低压笼型三相异步电动机的结构型式及其选择

作者：德州恒力电机有限责任公司 陈金刚

摘要：本文主要讲述低压笼型三相异步电动机的结构型式，对电机的防护型式，冷却方法和安装方式进行阐述。并结合使用中的环境条件明确笼型三相异步电动机结构型式的分类和选择依据。

关键词：

笼型三相异步电动机；防护型式；冷却方法；安装方式；双轴伸。

The structure type and selection of low pressure cage three-phase asynchronous motor

（DeZhou HengLi Electrical Machinery CO.,LTD:ChenJingang）

Abstract：This paper mainly describes the structural type of the low pressure cage three-phase asynchronous motor，the protective type of motor，cooling method and installation method are described。The selection of the structure type of cage type three-phase asynchronous motor is described in combination with the environment condition。

Keyword：Cage type three-phase asynchronous motor；Protective type；Cooling method；Installation mode；Biaxial stretching

0. 引言

低压笼型三相异步电动机的结构型式主要指电动机的外壳防护型式、冷却方法及安装方式。选择电动机之前，应详细了解电动机的使用环境，以便选择满足环境条件要求的电动机结构型式。使用环境，主要是指电动机运行地点的海拔、环境空气温度、环境空气相对湿度，以及是否有爆炸性危险环境等。

一般情况下，电动机在以下环境条件下应满载正常运行：海拔不超过1000 m。运行地点的最高环境空气温度不超过40℃，最低环境空气温度为－15℃。运行地点最湿月份的平均最高相对湿度为90％，同时该月平均最低温度不高于25℃。如果电动机运行地点的环境条件不能满足以上要求，例如，高温、高湿环境，盐雾、霉菌环境，高海拔、低温环境，户外、船用环境以及有爆炸性危险环境等，则应根据国家标准的有关规定，慎重选择电动机的类型、防护冷却结构型式和各项电气性能的额定参数，以保证电动机安全可靠运行。

1. 低压笼型三相异步电动机的防护型式概述和选择

1.1低压笼型三相异步电动机的防护型式概述

低压笼型三相异步电动机的防护型式代号为IPXX：防护标志由字母IP和两个表示防护等级的表征数字组成。第一位数字表示：防止人体触及或接近壳内带电部分及壳内转动部件，以防止固体异物进入电机，代表电机的防护性能。0：无防护，没有专门的防护。

1：能防止直径大于50mm的固体异物进入机壳内，可防止人体的大面积（如手）偶然触及壳内带电或运动部分，但不能防止有意识的接近这些部分。2：能防止直径大于12mm的固体异物进入机壳内，能防止手指触及壳内带电或运动部分。

3：能防止直径大于2.5mm的固体异物进入机壳内，能防止厚度（或直径）大于2.5mm的工具、金属等触及壳内带电或运动部分。

4：能防止直径大于1mm的固体异物进入机壳内，能防止厚度（或直径）大于1mm的工具、金属等触及壳内带电或运动部分。

5：能防止灰尘进入达到影响产品正常运行的程度，完全防止触及壳内带电或运动部分。

6：完全防止灰尘进入，完全防止触及壳内带电或运动部分。第二位数字表示：防止由于电机进水而引起的有害影响，代表电机的防水性能。0：无防护，没有专门的防护。

1：防滴，垂直的滴水不能直接进入产品内部。2：15゜防滴，与铅垂线成15度角范围内的滴水不能直接进入产品内部。3：防淋水，与铅垂线成60度角范围内的淋水不能直接进入产品内部。4：防溅水，任何方向的溅水对产品应无有害的影响。5：防喷水，任何方向的喷水对产品应无有害影响。6：猛烈的海浪或强力喷水对产品应无有害影响。7：防浸水，产品在规定的时间和压力下浸在水中，进水量对产品应无有害影响。8：潜水，产品在规定的压力下长时间浸在水中，进水量对产品应无有害影响。

1.2低压笼型三相异步电动机防护型式的分类和选用

低压笼型三相异步电动机的外壳防护型式，以防止人体触及、固体异物进入电动机内部及防止水进入电动机内部的情况分为若干等级，大体上可分为开启式、防护式、封闭式、密封式以及防爆式几种。

