三相异步电动机的选择和安装使用
电动机的选择
电动机品种繁多，结构各异，分别适用于不同的场合，选择电动机时，首先应根据配套机械的负荷特性、安装位置、运行方式和使用环境等因素来选择，从技术和经济两方面进行综合考虑后确定选择什么类型的电动机。
对于无特殊变速调速要求的一般机械设备，可选用机械特性较硬的鼠笼式异步电动机。对于要求启动特性好，在不大范围内平滑调速的设备，一般应选用绕线式异步电动机。对于有特殊要求的设备，则选用特殊结构的电动机，如小型卷扬机、升降设备等，可选用锥形转子制动电动机。
三相异步电动机的型号、结构特点和用途见表7-2。
表7-2 三相异步电动机的型号、结构特点和用途
电动机的功率应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。实践证明，电动机的负荷为额定负荷的70%～100%时效率最高。电动机的容量选择过大，就会出现“大马拉小车”现象，其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高。电动机的容量选得过小，就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长期过载，使其绝缘因发热而损坏，甚至电动机被烧毁。一般，对于采用直接传动的电动机，容量以1～1.1倍负载功率为宜;对于采用皮带传动的电动机，容量以1.05～1.15倍负载功率为宜。
另外，在选择电动机时，还要考虑到配电变压器容量的大小。一般，直接启动时最大一台电动机的功率，不宜超过变压器容量的30%。
电动机转速的选择应根据电动机所拖动机械的转速要求来选用转速相对应的电动机。如果采用联轴器直接传动，电动机的额定转速应与生产机械的额定转速相同。如果采用皮带传动，电动机的额定转速不应与生产机械的额定转速相差太多，其变速比一般不宜大于3。如果生产机械的转速与电动机的转速相差很多，则可选择转速稍高于生产机械转速的电动机，再另配减速器，使二者都在各自的额定转速下运行。
在选择电动机的转速时，不宜选得过低，因为电动机的额定转速越低，极数越多，体积越大，价格越高。但高转速的电动机，启动转矩小，启动电流大，电动机的轴承也容易磨损。因此在工农业生产上选用同步转速为1 500 r/min(四极)或1 000 r/min(六极)的电动机较多，这类电动机适用性强，功率因数和效率也较高。
电动机防护形式的选择电动机的防护形式有开启式、防护式、封闭式和防爆式等。应根据电动机工作环境进行选择。
开启式电动机内部的空气能与外界畅通，散热条件很好，但是它的带电部分和转动部分没有专门的保护，只有在干燥和清洁的工作环境下使用。
防护式电动机有防滴式、防溅式和网罩式等种类，可以防止一定方向内的水滴、水浆等落入电动机内部，虽然它的散热条件比开启式差，但应用比较广泛。
封闭式电动机的机壳是完全封闭的，被广泛应用于灰尘多和湿气较大的场合。
防爆式电动机的外壳具有严密密封结构和较高的机械强度，有爆炸性气体的场合应选用封闭式电动机。
电动机的安装1.电动机基础的安装
(1)固定基础的安装
如果电动机的安装地点是长期固定的，则其基础可采用混凝土结构。基础形状如图7-9所示。基础高出地面的尺寸H一般为100～150mm，具体高度随电动机规格、传动方式和安装条件等而定。底座长度L和宽度B的尺寸，应根据底板或电动机机座尺寸确定，每边应比电动机机座宽100～150mm。基础的深度一般按地脚螺栓长度的1.5～2.0倍选取，以保证埋设的地脚螺栓有足够的强度。基础的质量应为机组质量的2.5～3.0倍。
图7-9 电动机的基础
浇注基础以前，应挖好基坑，夯实坑底，防止基础下沉。接着在坑底铺一层石子，用水淋透并夯实，然后把基础模板放在石子上，或将木板铺设在浇注混凝土的木框架上，并埋入地脚螺栓。
浇注混凝土时，要保持各地脚螺栓的位置不变和上下垂直。浇注时速度不宜太快，边浇注边用铁钎捣实。混凝土浇好后，将草袋覆盖在基础上，经常洒水，保护草袋湿润。养护7天后，便可拆除模板，再继续养护7～10天，便可安装电动机。
