工信版（中职）电机与驱动技术项目2 三相异步电动机电子课件

,单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2022/9/11,#,YCF,（中职）电机与驱动技术项目2 三相异步电动机电子课件,项目二 三相异步电动机,电机与驱动技术,掌握三相异步电动机的结构和工作原理,1,能正确识读电动机铭牌,2,学习目标,掌握三相异步电动机的工作特性和机械特性,3,掌握三相异步电动机的启动、制动和调速方式,4,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.1,三相异步电动机结构,三相交流电动机的基本结构都是由,定子,和,转子,这两大基本部分组成，定子是固定部分，转子是旋转部分，在定子和转子之间具有一定的气隙。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,定子是由,定子铁芯,、,定子绕组,、,机座,等组成。,电动机磁路的一部分，并要放置定子绕组。一般用片间绝缘约,0.5mm,厚、导磁性能较好的硅钢片叠压而成。,一,定子铁芯,2.1,三相异步电动机结构,2.1.1,定子部分,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,一,定子铁芯,2.1,三相异步电动机结构,2.1.1,定子部分,（,a,）开口型槽,（,b,）半开口型槽,（,c,）半闭口型槽,2.1,三相异步电动机结构,2.1.1,定子部分,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,三相绕组是用绝缘铜线或铝线绕制成三相对称的绕组按一定的规则连接嵌放在定子槽中。,二,定子绕组,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,三相绕组的,6,个出线端都引至接线盒上，首端分别为,U1,、,V1,、,W1,，尾端分别为,U2,、,V2,、,W2,。,2.1,三相异步电动机结构,二,定子绕组,2.1.1,定子部分,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,机座的作用是固定定子绕组和定子铁心，并通过两侧的端盖和轴承来支撑电动机转子，同时构成电动机的电磁通路并发散电动机运行中产生的热量。,三,机座,2.1,三相异步电动机结构,2.1.1,定子部分,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,三相交流异步电动机的转子是由,转子铁芯,、,转子绕组,和,转轴组成,。,1,、作为电动机磁路的一部分，并放置转子绕组。,2,、由,0.5,毫米厚的硅钢片冲制叠压而成。,一,转子铁芯,2.1,三相,异步电动机,结构,2.1.2,转子部分,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,转子绕组用来切割定子旋转磁场，产生感应电动势和电流，并在旋转磁场的作用下受力而使转子旋转，按绕组不同，异步电动机分为,笼型转子,和,绕线式转子,两类。,二,鼠笼型转子绕组结构示意图,转子绕组,2.1,三相异步电动机结构,2.1.2,转子部分,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,绕线型转子绕组,2.1,三相异步电动机结构,2.1.2,转子部分,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.1,三相异步电动机结构,2.1.2,转子部分,三,转轴,转轴的作用是固定转子铁芯和传递机械功率。为保证其强度和刚度，转轴一般由低碳钢或合金钢制成。转轴两端铣有键槽，用来固定联轴器或者皮带轮。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.1,三相异步电动机结构,2.1.3,气隙,三相异步电动机的气隙大小对电机性能影响很大，气隙越大励磁电流就越大，电动机的功率因数越小。气隙愈小则定子和转子之间的相互感应（即耦合）作用就愈好。通常，异步电动机的气隙大小为机械条件所能允许的最小数值，中小型异步电机一般为,0.21.5mm,。但也气隙也不能太小，否则会使加工和装配困难，运转时定子与转子之间易发生扫膛。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,三相异步电动机定子绕组分布示意图,图例说明：,规定电流为正时，电流从线圈的首端（,U,1,、,V,1,、,W,1,）流进，从线圈的尾端（,U,2,、,V,2,、,W,2,）流出；电流为负时则方向相反，从线圈的首端流出，而从线圈的尾端流进。在表示线圈导出的小圆圈“”内，用“,”,表示电流流进，“,.”,表示电流流出。,2.2,三相异步电动机工作原理,2.2.1,旋转磁场,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,（,a,）,t=,0,（,b,）,t=,/2,（,c,）,t=,（,d,）,t=,3/2,（,e,）,t=,2,2.2,三相异步电动机工作原理,2.2.1,旋转磁场,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,如果每相定子绕组分别由两个线圈串联而成，如图所示。