空壓機(jī)電機(jī)銘牌全面解讀，超詳細(xì)

空壓機(jī)是將原動(dòng)（通常是電機(jī)或柴油機(jī)）的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體勢(shì)能（壓力表現(xiàn)）的裝置。

電機(jī)就是空壓機(jī)電能消耗的輸入點(diǎn)。

空壓機(jī)電機(jī)分類如下：

由于空壓機(jī)工作是長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，且工作環(huán)境好壞不一。因此與普通電機(jī)有所區(qū)別：

特制服務(wù)系數(shù)：1.05以上；

絕緣等級(jí)：F；

防護(hù)等級(jí)：IP54/IP23；

溫升等級(jí)：B級(jí);

軸承采用：重載軸承；

效率可達(dá)95％以上；

起動(dòng)電流不能增大；

轉(zhuǎn)差率要求高<1%。

每臺(tái)空壓機(jī)的電機(jī)，都會(huì)安裝一個(gè)銘牌，在銘牌上會(huì)提供該電機(jī)的主要參數(shù)。我們可以從電動(dòng)機(jī)銘牌上了解到電機(jī)的性能及空壓機(jī)的性能。

1.電機(jī)型號(hào)：YE2-315S-2

從電機(jī)的型號(hào)，我們可以了解到電機(jī)的能效等級(jí)，機(jī)座號(hào)和極數(shù)：

√電機(jī)的能效等級(jí)為1～3級(jí)能效，絕大部分空壓機(jī)使用感應(yīng)電機(jī)為3級(jí)能效；永磁電機(jī)為1級(jí)能效；

√機(jī)座號(hào)（中心高度）是指電機(jī)底座到軸中心的高度，也是衡量電機(jī)采購(gòu)成本的重要指標(biāo)。同樣功率的空壓機(jī)電機(jī)可能會(huì)有兩種中心高度，數(shù)值越大，可靠性越好，價(jià)格也越高；

√極數(shù)就是磁極數(shù)，空壓機(jī)電機(jī)通常為2極或4極，跟電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。

空壓機(jī)需要更換電機(jī)時(shí)，機(jī)座中心高和極數(shù)是不可遷就的。

2.額定功率：110kW

額定功率指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率，單位為kW。是空壓機(jī)主機(jī)軸功率對(duì)應(yīng)值，也是空壓機(jī)的三大參數(shù)“氣量、壓力、功率”之一。通常，我們的空壓機(jī)都是超功率運(yùn)行，因此，實(shí)際輸入功率要大于銘牌標(biāo)注。

在筆者文章《軸功率對(duì)噴油螺桿空壓機(jī)節(jié)能影響》中有對(duì)電動(dòng)機(jī)額定功率詳細(xì)描述。

3.額定電流：197A

指電動(dòng)機(jī)加額定電壓，輸出額定功率時(shí)，流入定子繞組中的線電流，單位為A。

在筆者文章《壓縮空氣的節(jié)能》中有通過電流計(jì)算節(jié)能比較的介紹。（見圖8）

4.額定功率因數(shù)：cosψ 0.90

額定功率因數(shù)指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)輸入有效功率與視在功率之比。這個(gè)參數(shù)是設(shè)計(jì)和銷售節(jié)能性空壓機(jī)時(shí)進(jìn)行節(jié)能計(jì)算必須使用的參數(shù)。

在筆者文章《壓縮空氣應(yīng)用手冊(cè)》中有詳細(xì)介紹：

功率因數(shù)的提高往往會(huì)節(jié)省大量成本。通過減少無功功率可以提高功率因數(shù)：

①使用較高功率因數(shù)的設(shè)備：高效電機(jī)；

②采用超前功率因數(shù)的同步電動(dòng)機(jī)，保持負(fù)載平穩(wěn)；

③使用可改善功率因數(shù)的電容器。

5.電機(jī)效率：94.3%

指電機(jī)滿載時(shí)輸出機(jī)械功率與輸入電功率之比，通常用百分?jǐn)?shù)表示。它是空壓機(jī)重要的能耗參數(shù)，電機(jī)效率提高一個(gè)等級(jí)，采購(gòu)成本也相應(yīng)提高不少。

圖10的“效率IE2-94.3%”為GB18613 -2012《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》中的3級(jí)能效（相當(dāng)于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的IE2）。從2021年6月1日開始執(zhí)行新版本標(biāo)準(zhǔn)GB18613-2020，IE2電機(jī)將被停止銷售。

在GB18613-2020《電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)中，110kW/2極電機(jī)的3級(jí)/2級(jí)/1級(jí)能效的效率值規(guī)定分別為：95.2% -96%-96.8%，1級(jí)能效比3級(jí)能效節(jié)能1.6%。

