电动机的额定值

电动机的正常运行状态和条件称电动机的额定运行情况，表征电动机额定运行情况的各种数值如电压、电流、功率、转速、工作温度、频率、力矩、效率等称为电动机的额定值。电动机的额定值一般标记在电动机的铭牌和产品说明书上。

1、额定电压Un

电动机在额定运行情况下的工作电压称电动机的额定电压，一般情况，电动机设计成能在额定电压的±10%范围内工作。一台额定电压为220V电动机能在198V电源下满载运行，为了长期运行而不超过最高额定温度，电压要低于242V。

例 计算额定电压230V电动机能正常工作的最低和最高电压。

解：U最低=U定额-0.1U额定

U最高=U额定+0.1U额定

所以

U最低=230(1-0.1)=207V

U最高=230(1+0.1)=253V

答：电动机能正常工作的最低电压是207V，最高工作电压是253V。

例  若例6-1的电动机在满负荷工作状态，它能在有±10%变化范围的220 V电源下长期工作吗？为什么？

解：已知U源最低=U电源（1-0.1）

所以 U源最低=220(1-0.1)=198V

答：不能工作，因为U源最低小于U马达低。

额定电压220V交流电动机在210V、220V、230V的电压下都能正常运行，当然在220V的电源下工作是最好的。如果没有220V的电压，230V和210V那个电压更好呢？230V更好。因为电动机在较高的电压下有如下优点：

1．  较大的起动或制动力矩

2．  在额定负载情况下电动机的工作电流较小

3．  在额定负载情况下电动机的工作温度较低

4．  在额定负载情况下效率高

根据电动机的工作原理，对于一个电动机，起动或制动力矩取决电动机内部的磁场强度，而磁场强度取决于电动机线圈的电流的大小，由于一个电动机的线圈电阻与电抗在电源频率确定的情况下是不变的。因此，线圈电流正比于加到电动机的电压。电源电压越高，线圈电流越大，电动机内部的磁场强度越大，电动机的起动或制动力矩就越大。

    电动机的输出的功率由电源产生。在电动机的功率因素一定的情况下，电源提供的功率正比于电压和电流。因此电动机满载时电源电压越高，电动机的电流越小。电流越小，线圈的铜损（I2R）也就越小，这样电动机的工作温度较低，效率较高。电压较高的缺点是电动机工作的噪声较大。

2、额定电流In

电动机在额定运行情况下的工作电流称电动机的额定电流。

电动机的起动或堵转电流比工作电流要大几倍。例如一台250W小电动机，堵转电流可达到40A，该电流是电动机在起动瞬间的电流。这种瞬间电流将极大地增加电源线上的压降。对于大功率电动机，起动电流和工作电流之比率很大。如此大的起动电流，使许多电动机在起动时不得不降低电压或使用限流电阻。等电动机转速上升以后，再使电压增加到额定值。

3、额定功率Pn

电动机的额定功率指在额定运行情况下电动机轴上的输出的机械功率，额定功率的符号为Pn。类似于许多其他的电器设备，电动机在大于额定功率的情况下也能运行。但是电动机不应在大于额定功率负荷下运行，特别是不能在大于额定功率的负荷下较长时间的运行，否则将会造成电动机过热，影响其使用寿命。

电动机设计成运行在一个最高环境温度以下。大多数电动机的标准最高环境温度是400C。若电动机工作时功率、电压等都在额定范围之内，电动机的工作温度也要在设计的极限之内。也就是说环境温度也不能超过400C。

电动机工作的最高温度取决于电动机绕组绝缘材料的类型。表1列出了电动机的4类绝缘等级的最高工作温度。最高工作温度与额定环境温度之差就是电动机的最大允许温升。因此B类绝缘材料最大允许温升是1300-400C=900，而F类绝缘材料最大允许温升是1150C。

