任務(wù)三交流異步電動機認知與運行控制

知識要點三相異步電動機結(jié)構(gòu)三相異步電動機工作原理三相異步電動機的等效電路三相異步電動機的啟動、制動、調(diào)速原理單相異步電動機原理與分類任務(wù)三交流異步電動機認知與運行控制技能目標能正確安全的使用電工用具能正確完成三相異步電動機啟動、制動、調(diào)速的安裝接線與調(diào)試任務(wù)四

其他電機認知與運行控制任務(wù)三交流異步電動機認知與運行控制目錄關(guān)聯(lián)知識1三相異步電動機工作原理與結(jié)構(gòu)

關(guān)聯(lián)知識2三相異步電動機的等效電路關(guān)聯(lián)知識3異步電動機的功率和電磁轉(zhuǎn)矩關(guān)聯(lián)知識4三相異步電動機的電力拖動關(guān)聯(lián)知識5單相異步電動機技能訓(xùn)練1三相籠型異步電動機的參數(shù)測定技能訓(xùn)練2三相異步電動機定子串電阻降壓啟動

控制電路調(diào)試技能訓(xùn)練3三相電動機Y--Δ降壓啟動控制電路裝

調(diào)技能訓(xùn)練4

三相異步電動機降壓啟動及反接制動控制電路裝調(diào)技能訓(xùn)練5

異步電動機的工業(yè)實踐應(yīng)用1----車床技能訓(xùn)練6

異步電動機的工業(yè)實踐應(yīng)用2---銑床任務(wù)三交流異步電動機認知與運行控制1.1三相異步電動機的工作原理U2U1W2V1W1V2n1.1.1轉(zhuǎn)動原理1、電生磁：三相對稱繞組通往三相對稱電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。2、磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動勢和電流。3、電磁力：轉(zhuǎn)子載流（有功分量電流）體在磁場作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機械能。關(guān)聯(lián)知識1

三相異步電動機工作原理與結(jié)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)磁場

圖3-1表示最簡單的三相定子繞組AX、BY、CZ，它們在空間按互差1200的規(guī)律對稱排列。并接成星形與三相電源U、V、W相聯(lián)。則三相定子繞組便通過三相對稱電流：隨著電流在定子繞組中通過，在三相定子繞組中就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。三相異步電動機定子接線

旋轉(zhuǎn)磁場的形成

常用電參數(shù)（1）磁極對數(shù)p

三相異步電動機的磁極對數(shù)p和三相繞組的安排有關(guān)。當(dāng)每相繞組只有一個線圈，繞組的始端之間相差1200空間角時，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場具有一對極，即p=1；

當(dāng)每相繞組為兩個線圈串聯(lián)，繞組的始端之間相差600空間角時，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對極，即p=2；

同理，如果要產(chǎn)生三對極，即p=3的旋轉(zhuǎn)磁場，則每相繞組必須有均勻安排在空間的串聯(lián)的三個線圈，繞組的始端之間相差400空間角。極數(shù)p與繞組的始端之間的空間角

的關(guān)系為：（2）同步轉(zhuǎn)速n

三相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，常稱為同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速與電動機磁極對數(shù)p有關(guān)，它們的關(guān)系是：

由上式可知，同步轉(zhuǎn)速決定于電流頻率

和磁場的極數(shù)p，在我國，工頻=50Hz。對某一異步電動機而言，

和p通常是一定的，所以同步轉(zhuǎn)速是個常數(shù)。（3）轉(zhuǎn)差率

轉(zhuǎn)差率是異步電機的一個基本物理量，它反映電機的各種運行情況。轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動時，電機理想空載時，作為電動機，轉(zhuǎn)速在范圍內(nèi)變化，轉(zhuǎn)差率在0~1范圍內(nèi)變。

負載越大，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差率越大；反之，轉(zhuǎn)差率越小。轉(zhuǎn)差率的大小能夠反映電機的轉(zhuǎn)速大小或負載大小。電機的轉(zhuǎn)速為：

額定運行時，轉(zhuǎn)差率一般在0.02～0.06之間，即電機轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速。

同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即：1.2、三相異步電動機的分類與結(jié)構(gòu)1.2.1三相異步電動機的分類

1、按三相異步電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式

可分為籠型電動機和繞線式電動機。

2、按三相異步電動機的防護型式

可分為開啟式（IP11）三相異步電動機、防護式三相異步電動機（IP22及IP23）、封閉式三相異步電動機（IP44）、防爆式三相異步電動機。

3、按三相異步電動機的安裝結(jié)構(gòu)形式

可分為臥式三相異步電動機、立式三相異步電動機、帶底腳三相異步電動機、帶凸緣三相異步電動機。

4、按三相異步電動機的絕緣等級

可分為E級、B級、F級、H級三相異步電動機。

5、按工作定額

可分為連續(xù)三相異步電動機、斷續(xù)三相異步電動機、間歇三相異步電動機。、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)（一）定子部分1、定子鐵心：由導(dǎo)磁性能很好的硅鋼片疊成——導(dǎo)磁部分。2、定子繞組：放在定子鐵心內(nèi)圓槽內(nèi)——導(dǎo)電部分。3、機座：固定定子鐵心及端蓋，具有較強的機械強度和剛度。（二）轉(zhuǎn)子部分1、轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成，也是磁路的一部分。2、轉(zhuǎn)子繞組：1）鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心的每個槽內(nèi)插入一根裸導(dǎo)條，形成一個多相對稱短路繞組。2）繞線式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組為三相對稱繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)。