,U,相绕组由线圈,U,1,U,2,和,U,1,U,2,串联组成，,V,相绕组由,V,1,V,2,和,V,1,V,2,串联组成，,W,相绕组由,W,1,W,2,和,W,1,W,2,串联组成,。,2.2,三相异步电动机工作原理,2.2.2,旋转磁场的转速,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,结论：,四极旋转磁场在电流变化半周时，旋转磁场在空间旋转,90,，由此可以推出在电流变化一周时，旋转磁场在空间旋转,180,。,2.2,三相异步电动机工作原理,2.2.2,旋转磁场的转速,（,a,）,t=,0,（,b,）,t=,/3,（,c,）,t=,2/3,（,d,）,t=,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,p,1,2,3,4,5,6,n,1,(r/min),3000,1500,1000,750,600,500,异步电动机磁极对数和对应的旋转磁场的转速关系表,2.2,三相异步电动机工作原理,2.2.2,旋转磁场的转速,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,旋转磁场的方向是由三相电流的相序决定的，即把通入三相绕组中的电流相序任意调换其中的两相，就可改变旋转磁场的方向。,2.2,三相异步电动机工作原理,2.2.3,旋转磁场的转向,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,(1),三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组，产生旋转磁场,旋转磁场的转速称之为,同步转速,;,(2),旋转磁场切割转子导体,产生感应电势；,(3),转子绕组中感生电流；,(4),转子电流在旋转磁场中产生电磁力，形成电磁转矩,电动机就转动起来了。,异步电动机工作原理,2.2,三相异步电动机工作原理,2.2.4,工作原理,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,S,是分析异步电动机运行情况的主要参数：,（,1,）正常运行时，其,s,很小，一般,s=0.010.05,（,2,）起动瞬间，,s=1,（,3,）理想空载状态，,s=0,（不能实现）,设同步转速为,n,，电动机的转速为,n,，则转速差为,n -n,。,电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率,S,。,1,1,2.2,三相异步电动机工作原理,2.2.4,工作原理,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.2,三相异步电动机工作原理,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.2,三相异步电动机工作原理,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.3,三相异步电动机的铭牌,铭牌定义,:,固定在产品止，主要用来记载产品的生产厂家及额定工作情况下的一些技术数据，以供正确使用而不致损坏设备。,每台电动机的机座上都装有一块铭牌，标明电动机的型号、额定值和有关技术数据、绕组接线方式、防护等级等。,2.3.1,电动机的铭牌,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.3,三相异步电动机的铭牌,2.3.2,铭牌信息识读,一、型号,1,、产品代号,2,、规格代号,3,、特殊环境代号,4,、补充代号,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.3,三相异步电动机的铭牌,2.3.2,铭牌信息识读,二、额定值,1,、额定功率,2,、额定电压,3,、额定电流,4,、额定频率,5,、额定转速,6,、效率,7,、功率因数,8,、连接方式,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.3,三相异步电动机的铭牌,2.3.2,铭牌信息识读,三、绝缘耐热等级,绝缘等级,A,E,B,F,H,C,绝缘材料允许温度（,）,105,120,130,155,180,180,以上,电机允许温升（,）,65,80,90,115,140,140,以上,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.3,三相异步电动机的铭牌,2.3.2,铭牌信息识读,四、工作制,（,1,）连续工作制,S1,：按额定值可长时间持续使用运行。,（,2,）短时工作制,S2,：只能在规定的时间内按额定运行使用，我国规定的持续时间限值分为,10min,、,30min,、,60min,和,90min,四种。,（,3,）断续周期工作制,S3,：电动机间歇运行，但可按一定周期重复运行，每周期（,10min,）包括一个运行时间和一个停止时间，运行时间与一个循环周期之比称为负载持续率，用百分数表示，我国规定的标准负载持续率为,15%,、,25%,、,40%,、,60%,。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.3,三相异步电动机的铭牌,2.3.2,铭牌信息识读,五、防护等级,防护等级,IP,是指防护等级系统，,IEC,将电器依其防尘防湿气之特性加以分级，例如,IP54,等。