三相異步電動機培訓講學

情景三三相異步電動機異步電動機的用途異步電動機廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)及民用電器的各個部門。異步電動機的容量從幾十瓦到數(shù)千千瓦，占各種電動機總數(shù)的90%左右。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉、運行可靠、 堅固耐用、維修方便、運行效率較高等。缺點：功率因數(shù)較低、調(diào)速性能不夠好。課題一三相異步電動機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)任務(wù)1

三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)⒈定子由機座、定子鐵心、定子繞組組成：1）機座：起固定和支撐定子鐵心的作用，一般用鑄鐵制造。2）定子鐵心：由厚0.5mm的硅鋼片沖疊而成，鐵心內(nèi)開有均布的槽，嵌放定子繞組。3）定子繞組：由完全相同的三個繞組組成，空間互差120度，可接成Y、Yn或Δ。三相繞線式異步電動機結(jié)構(gòu)圖三相鼠籠式異步電動機結(jié)構(gòu)圖2.轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組組成：1）轉(zhuǎn)軸：2）轉(zhuǎn)子鐵心：由厚0.5mm的硅鋼片沖疊而成，鐵心內(nèi)開有均布的槽，嵌放轉(zhuǎn)子繞組、或澆鑄鋁。3）轉(zhuǎn)子繞組：繞線式繞組、鼠籠式繞組3.氣隙定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙；0.2~2.5mm氣隙越大，功率因數(shù)越低。任務(wù)2額定數(shù)據(jù)銘牌上標有額定數(shù)據(jù)1額定功率PN——電動機在額定情況下，軸上輸出的機械功率。單位：KW。2額定電壓UN3額定電流IN——電動機額定運行時加在定子繞組上的線電壓。單位：V或KV?！妱訖C在額定電壓下，軸上有額定功率輸出時，定子繞組中的線電流。單位：A。4額定頻率f1=fN=50Hz5額定轉(zhuǎn)速nN6額定功率因數(shù)——電動機在額定狀態(tài)時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。單位：r/min。記住這個公式：對于3相（異步）電機三相異步電動機的接線方法CZBXYA定子繞組在接線盒中布置定子繞組的Y型連接定子繞組的Δ型連接CZBXYACBAZXY三相異步電機的定子可接成Y或D有時銘牌上標“電壓380/220，Y/Δ”表示：電壓=380V時，應(yīng)接成Y電壓=220V時，應(yīng)接成Δ任務(wù)3三相異步電動機的基本工作原理及轉(zhuǎn)差率1、感應(yīng)電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理（圖解）nNSTfn1fn總是<n1定子合成磁場是旋轉(zhuǎn)的，n1轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)出電動勢1）只要感應(yīng)電動機的定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組形成閉合回路，電動機就會旋轉(zhuǎn)。2）轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度n始終小于磁場的旋轉(zhuǎn)速度n1。3）轉(zhuǎn)子速度n與磁場速度n1的轉(zhuǎn)差Δn，與磁場速度n1的比值叫轉(zhuǎn)差率s。很小，S=0.01~0.05三相異步電機的3種運行狀態(tài)任務(wù)4三相異步電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的電磁關(guān)系轉(zhuǎn)子開路轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，n=0，s=(n1-n)/n1=1轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子電勢(包括電流)的頻率與定子的相等，同為f1；當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，這些參數(shù)將發(fā)生變化一、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電磁關(guān)系1。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子頻率2。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子相電勢s=1(轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn))時3。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子阻抗4。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子電流5。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁勢F2定轉(zhuǎn)子的極對數(shù)必須相等任務(wù)6三相異步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩異步電動機通過電磁感應(yīng)作用，把電能從定子傳送到轉(zhuǎn)子，再轉(zhuǎn)化為機械能，除去機械損耗、附加損耗外，其余從電動機軸上輸出。對應(yīng)機械能Pmec一、功率流程、平衡方程式功率平衡方程(3相)空載損耗二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式