包括端蓋、風(fēng)扇等。端蓋除了起防護作用外，在端蓋上改裝有軸承，用以支撐轉(zhuǎn)子軸。風(fēng)扇則用來通風(fēng)冷卻。（三）其它部分按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：繞線型異步電動機籠型異步電動機下面是它主要部件的拆分圖。

右圖是一臺三相籠型異步電動機的外形圖?；\型轉(zhuǎn)子鐵心和繞組結(jié)構(gòu)示意圖三相繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖（一）異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)三、三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)及主要系列三相異步電動機型號Y112M-4額定功率50Hz額定功率4KW絕緣等級E級接法△溫升60℃額定電壓380V定額連續(xù)額定電流8.6A功率因數(shù)0.95額定轉(zhuǎn)速1440r/min重量59Kg

年

月

編號

××電機廠電機上除了以上額定數(shù)據(jù)外，還表明了電機型號。Y(IP44)200L—8異步電機防護形式中心高鐵心長度等級極數(shù)1.2.4三相籠型異步電動機繞組

籠型異步電動機繞組包括定子和轉(zhuǎn)子繞組。其中，轉(zhuǎn)子繞組為鼠籠繞組，是若干根導(dǎo)條在兩端由端環(huán)短接而成.

定子繞組是一套三相對稱繞組，它由絕緣導(dǎo)線按一定規(guī)律嵌入定子鐵芯槽中制成。1.對交流繞組的基本要求（1）三相繞組必須對稱。（2）線圈的組成應(yīng)遵循電動勢相加的原則，以獲得盡可能大的線圈電動勢和磁通勢。（3）波形好。

（4）有足夠的機械強度和絕緣強度，散熱條件好。（5）制造簡單、節(jié)省材料、工藝性好、維修方便。

2.交流繞組的分類（1）按相數(shù)可分為單相繞組和多相繞組。（2）按槽內(nèi)層數(shù)可分為單層繞組和多層繞組。（3）按每極每相槽數(shù)可分為整數(shù)槽繞組和分數(shù)槽繞組?；拘g(shù)語

1.極距τ

相鄰磁極軸線之間沿定子內(nèi)圓表面跨過的距離稱為極距，用τ表示。

τ=Z/2p

2.電角度電角度=p×機械角度

3.槽距角α：相鄰兩槽軸線之間的電角度稱為槽距角。

α=(p×360°)/Z

4.線圈（元件）線圈是構(gòu)成交流繞組的基本單元。

5.線圈節(jié)距y1

（第一節(jié)距）一個線圈的兩個有效邊所間隔的距離稱為線圈節(jié)距，用槽數(shù)表示。線圈節(jié)距等于極距（y1=τ）的繞組稱為整距繞組;線圈節(jié)距大于極距（y1>τ）的繞組稱為長距繞組;線圈節(jié)距小于極距（y1<τ）的繞組稱為短距繞組。

6.每極每相槽數(shù)q

每個磁極下每相繞組有效邊所占有的槽數(shù)，稱為每極每相槽數(shù)，用q表示。

q=Z/2mp

7.相帶每一磁極下，每相繞組所占有的電角度稱為繞組的相帶。圖6-1相帶分布情況三相單層繞組單層繞組的每個槽內(nèi)只放置一個線圈邊，整臺電機的線圈總數(shù)等于定子槽數(shù)的一半。

1.三相單層同心式繞組

同心式繞組是由幾何尺寸和節(jié)距不等的線圈連成同心形狀的線圈組構(gòu)成。

現(xiàn)以一臺三相單層繞組，定子槽數(shù)Z=24，磁極數(shù)2p=2，每相支路數(shù)2a=2的三相交流電機為例。三相單層同心式繞組展開圖（A相）三相單層鏈式繞組單層鏈式繞組是由形狀、幾何尺寸和節(jié)距都相同的線圈構(gòu)成，每個線圈都像鏈條上的一個個環(huán)，故稱為鏈式繞組。以定子槽數(shù)為24，磁極數(shù)為4，每相支路數(shù)為1的三相異步電動機定子繞組為例。三相單層鏈式繞組展開圖（A相）三相單層交叉式繞組由兩組大小線圈交叉布置，故稱交叉式繞組。以一臺Z=36，2p=4，2a=2的三相交流電機為例。三相單層交叉式繞組展開圖（A相）1.2.5三相繞組之間的接法定子繞組作用：建立旋轉(zhuǎn)磁場，進行能量轉(zhuǎn)換的核心部件。

1.定子接線接線是指在額定運行時，三相異步電動機定子三相繞組有星形或三角形聯(lián)結(jié)兩種。具體采用哪種接線，視額定電壓和電源電壓的配合情況而定，取決于相繞組能承受220V的電壓設(shè)計值。