,IP,防护等级是由两个数字所组成，第一位数字表明设备抗微尘的范围，或者是人们在密封环境中免受危害的程度，代表防止固体异物进入的等级，最高级别是,6,。第二位数字表明设备防水的程度，代表防止进水的等级，最高级别是,8,。二者共同特点是数字越大表示其防护等级越高。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.1,三相异步电动机磁动势,一、定子磁动势,三相异步电动机定子绕组通入三相对称电流，在电动机内部空间合成旋转磁动势幅值为,F1,，表达式为,定子磁动势,F,1,在电动机内部产生磁通量，通过气隙交链定子绕组和转子绕组的磁通量称为主磁通,m,，把不交链转子绕组而只交链定子绕组本身的磁通叫漏磁通,1,，漏磁通主要在定子槽部和绕组端接处。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.1,三相异步电动机磁动势,二、转子磁动势,当三相异步电动机以转速为,n,旋转时，由转子电流,I,2,产生的三相合成旋转磁动势的幅值为,F,2,，表达式,三相异步电动机带负载时，转子转速为,n,，同步转速为,n,1,，则转子绕组中感应电动势及电流的频率为,f,2,，其表达式为,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.1,三相异步电动机磁动势,二、转子磁动势,转子磁动势对转子转速为,n,2s,表达式为,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.1,三相异步电动机磁动势,三、合成磁动势,三相异步电动机上的定子磁动势,F,1,和转子磁动势,F,2,以相同的转速和转向旋转，根据三相异步电动机定子、转子磁动势的矢量关系，可用使用矢量叠加的方法合成，得到一个合成的磁动势,F,0,，其合成磁动势可以表示为,F,0,=F,1,+F,2,。,对于三相异步电动机，转子在任何转速情况下（除了,n=n,1,这种情况），包括在,n,和,n,1,转向相同但是,nn,1,或者,n,和,n,1,方向相反的情况下，定子磁动势,F,1,和转子磁动势,F,2,始终与相同的转速和转向旋转。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.2,旋转磁场的感应电动动势,一、旋转磁场对定子绕组的作用,三相交流电通入三相定子绕组产生旋转磁场，旋转磁场在静止的定子绕组产生感应电动势，表达式如下,定子漏磁通,1,表现的漏电抗为,X,1,，由于漏磁通是线性的，,X,1,为常数，表达式为,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.2,旋转磁场的感应电动动势,一、旋转磁场对定子绕组的作用,当外部电源电压和电源频率不变的时候，电动机的主磁通保持不变。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.2,旋转磁场的感应电动动势,二、旋转磁场对转子绕组的作用,旋转磁场在转子绕组产生感应电动势，,如果将转子锁住，转子不转，这时候转差,s=,1,，转子频率,f,2,等于定子频率,f,1,，这时转子感应电动势为,E,20,，表达式为,当转子不转动的时候，转子电动势最大；当转子转动后速度增加，转差,s,减小，转子电动势变小。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.2,旋转磁场的感应电动动势,二、旋转磁场对转子绕组的作用,转子的,R,2,和,X,20,基本不变，根据公式转子的阻抗跟转差有关，当电动机启动时，,s,最大，转子阻抗,Z,2,最大，随速度的增加转子阻抗,Z,2,减小。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.2,旋转磁场的感应电动动势,二、旋转磁场对转子绕组的作用,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.3,三相异步电动机的功率关系,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.3,三相异步电动机的功率关系,例,2,3,Y2-280S-6,三相异步电动机输出功率,P,2,=45kW,，电压,U,1,=380V,，电流,I,1,=86A,，电动机功率因数,cos,=0.86,，求输入功率,P,1,及效率,。,解：,1,、三相异步电动机功率公式可得,2,、根据效率公式可得,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.4,三相异步电动机的转矩关系,一、电动机转矩平衡关系,旋转体上的转矩,T,等于旋转体上的机械功率,P,除以它的机械角速度,。,可知,电动机转子上总机械功率,P,mec,减去机械损耗功率,P,m,和附加损耗功率,P,ad,。,当外部负载一定时，电动机转速衡定；当电动机空载时，外部没有负载，所以,T,2,=0,，,T,em,=T,0,。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.4,三相异步电动机的转矩关系,二、电动机转矩的计算,旋转体上的转矩,T,等于旋转体上的机械功率,P,除以它的机械角速度,。