1.1异步电动机的特点及用途

异步电动机是一种交流电机，其负载时的转速与所接电网頻率 之比不是恒定值。感应电动机是一种异步电动机，仅一套绕组连接 电源。在异步电动机中，感应电动机应用最为普遍，在不致引起误 解或混淆的情况下，也可称感应电动机为异步电动机。本手册论及 的电动机其实质应为感应电动机。

普通异步电动机的定子绕组接交流电网，转子绕组不需与其他 电源连接。因此，它具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行 可靠，以及重量较轻，成本较低等优点

异步电动机有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满 载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。 异步电动机还便于派生成各种防护型式，以适应不同环境条件的需 要。随着电力电子器件及交流变频调速技术的发展，由异步电动机 和变频器组成的交流调速系统的调速性能及经济性已可与直流调速 系统相媲美，且使用维护简便，因而应用愈来愈广泛^

异步电动机在各种电动机中应用最广，需要量最大，在各种电 气传动系统中，有90%左右采用异步电动机驱动；在电网总负载中, 异步电动机占60%左右。

按转子结构型式，异步电动机可分为笼型异步电动机和绕线转 子异步电动机。

笼型异步电动机的转子由置于转子槽中的导条及两端的端环组 成闭合回路，整个转子形成一坚实的整体，结构简单牢固。它分为 一般单笼、深槽单笼和双笼结构转子。从制造工艺上，分为铸铝笼

及焊接铜笼转子。笼型异步电动机应用最为广泛。

绕线转子异步电动机的转子由置子转子槽中的插人式绕组或敢 嵌绕组、集电环和电刷组成回路，回路中可接人外加电阻^绕线转 子异步电动机用于要求起动转矩高、起动电流小或窄范围调速的场 合。

异步电动机系列产品有一般用途（基本）系列、派生系列和专 用系列。一般用途系列是适应一般传动要求、适用范围最广的通用 产品。派生系列是按照不同使用要求，在一般用途系列基础上作部 分改动，零部件与一般用途系列有较高通用性的系列产品。派生系 列产品有电气派生•、结构派生和特殊环境派生产品。专用系列是具 有特殊使用要求或特殊防护要求的系列产品。

各种系列产品的特点及应用见图1-1。

1.2系列三相异步电动机开发简况

Y2系列三相异步电动机是在Y系列电动机基础上更新设计的一 般用途基本系列电动机，系列更新设计总结了国内自1982年以来Y 系列电动机的稳定生产及改进、提高的经验，应用了我国在电机振 动噪声控制、计算机辅助设计（CAD)、绝缘结构、机械结构设计、 工艺、材料、测试等领域的技术成杲，吸收了国外同类产品更新的 先迸技术，在政府有关业务部门的指导下，组织行业技术力量进行 系列开发研究、联合设计和样机试制。

在系列开发研制过程中，先后编制了《Y2系列三相异步电动机 (机座号为63〜355, IP54)技术任务书》、《Y2系列（IP54)三相异 步电动机试制用技术条件（机座号为63〜355)》，完成了全系列63 〜3S5共15个铸铁机座117个规格电磁设计和施工图设计、63〜112 共6个铝壳机座36个规格施工图设计，以及提髙效率设计的8〇〜 280共11个机座53个规格电磁设计和表格图设计，并编制了 18份 工艺文件。

Y2系列三相异步电动机研制列入原机械工业部新产品试制计 划。在中小型电机行业主要电机制造企业的努力下，完成了全系列约500台样机试制工作。

原机械工业部于19%年4月对Y2系列三相异步电动机组织专 家会议鉴定，鉴定意见认为，Y2系列三相笼型异步电动机是在总结 Y系列电动机生产、使用经验的基础上，应用我国电机CAD、噪声 控制、绝缘、工艺、材料、测试等方面研究成果，吸收国外同类产 品先进技术，组织行业技术力量进行联合设计的新系列产品，设计 达到技术任务书及试制用技术条件要求。提交设计定型鉴定的技术 文件及设计图样完整、齐全、统一、正确，能够指导生产^ Y2系列 三相异步电动机采用F级绝缘结构；防护等级达到IP54;电机嗓声 振动水平优于Y系列电动机，并首次提出考核负载嗓声及相应的测 试方法；对若干零部件进行了结构及相应的工艺改进，外观也改变 了几十年一贯的传统模式，能更好地满足国内外用户需要，有较强 的市场竞争能力&鉴定委员会认为，Y2系列三相异步电动机设计是 可行的t试制是成功的，一致同意通过设计定型鉴定，并投入小批 量生产。