例如，一臺相繞組能承受220V電壓的三相感應(yīng)電動機，銘牌上額定電壓標有220／380V、D／Y連接，這時需采用什么連接方式視電源電壓而定。若電源電壓為220V，則用三角形連接，380V則用星形連接。這兩種情況下，每相繞組實際上都只承受220V電壓。國產(chǎn)Y系列電動機接線端的首端用U1、V1、W1表示，末端用U2、V2、W2表示，其星形、三角形連接如圖7-4所示。三相引出線在接線盒內(nèi)的接法(a)星形連接；

(b)三角形連接

接法：接線盒定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y聯(lián)結(jié)W1U1V1W2U2V2

聯(lián)結(jié)

1.2.6定于繞組絕緣結(jié)構(gòu)

1）電機絕緣等級

2）定子繞組的匝間絕緣

3）槽絕緣

4）定子繞組層間和相間絕緣

5）槽楔

三相異步電動機的電磁關(guān)系與變壓器類似之處：1)變壓器原、副繞組是與同一主磁通

相交鏈，異步電動機中定子和轉(zhuǎn)子繞組與同一旋轉(zhuǎn)磁通

相交鏈。因此異步電動機中定子和轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的原、副繞組。2）變壓器：

變化

eU1

E1=4.44fN1

異步機：

旋轉(zhuǎn)

eU1

E1=k4.44fN1

(k<1)

3）變壓器：I2

增大

I1增大，以保持

基本不變，以達到傳遞能量的目的。

異步機：當(dāng)負載增加時，轉(zhuǎn)子電流I2

增大

I1增大，以保持

基本不變，以達到傳遞能量的目的。

關(guān)聯(lián)知識2

三相異步電動機的等效電路

三相異步電動機與變壓器的不同之處：1）變壓器是靜止的。而異步機是旋轉(zhuǎn)的。2）變壓器的磁路是無氣隙的。而異步機中的定子和轉(zhuǎn)子之間是有不大的氣隙。3）變壓器中原、副繞組的感應(yīng)電動勢是同頻率的。而異步機中轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的頻率是隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速改變的。2.1、空載電流和空載磁動勢異步電動機空載運行時的定子電流稱為空載電流。2.2、空載時的定子電壓平衡關(guān)系

與變壓器一樣，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，可列出空載時定子每相電壓方程式：同樣也有：

根據(jù)上兩式，可以作出空載時等效電路。

盡管異步電動機的電磁關(guān)系與變壓器相似，但它們之間還是有差別的：1）主磁場性質(zhì)不同：異步電動機為旋轉(zhuǎn)磁場，變壓器為脈動磁場。4）由于存在氣隙,異步電動機漏抗較變壓器的大。5)異步電動機通常采用短距和分布繞組,計算時需考慮繞組系數(shù),變壓器則為整距集中繞組,可認為繞組系數(shù)為1。2.3.1負載運行時的電磁關(guān)系2.3三相異步電動機的負載運行2.3.2轉(zhuǎn)子繞組各電磁量一、轉(zhuǎn)子電動勢的頻率感應(yīng)電動勢的頻率正比于導(dǎo)體與磁場的相對切割速度,故轉(zhuǎn)子電動勢的頻率為:轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時,理想空載時,二、轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動勢轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電動勢:轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電動勢:二者關(guān)系為:三、轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗電抗與頻率成正比,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子漏電抗:二者關(guān)系:轉(zhuǎn)子繞組的漏阻抗:四、轉(zhuǎn)子繞組的電流轉(zhuǎn)子繞組為閉合繞組,轉(zhuǎn)子電流為轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子漏電抗:當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時,轉(zhuǎn)差率增大,轉(zhuǎn)子電流也增大.五、轉(zhuǎn)子繞組的功率因數(shù)轉(zhuǎn)子功率因數(shù)與轉(zhuǎn)差率有關(guān),當(dāng)轉(zhuǎn)差率增大時,轉(zhuǎn)子功率因數(shù)則減小。六、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢轉(zhuǎn)子繞組流過三相或多相對稱電流時產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁動勢.1)幅值2)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)子電流相序與定子旋轉(zhuǎn)磁動勢方向相同,轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢的方向與轉(zhuǎn)子電流相序一致.轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁動勢相對定子的速度為

可見,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。2.3.2磁動勢平衡方程磁動勢的平衡方程為：可以改寫為：寫成磁動勢幅值公式：2.3.4電動勢平衡方程根據(jù)基爾霍夫電壓定律可寫出定、轉(zhuǎn)子側(cè)電動勢平衡方程：一、功率轉(zhuǎn)換過程和功率平衡方程式異步電動機的功率和損耗有：輸入功率定子鐵損電磁功率定子銅損轉(zhuǎn)子銅損輸出功率機械功率關(guān)聯(lián)知識3

異步電動機的功率和電磁轉(zhuǎn)矩

功率平衡方程式兩個重要關(guān)系式

可見，從氣隙傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率分為兩部分，一小部分變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅損耗，絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榭倷C械功率。轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)子銅損耗就越多，電機效率越低。因此正常運行時電機的轉(zhuǎn)差率均很小。二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式3）由電機所拖動的負載的反作用轉(zhuǎn)矩T2。以上公式也可以表示為：當(dāng)電動機穩(wěn)定運行時，作用在電動機轉(zhuǎn)子上有三個轉(zhuǎn)矩。1）使電動機旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩Tem。2）由電機的機械損耗和附加損耗引起的空載制動轉(zhuǎn)矩T0。顯然：Tem

=T0+T2

電磁轉(zhuǎn)矩從轉(zhuǎn)子方面看，它等于總機械功率除以轉(zhuǎn)子機械角速度；從定子方面看，它又等于電磁功率除以同步機械角速度。4.1三相異步電動機的工作特性

三相異步電動機的工作特性是指電源電壓、頻率均為額定值的情況下，電動機的定子電流、轉(zhuǎn)速(或轉(zhuǎn)差率)、功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩、效率與輸出功率的關(guān)系。

定子電流特性

轉(zhuǎn)速特性n

轉(zhuǎn)矩特性T

功率因數(shù)特性

效率特性?

