電機及電氣控制技術(shù)：第三章三相異步電動機及其控制

第三章三相異步電動機

及其控制第一節(jié)三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)與感應(yīng)電動勢第三章三相異步電動機及其控制第一節(jié)銘牌數(shù)據(jù)與感應(yīng)電動勢知識目標(biāo)?1、了解電機名牌的特點及作用；?2、掌握三相異步電動機的額定數(shù)據(jù)；?3、理解異步電動機的感應(yīng)電動勢的特點。能力目標(biāo)?1、能夠根據(jù)電機的銘牌數(shù)據(jù)，理解電機的運行特性及技術(shù)要求；?2、根據(jù)電機的銘牌，選擇適合應(yīng)用要求的電機產(chǎn)品。第三章三相異步電動機及其控制第一節(jié)銘牌數(shù)據(jù)與感應(yīng)電動勢一、三相異步電動機的名牌數(shù)據(jù)1.型號⑴產(chǎn)品代號由電動機類型代號、電動機特點代號、設(shè)計序號和勵磁方式代號4個小節(jié)順序組成。（2）電動機的規(guī)格代號（3）特殊環(huán)境代號（4）電動機的補充代號例1，Y112S—6，鼠籠式異步電動機，中心高112mm，短機座，6極。例2，Y500—2—4，鼠籠式異步電動機，中心高500mm，2號鐵心長，4極。第三章三相異步電動機及其控制第一節(jié)銘牌數(shù)據(jù)與感應(yīng)電動勢2.標(biāo)準(zhǔn)編號3.產(chǎn)品編號4.額定功率5.額定電壓6.額定電流7.接法8.額定頻率9.額定轉(zhuǎn)速10.絕緣等級11.額定功率因數(shù)耐熱等級極限工作溫度（oC）絕緣材料及其制品舉例Y90棉紗、布帶、紙A105黃、（黑）、蠟布（綢）E120玻璃布、聚酯薄膜B130黑玻璃布、聚酯漆包線F155云母帶、玻璃漆布H180有機硅云母制品、硅有機玻璃漆布C180以上純云母、陶瓷、聚四氟乙烯第三章三相異步電動機及其控制第一節(jié)銘牌數(shù)據(jù)與感應(yīng)電動勢12.額定效率13.工作制或定額4.額定功率（1）連續(xù)工作制（S1）（2）短時工作制（S2）10min、30min、60min、90min（3）斷續(xù)周期工作制（S3）負(fù)載持續(xù)率規(guī)定有15%、25%、40%及60%14.制造年月15.重量16.制造廠家防護(hù)型電動機還標(biāo)明了電動機的防護(hù)形式:Ip表示防護(hù)形式，Ip后的第一數(shù)代表防塵等級，第二個數(shù)字代表防水等級，數(shù)字越大，表示防護(hù)的能力越強。第三章三相異步電動機及其控制第一節(jié)銘牌數(shù)據(jù)與感應(yīng)電動勢二、三相異步電動機的感應(yīng)電動勢定子感應(yīng)電動勢：

E1=4.44f1N1KN1Φ1定子每相繞組端電壓U1近似與每相定子繞組中感應(yīng)的電動勢E1平衡。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢：

E2=4.44f2N2KN2Φ1

當(dāng)定子接通三相對稱電源，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而轉(zhuǎn)子還沒有起動的瞬間，由于此時s=1，f2=f1則可知電機起動瞬間，轉(zhuǎn)子的每相基波感應(yīng)電動勢最大為E20=4.44f1N2KN2Φ1。第三章三相異步電動機

及其控制第二節(jié)三相異步電動機的運行分析第三章三相異步電動機及其控制第二節(jié)三相異步電動機的運行分析知識目標(biāo)?1、了解三相異步電動機空載運行和負(fù)載運行中的電磁關(guān)系；?2、理解轉(zhuǎn)子回路中各物理量之間的變化關(guān)系；?3、理解轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢與定子旋轉(zhuǎn)磁場空間上相對靜止的概念。能力目標(biāo)?1、理解空載運行和負(fù)載運行主磁路的路徑特點；?2、應(yīng)用磁通勢平衡方程式分析電動機的運行特性。第三章三相異步電動機及其控制第二節(jié)三相異步電動機的運行分析一、三相異步電動機的空載運行

U1≈E1=4.44f1N1KN1Φ1第三章三相異步電動機及其控制第二節(jié)三相異步電動機的運行分析二、三相異步電動機的負(fù)載運行1.轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢及電流的頻率f2旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為n1，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n，旋轉(zhuǎn)磁場的磁通Φ將以轉(zhuǎn)速(n1—n)去切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E2，其頻率為f2