对新系列电机已制定了相应的机械行业标准，该系列电机分两 种设计：第一种设计即Y2系列（1P54)三相异步电动机，是目前国 内最为完整的低压笼型三相异步电动机系列，该系列可以满足国内 外一般用途的需要，机座范围为63〜3553第二种设计即Y2-E系列 (IP54)三相异步电动机，是为适应于长期连续运行、负载率较高的 使用场合，如部分风机、水泵类的配套需要，电动机具有较高效率 和节能效果，机座范围为80〜280〇榇准编号及名称为：

JB/T 8680.1—1998三相异步电动机技术条件 *

第1部分：Y2系列（IP54)三相异步电动机（机座号63〜

355)。

JB/T 8680.2—1998三相异步电动机技术条件

第2部分：Y2-E系列UP54)三相异步电动机（机座号80〜 280)。

1.3系列设计原则

(1) 三相异步电动机作为主要的电力驱动设备，为各种机械配

套使用，应该可靠、耐用、寿命长、性能优良、安装和维修方便。

(1) 贯彻标准化、系列化、通用化，并能在基本系列的基础上

派生出国民经济各个部门需要的多种品种。

(2) 为适应企业产品结构的调整和外向型经济发展的需要，内 销和出口产品原则上应予以统一„

(3) 为适应对外贸易的迅速发展，便于国际互换，功率等级与 安装尺寸对应关系以及功率等级数系应符合世界上较有影响，并为 较多国家采用的德国DIN42673标准。

(4) 为达到较为完整的低压三相异步电动机系列的目标，并同 时满足国由一般使用和出口需要，系列机座号范围扩展到63~355。

(5) 为适应桎期连续运行设备的配套需要，周时进行相应提高 效率的设计，其机」座号范围为80-280,

(6) 根据因外同类产品发展趋势，U2机座及以下结构设计要考

虑铸铁和铝壳机座两种方案a ：, .,

(7) 在保证各项要求的条件下，应尽量节约有效材料。

(8) 在进行外壳防护等级IP54设计和试制的同时，对外壳防护 等级IP23应进行相关的分析和计算。

(9) 在系列设计中，应尽量采用成熟的新技术、新工艺、新材 料及可靠性设计技术。

为适应新技术发展的需要，电动机在变频器供电时应能在 —定变频范围内正常运行。

1.4运行条件

在下列海拔、环境空气温度以及环境空气相对湿度条件下，电 动机应能额定运行，

(1) 海拔不超过1000m。环境空气*高温度随季节而变化，但不超过4(TC。

(3) 环境空气最低温度为

(4) 最湿月月平均最高相对湿度为90%,同时该月月平均最低 溫度不髙于25°a

电动机的额定频率为50Hz,额定电压为380V。功率在3kW及

以下者为丫联结，其他功率均为△联结。

详见第12章12.2.2运行条件「

1.5基本型式

(1)  外壳防护等级电动机的外壳防护等级为IP54 (见GB/ T4942.1)〇

(2) 冷却方法电动机的冷却方式为IC411 (见GB/T1993)。

(3) 结构及安装型式电动机的结构及安装型式为IMB3、 IMB5、IMB6、IMB7、IMB8、IMB14、IMB34、丨MB35、1MV1、 IMV3、IMV5、IMV6, IMV15、IMV18 和[MV36 (见 GB/T997), 按表1-2的规定制造a

1.6工作制与定额

电动机的工作制为si工作制一连续工作制。

电动机的定额是以连续工作制（SI)为基准的连续定额。

1.7功率等级与安装尺寸的对应关系

电动机应按下列额定功率（kw)制造：0.12, 0.18, 0.25, 0.37, 0.55, 0.75, 1.1, 1.5, 2.2, 3, 4, 5.5, 7.5, 11, 15,

