馬小平 MA Xiao-ping

（北京首創(chuàng)環(huán)境科技有限公司，北京 100044）

0 引言

YZR系列電動機可以耐高溫，抗粉塵污染，適用于變頻調速系統(tǒng)，能在頻繁的、顯著的機械振動和沖擊下正常運行。通常用在起重、冶金、化工、鋼鐵、建筑醫(yī)藥、輕工、運輸、軍工、污水處理等行業(yè)。

1 特點

1.1 性能特點

1980年，由第一機械工業(yè)部統(tǒng)一組織設計試制YZR系列起重電動機，采用國際IEC、ISO標準，改進了電磁設計和密封結構，使電動機的壽命和可靠性有了顯著的提高，與同類型的起重電動機JZ2、JZR2系列相比，效率提高了1.9%，功率因素提高了9.4%，接近世界先進水平。

該系列電動機額定頻率為50Hz，允許頻率偏差±1%；額定電壓為380V或440V，允許電壓偏差±5%；外殼防護等級通常為IP44或IP45；冷卻方式：YZR112-132為自冷式，YZR160-400為外風扇冷卻；功率為132千瓦和小于132千瓦的定子繞組用Y接法，其余的用△接法。

該系列電動機的絕緣等級通常分為F級和H級兩種，兩種絕緣結構的技術參數(shù)相同，只是溫升限值不同，空氣間接冷卻繞組的溫升限值：當電動機運行地點海拔不超過1000米，最高環(huán)境溫度不超過40℃為基礎時，F(xiàn)級絕緣為105K，最高環(huán)境溫度不超過60℃為基礎時，H級絕緣為105K。

1.2 結構特點

該系列電動機結構緊湊、堅固，軸伸直徑大，電動機180mm中心高及以上電動機的軸伸為圓錐形，以便于安裝和有較好的同心度。電動機軸伸的軸向竄動量：100-180機座號不大于1mm，200-400機座號不大于2mm。電動機的基座和端蓋的散熱槽進行了垂直及水平分布設計，提高了電動機自身的散熱能力。定子接線盒位于電動機頂部，靠近非軸伸端，轉子不設接線盒，靠密封性能良好的防水接頭出線。

密封性能好，軸的貫通部分設有防水環(huán)，防止雨水的侵入。電動機的外面覆有鋼制蓋板，防止日曬和外物的打擊。電動機各空腔與外面貫通的氣隙，均設有密封墊，接線盒口設有專門的防護，以防止灰塵和水的侵入。電動機的底部設有排水孔，用以排除電動機內部形成的冷凝水。該系列電動機防護等級可達到IP55。

傳動方式：該電動機的傳動方式有聯(lián)軸器式和正齒輪傳動式兩種，采用正齒輪的傳動方式時，正齒輪的節(jié)圓直徑必須大于軸伸直徑的2倍。

YZR系列電動機刷握裝有最新設計的恒壓彈簧，當電刷在運行中磨損時，集電環(huán)與電刷之間的壓力能保持不變。

1.3 注意事項

YZR系列電動機運行中，實測電流值不得超過電動機銘牌上注明的額定電流值，另外，電動機的三相電流不平衡度在空負荷時不得超過10%，在中負荷及以上時不得超過5%，電動機的三相電壓不平衡度不得超過1.5%。電動機鐵芯或機殼溫升應不超過該電動機絕緣等級所規(guī)定的溫升值。

YZR系列電動機在投入使用前，有一個先決條件，那就是電動機的轉子需要另外接相應規(guī)格型號的電抗器或電阻器等，主要目的是降低電動機的起動電流和提高電動機的起動轉矩，也可以說是扭矩，電動機的起動電流平均值應該小于在各工作制額定電流的2倍之內。

串聯(lián)接在電動機三相轉子繞組中的外電阻，通常都接成星型。在起動之前，電動機的外接電阻全部接入電路，電動機在起動過程結束時，其接入的外電阻被一級一級的短接。其短接的方法有三相電阻平衡短接法和三相電阻不平衡短接法。前者的成本會高一點，但是對電動機的正常運行和使用是比較有利的。后者控制線路簡單，但對電動機有一定影響，因存在不對稱電流，因此，通常只用在中小型電機上。

因為YZR系列電動機的應用場合比較特殊，所以它的工作狀態(tài)也是會經(jīng)常發(fā)生變化的，特別是當電動機處在升降狀態(tài)、反接狀態(tài)、正反轉狀態(tài)、反饋制動狀態(tài)和能耗制動狀態(tài)的時候，控制電路及電動機將會受到幾倍額定電流的沖擊，這樣就導致了配套電器設備、設施使用壽命的縮短。所以，我們在設計該電動機的控制回路時，需要特別留心，充分考慮各種因素，將沖擊電流盡量的減少或消納。

YZR系列電動機的集電環(huán)每周應該檢查一次，同時要清除電動機表面的灰塵，電動機風扇罩上的異物要及時進行清理，按照筆者的經(jīng)驗，該電動機每個月進行一次小修，年底進行一次大修，做到查漏補缺。

YZR系列電動機在進行清理和檢查時，打開觀察窗蓋板和排塵孔蓋，應把集電環(huán)室清掃干凈。如果集電環(huán)表面有塵?；蛴臀蹠r，可用浸汽油的抹布把塵埃、油污擦凈，待汽油揮發(fā)后方可允許開機。對于YZR電動機，運行中應經(jīng)常觀察電刷火花的大小，查看電刷和集電環(huán)表面的磨損情況。