,P,单位为,kW,P,单位为,W,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.4,三相异步电动机的转矩关系,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.5,负载转矩特性,一、恒转矩负载,（,a,）反抗性恒转矩负载,（,b,）位能性恒转矩负载,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.5,负载转矩特性,二、恒功率负载,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.4,三相异步电动机运行分析,2.4.5,负载转矩特性,三、风机、泵类负载,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,（,1,）转速特性,n=f,（,P,2,）,（,2,）转矩特性,T,em,=f,（,P,2,）,（,3,）定子电流特性,I,1,=f (P,2,),（,4,）效率特性,=,f(P,2,),（,5,）功率因数特性,cos,1,=,f(P,2,),概念：,三相异步电动机的工作特性是指，在电动机的定子绕组加额定电压，电压的频率又为额定值时，电动机的转速、定子电流,I,、功率因数,cos,1,、电磁转矩、效率,等与输出功率,P,的关系。,2.5,三相异步电动机的工作特性与机械特性,2.5.1,三相异步电动机的工作特性,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.5,三相异步电动机的工作特性与机械特性,2.5.2,三相异步电动机的机械特性,一、机械特性物理表达式,二、机械特性参数表达式,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.5,三相异步电动机的工作特性与机械特性,2.5.2,三相异步电动机的机械特性,二、机械特性参数表达式,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.5,三相异步电动机的工作特性与机械特性,2.5.2,三相异步电动机的机械特性,三、机械特性曲线特殊点,这里分析机械特性曲线在第一象限的,A,、,B,、,C,、,D,四个特殊点。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,即,n,=0(,或,s,=1),，电动机轴上产生的转矩称为启动转矩,T,st,。,（,1,）通过分析可得启动转矩,（,2,）启动转矩与额定转矩的比值,启动点,D,1.,2.5,三相异步电动机的工作特性与机械特性,2.5.2,三相异步电动机的机械特性,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,理想空载点,A,2.,即,n=n,1,(,或,s=0),，此时转子电流,I,2,为零，故转矩,T=0,。实际运行时，电动机转速不可能达到,n,1,，因此称此点为理想空载运行点。,对应的转速称为额定转速,n,N,，此时的转差率称为额定转差率,s,N,，而电动机轴上产生的转矩则称为额定转矩,T,N,。,额定运行点,B,3.,2.5,三相异步电动机的工作特性与机械特性,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,临界运行点,C,4.,此时电动机产生的转矩最大，称为最大转矩,T,m,，该点转速,n,c,称为临界转速。对应于临界转速时的转差率称临界转差率,s,C,1,电动机的最大转矩,T,m,要比额定转矩,T,N,大得多，通常用过载系数,m,=,T,m,/,T,N,来衡量电动机的过载能力。一般,m,=1.8,2.5,。,2.5,三相异步电动机的工作特性与机械特性,2.5.2,三相异步电动机的机械特性,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.5,三相异步电动机的工作特性与机械特性,2.5.2,三相异步电动机的机械特性,四、三相异步电动机的实际运行情况,1,、在机械特性曲线,AC,段运行情况,AC,段是电动机的稳定工作区。,2,、在机械特性曲线,CD,段运行情况,CD,段是电动机的不稳定工作区。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.5,三相异步电动机的工作特性与机械特性,2.5.2,三相异步电动机的机械特性,五、人为机械特性,三相异步电动机在额定电压、额定频率，不改变定子、转子回路阻抗时的机械特性称为,固有机械特性,。,人为机械特性,是改变电动机的某些参数，如改变电源电压、电源频率和在转子回路中串入电阻。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.5,三相异步电动机的工作特性与机械特性,2.5.2,三相异步电动机的机械特性,五、人为机械特性,改变电源电压人为机械特性,改变转子回路电阻人为机械特性,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.5,三相异步电动机的工作特性与机械特性,2.5.2,三相异步电动机的机械特性,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.6,三相异步电动机的启动,电动机从接通电源开始，转子开始转动到稳定运行的过程称为启动过程，简称启动。