18.5， 22, 30， 37， 45, 55t 75， 90, 110， 132， 160, 200， 250,

315c

1.8绝缘等级与温升限值

电动机采用F级绝缘，当海拔和环境空气温度符合1.4节的规 定时，电动机定子绕组的温升（按电阻法）按80K考核（其中 315L2-2、4极和355机座全部规格允许按105K考核）。

1.9主要性能指标分析

1, 9.1异步电动机性能指标

异步电动机性能指标有：

(1) 效率7电动机输出机械功率与输入电功率之比，通常用百

分数表示。

(2>功率因数cosy电动机输人有效功率与视在功率之比。

(3)  堵转电流^ (起动电流〇 电动机在额定电压、额定频 率和转子堵住时从供电回路输人的最大稳态方均根电流。

(4) 堵转转矩7\ (起动转矩电动机在额定电压、额定頻 率和转子堵住时所产生的转矩的最小测得值。

(5)  最小转矩7^ 电动机在额定电压、额定频率下，

(3)  最大转矩7\, (7二J 电动机在额定电压、额定频率下所 能产生的最大稳态异步转矩。

(4) 噪声电动机在空载稳态运行时A计权声功率级（dB (A))，以及在额定负载运行时超过空载运行的噪声声功率级增量。

(5) 振动电动机在空载稳态运行时振动速率有效值 1.9.2效率水平分析

效率是电动机最重要的技术经济指标之一，直接影响电动机有 效材料用量和运行费用。较髙的运行效率可以为用户带来显著的节 能效果，但电动机的有效材料用量增加，成本及售价将要提高。同 时，较高的效率能否充分发挥作用还与电动机的年运行时间和运行 时负载率有关。

电动机年运行时间越长，运行负载率越高，提高效率后的节能 效果越显著s

低压异步电动机运行负载率一般在50%〜80%之间，大多在 60%〜70%范围内。异步电动机效率在不同负载率时的变化与电动 机可变损耗（定子和转子绕组铜耗）和不变损耗（铁耗和机械损粍) 的分配比例有关，在总损耗中，可变损耗增大，不变损耗减少，最 髙效率出现越趋近于低负载率区。因此，在设计电动机时t适当提 高电磁负荷，可变损耗会有所增大，而不变损耗应尽量加以控制， 这可使电动机在比较宽的负载率范围内有比较平坦的效率恃性，有 利于电动机在相对较低的负载率下仍有较高的效率。

在Y2系列电动机设计中，为了达到节能效果，为满足不同使用 对象的要求，提出并安排进行两种设计：

(1) 适应一般机械配套为主要对象的一般用途异步电动机系列(Y2系列）。

(2) 适应年运行时间在3000h以上长期连续运行、负载率较高 的使用场合，如部分风机、水泵类为主要配套对象的提高效率设计 (Y1E系列），其效率平均值比前者高1,5% — 2%。

同时力使Y2、Y2-E系列电动机能适应外向型经济发展需要， 并和国外同类产品接轨，系列电动机采用与国际电工委员会（IEC) 标准一致的效率考核方法，即按IEC60034-2《旋转电机第2部分: 旋转电机损耗和效率的试验测定方法h

H3 Y2系列三相异步电动机的效率水平与能效限定值的比较

近几年来，欧美工业发达国家对节约能源及环境保护非常关注。 电动机在电气传动中带动负载机械作功的同时，也耗用大量电能， 其耗用的电能约占总发电量的60%左右，提髙电动机的运行效率对 节能意义重大。电动机的供电电源目前大多为火力发电设备，增加 发电量必然会增加温室气体的排放，从而增大对环境的污染，不利 于环境保护。因而加拿大、美国、欧洲都相继推出开发高效节能电 动机的要求，并开发了相应的产品〇