6.能效標(biāo)準(zhǔn)：GB18613-2012

圖11為GB18613-2012標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)國(guó)家規(guī)定：從2021年6月1日起2012版本作廢，IE2電機(jī)將不能上市了，開始執(zhí)行2020版，我國(guó)最低的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)就是IE3的要求。

GB18613-2020《電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)中的能效等級(jí)分為1級(jí)、2級(jí)和3級(jí)，其中1、2級(jí)為節(jié)能電機(jī)，3級(jí)為準(zhǔn)入。分別對(duì)應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)能效等級(jí)分別為IE5、IE4、IE3三個(gè)等級(jí)。見圖12。

例1，110kW/2極電機(jī)按GB18613-2020 要求，1級(jí)能效和3級(jí)能效電機(jī)輸入功率比較：（見圖13）。

收益比較：

1.91kWx1RMBx6000hrs=11469 RMB

7.額定電壓及頻率：380V/50Hz

額定電壓指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)定子繞組所加的線電壓，單位為V或kV。

在我國(guó)通常有以下規(guī)格：380V、660V、6KV、10Kv/50Hz?？諌簷C(jī)功率越大，選擇電壓越高有利于減少電流引起的線損，也就是效率越高。同時(shí)根據(jù)客戶現(xiàn)有的電網(wǎng)，對(duì)于大功率空壓機(jī)，電壓越高越節(jié)能。

壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)備電源輸入一般使用交流電，世界各國(guó)電力系統(tǒng)普遍輸送正弦交流電，但電壓和頻率卻各不相同，這是個(gè)歷史遺留問題。所以應(yīng)該根據(jù)壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)備用戶所在地適用電源選擇設(shè)備電源配置。

世界各國(guó)電力系統(tǒng)的頻率分歐美兩大陣營(yíng)。即歐洲及其影響力地區(qū)（歐洲大陸、非洲、大洋洲、亞洲大部分國(guó)家和地區(qū)，包括中國(guó)在內(nèi)，南美洲的南部地區(qū)如阿根廷、智利、烏拉圭等）使用50Hz，美國(guó)及其影響力地區(qū)（北美洲、南美洲北部分國(guó)家如巴西、秘魯、委內(nèi)瑞拉等等；亞洲韓國(guó)、菲律賓、中國(guó)臺(tái)灣、沙特阿拉伯、敘利亞等等）使用60Hz。有些國(guó)家和地區(qū)有多種電壓和兩種頻率，但一般都是在其中的某一個(gè)區(qū)域執(zhí)行一種，而非混合使用。如日本由于二戰(zhàn)后美國(guó)的介入變混亂，東日本的頻率是50Hz，西日本的頻率是60Hz。

在筆者文章《壓縮空氣系統(tǒng)的選型很重要（七）電源要求》中有詳細(xì)解讀。

8.額定轉(zhuǎn)數(shù)：2980

指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為r/min。

這是由電網(wǎng)的頻率和電機(jī)的極對(duì)數(shù)P決定，n=60頻率/P。極對(duì)數(shù)P一般有2、4、6極，空壓機(jī)電機(jī)參見的一般為2或4極，風(fēng)扇電機(jī)為了追求效率和噪音值時(shí)會(huì)用6極。

9.重量：950

指電動(dòng)機(jī)的凈重，單位為kg。

比較電機(jī)的成本時(shí)可以一眼看重量數(shù)值，同規(guī)格的電機(jī)，不同的電機(jī)供應(yīng)商提供的電機(jī)重量是不一樣的，越重價(jià)格越貴，同時(shí)質(zhì)量越好。

10.絕緣等級(jí)：155(F)

電機(jī)繞組的絕緣等級(jí)決定了電機(jī)的最高運(yùn)行溫度和允許溫升。

根據(jù)國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)頒布的IEC 60085標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)機(jī)繞組的絕緣材料分為不同的絕緣等級(jí)。每個(gè)等級(jí)根據(jù)絕緣材料使用的溫度上限進(jìn)行劃分，分別有一個(gè)字母與其對(duì)應(yīng)。

空壓機(jī)電機(jī)絕緣等級(jí)通常為F級(jí)，隨著絕緣等級(jí)的提高，電機(jī)的壽命越長(zhǎng)及可靠性越好，當(dāng)然采購(gòu)成本越高。反之亦然。