启动电动机投入运行的第一步，是衡量电动机运行性能的一个重要指标。,启动的主要问题,1,、启动电流是额定电流的,47,倍。,2,、启动转矩并不大。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.6,三相异步电动机的启动,2.6.1,三相鼠笼式异步电动机的启动方式,一、直接启动,电动机在额定电压下启动称为直接启动，又称为全压启动。其方法是三相刀开关、封闭式负荷开关或者接触器带电吸合方式将电动机直接接入额定电压下启动,。,直接启动的优点主要是：启动方法最简单，启动设备少、投资小，启动时电动机具有较大的启动转矩，能带额定负载启动。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.6,三相异步电动机的启动,2.6.1,三相鼠笼式异步电动机的启动方式,一、直接启动,电动机采用直接启动方法时应满足一定条件。,1,、容量小于,7.5kW,的电动机一般可采用直接启动。这是因为小功率电动机启动电流较小，且启动快，一般说来，对电网、对电动机本身都不会造成影响。,2,、对于容量较大的电动机就要充分考虑电源的容量能否允许电动机直接启动，可参考以下经验公式确定能否直接启动。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.6,三相异步电动机的启动,2.6.1,三相鼠笼式异步电动机的启动方式,二,、,降压,启动,1,、星,-,三角（,Y-,）降压启动,方法是：在启动时先将定子绕组改接成星形，使加在每相绕组上的电压降低到额定电压的,，从而降低了启动电流；待电动机转速升高接近额定转速时，再将定子绕组接成三角形，使其在额定电压下运行,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.6,三相异步电动机的启动,2.6.1,三相鼠笼式异步电动机的启动方式,二,、,降压,启动,1,、星,-,三角（,Y-,）降压启动,采用星,-,三角降压启动时，星形启动电流,I,stY,是三角形启动电流,I,st,的,1/3,，星形启动转矩,T,stY,也减小为三角形启动转矩,T,st,时的,1/3,。,星,-,三角降压启动的优点是不需要添置复杂的启动设备，有少量启动开关或接触器等控制设备就可以实现，启动设备简单、成本低、能量损失小，所以这种方法有很广泛的应用意义。不足之处就是只能用于三角形连接的电动机，并且受转矩下降影响电动机不能重载启动。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.6,三相异步电动机的启动,2.6.1,三相鼠笼式异步电动机的启动方式,二,、,降压,启动,2,、自偶变压器降压启动,启动时利用自耦变压器来降低加到电动机定子绕组上电源电压，以减小启动电流。,优点是：不论电动机的定子绕组采用,Y,或,接法都可以使用；启动电压可以选择，广泛应用于启动容量较大的电动机。,缺点是：需要,自耦变压器、交流接触器等启动设备和元件，设备费用高，不宜频繁启动。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.6,三相异步电动机的启动,2.6.1,三相鼠笼式异步电动机的启动方式,二,、,降压,启动,3,、定子串电抗启动,定子串电抗启动有效的降低了启动电流，但是启动转矩下降更多，所以只适用于空载或者轻载的时候。如果将电抗器换成电阻器构成定子回路串电阻启动，原理和串电抗器类似。但是电阻器的启动过程中会消耗大量电能，对于中、大型异步电动机经济性不高。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.6,三相异步电动机的启动,2.6.1,三相鼠笼式异步电动机的启动方式,二,、,降压,启动,4,、延边三角形降压启动,延边三角形降压启动方式适用于正常运行时为三角形的接连的鼠笼式电动机。这种启动方式具有星,-,三角降压启动设备简单的优点，又具有自耦变压器降压启动可以调整启动电压的特点。但是，这种电动机的缺点是结构复杂，绕组抽头较多。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.6,三相异步电动机的启动,2.6.2,三相绕线式异步电动机的启动方式,一,、,转子串接电阻启动,绕线式电动机是在转子电路中串入电阻来启动，如图,232,所示。当转子回路串入适当阻值的电阻，可以降低启动电流，同时提高启动转矩，改善电动机的启动性能。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.6,三相异步电动机的启动,2.6.2,三相绕线式异步电动机的启动方式,二、转子串接频敏变阻器启动,电路结构与转子串接电阻启动相近，只是将启动电阻器换成频敏变阻器，,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.6,三相异步电动机的启动,2.6.3,深槽式和双鼠笼异步电动机,一、深槽式异步电动机,深槽式异步电动机由于其槽狭而深，故正常工作时漏电抗较大，致使电动机功率因数、过载能力稍有降低。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.6,三相异步电动机的启动,2.6.3,深槽式和双鼠笼异步电动机,二、双鼠笼异步电动机,双鼠笼异步电动机的启动性能比深槽式电动机要好，但深槽式结构简单，制造成本低。