電動機處于額定運行時，f2只有2-3Hz。2.轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子繞組的電動勢E2s

E20=4.44K2f1N2Φ

E2s=4.44K2f2N2Φ=sE20第三章三相異步電動機及其控制第二節(jié)三相異步電動機的運行分析3.轉(zhuǎn)子電抗

X2s=2πf2L2=sX20

X20=2πf1L2

4.轉(zhuǎn)子電流I25.轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁通勢F2轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢F2的空間轉(zhuǎn)速即相對定子的轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速相等。無論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速怎樣變化,定、轉(zhuǎn)子磁動勢總是以同速、同向在空間旋轉(zhuǎn)，兩者在空間上總是保持相對靜止，沒有相對運動。第三章三相異步電動機及其控制第二節(jié)三相異步電動機的運行分析三、三相交流異步電動機負(fù)載運行時的基本平衡方程式1.磁動勢平衡方程式

F0=F1+F2或F1=F0+(-F2)2.電動勢平衡方程式

U2s=I2S×Z2s第三章三相異步電動機

及其控制第三節(jié)三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩第三章三相異步電動機及其控制第三節(jié)電動機的功率和轉(zhuǎn)矩知識目標(biāo)?1、理解電機運行過程中的功率平衡關(guān)系；?2、理解電機穩(wěn)定運行時轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系；?3、了解電機的各類工作特性曲線。能力目標(biāo)?1、根據(jù)功率平衡關(guān)系，進(jìn)一步理解電機能量轉(zhuǎn)換過程中的能量守恒；?2、理解保證電機穩(wěn)定運行和提高電機運行效率的方法。一、三相異步電動機的功率轉(zhuǎn)換平衡方程式

P1=3U1I1COSΦ1

Pem=P1-Pcu1-PFe

P2=Pem-Pcu2-Pm-Ps

三相異步電動機功率流程圖第三章三相異步電動機及其控制第三節(jié)電動機的功率和轉(zhuǎn)矩

二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式

T=T0+T2或T2=T–T0T為電動機的電磁轉(zhuǎn)矩，T0為電動機的空載轉(zhuǎn)矩，

T2為電動機的輸出機械轉(zhuǎn)矩（與電動機的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL相平衡）。三、三相異步電動機的工作特性1.轉(zhuǎn)速特性2.定子電流特性3.功率因數(shù)特性4.轉(zhuǎn)矩特性5.效率特性

異步電動機工作特性曲線

第三章三相異步電動機及其控制第三節(jié)電動機的功率和轉(zhuǎn)矩第三章三相異步電動機

及其控制第四節(jié)三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和機械特性

第三章三相異步電動機及其控制第四節(jié)電磁轉(zhuǎn)矩和機械特性知識目標(biāo)?1、了解電磁轉(zhuǎn)矩的三種表達(dá)式及主要應(yīng)用場合；?2、掌握三相異步電動機的機械特性；?3、理解三相異步電動機穩(wěn)定運行區(qū)域。能力目標(biāo)?1、會根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩實用表達(dá)式，結(jié)合產(chǎn)品目錄參數(shù)，計算電磁轉(zhuǎn)矩；?2、根據(jù)機械特性，分析選擇電動機的穩(wěn)定運行區(qū)間。一、三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩1.電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式

T=CTΦI＇2cosΦ22.電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式3.實用表達(dá)式

第三章三相異步電動機及其控制第四節(jié)電磁轉(zhuǎn)矩和機械特性二、三相異步電動機的機械特性

異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩特性異步電動機的機械特性

第三章三相異步電動機及其控制第四節(jié)電磁轉(zhuǎn)矩和機械特性1.額定轉(zhuǎn)矩TN

TN=9.55PN/nN

2.最大轉(zhuǎn)矩Tm3.起動轉(zhuǎn)矩Tst三、電動機的穩(wěn)定運行區(qū)間分析1.負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大2.負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少3.負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大到大于Tm時電動機的穩(wěn)定運行