1）开启式，主要是IP11、IP22防护型式的电机，电动机除必要的支撑结构外，对于转动及带电部分没有专门保护，为无防护式电动机，散热好、价格低，只能在清洁干燥的环境中使用。

2）防护式，主要是IP23防护型式的电机，电动机的机座两侧有通风口，散热较好，能防止固体异物和滴水从上方进入电动机，适用于比较清洁、干燥的环境；防护式电动机按其通风防护结构不同，又分为：网罩式：电动机的通风口用穿孔的遮盖物遮盖起来，使电动机的转动部分及带电部分不能与外物相接触。防滴式：电动机通风口的结构能够防止垂直下落的液体或固体直接进入电动机内部。防溅式：电动机通风口的结构可以防止与垂直接成100度角范围内任何方向的液体或固体进入电动机内部。

3）封闭式，主要是IP44、IP54防护型式的电机，电动机机壳内部的转动部分及带电部分有必要的机械保护，以防止意外的接触，但并不明显的妨碍通风，机壳的结构能阻止机壳内外空气的自由交换，但并不要求完全的密封；机座上无通风口，散热能力较差，能防止微小固体异物和任何方向的溅水进人电机内部，适合在较为严酷的环境中使用；例：IP44标志电动机能防护大于1mm的固体异物入内，同时能防溅水。IP55，IP56标志电动机能防止灰尘，同时能防止喷水和具有一定压力的水入内。

4）密封式电动机可以浸在液体中使用，防水式电动机机壳的结构能够阻止具有一定压力的水进入电动机内部。水密式电动机浸在水中时，电动机机壳的结构能阻止水进入电动机内部。潜水式电动机在额定的水压下，可长期在水中运行。例如用于潜水泵、潜油泵等。5）防爆式电动机主要用于有爆炸性危险的环境，电动机机壳的结构足以阻止电动机内部的气体爆炸传递到电动机外部，而引起电动机外部的燃烧性气体的爆炸。如煤矿、石油、化工等场合，对于防爆电动机的结构及其适用的危险场所，国家标准中均有严格的详细规定，选用电动机时应格外谨慎。

2. 低压笼型三相异步电动机的冷却方法和选择

2.1低压笼型三相异步电动机的冷却方法概述

低压笼型三相异步电动机的冷却方法主要是指电动机冷却回路的布置方式、冷却介质的形式、冷却介质的推动方法。一般用途电动机用空气作为冷却介质，采用机壳表面冷却方式，初、次级冷却介质的推动方法均采用自循环。电机冷却方法代号由字母IC、冷却介质代号和两位表征数字组成。第一位数字代表冷却回路布置方式；第二位数字代表冷却介质驱动方式。

常用冷却方法分为：

1)开启式，防滴式，冷却方法为IC01—空气可以通过电机自带风扇进出电机内腔，将电机内部热量带走。

2)封闭式，防护等级为IP44以上，冷却方法分为：IC411—全封闭自扇冷，电动机外壳带散热片，靠自带风扇循环。全封闭自扇冷电机具有结构简单，制造成本低等优点，在电机功率许可和能够达到冷却效果的条件下应优先选用。IC511——全封闭自扇冷，电动机周围带散热管，靠自带风扇循环。IC611——电动机上部带散热管式散热器，靠自带风扇循环，电机功率较大，需要一定的散热量，电机自身散热不能满足散热要求情况下使用，如YKK、YAKK系列电机，电机运行相对于水冷方式比较独立。IC81W——全封闭，电动机上部带水冷散热器，内风路靠自带风扇循环，这种冷却方式冷却量较大，可以将电机功率做到很大，缺点是需要水源和管线，成本高，结构复杂，维护困难。IC416——全封闭，电动机外壳带散热片，内风路靠自带风扇循环，外风路靠强制风机循环。(变频电机)IC616——电动机上部带散热管式散热器，内风路靠自带风扇循环，外风路靠强制风机循环。