在易遭受震动的地点，电动机的底座基础应浇注成锯齿状，以增强抗震性能。
(2)非固定基础的安装
如果电动机的安装地点不是长期固定的，并且电动机功率较小，可将其安装在木架上，木架用100mm×200mm的方木制成，把方木埋在地下，用铁钎或木桩固定。
如果电动机是移动使用的，并且功率又比较小，也可以将电动机和被带动的机械设备在使用地点用打桩的方法固定在一起。使用时应注意安装坚固稳定，防止电动机振动过大及出现跳跃现象。
2.地脚螺栓的埋设
为了保证地脚螺栓埋设牢固，通常将其埋入基础的一端做成人字形或弯钩形，如图7-10所示。埋设地脚螺栓时，埋入混凝土的深度一般为螺栓直径的10倍左右，人字开口或弯钩的长度约为螺栓埋入混凝土深度的一半。
图7-10 地脚螺栓的埋设
3.安装就位
电动机在混凝土基础上的安装方式有两种，一种是将电动机基座直接安装在基础上，如图7-11所示;另一种是在基础上先安装槽轨，再将电动机装在槽轨上，如图7-12所示。后一种安装方式便于更换电动机和进行安装调整。
图7-11 电动机在混凝土基础上安装
图7-12 电动机在槽轨上安装
短距离搬运电动机，当质量在100kg以下时，可用铁棒穿过电动机上部吊环抬运到基础上，或者将绳子拴在电动机的吊环或底座上，用杠棒来抬运。禁止将绳子套在电动机的胶带或转轴上，或者穿过电动机的端盖来抬运电动机。质量在100kg以上的电动机，应使用起重机或滑轮(电葫芦)来吊装。为了防止震动，安装时应在电动机与基础之间垫一层硬橡皮板，四角的地脚螺栓都要套上弹簧垫圈。
电动机安装就位后，应用水平仪对电动机进行纵向和横向校正。如果不平，可在机座下面垫上0.5～5.0mm厚的钢片进行校正，如图7-13所示。禁止用木片、竹片或铝片垫在机座下。否则，在拧紧地脚螺栓时或者在电动机运行过程中，木片、竹片、铝片就会变形或碎裂，影响电动机的安装精度。
图7-13 电动机的水平校正
4.电动机传动装置的安装和校正
传动装置若安装得不好，会增加电动机的负载，严重时要烧坏电动机的绕组和损坏电动机的轴承。电动机的传动形式很多，常用的有齿轮传动、皮带传动和联轴器传动等。
(1)齿轮传动装置的安装与校正
安装的齿轮与电动机要配套，转轴纵横尺寸要配合安装齿轮的尺寸;所装齿轮与被动轮应配套，如模数、直径和齿形等。
齿轮传动时，电动机的轴与被传动的轴应保持平行，两齿轮的啮合应合适，可用塞尺测量两齿间间隙。如果间隙均匀，说明两轴已平行，否则要进行调整。
(2)皮带传动装置的安装与校正
电动机的两个皮带轮直径大小应按机械传动要求配套使用，传动比应符合要求。两个皮带轮的宽度中心线要在一条直线上，两轴在安装中必须平行，否则会损坏传送带，使电动机发生振动，严重时会烧坏电动机绕组，如果是平带，电动机在运行过程中有可能造成脱带事故。
如两个皮带轮宽度相等，可用一根弦线拉紧并紧靠两个皮带轮的端面，如果弦线均匀地接触A、B、C、D 4点，说明两轴平行及皮带轮宽度上的中心线在一条直线上，可以使用电动机，如图7-14所示。当细线距CD有一段距离时，松开电动机的紧固螺母，将电动机顺轴向方向朝前平移至A、B、C、D呈一直线为止，再拧紧固定螺母。
当A、B、D在一条直线上，C点距细线有一段距离时，表明两轴不平行，此时必须在电动机后(非传动端)底座加垫片抬高，最终使A、B、C、D在一条直线上。
对于其他需校正的状态可以类推。
(3)联轴器传动装置的安装和校正
常用的弹性联轴器在安装时，应先把两半片联轴器分别装在电动机和所带机械的轴上，然后把电动机移近连接处，当两轴相对处于一条直线上时，先初步拧紧电动机的机座安装螺栓，但不要拧得太紧，接着用钢尺，按如图7-15所示方法搁在两半片联轴器上，然后用手转动电动机转轴，旋转1 8 0°，同时用直尺查看联轴器转动时是否有高低之差，高低不一致，应在电动机机座下或机械传动机座下垫些钢条，使其联轴器上下平衡，在同一轴心位置上。若上述两个方面均已调整好，说明电动机和机械轴已处于同轴状态。再调整两个半片联轴器，使端面同另一轮端面之间有均衡的1～2mm的间隙后，便可将联轴器的机械部分和电动机分别固定，拧紧地脚螺栓即可试运行。
