课题四 三相异步电动机

1、课题四课题四 三相异步电动机三相异步电动机 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 学习情境学习情境1 了解三相异步电动机了解三相异步电动机 的结构和工作原理的结构和工作原理 一、三相异步电动机的结构一、三相异步电动机的结构 由于异步电动机具有结构简单、制造方由于异步电动机具有结构简单、制造方 便、价格便宜和工作运行可靠等优点，被工便、价格便宜和工作运行可靠等优点，被工 农业各部门广泛应用。但异步电动机启动特农业各部门广泛应用。但异步电动机启动特 性和调速特性较差，尤其在调速方面，异步性和调速特性较差，尤其在调速方面，异步 电动机不如直流电动机。电动机不如直流电动机。 普通高

2、等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 另外，异步电动机和变压器一样是从电另外，异步电动机和变压器一样是从电 网取得滞后的励磁电流，它的功率因数也相网取得滞后的励磁电流，它的功率因数也相 对较低。随着功率因数补偿技术和交流变频对较低。随着功率因数补偿技术和交流变频 调速技术日益完善，使异步电动机的不足能调速技术日益完善，使异步电动机的不足能 够得到较大的改善。够得到较大的改善。 三相异步电动机具有如下结构，如图三相异步电动机具有如下结构，如图4-1 所示，其主要部件为定子和转子。所示，其主要部件为定子和转子。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （一）定子（一

3、）定子 三相异步电动机的固定不动部分称为定三相异步电动机的固定不动部分称为定 子。定子由机座、装在机座内的圆筒形铁芯子。定子由机座、装在机座内的圆筒形铁芯 以及嵌在铁芯内的三相定子绕组组成。以及嵌在铁芯内的三相定子绕组组成。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 1.机座机座 机座是电动机的外壳，起支撑作用，用机座是电动机的外壳，起支撑作用，用 铸铁或铸钢制成。中小型电机机座一般采用铸铁或铸钢制成。中小型电机机座一般采用 铸铁铸造铸铁铸造,端盖多用铸铁铸成，用螺栓固定在端盖多用铸铁铸成，用螺栓固定在 机座两端。机座两端。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划

4、教材 图4-1 三相异步电动机结构示意图 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 2.定子铁芯定子铁芯 定子铁芯是电动机主磁路的一部分，因定子铁芯是电动机主磁路的一部分，因 此要有良好的导磁性。为了减少涡流和磁滞此要有良好的导磁性。为了减少涡流和磁滞 损耗，通常用由损耗，通常用由0.350.5 mm厚且两面涂有厚且两面涂有 绝缘漆的硅钢片叠压而成。在定子铁芯内圆绝缘漆的硅钢片叠压而成。在定子铁芯内圆 上冲有均匀分布的槽，槽口用以嵌放定子绕上冲有均匀分布的槽，槽口用以嵌放定子绕 组，如图组，如图4-2所示是电动机铁芯部分。所示是电动机铁芯部分。 普通高等教育普通高等教育“十二五

5、十二五”规划教材规划教材 图4-2 未装绕组的定子硅钢片 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 3.定子绕组定子绕组 定子绕组是电动机的定子电路部分，将定子绕组是电动机的定子电路部分，将 通过三相交流电流建立旋转磁场。小型异步通过三相交流电流建立旋转磁场。小型异步 电动机的定子绕组一般采用高强度圆铜线绕电动机的定子绕组一般采用高强度圆铜线绕 成线圈，它可经槽口分散地嵌入线格内。成线圈，它可经槽口分散地嵌入线格内。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 每个线圈有两个有效边，分别放在两个每个线圈有两个有效边，分别放在两个 槽内，线圈之间按一定规律连接成一个

6、在空槽内，线圈之间按一定规律连接成一个在空 间依次相差间依次相差120电角度的三相对称的定子绕电角度的三相对称的定子绕 组，称为三相定子绕组。三相异步电动机定组，称为三相定子绕组。三相异步电动机定 子绕组的三个首端子绕组的三个首端A，B，C和三个末端和三个末端X，Y， Z，都从机座上的接线盒中引出。，都从机座上的接线盒中引出。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图图4-3（a）为定子绕组的星形接法；图）为定子绕组的星形接法；图4- 3（b）为定子绕组的三角形接法。三相绕组）为定子绕组的三角形接法。三相绕组 具体应该采用何种接法，应视电力网的线电具体应该采用何种接法，应视