第三章三相異步電動機及其控制第四節(jié)電磁轉(zhuǎn)矩和機械特性第三章三相異步電動機

及其控制第五節(jié)三相籠型異步電動機的直接起動及其控制電路

第三章三相異步電動機及其控制第五節(jié)直接起動及控制電路知識目標(biāo)?了解三相籠型異步電動機直接起動的條件；?掌握自鎖、互鎖等概念以及實現(xiàn)方法；?掌握機械互鎖和電氣互鎖的概念以及實現(xiàn)方法；?掌握過載、短路、欠壓、失壓（零壓）保護(hù)等概念以及實現(xiàn)方法；?掌握限位保護(hù)的概念以及實現(xiàn)方法。能力目標(biāo)?能正確分析單向旋轉(zhuǎn)電路和可逆旋轉(zhuǎn)電路的工作原理；?能正確對單向旋轉(zhuǎn)電路和可逆旋轉(zhuǎn)電路的電氣故障進(jìn)行分析和判斷，并排除其故障。一、單向旋轉(zhuǎn)直接起動及其控制電路

三相籠型異步電動機的起動特性電動機直接起動單方向旋轉(zhuǎn)控制電路

第三章三相異步電動機及其控制第五節(jié)直接起動及控制電路1.控制電路的工作原理2.電路的保護(hù)環(huán)節(jié)（1）短路保護(hù)（2）過載保護(hù)（3）欠壓保護(hù)“（4）失壓（也叫零壓）保護(hù)二、可逆旋轉(zhuǎn)控制電路

1.電動機“正—?！础笨刂齐娐?/p>

接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路

第三章三相異步電動機及其控制第五節(jié)直接起動及控制電路2.電動機“正—反—停”電路（1）按鈕聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路（2）按鈕、接觸器雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制路

按鈕聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路按鈕接觸器雙重聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路第三章三相異步電動機及其控制第五節(jié)直接起動及控制電路3.位置控制與自動往復(fù)行程控制電路（1）位置控制（或限位控制）電路（2）自動往返行程控制電路

位置控制電路工作臺自動往返行程控制電路第三章三相異步電動機及其控制第五節(jié)直接起動及控制電路第三章三相異步電動機

及其控制第六節(jié)三相籠型異步電動機的減壓起動控制電路

第三章三相異步電動機及其控制第六節(jié)減壓起動控制電路知識目標(biāo)?了解三相籠型異步電動機減壓起動的必要條件；?掌握定子串電阻減壓起動與定子串電抗減壓起動的不同點；?掌握定子串電阻（電抗）起動、自耦變壓器、Y-△轉(zhuǎn)換及延邊△－△轉(zhuǎn)換減壓起動的特點和適應(yīng)場合；?掌握定子串電阻（電抗）減壓起動、自耦變壓器、Y-△轉(zhuǎn)換及延邊△－△轉(zhuǎn)換減壓起動的電路的工作原理。能力目標(biāo)?能正確分析定子串電阻（電抗）起動、自耦變壓器、Y-△轉(zhuǎn)換及延邊△－△轉(zhuǎn)換減壓起動電路的工作原理；?能正確對定子串電阻（電抗）起動、自耦變壓器、Y-△轉(zhuǎn)換及延邊△－△轉(zhuǎn)換減壓起動電路的電氣故障進(jìn)行分析和判斷，并排除其故障。第三章三相異步電動機及其控制第六節(jié)減壓起動控制電路為何要減壓起動？如何判斷？一、減壓起動時的機械特性二、定子繞組串電阻（電抗）減壓起動控制電路串電阻與串電抗的區(qū)別？

三相籠型異步電動機減壓起動時的機械特性第三章三相異步電動機及其控制第六節(jié)減壓起動控制電路1.手動切換的定子繞組串電阻減壓起動電路2.時間繼電器控制的定子繞組串電阻減壓起動控制電路

按鈕與接觸器控制定子繞組串電阻減壓起動控制時間繼電器控制定子繞組串電阻減壓起動控制第三章三相異步電動機及其控制第六節(jié)減壓起動控制電路3.手動與自動混合控制串電阻減壓起動電路

手動自動混合控制定子繞組串電阻減壓起動控制電路第三章三相異步電動機及其控制第六節(jié)減壓起動控制電路三、自耦變壓器減壓起動控制電路

手動控制自耦變壓器減壓起動控制電路時間繼電器控制自耦變壓器減壓起動控制電路第三章三相異步電動機及其控制第六節(jié)減壓起動控制電路四、星形－三角形（Y－△）轉(zhuǎn)換減壓起動控制電路

按鈕接觸器控制Y-△轉(zhuǎn)換減壓起動控制電路時間繼電器控制的Y-△轉(zhuǎn)換減壓起動控制電路第三章三相異步電動機及其控制第六節(jié)減壓起動控制電路五、軟起動器