图7-14 电动机皮带轮校正方法
图7-15 联轴器的安装和校正
5.电动机电源管线的安装
电动机电源线安装一般采用两种方法。一种是把电动机4根电源线(其中有一根为电动机保护零线或是地线)先穿入具有阻燃性能的塑料管内，然后从电源开关下桩头明敷到电动机接线盒边。另一种是预埋钢管法。用这种方法安装较美观，并且安装正规，安全系数高，使用长久，目前在很多地方或单位都广泛采用。一般穿导线的钢管应在浇注混凝土前埋好，连接电动机一端的钢管管口高出地面不得少于100mm，并最好用蛇形管(带)或软管伸入接线盒内，如图7-16所示。用钢管敷设电动机电源线时，要求一台电动机的3根电源线同时穿入这一根钢管内，并且要对这根穿电线的钢管作接零或接地处理(两头在穿线前焊接接零或接地螺钉，用多股铜导线一边连接到电动机外壳上，一边与三相四线制的零线或地线连接)，以确保电气运行安全。
图7-16 电动机电源线用钢管安装
6.电动机的保护接地及接零安装
为了防止电动机绕组的保护绝缘层损坏发生漏电时造成人身触电，必须给电动机装设保护接地线或保护接零装置，以保障人身安全。
电动机接入三相电源时，若电网中性点不直接接地，这些电动机应采取保护接地措施。其方法是把电动机外壳用接地线连接起来。一般采用较粗的铜线(不小于4mm2)与接地极可靠连接，这种方法称为保护接地，接地电阻一般不大于4Ω。原理是，一旦电动机发生漏电现象，人身碰触电动机外壳时或是通过金属管道传到其他金属连接体处发生漏电时，由于人体电阻比接地电阻大得多，漏电电流主要经接地线流入大地，人体不致通过较大的电流而危及生命，从而保护了人身安全。接地保护示意如图7-17所示。
图7-17 电动机采用接地保护
如果电网中性点直接接地，则可采用保护接零措施。方法是将电动机的外壳用铜导线与三相四线制电网的中性线相连接。这种保护措施比较安全可靠，现已被广泛采用，它的原理是，一旦发生电动机外壳漏电现象，它会迅速地形成较大的短路电流，使电路中的熔断器熔断或使断路器等过流装置跳闸，从而断开电源，保护人身不受触电的危害。
值得注意的是，在同一三相四线制系统中，不允许一部分电动机设备的外壳采用保护接地而另一部分电气部分的外壳采用保护接零。
埋设接地装置的接地极可采用较粗的钢管、角钢等金属物，钢管壁厚最好不少于3.5mm，长度一般在2～3m之间，但不能小于2m。接地极应垂直埋入地下，如图7-18所示。为了便于打入地下，接地极前端做成尖状。为减少接地电阻，接地极的数目要在3个以上，最好埋在地下形成三角形，并将其连为一体。在它们周围加些降阻剂。最后把接地体周围保护起来，尽量避免行人触及。
图7-18 接地体的安装
电动机的使用使用三相异步电动机时，应注意以下几点。
① 在使用三相异步电动机之前，要详细对照铭牌，按照铭牌所载电压、频率、功率、转速等规格与实际配套使用。
② 在使用电动机前，要进行外部机械检查，注意各部件是否完好，螺钉是否松动，检查有无杂物，转子是否能转动，可用手轻轻转动转子，检查轴承润滑情况，有无杂音与摩擦，然后根据情况进行修配。
③ 在使用电动机前，应用500V兆欧表检查电动机绝缘情况，电动机绝缘电阻值大于0.5MΩ后方能使用，低于0.5MΩ要进行烘干处理。干燥方法是，如果有烘箱，可将电动机拆开后，放入烘箱中烘烤，无这种条件时，可将转子取出并将其立放(注意不要使硬物损伤线圈)，用150W的灯泡放进电动机定子中间，进行烘干处理，并加盖厚布。如果电动机较大，温度高低可用增减灯泡数来调节。电动机应在温度70～80℃下烘7～8h，如图7-19所示。
④ 检查线路电压与电动机额定电压是否相符，线路电压的变动不应超出电动机额定电压的±5%。
图7-19 电动机的烘干
⑤ 检查线路连接是否正确，各接触点是否接触良好，保护装置是否完好，熔丝额定电流应为电动机额定电流的1.5～2.5倍。
⑥ 电动机应妥善接地，接线盒内右下方有专门的接地螺钉，应把接地线接在此螺钉上。
⑦ 电动机允许用联轴器、正齿轮及皮带轮传动，但对4kW以上的两极电动机不宜采用皮带传动。如必须用皮带传动，可适当增加三角皮带的根数。