7、电力网的线电 压和各相绕组的工作电压而定。压和各相绕组的工作电压而定。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 目前我国生产的三相异步电动机，功率目前我国生产的三相异步电动机，功率 在在4 kW以下者一般采用星形接法；在以下者一般采用星形接法；在4 kW以以 上者采用三角形接法。当三相绕组通入对称上者采用三角形接法。当三相绕组通入对称 的三相电流时，便可在定子铁芯内膛空间产的三相电流时，便可在定子铁芯内膛空间产 生旋转的磁场。生旋转的磁场。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-3 三相定子绕组的接法 （a）星形接法；（b）三角形接法 普通高等教育普

8、通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （二）转子（二）转子 转子主要用来产生旋转力矩，拖动生产转子主要用来产生旋转力矩，拖动生产 机械旋转。转子由转轴、转子铁芯、转子绕机械旋转。转子由转轴、转子铁芯、转子绕 组构成。组构成。 1.转轴转轴 转轴用来固定转子铁芯和传递功率，一转轴用来固定转子铁芯和传递功率，一 般用中碳钢制成。般用中碳钢制成。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 2.转子铁芯转子铁芯 转子铁芯属于磁路的一部分，用转子铁芯属于磁路的一部分，用0.5 mm 的硅钢片叠压而成，如图的硅钢片叠压而成，如图4-4所示。转子铁芯所示。转子铁芯 固定在转轴上，其外圆

9、均匀分布的槽是用来固定在转轴上，其外圆均匀分布的槽是用来 放置转子绕组的。放置转子绕组的。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-4 转子铁芯示意图 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 3.转子绕组转子绕组 转子绕组按结构不同分为鼠笼式和绕线转子绕组按结构不同分为鼠笼式和绕线 式两种，鼠笼式绕组是由嵌放在转子铁芯槽式两种，鼠笼式绕组是由嵌放在转子铁芯槽 内的导电条内的导电条(铜条或铸铝铜条或铸铝)和两端的导电端环组和两端的导电端环组 成。若去掉铁芯，转子绕组外形就像一个鼠成。若去掉铁芯，转子绕组外形就像一个鼠 笼，故称鼠笼式转子，如图笼，故称鼠笼

10、式转子，如图4-5（a）所示。）所示。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 目前中小型鼠笼式电动机一般采用铸铝目前中小型鼠笼式电动机一般采用铸铝 绕组，这种转子是将熔化的铝液直接浇铸在绕组，这种转子是将熔化的铝液直接浇铸在 转子槽内，并将两端的短路环和风扇浇铸在转子槽内，并将两端的短路环和风扇浇铸在 一起，如图一起，如图4-5（b）所示。）所示。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-5 鼠笼式转子 (a)铜的鼠笼式转子;（b）铸铝的鼠笼式转子 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 绕线式电动机的转子绕组和定子绕组一绕线式电动

11、机的转子绕组和定子绕组一 样，是采用绝缘导体绕制而成，在转子铁芯样，是采用绝缘导体绕制而成，在转子铁芯 槽内嵌放对称的三相绕组，三相转子均连接槽内嵌放对称的三相绕组，三相转子均连接 成星形，在转轴上装有三个滑环，滑环与滑成星形，在转轴上装有三个滑环，滑环与滑 环之间、滑环与转轴之间都互相绝缘，三相环之间、滑环与转轴之间都互相绝缘，三相 绕组分别接到三个滑环上，靠滑环与电刷的绕组分别接到三个滑环上，靠滑环与电刷的 滑动接触，再与外电路的三相可变电阻器相滑动接触，再与外电路的三相可变电阻器相 接，以便改善电动机的启动和调速性能，如接，以便改善电动机的启动和调速性能，如 图图4-6所示。所示。 普通