軟起動器工作原理框圖第三章三相異步電動機

及其控制第七節(jié)三相繞線型異步電動機起動控制電路第三章三相異步電動機及其控制第七節(jié)繞線異步電動機起動控制電路

知識目標(biāo)?掌握三相繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串接電阻起動、轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器起動的特點和適應(yīng)場合；?掌握三相繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串接電阻起動、轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器起動電路的工作原理。能力目標(biāo)?能正確分析三相繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串接電阻起動、轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器起動電路的工作原理；?能正確對三相繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串接電阻起動、轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器起動電路的電氣故障進(jìn)行分析和判斷，并排除其故障。第三章三相異步電動機及其控制第七節(jié)繞線異步電動機起動控制電路三相繞線型異步電動機適用于一些要求起動轉(zhuǎn)矩較大，且能平滑調(diào)速的場合。其優(yōu)點是可以通過滑環(huán)在轉(zhuǎn)子繞組中串接電阻來改善電動機的機械特性，從而達(dá)到減小起動電流，提高轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)，增大起動轉(zhuǎn)矩的目的。一、轉(zhuǎn)子繞組串接電阻時的機械特性注意啟動轉(zhuǎn)矩的變化。工程實踐中一定要利用繞線異步電機轉(zhuǎn)子參數(shù)可以調(diào)整的特點，否則價格比籠型貴、故障率又高的繞線電動機將變沒有意義。

三相繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子串接電阻時的機械特性第三章三相異步電動機及其控制第七節(jié)繞線異步電動機起動控制電路二、轉(zhuǎn)子繞組串接電阻時的控制電路

時間原則控制轉(zhuǎn)子電路串電阻起動控制電路電流控制轉(zhuǎn)子電路串電阻起動控制電路第三章三相異步電動機及其控制第七節(jié)繞線異步電動機起動控制電路三、轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器起動控制電路

頻敏變阻器的等效電路繞線轉(zhuǎn)子異步電動機應(yīng)用頻敏變阻器的控制電路第三章三相異步電動機

及其控制第八節(jié)三相異步電動機電氣制動控制電路

第三章三相異步電動機及其控制第八節(jié)三相異步電動機電氣制動控制電路知識目標(biāo)?了解電氣制動與機械制動的差異；?掌握三相異步電動機反接制動、能耗制動的特點和適應(yīng)場合；?掌握三相異步電動機反接制動、能耗制動電路的工作原理。能力目標(biāo)?正確分析三相異步電動機反接制動、能耗制動電路的工作原理；?能正確對三相異步電動機反接制動、能耗制動電路的電氣故障進(jìn)行分析和判斷，并排除其故障。

第三章三相異步電動機及其控制第八節(jié)三相異步電動機電氣制動控制電路機械制動與電氣制動的區(qū)別？電氣制動方式有反接制動（又分電源反接和倒拉反接）、能耗制動、回饋制動（再生發(fā)電制動）。一、反接制動原理及其控制電路反接制動原理圖反接制動時的機械特性

第三章三相異步電動機及其控制第八節(jié)三相異步電動機電氣制動控制電路1.單向起動反接制動控制電路2.電動機可逆運行的反接制動控制電路

單向起動反接制動控制電路電動機可逆運行的反接制動控制電路

第三章三相異步電動機及其控制第八節(jié)三相異步電動機電氣制動控制電路

具有反接制動電阻的正反向制動控制電路

第三章三相異步電動機及其控制第八節(jié)三相異步電動機電氣制動控制電路二、倒拉反接制動原理及其控制電路

倒拉反接制動時的機械特性

第三章三相異步電動機及其控制第八節(jié)三相異步電動機電氣制動控制電路三、能耗制動原理及其控制電路

能耗制動原理圖能耗制動時的機械特性

第三章三相異步電動機及其控制第八節(jié)三相異步電動機電氣制動控制電路1.單向能耗制動控制電路（1）無變壓器單相半波整流能耗制動電路（2）有變壓器單相橋式整流能耗制動電路

無變壓器單向半波整流單向起動能耗制動控制有變壓器單向橋式整流單向起動能耗制動控制

第三章三相異步電動機及其控制第八節(jié)三相異步電動機電氣制動控制電路（3）速度原則控制的單向能耗制動控制電路

速度原則控制的單向能耗制動控制電路

第三章三相異步電動機及其控制第八節(jié)三相異步電動機電氣制動控制電路2.可逆運行能耗制動控制電路（1）時間原則控制的可逆運行的能耗制動控制

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