電磁轉(zhuǎn)矩T=軸輸出轉(zhuǎn)矩T2+空載轉(zhuǎn)矩T0

電磁轉(zhuǎn)矩

同步角速度三、電磁轉(zhuǎn)矩類似直流電機的轉(zhuǎn)矩公式例：.min/1440,85.0Ncos87%,7.5kW,NP,380VNU,3

-例：rNnN=====jh相異步電動機解：課題二三相異步電動機的電力拖動任務(wù)1三相異步電動機的機械特性任務(wù)2三相鼠籠式異步電動機的起動任務(wù)3三相繞線式異步電動機的起動任務(wù)13相異步電動機的機械特性一、機械特性的3種表達式1.物理表達式該式表明：異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通與轉(zhuǎn)子電流的有功分量相互作用產(chǎn)生的，在型式上與直流電動機的轉(zhuǎn)矩表達式相似，它是電磁力定律在異步電動機的具體體現(xiàn)。物理表達式雖然反映了異步電動機電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的物理本質(zhì)，但并沒有直接反映出電磁轉(zhuǎn)矩與電動機參數(shù)之間的關(guān)系，更沒有明顯地表示電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。2.參數(shù)表達式由近似等效電路推出，僅當r1,x1相對勵磁阻抗較小時①最大轉(zhuǎn)矩結(jié)論：

..

.

.

.②過載倍數(shù)λm——重要參數(shù)最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比，稱為電動機的過載倍數(shù)或過載能力。反映電動機短時過載的極限。過載倍數(shù)或過載能力是表征電動機運行性能的重要參數(shù)，它反映了電動機短時過載能力的大小，一般電動機的過載能力1.6~2.2，起重、冶金機械專用電動機2.2~2.8③起動轉(zhuǎn)矩

.結(jié)論：...④起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比，稱為電動機的起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。即⑤額定工作點電動機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均為額定值的工作點。即⑥同步轉(zhuǎn)速點起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)是表征籠型異步電動機性能的另一個重要參數(shù)，它反映了電動機啟動能力的大小。只有當啟動轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩，電動機才能啟動起來。一般籠型異步電動機1.0~2.0。起重和冶金專用的籠型異步電動機為2.8~4.03.電磁轉(zhuǎn)矩的實用表達式忽略此二項機械特性的實用表達式機械特性的實用表達式

異步電動機的轉(zhuǎn)矩表達式物理表達式：適用于對電動機的運行作定性分析參數(shù)表達式：適用于分析各種參數(shù)變化對電動機運行性能的影響實用表達式：適用于電動機機械特性的工程計算二、三相異步電動機的固有機械特性、人為機械特性1、固有特性2、人為特性⒈降低定子電壓——不能升高電壓同步轉(zhuǎn)速與定子電壓無關(guān)，臨界轉(zhuǎn)差率也與定子電壓無關(guān)。隨著定子電壓的降低，最大轉(zhuǎn)矩和起動轉(zhuǎn)矩大幅度減少。⒉定子電路串電阻或電抗定子電路串電阻或電抗后，最大轉(zhuǎn)矩、起動轉(zhuǎn)矩以及臨界轉(zhuǎn)差率均減少。⒊轉(zhuǎn)子電路串電阻——對于繞線式的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子電路串電阻后，最大轉(zhuǎn)矩保持不變，而臨界轉(zhuǎn)差率增加，起動轉(zhuǎn)矩視具體情況而定。4.轉(zhuǎn)子電路串入（電阻和電抗的并聯(lián)）——對于繞線式的轉(zhuǎn)子任務(wù)23相鼠籠式異步電動機的起動一、直接起動——全壓起動****考慮對電網(wǎng)的沖擊****7.5kW以下可采用****較大容量需考慮供電設(shè)備的容量二、降壓起動降壓起動1.定子串電阻或電抗——分壓起到降壓作用2.自耦變壓器降壓起動3.星形-三角形起動，用于可以有2種接法的電機，正常運行時用三角形接法，起動時用星形接法，相電壓降為正常運行時的4.延邊三角形起動對不同的起動要求，需專門設(shè)計電機。降壓起動的分析降壓起動設(shè)備M1.串電阻或電抗降壓起動設(shè)備M可等效為