關(guān)聯(lián)知識4

三相異步電動機的電力拖動

異步電動機的工作特性

4.2

三相異步電動機的機械特性

三相異步電動機的機械特性是指電動機的轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩Tem之間的關(guān)系，即n=f(Tem)。也可由轉(zhuǎn)矩特性曲線表示，即Tem=f(s)。4.2.1固有機械特性三相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，按規(guī)定的方式接線，定、轉(zhuǎn)子不外接電阻時的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系。

BH

異步電動機的固有機械特性（s=f(Tem)）4.2.2人為機械特性三相異步電動機的人為機械特性是指人為地改變電源參數(shù)或電動機參數(shù)而得到的機械特性。常見的人為機械特性有：

a、降低定子電壓時的人為機械特性；b、轉(zhuǎn)子電路串接對稱電阻時的人為機械特性；c、定子電路串接對稱電抗或電阻時的人為機械特性。降低定子端電壓的人為特性感應(yīng)電動機降低電壓時的人為特性轉(zhuǎn)子回路串對稱三相電阻的人為特性

轉(zhuǎn)子串接對稱電阻時的人為特性

4.3三相異步電動機的起動三相籠型轉(zhuǎn)子三相異步電動機的起動1.直接啟動

直接起動是最簡單的起動方法。起動時用刀開關(guān)、電磁起動器或接觸器將電動機定子繞組直接接到電源上，其接線圖如下所示：2.降壓起動

降壓起動是指電動機在起動時降低加在定子繞組上的電壓，起動結(jié)束時加額定電壓運行的起動方式。降壓起動的方法有以下幾種。

（1）定子串接電抗器或電阻的降壓起動（2）星形—三角形(Y—△)降壓起動

起動時定子繞組接成Y形，運行時定子繞組則接成△形。對于運行時定子繞組為Y形的籠型異步電動機則不能用Y—△起動方法。 Y—△起動時，定子繞組承受的電壓只有做三角形聯(lián)結(jié)時的

，起動電流為直接起動時的起動電流

，而起動轉(zhuǎn)矩也未直接起動時的

。Y—△起動方法簡單，價格便宜，因此在輕載起動條件下，應(yīng)優(yōu)先采用。我國采用Y—△起動方法的電動機額定電壓都是380V，繞組是△接法。1.轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻起動

在轉(zhuǎn)子回路中串入多級對稱電阻。啟動時，隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐級切除啟動電阻。使整個啟動過程有較大的加速轉(zhuǎn)矩，并使啟動過程比較平滑。①優(yōu)點：只要在轉(zhuǎn)子回路串入適當(dāng)?shù)碾娮?，既可減少啟動電流，又可增加啟動轉(zhuǎn)矩。②適用條件：電動機在重載情況下的啟動場合。

4.3.2三相繞線型異步電動機的起動轉(zhuǎn)子電路串電阻起動的特點:

若R2選得適當(dāng)，轉(zhuǎn)子電路串電阻起動既可以降低起動電流，又可以增加起動轉(zhuǎn)矩。常用于要求起動轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機械上。2.轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機采用轉(zhuǎn)子串接電阻起動時，若想在起動過程中保持有較大的起動轉(zhuǎn)矩且起動平穩(wěn)，則必須采用較多的起動級數(shù)，這必然導(dǎo)致起動設(shè)備復(fù)雜化。為了解決這個問題，可以采用轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器起動。頻敏變阻器是一個鐵損耗很大的三相電抗器。從結(jié)構(gòu)上看，它好像一個沒有二次繞組的三相心式變壓器，它的鐵心是用較厚的鋼板疊成的，三個繞組分別繞在三個鐵心柱上并作星形連接，然后接到轉(zhuǎn)子滑環(huán)上，如下圖所示。直流鐵心電路

繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器的起動(a)接線圖；

(b)等效電路；

(c)機械特性

4.4三相異步電動機的反轉(zhuǎn)交流

從三相異步電動機的工作原理可知，電動機的旋轉(zhuǎn)方向取決于定子旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向。因此只要改變旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向，就能使三相異步電動機反轉(zhuǎn)。下圖是利用控制開關(guān)SA來實現(xiàn)電動機正、反轉(zhuǎn)的原理線路圖。當(dāng)SA向上合閘時，L1接U相，L2接V相，L3接W相，電動機正轉(zhuǎn)。當(dāng)SA向下合閘時，L1接V相，L2接U相，L3接W相，即將電動機任意兩相繞組與電源接線互調(diào)，則旋轉(zhuǎn)磁場反向，電動機跟著反轉(zhuǎn)。

