《機(jī)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(dòng)機(jī)教學(xué)要求了解三相交流異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生及同步轉(zhuǎn)速的計(jì)算方法，掌握三相交流異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)原理、制動(dòng)原理及調(diào)速原理。教學(xué)重點(diǎn)三相交流異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生及同步轉(zhuǎn)速的計(jì)算方法。教學(xué)難點(diǎn)三相交流異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)原理、制動(dòng)原理及調(diào)速原理。課時(shí)安排本章安排4課時(shí)。教學(xué)內(nèi)容3.1三相交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理3.1.1三相交流異步電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)就結(jié)構(gòu)而言，三相交流異步電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)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(dòng)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(dòng)機(jī)的工作原理三相交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子之所以可以旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，是因?yàn)檗D(zhuǎn)子氣隙內(nèi)存在一個(gè)交變的磁場(chǎng)，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(chǎng)中會(huì)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(dòng)機(jī)稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。3.1.3三相交流異步電動(dòng)機(jī)的銘牌參數(shù)3.2三相交流異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性3.2.1三相交流異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)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(shí)，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(dòng)機(jī)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(shí)的人為機(jī)械特性。3.3三相交流異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)3.3.1三相交流異步電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)直接啟動(dòng)就是直接加額定電壓?jiǎn)?dòng)，也稱為全壓?jiǎn)?dòng)。這是一種簡(jiǎn)便的啟動(dòng)方法，不需要復(fù)雜的啟動(dòng)設(shè)備，但啟動(dòng)電流大，一般可達(dá)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(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。3.3.2三相交流異步電動(dòng)機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)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(dòng)電流的一種啟動(dòng)方法。降壓?jiǎn)?dòng)的目的是減小啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的不良影響。3.4三相交流異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)3.4.1三相交流異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)所謂能耗制動(dòng)是指在切斷三相交流異步電動(dòng)機(jī)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(chǎng)。感應(yīng)電流與直流電產(chǎn)生的恒定磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的方向與三相交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反，從而起到制動(dòng)作用。3.4.2三相交流異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)反接制動(dòng)有兩種情況：一種是保持定子電路中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(dòng)；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(chǎng)方向改變，這種方法稱為定子兩相反接制動(dòng)。3.4.3三相交流異步電動(dòng)機(jī)的反饋制動(dòng)反饋制動(dòng)是指當(dāng)三相交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方向相反，從而限制了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，起到了制動(dòng)作用。3.5三相交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速3.5.1三相交流異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速通過變換三相交流異步電動(dòng)機(jī)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?dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)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(jí)調(diào)速。雙速三相交流異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)產(chǎn)生的磁極對(duì)數(shù)減少一半，即使其轉(zhuǎn)速提高一倍。圖3-20雙速電動(dòng)機(jī)的定子繞組的聯(lián)結(jié)方式3.5.2三相交流異步電動(dòng)機(jī)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(jí)調(diào)速。3.5.3三相交流異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速為了實(shí)現(xiàn)無級(jí)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(dòng)機(jī)的使用合理選擇三相交流異步電動(dòng)機(jī)關(guān)系到生產(chǎn)機(jī)械的安全運(yùn)行和投資效益，可根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需功率