電工電子技術(shù)（第三版）課件：三相異步電動機(jī)

三相異步電動機(jī)【知識目標(biāo)】1）掌握三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、銘牌數(shù)據(jù)及工作原理；

2）掌握三相異步電動機(jī)的起動、制動及調(diào)速的基本原理和方法；

3）了解單相異步電動機(jī)基本原理和特點。【能力目標(biāo)】1）熟悉三相籠型異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和額定值；

2）會檢驗三相籠型異步電動機(jī)絕緣情況；

3）了解三相籠型異步電動機(jī)定子繞組首、末端的判別方法?！舅刭|(zhì)目標(biāo)】

學(xué)會尋找問題、發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)知難而進(jìn)的意志和毅力。

4.1

三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和銘牌1.三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)(1)定子（靜止部分）定子主要用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，它由機(jī)座、定子鐵心、定子繞組等組成。

(2)轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分）電動機(jī)的轉(zhuǎn)動部分，用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，拖動生產(chǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)。主要由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成。

(3)其他部分其他如端蓋、風(fēng)扇、軸承等。2.三相異步電動機(jī)的銘牌

三相異步電動機(jī)型號Y132M-4功率7.5kW頻率50Hz電壓380V電流15.4A接法Δ轉(zhuǎn)速1440r/min絕緣等級B工作方式連續(xù)年月日編號XX電機(jī)廠

三相異步電動機(jī)定子繞組的接線方法

4.2

三相異步電動機(jī)的工作原理三相異步電動機(jī)是利用定子繞組中的三相交流電源所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的感應(yīng)電流相互作用而工作的。

1.旋轉(zhuǎn)磁場

(1)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生三相繞組的連結(jié)：

兩極旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生：(2)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為

磁場旋轉(zhuǎn)方向與電流相序一致。若使旋轉(zhuǎn)磁場按反方向旋轉(zhuǎn)，只需把三根電源線的任意兩根對調(diào)即可。2.異步電動機(jī)的工作原理

由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速n1同向，且其轉(zhuǎn)速總是稍低于同步轉(zhuǎn)速n1，故稱為異步電動機(jī)。

轉(zhuǎn)差率：異步電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差值與同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率，即：在電動機(jī)起動瞬間，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時，異步電動機(jī)在運行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)差率的范圍為在額定狀態(tài)下運行時，

4.3

三相異步電動機(jī)的特性

1.三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩特性三相異步電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩公式

它們之間的關(guān)系可用下圖曲線來描述。2.異步電動機(jī)的機(jī)械特性在電力拖動中，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系：稱為機(jī)械特性曲線。

從機(jī)械特性曲線我們可以看出，曲線描繪出三個重要轉(zhuǎn)矩和兩個運行區(qū)域。（1）起動轉(zhuǎn)矩（2）額定轉(zhuǎn)矩（3）最大轉(zhuǎn)矩（1）穩(wěn)定運行區(qū)

曲線上由a到b段的區(qū)域，當(dāng)負(fù)載變化時，轉(zhuǎn)速變化很小，屬于硬機(jī)械特性。（2）非穩(wěn)定運行區(qū)

曲線上由b到c段的區(qū)域，當(dāng)負(fù)載增大到超過電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速將急劇下降，直至停轉(zhuǎn)。

4.4

三相異步電動機(jī)的運行

1.三相異步電動機(jī)的起動電動機(jī)接通電源后，由靜止逐步加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程稱為起動。

(1)直接起動直接起動是利用閘刀開關(guān)或接觸器將電動機(jī)直接接到額定電壓上的起動方式，又叫全壓起動。

(2)降壓起動

1）星形-三角形（Y-△）降壓起動

在起動時將定子繞組連結(jié)成星形，通電后電動機(jī)運轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到接近額定轉(zhuǎn)速時再換接成三角形，這種起動方式優(yōu)點是起動電流為全壓起動時的1/3。

缺點是起動轉(zhuǎn)矩減小為全壓起動時的1/3。

因此，這種方法只適合于正常運行定子為三角形聯(lián)結(jié)的三相籠型異步電動機(jī)在空載或輕載時的起動，如圖所示。

2）自耦降壓起動

自耦降壓起動是利用三相自耦變壓器將電動機(jī)在起動過程中的端電壓降低，以達(dá)到減小起動電流的目的，這種起動方式適用于容量較大的或正常運行時聯(lián)結(jié)成星形不能采用星形－三角形降壓起動的籠型異步電動機(jī)，如圖所示。