2.2低压笼型三相异步电动机冷却方法的分类和选用

低压笼型三相异步电动机按通风冷却方式分为

1）自冷式：电动机仅依靠表面的辐射和空气的自然流动获得冷却。大部分短时工作制电机，象起重系列电机，电机运行一段时间即停止，自然冷却。

2）自扇冷式：电动机由本身驱动的风扇，供给冷却空气以冷却电动机表面或其内部。大部分连续工作制电机，因结构简单方便，低压笼型三相异步电动机80%均采用。

3）他扇冷式：供给冷却空气的风扇不是由电动机本身驱动，而是独立驱动的。大部分变频电机采用独立风机冷却。

4）管道通风式：冷却空气不是直接由电动机外部进入电动机或直接由电动机内部排出，而是经过管道引入或排出电动机，管道通风的风机可以是自扇冷式或他扇冷式。一般中型电机使用。

5）闭路循环气体或液体冷却：冷却电动机的介质循环在包括电动机和冷却器的封闭回路里，冷却介质经过电动机时吸收热量，经过冷却器时放出热量。

6）表面冷却和内部冷却：冷却介质不经过电动机导体内部称为表面冷却，冷却介质经过电动机导体内部者称为内部冷却。电动机冷却方式的选择原则是：从电机独立性考虑，电机冷却方式能采用自扇冷的不采用强制冷却，能采用空冷的不采用水冷。

3. 低压笼型三相异步电动机安装型式概述和选择

低压笼型三相异步电动机安装型式代号由三部分组成。第一部分代号IM，是国际通用安装方式代号，又称IM代码；第二部分是一个字母B或V，B表示电机在使用时为卧式安装，即其轴线为水平方向，V表示电机在使用时为立式安装，其轴线与水平方向垂直；第三部分紧跟在第二部分之后，用1~2个阿拉伯数字组成，数字不同，所代表的意义不同。

低压笼型三相异步电动机的安装型式，可分为卧式安装和立式安装，又分为端盖无凸缘和端盖有凸缘两种型式。卧式电机的安装型式主要分为B3，B5，B35；立式电机的安装型式主要有V1，V3，V5，V6，V15，V36。立式和有凸缘安装的电动机价格较贵，一般情况下根据设备的安装型式优先选用卧式电机，特殊情况用立式。不同安装型式注意轴承的正确选用，大机座号卧式电机的前轴承选择承载能力强的柱轴承，立式电机一端选用可承受轴向负荷的轴承。

低压笼型三相异步电机的主轴身一般用“D”表示，用于电动机转子与机械负载连接，从而传递转矩和转速并输出机械功率的部分，有单轴伸、双轴伸、圆柱形轴身、圆锥形轴身等型式。电机的主轴身大多为圆柱形单轴身结构，可根据实际需要选用。对双轴身电机主轴身指直径大的一端，当两轴身直径相同时，对一端装有风扇，制动器或编码器，指未装这些装置的一端，对无这些装置的，则指从该端看电机的出线盒右侧的一端，对双轴身电机，另一端用“N”表示。

4. 结论

防护等级反应电机产品防护性能的高低，选择电机时应按照实际使用环境选择适宜的防护等级，达到防水防尘的目的。过度防护，会导致材料消耗增加，经济性差；防护等级选择不合理，异物会进入电机内腔，运行过程发生不必要的故障问题。选用电机时，更多的考虑电机的功率、安装尺寸、极数和效率等参数，而忽略电机的防护等级。

例如：IP23电机常被应用到一些不适宜环境中，电机绕组被污染和损毁的情况较多，电机的绕组部分被粉尘覆盖，特别是带导电物粉尘，对绕组的侵蚀严重。当电机绕组被粉尘覆盖后，绕组的散热受到严重阻碍，粉尘中有导电物时，导致电机绕组发生对地、相间击穿等质量故障；粉尘进入定子与转子气隙，或进入轴承系统中，会导致电机的扫膛。电机在存放和野外作业环境中，防护等级的符合性特别重要，防风砂、防水、防潮等措施必须到位。

一方面是电机电气部分的安全性要求，另一方面是电机的防锈要求。当电机与设备的配合面发生锈蚀时，会导致配合或安装精度不符合，如电机的轴伸部分，底脚、法兰端盖安装面等受到损伤时，会导致电机的运行状态发生劣化。

参考文献：

[1] GB/T 997-2008 旋转电机结构型式、安装型式及接线盒位置的分类（IM代码）

作者简历：陈金刚，1974年10月生，1996年毕业于北京航空航天大学机电工程专业，一直在德州恒力电机有限责任公司检验科从事低压电器设备的设计，选型，检测和故障分析工作，2020年破格晋升为高级工程师。

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