《機電控制技術(shù)》教學(xué)參考講稿教案-第3章

第3章三相交流異步電動機教學(xué)要求了解三相交流異步電動機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理，旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生及同步轉(zhuǎn)速的計算方法，掌握三相交流異步電動機的啟動原理、制動原理及調(diào)速原理。教學(xué)重點三相交流異步電動機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理，旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生及同步轉(zhuǎn)速的計算方法。教學(xué)難點三相交流異步電動機的啟動原理、制動原理及調(diào)速原理。課時安排本章安排4課時。教學(xué)內(nèi)容3.1三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)及工作原理3.1.1三相交流異步電動機基本結(jié)構(gòu)就結(jié)構(gòu)而言，三相交流異步電動機和直流電動機基本相似，主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，定子是靜止不動的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子與轉(zhuǎn)子之間存在一定的氣隙。3.1.2三相交流異步電動機的工作原理三相交流異步電動機的轉(zhuǎn)子之所以可以旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，是因為轉(zhuǎn)子氣隙內(nèi)存在一個交變的磁場，通過電磁感應(yīng)在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于轉(zhuǎn)子（相當(dāng)于通電導(dǎo)體）在旋轉(zhuǎn)磁場中會受到電磁力的作用，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，因此，通常又把三相交流異步電動機稱為感應(yīng)電動機。3.1.3三相交流異步電動機的銘牌參數(shù)3.2三相交流異步電動機的運行特性3.2.1三相交流異步電動機的固有機械特性是指在額定電壓和額定頻率下，定子電路和轉(zhuǎn)子電路按規(guī)定的接線外接的電阻和電抗為零時，其轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩Tem之間的關(guān)系，用n=f(Tem)表示。3.2.2由于三相交流異步電動機受磁路飽和、絕緣以及溫升等因素的限制，因而只有采用降低定子電壓時的人為機械特性。3.3三相交流異步電動機的啟動3.3.1三相交流異步電動機的直接啟動直接啟動就是直接加額定電壓啟動，也稱為全壓啟動。這是一種簡便的啟動方法，不需要復(fù)雜的啟動設(shè)備，但啟動電流大，一般可達額定電流的4～7倍，所以只適用于小容量三相交流異步電動機的啟動。3.3.2三相交流異步電動機的降壓啟動就是在定子電路中串聯(lián)電阻或電抗，用降低每相定子繞組上電壓的方法來限制啟動電流的一種啟動方法。降壓啟動的目的是減小啟動電流對電網(wǎng)的不良影響。3.4三相交流異步電動機的制動3.4.1三相交流異步電動機的能耗制動所謂能耗制動是指在切斷三相交流異步電動機定子繞組的三相電源后，在其中通入直流電，以形成恒定磁場。感應(yīng)電流與直流電產(chǎn)生的恒定磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的方向與三相交流異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向相反，從而起到制動作用。3.4.2三相交流異步電動機的反接制動反接制動有兩種情況：一種是保持定子電路中的旋轉(zhuǎn)磁場不變，使轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)，這種方法稱為轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)的反接制動；另一種是保持轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向不變，使定子電路中所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場方向改變，這種方法稱為定子兩相反接制動。3.4.3三相交流異步電動機的反饋制動反饋制動是指當(dāng)三相交流異步電動機的轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速時，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子的運動方向相反，從而限制了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，起到了制動作用。3.5三相交流異步電動機的調(diào)速3.5.1三相交流異步電動機的變極調(diào)速通過變換三相交流異步電動機定子繞組的聯(lián)結(jié)方法，來改變同步轉(zhuǎn)速的方法稱為變極調(diào)速。變極調(diào)速就是通過改變?nèi)嘟涣鳟惒诫妱訖C旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的。其轉(zhuǎn)速只能按階躍方式變化，不能連續(xù)變化，因此，也稱為有級調(diào)速。雙速三相交流異步電動機的定子繞組的聯(lián)結(jié)方式常有兩種：一種是繞組從三角形聯(lián)結(jié)變換成雙星形聯(lián)結(jié)，如圖3-20(a)所示的聯(lián)結(jié)方式變換成如圖3-20(c)所示的聯(lián)結(jié)方式，另一種是繞組從單星形聯(lián)結(jié)變換成雙星形聯(lián)結(jié)，如圖3-20(b)所示的聯(lián)結(jié)方式變換成如圖3-22(c)所示的聯(lián)結(jié)方式，這兩種聯(lián)結(jié)方式都能使雙速三相交流異步電動機產(chǎn)生的磁極對數(shù)減少一半，即使其轉(zhuǎn)速提高一倍。圖3-20雙速電動機的定子繞組的聯(lián)結(jié)方式3.5.2三相交流異步電動機的變轉(zhuǎn)差率調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速包括變壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子電路串入電阻調(diào)速和串級調(diào)速。3.5.3三相交流異步電動機的變頻調(diào)速為了實現(xiàn)無級調(diào)速，可采用頻率可調(diào)的變頻電源。目前，應(yīng)用較多的是交—交變頻器和交—直—交變頻器。三相交流異步電動機的使用合理選擇三相交流異步電動機關(guān)系到生產(chǎn)機械的安全運行和投資效益，可根據(jù)生產(chǎn)機械所需功率