3）繞線型異步電動機(jī)在轉(zhuǎn)子繞組串入附加電阻或電抗器起動，既可以降低起動電流，又可以增大起動轉(zhuǎn)矩，如圖所示。

2.三相異步電動機(jī)的制動為了使電動機(jī)能夠迅速停車及對負(fù)載轉(zhuǎn)矩為位能轉(zhuǎn)矩的負(fù)載能勻速下落，需要對電動機(jī)進(jìn)行制動。這時的轉(zhuǎn)矩稱為制動轉(zhuǎn)矩。

(1)能耗制動將電動機(jī)的定子繞組切斷三相電源后迅速接到直流電源上，同時串聯(lián)一個制動電阻以限制制動電流。這種制動方式的特點是制動準(zhǔn)確、平穩(wěn)，但需要額外的直流電源。如圖所示。(2)反接制動電動機(jī)停車時將三相電源中的任意兩相對調(diào)，使電動機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場方向與原來方向相反，電磁轉(zhuǎn)矩方向也隨之改變，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近為零時，要及時斷開電源防止電動機(jī)反轉(zhuǎn)。

這種制動方式的特點是制動迅速，制動效果好。但由于反接時旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子間的相對運動加快，因而電流較大。對于功率較大的電動機(jī)制動時必須在定子電路（鼠籠式）或轉(zhuǎn)子電路（繞線式）中接入電阻，用以限制電流，如圖所示。(3)回饋制動處于電動狀態(tài)運行的三相異步電動機(jī)，如在某種外加轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速反而大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，于是電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向?qū)⑴c電動狀態(tài)時相反。使電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的運動方向相反，從而限制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，起到了制動作用。這種制動不但沒有從電源吸收功率，反而向電網(wǎng)輸出功率，所以稱為回饋制動。實際上這時電動機(jī)已經(jīng)由電動運行轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)運行，所以又稱為發(fā)電制動。

(2)變頻調(diào)速進(jìn)行變頻調(diào)速，需要一套專用的變頻設(shè)備。將50Hz工頻交流電變換為頻率可調(diào)且電壓與頻率的比值保持不變的三相交流電，供給三相異步電動機(jī)。連續(xù)改變電源頻率可以實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速，而且電動機(jī)的機(jī)械特性的硬度基本不變，這是一種比較理想的調(diào)速方法，近年來發(fā)展很快，正得到越來越多的應(yīng)用。

(1)變極調(diào)速

通過改變電動機(jī)的定子繞組所形成的磁極對數(shù)p來調(diào)速。這種方法調(diào)速，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不能連續(xù)、平滑地進(jìn)行調(diào)節(jié)，是有級調(diào)速。

3.三相異步電動機(jī)的調(diào)速

調(diào)速是指人為地改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。調(diào)速方法有：(3)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速通過改變轉(zhuǎn)差率達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的目的，具體調(diào)速方法有改變定子電壓調(diào)速和轉(zhuǎn)子繞組串電阻調(diào)速等。其中，改變定子電壓調(diào)速又稱為變壓調(diào)速，適合于籠型異步電動機(jī)調(diào)速；轉(zhuǎn)子繞組串電阻調(diào)速又稱為變阻調(diào)速，適合于繞線式異步電動機(jī)調(diào)速。

由于單相異步電動機(jī)繞組通過單相交變電流，產(chǎn)生的磁通是交變脈動磁通，這種磁通不能使轉(zhuǎn)子自行起動旋轉(zhuǎn)，但卻可以使原來旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)繼續(xù)維持運轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以要想使單相異步電動機(jī)起動，必須采取另外的起動措施。

4.5

單相異步電動機(jī)單相異步電動機(jī)是由單相電源供電的小功率異步電動機(jī)。

1.電容分相式異步電動機(jī)

如圖所示，電容分相式異步電動機(jī)的定子有兩個繞組：一個是工作繞組（主繞組）；另一個是起動繞組（副繞組），兩個繞組在空間互成90°。形成旋轉(zhuǎn)磁場，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子就會沿旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。

2.罩極式單相異步電動機(jī)

罩極式單相異步電動