三相異步電動機正、反轉(zhuǎn)控制原理線路圖4.5三相異步電動機的制動

電動機實現(xiàn)減速和停止的運行屬于制動狀態(tài)。制動目的：①使電力拖動系統(tǒng)快速停車；②使電力拖動系統(tǒng)盡快減速；③使位能性負載有穩(wěn)定的下放速度。制動方法：

制動方法機械制動電氣制動能耗制動反接制動發(fā)電反饋制動所謂調(diào)速，就是指電動機在同一負載下能得到不同的轉(zhuǎn)速.異步電動機的調(diào)速原理:

由轉(zhuǎn)速公式得出

4.6三相異步電動機的調(diào)速異步電動機的調(diào)速可分以下三大類：(1)改變定子繞組的磁極對數(shù)p，稱為變極調(diào)速；(2)改變供電電源的頻率f1，稱為變頻調(diào)速；(3)改變電動機的轉(zhuǎn)差率s，其方法有改變電壓調(diào)速、繞線式電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和串級調(diào)速

4.6.1變極調(diào)速

在電源頻率不變的條件下，改變電動機的極對數(shù)，電動機的同步轉(zhuǎn)速就會發(fā)生變化，從而改變電動機的轉(zhuǎn)速。若極對數(shù)減少一半，同步轉(zhuǎn)速就提高一倍，電動機轉(zhuǎn)速也幾乎升高一倍。注意：變極前后，三相繞組的相序發(fā)生改變，為保證電動機的轉(zhuǎn)向不變，須對調(diào)定子兩相繞組的出線端。三相四極電動機定子U相繞組（4極）三相兩極電動機定子U相繞組（2極）

連接方式:異步電動機Y/YY變極調(diào)速接線

異步電動機Y/YY變極調(diào)速異步電動機△/YY變極調(diào)速接線接線4.6.2變頻調(diào)速

三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速為

。因此，改變?nèi)喈惒诫妱訖C的電源頻率，可以改變旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，達到調(diào)速的目的。

f=50Hz逆變器M3~整流器f1、U1可調(diào)+–~1.電壓隨頻率調(diào)節(jié)的規(guī)律

連續(xù)調(diào)節(jié)頻率可平滑的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，但單一的調(diào)節(jié)頻率將導(dǎo)致電動運行性能的惡化。異步電動機有以下關(guān)系式：

若U1不變，f1與Φ1成反比。如果f1下降，則Φ1增加，使磁路過飽和，勵磁電流迅速上升，鐵損增加，電動機效率降低，也使功率因數(shù)減小。為此，頻率與電壓同時調(diào)節(jié)。一般認為，變頻調(diào)速時，保持過載能力不變，運行性能較理想。保持不變，即恒轉(zhuǎn)矩負載：=常數(shù)；恒功率負載：=常數(shù)。

電動機的額定頻率?N為基準頻率，簡稱基頻，在生產(chǎn)實踐中，變頻調(diào)速時電壓隨頻率的調(diào)節(jié)規(guī)律是以基頻為分界線的，于是分以下兩種情況：（1）基頻以下的恒磁通變頻調(diào)速

為了保持電動機的負載能力，應(yīng)保持氣隙磁通Φm不變，這就要求降低供電頻率的同時降低感應(yīng)電動勢，保持E1/f1=常數(shù)，即保持電動勢與頻率之比為常數(shù)進行控制。這種控制又稱為恒磁通變頻調(diào)速，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。

當(dāng)電動機在額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)速時，最大電磁轉(zhuǎn)矩將下降。為了保持電動機的過載能力，可采用電壓補償?shù)姆椒?。即隨著f1的降低，適當(dāng)提高U1，以補償r1上的壓降，等效地滿足E1/f1=常數(shù)，以達到維持最大電磁轉(zhuǎn)矩不變的目的?；l向下變頻調(diào)速時的機械特性（2）基頻以上的恒功率變頻調(diào)速頻率由額定值f1N向上增大，但電壓U1受額定電壓U1N的限制不能再升高。所以從基頻往上調(diào)速時，只升高f1，保持U1=U1N不變，此時氣隙每極磁通Φm減小，最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm和啟動轉(zhuǎn)矩Tst均隨頻率f1的增高而減小，電動機的過載能力下降，但因為轉(zhuǎn)速上升了，根據(jù)P=

，所以屬于恒功率調(diào)速。恒功率與恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速時的機械特性2.變頻調(diào)速的優(yōu)、缺點：優(yōu)點：調(diào)速范圍廣，平滑性好。缺點：價格比較貴。4.6.3變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

改變定子電壓調(diào)速，轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速和串級調(diào)速都屬于改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。這些調(diào)速方法的共同特點是在調(diào)速過程中都產(chǎn)生大量的轉(zhuǎn)差功率。前兩種調(diào)速方法都是把轉(zhuǎn)差功率消耗在轉(zhuǎn)子電路里，很不經(jīng)濟，而串級調(diào)速則能將轉(zhuǎn)差功率加以吸收或大部分反饋給電網(wǎng)，提高了經(jīng)濟性能。1.改變定子電壓調(diào)速

降低定子電壓調(diào)速機械特性TL1：恒轉(zhuǎn)矩負載特性；TL2：風(fēng)機類負載特性2．轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速機械特性3.串級調(diào)速