双鼠笼异步电动机不足之处就是转子漏抗较大，功率因数稍低，过载能力比普通鼠笼式异步电动机低，而且用铜量较多，制造工艺复杂，一般用于启动转矩要求较高的生产机械上。,概念：,电动机在拖动负载的工作中，只要电磁转矩,T,em,与转子转速,n,的方向相反，电动机就处于制动运行状态。,作用：,是快速减速、停车或匀速下放重物。,状态：,吸收机械能并转换为电能，该电能消耗在电动机内部或反馈回电网。,分类：,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,能耗制动,1.,反接制动,2.,回馈制动,3.,2.7,三相异步电动机的制动,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,能耗制动的过程,2.,示意图,2.7,三相异步电动机的制动,2.7.1,能耗制动,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,能耗制动的特点,3.,能耗制动的优点是制动力较强、制动平稳、对电网影响小。缺点是需要一套直流电源装置，而且制动转矩随电动机转速的减小而减小。,三相异步电动机能耗制动的机械特性,2.7,三相异步电动机的制动,2.7.1,能耗制动,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,电源反接制动,一、,电源反接制动是将三相电源线中任意两相对调，改变电动机相序，使旋转磁场反向旋转。电动机转子的旋转方向与电动机电磁转矩方向相反，此时电动机产生的电磁力矩为制动力矩，加快电动机的减速。,2.7,三相异步电动机的制动,2.7.2,反接制动,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,电源反接制动,一、,对于反抗性负载，如果不在,C,点切断电源，电动机会反向加速运行进入第三象限，最后稳定于,D,点，此时电动机是反向电动状态。对于位能性恒转矩性负载，电动机将沿曲线,2,进入四象限，最后稳定于,E,点，此时电动机处于回馈制动状态。为了防止反转，可在控制回路中加入一个速度继电器，当传感器检测到电动机速度为,0,时，及时切掉电动机的反相电源。,2.7,三相异步电动机的制动,2.7.2,反接制动,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,电源反接制动,一、,对于反抗性负载，如果不在,C,点切断电源，电动机会反向加速运行进入第三象限，最后稳定于,D,点，此时电动机是反向电动状态。对于位能性恒转矩性负载，电动机将沿曲线,2,进入四象限，最后稳定于,E,点，此时电动机处于回馈制动状态。为了防止反转，可在控制回路中加入一个速度继电器，当传感器检测到电动机速度为,0,时，及时切掉电动机的反相电源。,2.7,三相异步电动机的制动,2.7.2,反接制动,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,倒拉反接制动,二、,倒拉反接制动主要适用于拖动位能性恒负载运行的三相绕线式异步电动机，也称为转子反向反接制动。倒拉反接制动主要应用于起重设备匀速下放重物。,2.7,三相异步电动机的制动,2.7.2,反接制动,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,回馈制动原理：,当电动机的转子速度超过电动机同步磁场的旋转速度时，转子绕组所产生的电磁转矩的旋转方向和转子的旋转方向相反，电动机处于发电工作状态，电磁转矩起制动作用。,注意：回馈制动方式并不是要使电动机停转，而是限制电动机的转速。,回馈制动分类,1.,正向回馈制动,2.,负向回馈制动,2.7,三相异步电动机的制动,2.7.3,回馈制动,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,正向回馈制动,1.,过程,1.,定子绕组接方式，工作点为，转速接近于,2n,1,；,2.,把定子绕组接线改为,接方式以后，电动机运行点将从,，最后稳定运行在点，转速接近于,n,1,。,变极调速机械特性,图,在降速过程中，电动机运行在第,象限,这一段机械特性上时，转速，电磁转矩，是制动运行状态，称之为,正向回馈制动,过程。,2.7,三相异步电动机的制动,2.7.3,回馈制动,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,反向回馈制动,2.,反向回馈制动运行时，电动机的功率关系与正向回馈制动过程一样，电动机是一台发电机，它把从负载位能减少而输入的机械功率转变为电功率，然后回送给电网。,过程,当三相异步电动机拖动位能性恒转矩负载，电源为负相序时，运行于第,象限，如图中的点，电磁转矩，转速，称为反向回馈制动运行。,反向回馈制动图,2.7,三相异步电动机的制动,2.7.3,回馈制动,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.8,三相异步电动机的变极调速与变转差调速,由异步电动机的转差率公式可得,可知：要调节异步电动机的转速有以下三种方法：,（,1,）改变定子绕组的磁极对数,P,变极调速。,（,2,）改变电动机的转差率,s,变转差调速。,（,3,）改变供电电网的频率,f,l,变频调速。