⑧ 对立式安装的电动机，轴伸端除皮带轮外不允许再带其他任何轴向负荷装置。
⑨ 如果用皮带轮传动，必须检查两转轴中心线是否平行，皮带松紧要适当，过紧会使电动机轴加快损坏，过松则容易使皮带打滑。
10、如果用联轴器直接耦合，应注意两转轴中心线要在一条直线上，否则易使轴承损坏或使电动机发生振动。
11、在检查完毕电动机后，应按照电动机铭牌上的接线方式将电动机与电源连接好，然后使其空载运转，查看旋转方向与实际要求是否一致，如果不一致，可将电源先断开，然后打开接线盒，再将电源引入线的任意两根换接一下，然后空载运转15min，运转中注意观察有无不正常的声音，有无轴承漏油及电动机发热现象。
12、电动机在使用过程中，应经常注意防潮防尘，保持电动机风道畅通，所有机械连接部分要紧固牢靠，电气接触点要保持清洁，接触良好。
13、电动机在启动前应尽量减轻负荷，降压启动可采用星—三角减压启动器或自耦降压启动器。
14、经常使用的电动机，应保持每半年左右进行一次检修，清洗加油，以保证润滑良好。
15、拆卸电动机前，从轴伸端或非轴伸端取出转子较为便利。
在抽出或装入转子时，必须特别注意不要碰伤定子绕组和擦伤铁芯表面。如果电动机气隙较大，可先在转子与定子之间塞入薄纸板，以起到防护作用。用钢丝绳吊出转子时，转子上拴钢丝绳的地方必须衬以木垫，以防转子损坏或钢丝绳在转子上滑动。另外在改栓吊绳时，不得把转子放在定子铁芯上，而应在轴端垫木衬垫，有风扇的电动机转子应从风扇端抽出。
16、更换绕组时，必须记下原绕组的形式、尺寸、匝数和线径，并按照正规方法更换绕组。
电动机定子绕组头尾端的判别1.利用交流电源和灯泡判别电动机三相绕组头尾
当分不清三相电动机各绕组的头尾时，可用下述简单方法来确定。
首先用36V低压灯作试灯，分出电动机每一相绕组的两个线端，然后将两相绕组串联后通入220V电源，剩下的一相绕组两端接36V的灯泡，如果灯泡发亮，说明串联的两相是头尾相接;灯泡不亮，说明是头头相接，如图7-20所示。然后将测出的两相绕组头尾作一标记，再按此方法将其中一相与原来接灯泡的一相线圈串联，另一相连接灯泡，再按上述方法即可分出三相电动机绕组的头尾。
图7-20 利用交流电源和灯泡判别电动机三相绕组头尾
2.用万用表判断电动机三相绕组的头尾
利用万用表也可方便地判断出电动机三相绕组的头尾。首先用万用表欧姆挡测量出电动机6个接线端中哪两个接线端为同一相，然后，将万用表的直流毫安挡放到最小一挡，并将表笔接到三相绕组中某一相的两端，再将干电池正负极接到另一相的两个线端上，如图7-21所示，当开关S闭合瞬间，如果表针指示电流为正值，则把电池负极所接的线端与万用表正极表笔所接的线端定为同极性的(均可认定为头)。依此类推，便可方便地找出另外两相的头和尾。
图7-21 利用万用表判断电动机三相绕组的头尾
电动机的接线电动机接线盒内的接线方式有△连接(三角形连接)和Y连接(星形连接)两种方式。当铭牌上标有220/380V、△/Y字样时，表示电源电压如果为220V三相交流电时，定子绕组为△形接法，如果接入电源电压为380V时，定子绕组应接成Y形。接线方式不允许任意更改。目前Y系列电动机3kW及以下为Y形接法，4kW以上均为△形接法，电动机的额定线电压为380V。
电动机接线盒内有上下两排6个接线头，规定上排3个接线端子自左至右的编号为U1、V1、W1，下排3个接线端子自左至右编号为W2、U2、V2，如图7-22(a)所示。
当采用Y形连接时，按如图7-22(c)所示方法连接，将三相绕组的尾端W2、U2、V2用短接铜片连在一起，首端U1、V1、W1分别接三相电源。
当采用△形连接时，按如图7-22(b)所示方法连接，将电动机接线盒内的接线端子上、下两两用短接铜片连接，再分别把三相电源接到U1、V1、W1上。也就是将三相定子绕组的第一相的尾端U2接到第二相的首端V1，第二相的尾端V2接到第三相的首端W1，第三相的尾端W2接到第一相的首端U1，然后把来自开关的3根导线的线头，分别与U1、V1、W1连接。如果出现电动机反转，可把任意两相线头对换接线端子位置，即会顺转。
图7-22 电动机的接线