美国于1992年颁布了能源政策法令（EPACT).对包括电动机 在内的一些设备提出了节能要求，规定了电动机的最低效率，并在 60个月后正式生效，即在1997年以后在美国不能再生产和进口低于 EPACT所规定效率指标的电动机。EPACT规定的效率指标为当时 美国主要电机制造商生产髙效率电动机的效率指标平均值。

欧洲电机和电力电子制造商协会（CEMEP)于1999年颁布了 电动机效率标准的协议，规定了 effl、eff2、eff3三档效率指标，其 中eff3是当前生产的电动机效率；eff2电动机应降低损耗20%以上， 适用于年运行时间在2000h以上；effl电动机应降低损耗40%以上， 适用于年运行时间在4000h以上。

我国于2002年初颁布国家标准GB18613—2002《中小型三相异 步电动机能效限定值及节能评价值》•该标准已于2002年8月1日 起实施。该标准规定了电动机能效限定值，是强制性指标；另规定 了电动机T能评价值，为推荐性指标。其中1.1〜90 kW极数为2极 和4极的电动机能效限定值和节能评价值分别采用了欧洲e^2和effl

效率指标。

GB1S613规定的电动机能效限定值与相应规格的Y2系列三相异 步电动机效率见表1-4。在功率为0,55~315kW2、4、6极电动机总 共73个规格的效率平均值，Y2系列为87.87%,而能效限定值为 87.88%u其中两者效率相同的有38个规格；Y2效率较高者有19 个规格；Y2效率较低者有16个规格。这说明Y2系列电动机效率水 平与能效限定值是相当的，效率较低的16个规格中，大多数规格仅 相差0.5%以内，计及容差后均能达到能效限定值的要求。但应注意 的是，Y2系列设计时按B级绝缘考核温升计算铜耗的基准温度为 754C，由于IEC60034-2《旋转电机第2部分：旋转电机损耗和效 率的试验测定方法》修订后的B级绝缘基准温度已修改为95_C，我 国国家标准GB1032《三相异步电动机试验方法》修订时将会按此基 准溫度修改=如GB1032.修订并实施后，Y2系列电动机铜耗按基准 温度95T进行计算，铜耗值将会在原有基础上有所增加，但只要根 据具体情况对个别觑格设计进行适当调整，Y2系列电动机仍能满足 能效限定值的要求。

1.9.4起动性能分析

电动机起动包括电动机接人电源从转子堵转到达到额定转速的 全过程。电动机应具有足够大的堵转转矩和最小转矩，以带动负载 机械很快地起动，并达到额定转速而正常工作；同时应具有足够的 最大转矩，以保证其有一定的过载能力。而对于堵转电流（或堵转 视在功率U应加以限制，以免供电电源产生过大的电压降而影响接 在同一电源上的其他电气设备的正常运行。此外，起动电流过大， 将导致电动机绕组过热和受到过大的电磁力冲击。

JB/T8158《电压为690V及以下单速三相笼型异步电动机的起动 性能> (等同IFX60034-12)对电动机起动性能规定了四种设计：

(1) N设计为正常转矩的三相笼型异步电动机，电动机采用 直接起动。

(2) NY设计类似N设计，怛采用星一三角起动，星形联结起 动时的堵转转矩了,和最小转矩尺的最小值应不低于N设计相应值 的 25%。

(3) H设计为髙转矩的三相笼型异步电动机，电动机采用直 接起动。

(4) HY设计类似H设计，但采用星三角起动，星形联结起 动时的堵转转矩7；和最小转矩凡的最小值应不低于H设计相应值 的 25%0

标准中对上述四种设计规定了起动转矩、堵转视在功率及起动 要求。

起动转矩由堵转转矩了,、最小转矩丁u和最大转矩7\表示，每 一转矩均用额定转矩TN的标幺值表示。这些数值均为额定电压下的 最小值，无容差。

堵转视在功率为输人的视在功率，用额定功率的标幺值 表示。这些数值为额定电压下的最大值，无容差。

起动要求规定电动机允许在冷态下连续起动两次（两次起动之 间电动机应自然停机），或在额定运行后在热态下起动一次，并规定 所带动的负载的转动惯童值3

Y2系列三相异歩电动机为N设计或NY设计，其堵转转矩乃、 最小转矩I和最大转矩八计及容差后的最小值应不低于N设计起 动转矩的规定，见第12章12.8.2表12-2U堵转电流^计及容差后