,1,、调速范围,2,、静差度,3,、平滑性,4,、经济性,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,变极调速是通过改变绕组接线，从而使绕组内电流方向改变，达到改变极对数的目的。这种方法只适用于,专门设计的三相鼠笼型异步电动机,。,三相变极多速异步电动机有双速、三速、四速等多种，定子绕组常用的接线方法：,（,1,）,Y,YY,接线方法 （,2,）,YY,接线方法,2.8.1,三相异步电动机变极调速,2.8,三相异步电动机的变极调速与变转差调速,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,定子上只装一套三相绕组，如定子绕组从单星形联结改成并联的双星形联结，称为星变双星（,Y-YY,）。,Y,YY,接线方法,1.,对于,Y-YY,联结方式而言，改变磁极对数后电动机的输出功率和转速增大了一倍，但是电动机的输出转矩却保持不变。,2.8.1,三相异步电动机变极调速,2.8,三相异步电动机的变极调速与变转差调速,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,从三角形联结改成双星形联结，称为角变双星（,YY,）。,YY,接线方法,2.,对于,YY,来说，改变磁极对数后电动机输出功率基本保持不变，而电动机的转速增加了一倍，转矩则减小了一半。,2.8.1,三相异步电动机变极调速,2.8,三相异步电动机的变极调速与变转差调速,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,优点：,简单可靠，成本低，效率高，机械特性硬；,缺点：,调速时转速几乎是成倍变化的，不能实现均匀平滑的无级调速，能实现的速度挡不可能太多。,变极,调速,2.8.1,三相异步电动机变极调速,2.8,三相异步电动机的变极调速与变转差调速,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,1.,改变,电源电压,变转差率调速,2.,转子回路串电阻,2.8.2,三相异步电动机变转差率调速,2.8,三相异步电动机的变极调速与变转差调速,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,改变电源电压调速原理,1.,当,s,一定时，,TU,2,，改变,U,1,得到一组不同的人为特性。因此，改变异步电动机的定子电压也就是改变电动机的转矩和机械特性，从而实现调速，这是一种比较简单的方法。,2.8.2,三相异步电动机变转差率调速,2.8,三相异步电动机的变极调速与变转差调速,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,改变电源电压调速的应用,2.,（,1,）恒转矩负载,TL,时,，,可得到不同的稳定转速，如图中的,A,，,B,，,C,点。改变电压时速度变化不大，而最大转矩却迅速减小，所以调速范围非常有限。,（,2,）风机水泵类的负载时，,可得到图,A,，,B,，,C,点。电动机可以稳定运行在机械特性的任何一点，调压调速范围宽。,2.8.2,三相异步电动机变转差率调速,2.8,三相异步电动机的变极调速与变转差调速,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,1.,调速方法比较简单,。,2.,拖动恒转矩负载时，调速范围很小，实用价值,低。,3.,风机泵类负载，降压调速有较好调速效果,。,4.,低速时，机械性能太软,，,调速范围和静差率达不到要求,。,5.,采用下述闭环控制系统的调速范围一般为,10,1,。,改变电源电压调速方法的特点,3.,2.8.2,三相异步电动机变转差率调速,2.8,三相异步电动机的变极调速与变转差调速,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,绕线式异步电动机转子串电阻的机械特性如图所示。转子串电阻时同步转速和最大转矩,T,m,不变，临界转差率增大。,转子回路串电阻调速原理,1.,转子串联电阻调速的机械特性,2.8.2,三相异步电动机变转差率调速,2.8,三相异步电动机的变极调速与变转差调速,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,转子回路串电阻调速的特点,2.,1.,设备简单，主要用于中、小容量的绕线式异步电动机。,2.,转子绕组需经过电刷引出，属于有级调速，平滑性差；,3.,由于转子中电流很大，在串接电阻上产生很大损耗，所以电动机的效率很低。,4.,机械特性较软，调速精度差。,2.8.2,三相异步电动机变转差率调速,2.8,三相异步电动机的变极调速与变转差调速,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.9.1,定子绕组的首尾判别与连接,2.9,三相异步电动机实训操作,三相异步电动机的三相绕组共有,6,个端子（抽头），当电动机的绕组重新绕制后必须分清,6,个端子的首尾情况才能接线。如果未分清,6,个端子的首尾情况盲目接线，可能导致电动机被烧毁。电动机首尾顺序的判断方法有很多种，简单方便的是直流法和剩磁法。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.9.1,定子绕组的首尾判别与连接,2.9,三相异步电动机实训操作,实训任务,1,、掌握三相异步电动机首尾判别的方法。,2,、熟悉三相异步电动机首尾判别的操作过程。,实训设备,1,、三相异步电动机,1,台。