所謂串級調(diào)速，就是在異步電動機的轉(zhuǎn)子回路串入一個三相對稱的附加電動勢

，其頻率與轉(zhuǎn)子電動勢

相同，改變

的大小和相位，就可以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，是適用于繞線轉(zhuǎn)子異步電動機。

有兩種方法：(1)低同步串級調(diào)速(2)超同步串級調(diào)速

串級調(diào)速性能比較好，過去由于附加電勢

的獲得比較難，長期以來沒能得到推廣。近年來，隨著晶閘管技術(shù)的發(fā)展，串級調(diào)速有了廣闊的發(fā)展前景?，F(xiàn)已日益廣泛用于水泵和風(fēng)機的節(jié)能調(diào)速，應(yīng)用于不可逆軋鋼機、壓縮機等很多生產(chǎn)機械。例題

三相籠型異步電動機:=110kW，定子Δ聯(lián)結(jié)，額定電壓=380V，額定轉(zhuǎn)速=740r/min，額定效率=86%，額定功率因數(shù)cos=0.82，起動電流倍數(shù)=6.4，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)=1.8試求:(1)直接起動時的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩;(2)若供電變壓器允許起動電流限定在480A以內(nèi)，負載轉(zhuǎn)矩

為750N·m時，問能否采用Y-Δ降壓起動方法起動?Y-Δ降壓起動時，雖然起動轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩，但是起動電流超過變壓器允許的起動電流，所以不能采用Y-Δ降壓起動方法起動。關(guān)聯(lián)知識5單相異步電動機

單相異步電動機就是指用單相交流電源供電的異步電動機。單相異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、噪聲小、運行可靠等優(yōu)點，因此，廣泛應(yīng)用在家用電器、電動工具、自動控制系統(tǒng)等領(lǐng)域5.1單相異步電動機基本工作原理5.1.1一相定子繞組通電的異步電動機

(a)正半周

(b)負半周(c)脈振磁勢變化曲線

單相繞組通電時的脈振磁場5.1.2單相異步電動機的機械特性單相異步電動機的T-s曲線其機械特性具有下列特點：

(1)當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，n=0，

，T=+=0，表明單相異步電動機一相繞組通電時無起動轉(zhuǎn)矩，不能自行起動。

(2)旋轉(zhuǎn)方向不固定時，由外力矩確定旋轉(zhuǎn)方向，并一經(jīng)起動，就會繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)n＞0，T＞0時機械特性在第一象限，電磁轉(zhuǎn)矩屬拖動轉(zhuǎn)矩，電動機正轉(zhuǎn)運行。當(dāng)n＜0，T＜0時機械特性在第二象限，T仍是拖動轉(zhuǎn)矩，電動機反轉(zhuǎn)運行。

(3)由于存在反向電磁轉(zhuǎn)矩起制動作用，因此，單相異步電動機的過載能力、效率、功率因數(shù)較低。5.2單相異步電動機的起動方法

在定子上安放具有空間相位相差90°的兩套繞組，然后通入相位相差90°的正弦交流電，那么就能產(chǎn)生一個像三相異步電動機那樣的旋轉(zhuǎn)磁場，實現(xiàn)自行起動。常用的方法有分相式和罩極式兩種這里僅單相分相式異步電動機。

分相式單相異步電動機起動的必要條件為：(1)定子具有空間不同相位的兩套繞組；

(2)兩套繞組中通入不同相位的交流電流。

a)單相電阻分相起動異步電動機

單相電阻分相起動異步電動機的定子上嵌放兩單相異步個繞組，副繞組(輔助繞組)中串一個離心開關(guān)。開關(guān)作用是當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到80%的同步轉(zhuǎn)速時，斷開副繞組使電動機運行在只有主繞組工作的情況下，為了使起動時產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩，通?？扇煞N方法：

(1)副繞組中串入適當(dāng)電阻；(2)副繞組采用的導(dǎo)線比主繞組截面細，匝數(shù)比主繞組少。b)單相電容分相起動異步電動機

單相電容分相起動異步電動機的電路，如下圖所示，當(dāng)副繞組中串聯(lián)一個電容器和一個開關(guān)時，如果電容器容量選擇適當(dāng)，則可以在起動時通過副繞組的電流在時間和相位上超前主繞組電流90°電角，這樣在起動時就可以得到一個接近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場，從而有較大起動轉(zhuǎn)矩。電動機起動后轉(zhuǎn)速達到75%～85%同步轉(zhuǎn)速時副繞組通過開關(guān)自動斷開，主繞組進入單獨穩(wěn)定運行狀態(tài)。

單相電容分相起動異步電動機

若單相異步電動機輔助繞組不僅在起動時起作用，而且在電動機運轉(zhuǎn)中也長期工作，則這種電動機稱為單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機，單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機實際上是一臺兩相異步電動機，其定子繞組產(chǎn)生的氣隙磁場較接近圓形旋轉(zhuǎn)磁場。因此，其運行性能較好，功率因數(shù)、過載能力比普通單相分相式異步電動機好。電容器容量選擇較重要，對起動性能和影響較大。如果電容量大，則起動轉(zhuǎn)矩大，而運行性能下降。反之，則起動轉(zhuǎn)矩小，運行性能好。綜合以上因素，為了保證有較好運行性能，單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機的電容比同功率單相電容分相起動異步電動機電容容量要小，起動性能不如單相電容起動異步電動機。

c)單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機d)單相雙值電容異步電動機(單相電容起動及運轉(zhuǎn)異步電動機)