1阻抗接法不變，所以電網(wǎng)線電流變化的倍數(shù)=相電流變化倍數(shù)2.自耦變壓器降壓降壓起動設(shè)備M自耦變壓器變比3.Y-Δ起動降壓起動設(shè)備M相電壓減少電網(wǎng)線電流減小為原線電流的3分之一任務(wù)33相繞線式異步電動機的起動**。定子串電阻或電抗**。降壓起動**。轉(zhuǎn)子可串電阻轉(zhuǎn)子可串頻敏電阻轉(zhuǎn)子可串電阻的人為機械特性轉(zhuǎn)子可串電阻的人為機械特性轉(zhuǎn)子串電阻的人為機械特性是過(n1,0)的一簇直線，斜率正比于轉(zhuǎn)子回路的電阻轉(zhuǎn)子串電阻分段起動分段起動時，從ab,再切換c轉(zhuǎn)子串電阻分段起動b點：c點：各級電阻成等比數(shù)列起動級數(shù)設(shè)為m

各級電阻(相)為例:3相異步電動機，PN=44kW,nN=1435r/min,

E2N=243V,I2N=110A,負載T=0.8TN,T1=1.87TN,T2=TN。確定起動級數(shù)和各段電阻。例：3相異步電動機，PN=30kW,nN=725r/min,

E2N=257V,I2N=74.3A,負載TL=0.75TN,

T1=1.8TN。求4級起動各級電阻。任務(wù)43相異步電動機的調(diào)速方法一、變極調(diào)速適用于鼠籠式異步電動機，通過改變定子繞組的接法或安裝2套極數(shù)不同的定子繞組實現(xiàn)變極。通過改變定子繞組的接法，使極對數(shù)成倍變化，鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子極對數(shù)自動與定子繞組的極對數(shù)相等。如果是繞線式，須相應(yīng)改變轉(zhuǎn)子繞組的接法，使轉(zhuǎn)子極對數(shù)與定子繞組的極對數(shù)相等。二、變頻調(diào)速變頻調(diào)速的參數(shù)變化圖中的電抗是在額定頻率下的值。頻率與額定頻率相近時，Tm基本不變；f1↑,U1不變，則Tm↓f1↓,U1↓

，則Tm↓2.變頻調(diào)速的機械特性不同f1的機械特性，sm以下的運行段基本是平行的3.變頻調(diào)速的起動轉(zhuǎn)矩在一定范圍內(nèi)，f1↓Tst↑三、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速1、轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速------用于繞線式異步電動機(1)同步轉(zhuǎn)速n1不變

(2)同一轉(zhuǎn)矩下，轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子回路電阻成正比

(3)Tm不變

(4)串電阻越大，轉(zhuǎn)速越低。n1n'n''n'''nnT0TNTmT2r12W+Rr22W+Rr32W+Rr調(diào)速方法的特點

(1)簡單、經(jīng)濟

(2)有級調(diào)速

(3)輕載調(diào)速范圍小、

大負載調(diào)速范圍大

(4)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速

(5)低速損耗大、效率

低，不宜長期工作2、串級調(diào)速、用于繞線式異步電動機3、調(diào)壓調(diào)速4、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速任務(wù)53相異步電動機的制動運行三種制動狀況：*回饋制動狀態(tài)*反接制動狀態(tài)*能耗制動狀態(tài)一、回饋制動回饋制動狀態(tài)的特點是電動機轉(zhuǎn)速高于同步速度在位能負載的作用下，電動機轉(zhuǎn)速高于同步速度，即n>n1,s<0,sE2方向回饋制動適用于高于同步勻速下放重物二、反接制動1.轉(zhuǎn)速反向的反接制動提起重物時，用固有機械特性；下放時轉(zhuǎn)子回路串入較大電阻Rf，工作點由AB。n<0,s>1用于穩(wěn)定下放位能性負載，損耗很大2.定子2相反接的反接制動四象限運行狀態(tài)：1象限：正向電動機，s>02象限：正向發(fā)電機，s<03象限：反向電動機，s>04象限：反向發(fā)電機，s<02.定子2相反接的反接制動固有機械特性n1A，反接制動時轉(zhuǎn)子回路串入較大電阻Rf，工作點由AB。電磁轉(zhuǎn)矩與n反向轉(zhuǎn)速下降，降到0時切斷電源。否則，進入反向電動狀態(tài)，最后，對于反抗