表1电动机4类绝缘等级的最高工作温度

绝缘级别	最高工作温度0C
A	105
B	130
F	155
M	180

有些电动机设计成在某种条件下可输出比额定值更大的功率。换句话就是说，这种电动机额定功率有一定的安全裕量，所以即使功率超出额定功率电动机也能正常运行。安全裕量的大小由电动机的伺服系数额定值表示（SF）。电动机的伺服系数乘以电动机额定功率就可以计算电动机在连续工作时可以提供的最大功率。

例某机械系统由一电动机拖动，正常情况下需要0.7kW的拖动功率，但是在条件恶劣的情况下需要0.9kW的拖动功率，一台额定功率为3/4kW，伺服系数为1.25的电动机能用于该系统吗？

解：已知Pmax=Pra×SF

Pmax=0.75×1.25=0.9375kW

答：额定功率为3/4kW，伺服系数为1.25的电动机能满足要求，因为Pmax大于负载所需的最大功率0.9kW。

4、 额定转速nn、电源的额定频率fn、额定转矩Tn

电动机铭牌上的转速是电动机的额定转速,额定转速是电动机在额定运行条件下的转速，在轻载条件下电动机转速大于额定转速，当负载大于额定功率，转速将低于额定转速。

对于交流电动机，还有一个指标：电源的额定频率，我国的市电频率为50Hz，所以国家电动机的额定频率为50Hz。大多数电动机电源电压在额定值时，频率容差为±5%。由于市电频率有严格的限制，频率容差一般都能满足要求。

能使电动机旋转或产生旋转趋势的是转矩。常用的转矩单位是牛顿米（Nm）。如图6-1所示，转矩是力和力臂的乘积，图6-1（a）力矩为

图6-1（b）力矩为

电动机的起动力短（堵转转矩）对于在惯性大的负载下是很重要的。许多种电动机，比如电容起动分相式电动机它的起动转矩比正常运行时大很多。有一些电动机，如罩极和磁阻电动机，其起动转矩比正常运行时小很多。

电动机在不同的运行条件下有不同的转矩。电动机在满载情况下，转速为额定转速时轴上输出的机械力矩称为额定转矩。额定转矩的符号为Tn，电动机在转速为零时的力矩称堵转转矩，堵转力矩通常要大于额定转矩。

电动机额定转速、额定功率与额定转矩三者的关系是：

式中Pn的单位为千瓦（kW），nn的单位为转/分（r/min）。

例    一台电动机的额定功率为15kW，额定转速1460转/分。求额定转矩。

解：

额定转矩是98Nm。

有的电动机的工作是短时的，如电动门，电动机的工作时间很短。因此，有些电动机设计成间歇工作而不是连续工作，间歇工作电动机设计特点是在电动机在额定功率下工作一定时间，然后电动机有足够的停止时间使电动机冷却回到一定的温度。其工作时间与总时间之比称占空比，常用百分比表示。例电动机开2分钟，关5分钟，占空比是2/（2+5）=0.29或29%。

效率也是电动机的一个重要参数，大功率电动机的效率很高（大约95%），但是小功率电动机（分马力电动机）效率很低，只有30%到40%。对于一台断续方式工作的小功率电动机，在整个使用期限内的由于效率低而增加了费用，但是这点费用要比设计一台高效的电动机便宜一些。

电动机效率与负载的大小有关，电动机在额定负载下效率最高，在负载为额定负载一半时效率降低10%左右，空载时效率是0。

电动机效率随负载增加的原因之一是电动机的功率因数随负载增加而增加。因为电动机绕组是绕在硅钢铁心上的，电动机空载时，几乎所有的输入功率，都转换成了铜损和铁损，所以效率为0。当负载增加，输出功率增加，而铜损增加不多，效率就提高了。

例一台1.7kW电动机从240V电源吸收15A电流，功率因数为0.7。求该电动机的效率。

解：P=UIcos  cos=0.7

Pin=240×15×0.7=2520W

电动机的效率是67.5%。