如果想要單相異步電動機在起動和運行時都能得到較好的性能，則可以采用將兩個電容并聯(lián)后再與副繞組串聯(lián)的接線方式，這種電動機稱為單相電容起動和運轉(zhuǎn)電動機。

單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機關(guān)聯(lián)知識6

電氣控制系統(tǒng)識圖基礎(chǔ)

為了清晰地表達電氣控制線路的組成和工作原理，便于系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、使用和維修，將電氣控制系統(tǒng)中的各電氣元件用一定的圖形符號和文字符號表示，再將連接情況用一定的圖形表達出來，這種圖形就是電氣控制系統(tǒng)圖。

電氣控制系統(tǒng)圖一般有三種：電氣原理圖、電氣布置圖和安裝接線圖。6.1圖形符號和文字符號1.圖形符號

圖形符號通常用于圖樣或其它文件，用以表示一個設(shè)備或概念的圖形、標記或字符。圖形符號通常有基本符號(例如“—”表示直流)、一般符號(例如一般電阻、電容符號)和明細符號(表示某一具體的電器符號，例如可變電阻、電解電容符號)。2．文字符號

文字符號用于電氣技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)文件的編制，表示電氣設(shè)備、裝置和元件的名稱、功能、狀態(tài)和特征。它分為基本文字符號和輔助文字符號?；疚淖址栍址譃閱巫帜阜柡碗p字母符號，單字母符號表示電氣設(shè)備、裝置和元器件的大類，如K為繼電器類元件；雙字母符號由一個表示大類的單字母與另一個表示期間某些特性的字母組成，例如KA表示中間繼電器，KM表示接觸器。輔助文字符號表示電氣設(shè)備、裝置和元器件以及電路的功能、狀態(tài)和特征，如“RD”表示紅色，“L”表示限制等。6.2繪制規(guī)則1．電氣原理圖

電氣原理圖是用圖形符號和項目代號表示電路各個電器元件連接關(guān)系和工作原理的圖。繪制電氣原理圖時不必考慮電器元件的大小及安裝位置。電氣原理圖結(jié)構(gòu)簡單，層次分明，關(guān)系明確，適用于分析研究電路的工作原理，而且還可作為其它電氣圖的依據(jù)，在設(shè)計部門和生產(chǎn)現(xiàn)場得到了廣泛應(yīng)用。2．電器布置圖

電器元件布置圖主要表明機械設(shè)備上和電氣控制柜上所有電氣設(shè)備和電器元件的實際位置，是電氣控制設(shè)備制造、安裝和維修必不可少的技術(shù)文件。3．安裝接線圖

接線圖主要用于安裝接線、線路檢查、線路維修和故障處理。它表示了設(shè)備電控系統(tǒng)各單元和各元器件間的接線關(guān)系，并標出所需數(shù)據(jù)，如接線端子號、連接導(dǎo)線參數(shù)等，實際應(yīng)用中通常與電氣原理圖、電氣布置圖一起使用。技能訓(xùn)練1三相籠型異步電動機的參數(shù)測定

1、實踐內(nèi)容1.1測量定子繞組的冷態(tài)電阻；1.2判定定子繞組的首末端；1.3空載參數(shù)測定；1.4短路參數(shù)測定；2、主要設(shè)備工具2.1直流穩(wěn)壓電源；2.2交流功率、功率因數(shù)表2個（cosφ=1，V=150U、600U，I=5A）；2.3直流電壓表（75V、125V、500V）、安培表（5A，3個；0.5A，1個）；2.4可調(diào)電阻10歐；2.5三相調(diào)壓器15千伏安；2.6溫度計；2.7三相籠型異步電動機—測功機。3、方法及步驟

3.1測量定子繞組的直流電阻

3.2判定定子繞組的首末端

3.3空載參數(shù)測定

3.4短路參數(shù)測定技能訓(xùn)練2三相異步電動機定子串電阻降壓啟動控制

電路調(diào)試

1、實踐內(nèi)容

三相異步電動機串電阻降壓啟動控制元器件選擇與電路安裝調(diào)試；2、主要設(shè)備工具

2.1電氣元件

2.2工具

2.3儀表

2.4器材3、方法及步驟

1．繪制并讀懂串聯(lián)電阻降壓啟動自動控制線路電路圖，給線路元件編號，明確線路所用元件及作用。2．按配置所用電器元件并檢驗型號及性能。3．依據(jù)圖原理圖，在控制板上按布置圖安裝電器元件，并標注上醒目的文字符號。4．按接線圖進行板前明線布線和套編碼套管5．檢查控制板布線的正確性。6．安裝電動機。7．連接電動機和按鈕金屬外殼的保護接地線。8．連接電源、電動機等控制板外部的導(dǎo)線。9．自檢。檢查主電路時，可以手動來代替受電線圈勵磁吸合時的情況進行檢查。檢查控制電路時，利用萬用表的電阻檔或數(shù)字式萬用表的蜂鳴器檢測接觸器線圈電阻、觸點的通斷情況、時間繼電器線圈的電阻，延時觸點的通斷情況以及按鈕動合、動斷觸點等。10．通電試車。接電前必須征得教師同意，并由教師接通電源和現(xiàn)場監(jiān)護。做好線路板的安裝檢查后，按安全操作規(guī)定進行試運行，即一人操作，一人監(jiān)護。4、注意事項1．主電路兩個交流接觸器不能換相，否則會出現(xiàn)全壓運行時電動機反轉(zhuǎn)。2．時間繼電器在全壓運行時要斷電，以便延長時間繼電器的使用壽命。技能訓(xùn)練3三相電動機Y--Δ降壓啟動控制電路裝調(diào)1、實踐內(nèi)容