如果超出上限溫度10℃并持續(xù)一段時(shí)間，絕緣材料將會(huì)減少大約一半的使用壽命。

11.防護(hù)等級(jí)：IP54

指電機(jī)防塵、防水的性能，一般空壓機(jī)采用IP54或IP23較多，進(jìn)口品牌一般為IP55。

根據(jù)IEC 60034-5標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)機(jī)的防護(hù)等級(jí)表示防塵、防水以及防碰撞的能力，用字母IP以及后面兩位數(shù)字表示。這跟電機(jī)的采購(gòu)成本有關(guān)。數(shù)字越大，成本越高。見圖21，藍(lán)色為IP23，黃色為IP54。

12.服務(wù)系數(shù)：SF1.25

指電機(jī)超過額定負(fù)載的能力，通常以SF來標(biāo)識(shí)。

空壓機(jī)電機(jī)一般都會(huì)超額定功率運(yùn)行，以獲取更大的排氣量，在不考慮節(jié)能的情況下，這個(gè)指標(biāo)我們認(rèn)為：

①服務(wù)系數(shù)越大，電機(jī)的采購(gòu)成本就越高，換取空壓機(jī)的排氣量越大。

②只要空壓機(jī)的軸功率超出額定功率在服務(wù)系數(shù)以內(nèi)，電機(jī)的運(yùn)行是安全的：如果是110kW的電機(jī)，系數(shù)是1.25，那么它的運(yùn)行功率<110×1.25=137.5kW。但通常為了安全，設(shè)計(jì)軸功率時(shí)要留5～8%的富裕量。

③這就是通常我們服務(wù)人員與客戶在測(cè)量電機(jī)實(shí)際功率大于電機(jī)銘牌的額定功率時(shí)，客戶不依不饒的解釋，電機(jī)是安全的。

因此，空壓機(jī)電機(jī)服務(wù)系數(shù)大小只跟電機(jī)安全有關(guān)，不涉及節(jié)能。

13.能效等級(jí)：3級(jí)

GB18613-2012《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》中的3級(jí)能效（相當(dāng)于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的IE2）。

前面講了：從2021年6月1日起，2012版本作廢，IE2電機(jī)將不能上市了，開始執(zhí)行2020版。我國(guó)最低的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)就是IE3的要求，在電機(jī)的機(jī)身上要求貼上能效標(biāo)識(shí)。

電機(jī)是空壓機(jī)最主要的耗能部件，也是空壓機(jī)成本大頭，很少有空壓機(jī)選擇1級(jí)（IE5)。

在國(guó)際上，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展不同，各國(guó)對(duì)電機(jī)能效的要求也不一樣。因此在出口時(shí)必須要注意目的地國(guó)家的要求。

14.接法：Δ

三相電動(dòng)機(jī)有兩種連接方法：星形（Y）或三角形（Δ）。電機(jī)星形接法和三角形接法都是指電機(jī)本身的繞組接法。

①星形連接是把各繞組相位的“終端”連接到一起，形成零點(diǎn)，外觀像一個(gè)星形（Y）。見圖28。

電機(jī)星形接法時(shí)線電壓等于相電壓的約1.73倍（線電壓=相電壓x√3；例如380V =220x√3），線電流等于相電流。

②三角形（Δ）連接是將不同相位的始端和末端依次連接在一起，形成一個(gè)三角形（Δ)。見圖29。

三角形（Δ）接法時(shí)線電壓等于相電壓，線電流等于相電流的約1.73倍。通過一相的電流為Ih=Ifx√3：

③兩種接法比較：

a)星形接法：有助于降低繞組承受電壓，降低絕緣等級(jí)，降低了啟動(dòng)電流。缺點(diǎn)，電機(jī)功率減小。在我國(guó)一般3-4kW以下較小電機(jī)都規(guī)定接成星形；

b)三角形接法：有助于提高電機(jī)功率。缺點(diǎn)，啟動(dòng)電流大，繞組承受電壓大，增大了絕緣等級(jí)。3-4kW以上較大電機(jī)都規(guī)定接成三角形；

c)當(dāng)較大功率電機(jī)輕載啟動(dòng)時(shí)，可采用Y-△降壓?jiǎn)?dòng)（啟動(dòng)時(shí)接成星形，運(yùn)行時(shí)換接成三角形），好處是啟動(dòng)電流可以降低到1/3。

本文主要針對(duì)空壓機(jī)電機(jī)銘牌參數(shù)進(jìn)行了分析探討。電機(jī)能效是3級(jí)還是2級(jí)或1級(jí)都會(huì)影響到空壓機(jī)的比功率；過分強(qiáng)調(diào)主機(jī)節(jié)能或電機(jī)節(jié)能都太片面，匹配好才能發(fā)揮其最佳的效率。