,2,、万用表,1,块。,3,、干电池,1,节。,4,、电工常用工具,1,套、导线若干。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.9.1,定子绕组的首尾判别与连接,2.9,三相异步电动机实训操作,一、直流法,1,、把指针式万用表打到毫安档，然后接到绕组,1,（三相绕组任意相假设编号）的两端。,2,、将绕组,2,的两端去触碰电池正负极，观察接通电池的瞬间万用表的指针方向。如果万用表正偏，那么与电池负极所接触的绕组,2,的线端与万用表正极所接的绕组,1,的线端同为首端或尾端（同名端）；反偏则电池正极所接触的绕组,2,的线端与万用表正极所接的绕组,1,的线端同为首端或尾端。,3,、同样方法对绕组,3,进行同名端检测，首尾就出来了。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.9.1,定子绕组的首尾判别与连接,2.9,三相异步电动机实训操作,二、剩磁法,1,、任意的将三相绕组的一个线端短接在一起（也就是将每一相任意拿出的一个线端短接在一起），剩下的三个线端也短接起来，这样就出现两个短接点。,2,、将万用表拨到毫安电压挡，表笔分别接到电动机绕组的两个短接点上。,3,、用力转动电动机，注意观察万用表的指针是否会动。如果指针有摆动，则说明首尾有一相搞错，这时就把其中一个绕组的两线端对调一下位置，再试一遍，直到电动机转动而表笔指针不摆动时，一组为头一组为尾。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.9.2,电动机的绝缘检查,2.9,三相异步电动机实训操作,实训任务,1,、掌握兆欧表的使用方法。,2,、熟练运用兆欧表检查电动机绝缘情况。,实训设备,1,、三相异步电动机,1,台。,2,、兆欧表,1,块。,3,、万用表,1,块。,4,、电工常用工具,1,套、导线若干。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.9.2,电动机的绝缘检查,2.9,三相异步电动机实训操作,实训操作,1,、断开被测电动机电源，并进行短路接地放电，然后将电动机接线盒内,6,个端头的联片拆开。,2,、对兆欧表进行一次开路和短路试验。,开路试验，兆欧放平，先不接线，摇动兆欧表，表针应指向“,”处。,短路试验，将表上地级（,E,）、线路（,L,）的两接线柱用的试夹短接，慢慢摇动手柄，表针应指向“,0,”处。,3,、测量电动机三相绕组之间的电阻。将两测试夹分别接到任意两相绕组的任一端头上，平放摇表，以每分钟,120,转的匀速摇动兆欧表一分钟后，读取表针稳定的指示值。,4,、用同样方法，依次测量每相绕组与机壳的绝缘电阻值。但应注意，地级（,E,）接线柱，应接到机壳上无绝缘的地方。,5,、绕组的匝间绝缘的检测，可用万用表进行。分别测量三个绕组的直流电阻，若某相绕组的直流电阻明显偏小，则可认为该绕组存在匝间短路情况。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.9.3,三相异步电动机的反转与降压启动,2.9,三相异步电动机实训操作,实训任务,1,、掌握三相异步电动机的反转方法。,2,、掌握三相异步电动机的降压启动方法。,3,、观察不同的启动方法下，启动电流的变化。,实训设备,1,、三相异步电动机,1,台，,Y2-80M2-4,型，功率,0.75kW,。,2,、万用表,1,块。,3,、倒顺开关,1,个，,HY2-8,。,4,、星三角降压启动器,1,台。,5,、组合开关,1,台,6,、断路器,1,个。,7,、电工常用工具,1,套、导线若干。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.9.3,三相异步电动机的反转与降压启动,2.9,三相异步电动机实训操作,二、星,三角降压启动,1,、按图,248,安装电路。,2,、将,QF,断开，,QS,的手柄扳到中间位置，后,QF,闭合接通交流电源。,3,、在测量点处安上钳形万用表来测量启动电流。,4,、,QS,扳到“星形连接”时，电动机在绕组星形连接启动，记录钳形万用表测量的电流大小。电动机稳定运行后，将,QS,的手柄扳到中间位置。,5,、,QS,扳到“三角形连接”时，电动机在绕组三角形连接启动，记录钳形万用表测量的电流大小。将两次测量的大小进行对比。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.9.4,绕线式异步电动机调速,2.9,三相异步电动机实训操作,实训任务,1,、掌握绕线式异步电动机的串电阻调速方法。,2,、记录调速时的电流变化情况。,实训设备,1,、三相绕线异步电动机,1,台。,2,、钳形万用表,1,块。,3,、开关多个。,4,、电阻多个。,6,、断路器,1,个。,7,、电工常用工具,1,套、导线若干。,厚德,|,博学,|,笃行,|,乐业,2.9.4,绕线式异步电动机调速,2.9,三相异步电动机实训操作,1,、按图,2-50,安装电路，闭合开关,K1,、,K2,、,K3,。,2,、合上电源开关，电动机全压起动，记录钳形万用表读数。,3,、待电动机转速稳定后，断开,K1,（,5,串入转子回路），观察电动机转速变化情况，待电动机转速稳定后，再断开,K2,（,10,串入转子回路），最后断开,K3,。,4,、记录不同阻值时的转速和电流情况。,本线路也可以实验绕线式电动机串电阻启动情况，学生可以自行设计操作过程。,