《電工電子技術(shù)（第2版）》 課件 第4章 三相異步電動機

第4章三相異步電動機【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1）掌握三相異步電動機的結(jié)構(gòu)、銘牌數(shù)據(jù)及工作原理；

2）掌握三相異步電動機的起、制動及調(diào)速的基本原理和方法；

3）了解單相異步電動機基本原理和特點?！灸芰δ繕?biāo)】

1）熟悉三相籠型異步電動機的結(jié)構(gòu)和額定值；

2）會檢驗三相籠型異步電動機絕緣情況；

3）了解三相籠型異步電動機定子繞組首、末端的判別方法。

4.1

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

(2)轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分）電動機的轉(zhuǎn)動部分，用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，拖動生產(chǎn)機械旋轉(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。2.三相異步電動機的銘牌

三相異步電動機型號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電機廠

三相異步電動機定子繞組的接線方法

4.2

三相異步電動機的工作原理三相異步電動機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)生三相繞組的連接：

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。

轉(zhuǎn)差率：異步電動機同步轉(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：在電動機起動瞬間，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速時，異步電動機在運行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)差率的范圍為在額定狀態(tài)下運行時，

4.3

三相異步電動機的特性

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

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

從機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。

4.4

三相異步電動機的運行

1.三相異步電動機的起動電動機接通電源后，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接成星形，通電后電動機運轉(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連接的三相籠型異步電動機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在起動過程中的端電壓降低，以達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)成星形不能采用星形－三角形降壓起動的籠型異步電動機，如圖所示。

3）繞線型異步電動機在轉(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。

2.三相異步電動機的制動為了使電動機能夠迅速停車及對負載轉(zhuǎn)矩為位能轉(zhuǎn)矩的負載能勻速下落，需要對電動機進行制動。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)反接制動電動機停車時將三相電源中的任意兩相對調(diào)，使電動機產(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)電動機轉(zhuǎn)速接近為零時，要及時斷開電源防止電動機反轉(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，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。實際上這時電動機已經(jīng)由電動運行轉(zhuǎn)為發(fā)電機運行，所以又稱為發(fā)電制動。

(2)變頻調(diào)速進行變頻調(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。連續(xù)改變電源頻率可以實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速，而且電動機的機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，電動機的轉(zhuǎn)速不能連續(xù)、平滑地進行調(diào)節(jié)。是步級式調(diào)速方法。

3.三相異步電動機的調(diào)速

調(diào)速是指人為地改變電動機的轉(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調(diào)速。

由于單相異步電動機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)的電動機繼續(xù)維持運轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以要想使單相異步電動機起動，必須采取另外的起動措施。

4.5

單相異步電動機單相異步電動機是由單相電源供電的小功率異步電動機。

1.電容分相式異步電動機

如圖所示，電容分相式異步電動機的定子有兩個繞組：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

罩極式單相異步電動機定子鐵心做成凸極式