国家标准形式颁布执行。我国电动机产品符合国际电工委员会（IEC）推荐的标准，并根据我国的国情，制定了《电机低压电器外壳防护等级》的国家标准。
       我国电动机产品外壳防护等级，采用国际通用的标志系统，有字母IP（Internation Protection“国际保护”的缩写）及两个阿拉伯数字所组成。第1个数字代表第一种防护（防止固体异物进入内部及防止人体触及内部带电或运动部分的防护）等级，第2个数字代表第二种防护（防止谁进入内部的防护）等级。如只单独标志一种防护形式等级时，则略去另一形式数字并以X补充，如IPX3或IPX5。

( _" Q- E$ M' L% l6 Z- o# J9 M2、按安装方式分类
        （1）电动机安装代号的组成电动机的安装方式由IM（Internation Mounting“国际安装”的缩写）表示，以B代表卧式，以V代表立式，并连同一个或者两个阿拉伯数字组成安装方式代号。
/ X( h' g. q: C, @0 L        （2）电动机的安装结构一般分卧式和立式两类。卧式有B3、B35、B34、B5、B6、B7、B8、B9、B10、B14、B15、B20、B30等，常用的B3、B5、B6、B7和B8等，其中B3、B35和B5为基本安装结构形式；立式有V1、V15、V2、V3、V4、V5、V6、V8、V9、V10、V14、V16、V18、V19、V21、V30、V31和V36等18种，常用的有V1、V3、V5、V15、V36等。
+ O' Q) i) i; N9 O5 L7 \卧式基本安装机构形式分别指：B3—机座带底脚，端盖无凸缘的结构形式；B35—机座带底脚，端盖有凸缘的结构形式；B5—机座不带底脚，端盖有凸缘的结构形式。
) t* k, C+ L% M& h, n  i7 T* Q, [3、按工作制及定额分类
+ z0 g- p' Z  ~" A       工作制分8种，以代号S1～S8表示。S1表示连续工作制；S2表示短时工作制；S3表示断续周期性工作制；S4表示包括起动的断续周期性工作制；S5表示包括电制动的断续周期性工作制；S6表示连续周期工作制；S7表示表示包括电制动的连续周期性工作制；S8表示包括负载与转速相应变化的连续周期性工作制。常用的工作制是S1、S2、S3三种。
        定额分4种：既连续定额、短时定额、周期工作定额和等效定额。短时定额一般规定为10、30、60和90min，周期工作定额为电动机在规定条件下，按S3、S4、S5、S6、S7、S8工作制运行时，无特殊要求每周期10min，负载持续率分为15%、25%、40%和60%。


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      连续工作制（S1）电动机用连续定额，短时工作制（S2）电动机用短时定额；工作制为S3～S8的电动机应用周期定额和等效定额，此时电动机能承受运行过程中的最大负载及负载突变。
4、按绝缘等级分类
. M* c2 T5 Z) v5 R) B$ l- Z6 s0 Q        电动机的各种线圈都由绝缘导线组成（或者在裸线的匝间用绝缘材料隔开）。在电动机的槽部、匝间、相间以及励磁线圈和导电部分都要对地进行很好的绝缘。
2 w! O6 q! T4 H        绝缘的好坏是决定电动机可靠性和使用寿命的关键，也是电动机设计中非常重要的环节，绝缘材料的好坏直接关系到电动机的性能和技术经济指标。
$ V; n- B  c, V        电动机绝缘材料应结合国情选用。对所用的绝缘材料，不同的绝缘结构有着不同的耐热限度，并规定了不同等级的最高工作温度，控制使用温度在规定限度内，是保证电动机安全运行的首要条件。
* D  C5 M: u  x, Y; c& z; O      电动机按绝缘等级分类，见表3。


, t- w' {- R5 ^; J- }9 W1 D           电动机各部分温升限制值见表4。本表规定了空气冷却电动机在海拔不超过1000m高度下使用，环境空气（按电动机冷却系统的不同，可以是初级或次级冷却介质）温度随季节而变化但不超过40℃，额定运行时，其各部分从使用地点环境空气温度起算的温升限制值。
" `- m. A- A5 k& q( ]6 S, C7 Q①对高压交流绕组的修正按GB755－81规定进行。
7 A# b& R4 A  b1 b②换向器或集电环的温升符合本身所采用的绝缘等级，但如换向器或集电环与绕组靠近，则他们的温升不应超过邻近绕组所采用绝缘等级的允许限制，温升制只限于用膨胀式温度计计测得。
③若采用90K或更高的温升时，对电刷的材质选择应特别注意。
④对多层磁场绕组，如下面的各层都与冷却介质接触，也包括在内。
5、按转速与频率关系分类
$ D3 \0 ~( B# w/ O（1）同步电动机在任何额定转速下（尤其是低速转速下）的效率都很高。一般小容量同步电动机的效率为85～92%；大中容量同步电动机的效率为95～98%，其转速低于1000r/min，适合于直接驱动功率不大的往复活塞式空气压缩机。近年来，利用晶闸管变频装置，使同步电动机能够通过变频做调速运行，在一定控制方式下，其运行特性和他励立式直流电动机相近。
/ C% u. E  H2 R' G        同步电动机另一个突出优点是功率因数较高，在运行时不仅不使电网的功率因数降低，相反的还能改善电网的功率因数，必要时可在超前功率因数下运行。
) ~! u' [/ l" C& ?& o        此外，大功率、低转速的同步电动机或直流励磁电源。另外，控制设备的费用高于异步电动机。
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. Z0 \, ^3 P. A% l: T: `5 m6 t; E（2）异步电动机异步电动机又称感应电动机，被广泛的应用在动力负载中（约占85%）。它的结构简单，价格便宜，使用和维护方便，运行可靠，较坚固耐用，具有较高的效率和较好的工作特性；但效率因数和调速特性限制了它的广泛使用。他工作时要从电网汲取滞后的电流，因此其功率因数是滞后的，即它必须由电网供给一定滞后的无功功率，对电网是一个相当重的负担，增加了耗损，也妨碍了有功功率的输出；它的启动电流大，使供配电系统产生较大的电压降，可能影响电源上的其他电动机运行。
[m] [/url]         按转子绕组机构形式，异步电动机可分为笼型转子和绕线型转子。前辙机构牢固，成本低，基本是定速的；绕线型转子电动机可以在一定范围内调速，气动特性也较好，但较重些，功率因数和功率也较低。
' s5 t  `* N  Y4 S  B异步电动机分类表见表5。
+ Q! U8 x) U. S; a; v结论
电动机是压缩机首选的驱动机，中小型压缩机都采用异步交流电动机；大中型压缩机则采用同步交流电动机；少数船用压缩机采用直流电动机驱动。
        大型空气压缩机配套电动机节电器，包括在电动机的三相供电线路中的其中两相上接有热继电器，在另外的第三相上串联一电流继电器的线圈绕组，在接有热继电器的两相之间设有一节电控制电路，该节电控制电路由热继电器的控制触点、断开按钮开关、节电启动按钮开关、电流继电器的控制触点、节电启动交流接触器、三角形接法交流接触器、星形接法交流接触器、压力继电器的控制触点通过串联和并联构成，这种节电器接在原大型空气压缩机配套的电动机的控制电路中，在电动机处于空载运行时，由三角形接法供电变为星形接法供电，从而节约了电动机空载运行时2/3的耗电量。