的最大值折算到堵转视在功率应不大于N设计堵转视在功率的规定, 见 U.8.3 节表 12-22。

1.9.5嗓声振动水平分析

电动机的噪声振动水平是反映电动机设计、制造工艺、装配质 量和轴承质量的一个综合指标，而且是衡量环埯质量的重要指标,

对电动机噪声振动的要求将会越来越严格。

1,10容差

国标GB755—2000《旋转电机定额和性能》

1.11主要技术成果

Y2系列三相异步电动机是Y系列的更新产品，通过Y2系列电 动机的研制将提高我国低压三相异步电动机技术水平.，进一步满足 国内外市场对中小型三相异步电动机在质量、性能等各方面的要求， 为推进行业技术进步作出贡献。

Y2系列电动机的主要技术成果体现在以下几个方面：

(1)  系列的完整性Y2系列包括基本设计（Y2系列）和提髙效 率设计（Y2-E系列）两个系列。Y2系列机座号为63〜355，功率等 级为0.12〜315kW (对4极电机）。Y2-E系列机座号为执)〜280, 功率等级为0.55〜90kW (对4极电机由于Y2系列的机座号向 上延伸到355机座，向下延伸到63机座，形成了一个完整的低压三 相异步电动机系列。

(2) F级绝缘结构Y2系列电动机采用F级绝缘结构，除355

机座及315机座部分规格外，温升按B级絶缘考核，提高了电动机 的可靠性。

(1) 防护等级丨P54 Y2系列电动机通过对结构的改进，使电动 机的防护等级提髙到1P54,扩大了电动机的适用范围。

(2) 噪声和振动得到有效控制 Y2系列电动机在电磁和结构上 采取各种措施，如选择适当的槽配合秭槽斜度，增加机座和端盖的 刚度，提高加工精度，改进风罩和风扇结构等，有效地控制了电动 机的噪声和振动，并首次提出了考核负载噪声的要求。

(3) 结构上作了改进Y2系列电动机与Y系列相比结构上有较 大的改进.主要体现在：

1) 机座采用平行垂直分布的散热片结构，增加了机座表面散热 面积，并使电动机的外形有较大的改观。

2) 采用浅端盖结构，增加端盖内加强筋的数量和尺寸，提高端 盖刚度。

3) 在轴承计算寿命与Y系列电动机相当的前提下，尽量采用深 沟球轴承、轻窄系列或尺寸较小的轴承，以降低电动机制造成本和 降低电动机的噪声和振动。

4) 机座号为63〜280的接线盒采用铝合金压铸，接线盒座与机 座及接线盒盖之间均采用橡胶密封圈。

5) 釆用小直径、宽叶片的风扇，以便在增加或保持—定风量的 同时尽可能降低风扇的风摩耗及风扇噪声。

通过上述措施，使Y2系列电动机的外观设计改变了几十年不变 的传统模式，改善了电动机的性能。

(4) 性能优良Y2系列和Y2-E系列电动机性能指标达到产品 技术条件的要求，设计上留有一定的裕度。Y2系列电动机效率优于 20世纪90年代中的德国西门子公司1LA5, 6系列，而功率因数、 堵转转矩基本相当。

综上所述，Y2系列基本设计在保证性能指标达到产品技术条件 要求的前提下在节省有效材料用量方面有较显著的效果，与Y系列 电动机相应规格比较，铜、硅钢片、铝用量均可节省10%左右。面 Y2系列电动机采用F级绝缘结构、铝合金接线盒、机座外观的改进、部分；部件关键部位加工精度的提高等会导致电动机生产成车 增加，颀讣有效材料的V/省将能弥补这部分生产成本的增加Q Y2系 列电动机在保持基本相同的生产成本情况F,采用F级绝缘t提高 了防护等级，降低了负载噪声，改迸r外观设计，便电动机在市场 上具有更大竞争力~因此，生产Y2系列电动机将会给制造厂带来更 大的经济效益。