三相電動機Y--Δ降壓啟動控制元器件選擇與電路安裝調(diào)試。2、主要設(shè)備工具

2.1電器元件

2.2工具

2.3儀表

2.4器材3、方法及步驟

1．繪制并讀懂星三角轉(zhuǎn)換降壓啟動自動控制線路電路圖，給線路元件編號，明確線路所用元件及作用。

2．按配置所用電器元件并檢驗型號及性能。

3．在控制板上按布置圖安裝電器元件，并標注上醒目的文字符號。

4．進行板前明線布線和套編碼套管。板前明線布線的工藝要求。

5．檢查控制板布線的正確性。

6．安裝電動機。

7．連接電動機和按鈕金屬外殼的保護接地線。

8．連接電源、電動機等控制板外部的導(dǎo)線。

9．通電試車。4注意事項

（1）電動機必須安放平穩(wěn)，以防止在可逆運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生滾動而引起事故，并將其金屬外殼可靠接地。進行星形—三角自動降壓啟動的電動機，必須是有6個出線端子且定子繞組在△接法時的額定電壓等于380V。

（2）要注意電路星形—三角自動降壓啟動換接，電動機只能進行單向運轉(zhuǎn)。Y－△降壓啟動電路，只適用于△形接法的異步電動機。進行Y－△啟動接線時應(yīng)先將電動機接線盒的連接片拆除，必須將電動機的6個出線端子全部引出。

（3）接線時要注意電動機的三角形接法不能接錯，應(yīng)將電動機定子繞組的U1、V1、W1通過KM2接觸器分別與W2、U2、V2相連，否則會造成主電路短路事故。

（4）接線時，不能將接觸器的輔助觸點進行互換，否則會造成電路短路等事故。

（5）接線時應(yīng)特別注意電動機的首尾端接線相序不可有錯，如果接線有錯，在通電運行會出現(xiàn)啟動時電動機正轉(zhuǎn)，運行時電動機反轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電動機突然反轉(zhuǎn)電流劇增燒毀電動機或造成掉閘事故。技能訓(xùn)練4三相異步電動機降壓啟動及反接制動控

制電路裝調(diào)1、實踐內(nèi)容

三相異步電動機的制動控制電路控制元器件選擇與電路安裝調(diào)試；2、主要設(shè)備工具

2.1電器元件

2.2工具

2.3儀表

2.4器材3、方法及步驟

1．讀懂時間繼電器控制的反接制動電路原理圖，給線路元件編號，明確線路所用元件及作用。

2．按配置所用電器元件并檢驗型號及性能。

3．在控制板上按布置圖安裝電器元件，并標注上醒目的文字符號。

4．進行板前明線布線和套編碼套管，操作者應(yīng)畫出實際

接線圖，并接線。

5．檢查控制板布線的正確性。

6．安裝電動機。

7．連接電動機和按鈕金屬外殼的保護接地線。

8．連接電源、電動機等控制板外部的導(dǎo)線。

9．自檢。

10．通電試車。4、注意事項

1．兩接觸器用于聯(lián)鎖的常閉觸點不能接錯，否則會導(dǎo)致電路不能正常工作，甚至有短路

2．速度繼電器的安裝要求規(guī)范，正反向觸點安裝方向不能錯，在反向制動結(jié)束后及時切斷反向電源，避免電動機反向旋轉(zhuǎn)。

3．在主電路中要接入制動電阻來限制制動電流技能訓(xùn)練5異步電動機的工業(yè)實踐應(yīng)用1----車床1、實踐內(nèi)容

C6140車床電氣控制線路運行分析與調(diào)試2、主要設(shè)備工具

2.1電器元件

2.2工具

2.3儀表

2.4器材3、

CA6140型車床主要結(jié)構(gòu)及運行方式

3.1機床的結(jié)構(gòu)

3.2車床的運動形式

3.3主運動4、電力拖動的特點及控制要求1、主軸電機一般選用三相籠型異步電動機。為滿足螺絲加工要求，主運動和進給運動采用同一臺電機拖動，為滿足調(diào)速要求，只用機械調(diào)速，不進行電氣調(diào)速。2、主軸要能夠正反轉(zhuǎn)，以滿足螺絲加工要求。3、主軸電機的啟動、停止采用按鈕操作。4、溜板箱的快速移動，應(yīng)由單獨的快速移動電動機來拖動并采用點動控制。5、為防止切削過程中刀具和工件溫度過高，需要用切削液進行冷卻，因此要配有冷卻泵。6、電路必須有過載、短路、欠壓、失壓保護。5、電氣控制線路分析