當集電環(huán)表面被磨損或被火花灼傷發(fā)黑時，輕微的可用細砂布小心地打磨光，并將磨料清理干凈，嚴重的（如出現(xiàn)凹槽），則需精車集電環(huán)的表面，使粗糙度達到1.6，徑向跳動小于0.04mm。刷握底面到集電環(huán)表面的距離應保持3mm左右。當電刷磨損到不能保持正常位置和壓力時，或電刷磨損到原高度的1/3時，應按說明書的要求更換刷塊，更換后的新電刷與集電環(huán)接觸面需加工成相應的圓弧，保證電刷與集電環(huán)有良好的接觸（接觸面不小于總面積的75%）。加工時用細砂布固定在集電環(huán)表面，將電刷模擬工況在砂布上磨削成所需的圓弧。

2 選用

YZR系列電動機有6極、8極和10極，功率從1.5kW到200kW不等，機座中心高從112mm到400mm。那么如何選用呢，除了通常要考慮的基本因素外，還要重點考慮電動機的工作制和負載持續(xù)率，下面筆者進行了簡單闡述。

2.1 如何確定YZR系列電動機工作制

電動機的工作制主要指的是電動機在不同負荷下所允許的循環(huán)間隔時間，它分為S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10，每一種工作制都對應一種工況，它的分類是對電機承受負荷情況的定義。YZR系列電動機常用的是S3、S4、S5，下面重點介紹這三種工作制。

S3——斷續(xù)周期工作制：

運行工作周期相同，每個周期都含有一部分恒定負荷運行時間段和一部分斷能時間段。該工作制中的周期起動電流不會對溫升產(chǎn)生太大影響。（見圖1）

圖1 （S3）

S4——包含起動的斷續(xù)周期工作制：

運行工作周期相同，每個周期都含有一部分對溫升有明顯影響的起動時間段、恒定負荷運行時間段和一部分斷能時間段。（見圖2）

圖2 （S4）

S5——包含電制動的斷續(xù)周期工作制：

運行工作周期相同，每個周期都含有一部分起動時間段、恒定負荷運行時間段、快速電制動時間段和斷能時間段。（見圖3）

圖3 （S5）

工作制確定之前，還有一個重要指標，即起動等級，什么是起動等級呢，就是在電動機驅動慣量小于或等于規(guī)定值時，電動機的每單位小時所允許的最多起動次數(shù)。按照規(guī)定它分為6次/時、150次/時、300次/時和600次/時。以上的電動機起動次數(shù)都是按照全起動次數(shù)進行計算的。能耗制動、反接制動，還有點動則需要換算成電動機的全起動次數(shù)，換算規(guī)則如下：

每一次點動的熱等效當量相當于0.25次全起動。點動就是電動機的一次不完全起動，在這個過程中，電動機的運行轉速不得超過1/4額定轉速。

每一次能耗制動，即制動到1/3額定轉速時，它的熱等效當量相當于0.8次全起動。

而每一次反接制動的熱等效當量則相當于1.8次全起動。

根據(jù)以上換算規(guī)則，我們可以確定下來電動機每單位小時等效全起動次數(shù)，這樣也就確定了電動機的工作制。（YZR電動機起動等級換算規(guī)則祥見表1）

表1 YZR電動機起動等級換算規(guī)則

2.2 如何確定YZR系列電動機負載持續(xù)率

什么是負載持續(xù)率，就是工作周期中的負載持續(xù)時間與整個周期的時間比值，含電制動和起動，以百分比表示。通常負載持續(xù)率Fc分為15%、25%、40%和60%等4種。一臺電動機在同一種工作制中，負載持續(xù)率不同時，輸出功率亦不相同。所以我們可以參照表2來確定負載持續(xù)率。

表2 YZR系列電動機在S4和S5工作制中各種起動等級、負載持續(xù)率下的輸出功率

表2中給出的Cz值（即150次/h、300次/h、600次/h），只考慮了YZR系列電動機轉子自身轉動慣量Jm，在實際應用過程中，還需要折算到電動機輸出軸上的負載轉動慣量Jm′上，因此，我們在確定電動機實際起動次數(shù)Z時，還要將表2所對應的數(shù)值除以慣量率C=（Jm+Jm′）/Jm

那么電動機實際的起動次數(shù)就是Z=Cz/C

以上簡單剖析了YZR系列繞線式電動機工作制和負載持續(xù)率的選用。一般來說，提供了驅動負載類型、電動機額定功率、額定電壓、額定轉速、工作制、負載持續(xù)率便可以將電動機大致確定下來。但如果要最優(yōu)化的滿足負載要求，就還要考慮設備的慣量、負載阻力矩曲線、安裝方式、電網(wǎng)質量、海拔高度、環(huán)境因素等等。因此，我們應該慎之又慎，只有這樣，才能避免電機選型錯誤，從而給企業(yè)帶來不必要的影響。

3 結語

本文分析了作為起重冶金用YZR系列電動機的一些性能特點和結構特點，并就其使用維護注意事項也做了一些贅述。同時將該類型電動機的工作制確定方法和負責持續(xù)率的確定方法一并進行了羅列講解，并給出了相應的參照依據(jù)。