12、高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-6 绕线式转子及其他电路 （a）绕线式转子;（b）转子电路 1，3滑环；2转子绕组；4电刷；5三相可变电阻 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 二、三相异步电动机的工作原理二、三相异步电动机的工作原理 （一）旋转磁场的产生（一）旋转磁场的产生 三相异步电动机是利用定子绕组中三相三相异步电动机是利用定子绕组中三相 电流所产生的旋转磁场与转子导体内的感应电流所产生的旋转磁场与转子导体内的感应 电流相互作用产生电磁力的原理而工作的。电流相互作用产生电磁力的原理而工作的。 要想了解三相异步电动机的转动原理，必须要想了解三

13、相异步电动机的转动原理，必须 首先讨论旋转磁场的产生及其性质。首先讨论旋转磁场的产生及其性质。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 1.三相定子绕组的连接三相定子绕组的连接 设定子铁芯有六个槽，三相定子绕组对设定子铁芯有六个槽，三相定子绕组对 称分布在这六个槽内。即三相绕组的首端称分布在这六个槽内。即三相绕组的首端A， B，C和末端和末端X，Y，Z在空间彼此相隔在空间彼此相隔120， 三相绕组可以接成星形也可接成三角形，假三相绕组可以接成星形也可接成三角形，假 设三相绕组接成星形，如图设三相绕组接成星形，如图4-7所示。所示。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划

14、教材规划教材 2.三相对称电流三相对称电流 若把三相定子绕组接成星形接到对称三若把三相定子绕组接成星形接到对称三 相电源上，定子绕组中便有对称三相电流流相电源上，定子绕组中便有对称三相电流流 过，即过，即 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-7 三相定子绕组模型和接线示意图 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-8 三相电流的波形 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 其波形如图其波形如图4-8所示。由于交流电流在定所示。由于交流电流在定 子绕组中流动的方向经常变化，为了确定某子绕组中流动的方向经常变化，为了确定某 一瞬

15、时电流在绕组中的流向，以便确定产生一瞬时电流在绕组中的流向，以便确定产生 的磁场方向，我们规定当电流为正时，从首的磁场方向，我们规定当电流为正时，从首 端流进去，从末端流出来；当电流为负时，端流进去，从末端流出来；当电流为负时， 则从末端流进去，从首端流出来，凡电流流则从末端流进去，从首端流出来，凡电流流 进去的那一端标以进去的那一端标以“ ”，电流流出来的那，电流流出来的那 一端标以一端标以“ ”。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 3.旋转磁场旋转磁场 电流流过线圈则产生磁场，三相交流电电流流过线圈则产生磁场，三相交流电 流过三相异步电动机的定子绕组会产生什么流过三

16、相异步电动机的定子绕组会产生什么 样的磁场呢？样的磁场呢？ （1）t=0时：电流时：电流iA=0，A相绕组无相绕组无 电流通过；电流通过；iB是负值，电流的实际方向与参考是负值，电流的实际方向与参考 方向相反，从方向相反，从Y端进、从端进、从B端出；端出；iC是正值，是正值， 电流的实际方向与参考方向相同，即从电流的实际方向与参考方向相同，即从C端进、端进、 从从Z端出。端出。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 根据右手螺旋定则，可判断出该时刻三根据右手螺旋定则，可判断出该时刻三 相电流所形成的合成磁场如图相电流所形成的合成磁场如图4-9（a）所示，）所示， 磁力线穿过

17、空气隙和转子铁芯，而后经定子磁力线穿过空气隙和转子铁芯，而后经定子 铁芯闭合。此时的磁场相当于一对上边是铁芯闭合。此时的磁场相当于一对上边是N极极 下边是下边是S极的磁极所产生的磁场。极的磁极所产生的磁场。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （2）t=120时：时：iA是正值，其实际方向是正值，其实际方向 与参考方向相同，即与参考方向相同，即A端进，端进，X端出；端出；iB=0，B 相绕组无电流通过；相绕组无电流通过；iC是负的，其实际方向与是负的，其实际方向与 参考方向相反，即参考方向相反，即Z端进、端进、C端出。这时，三相端出。这时，三相 电流所形成的合成磁场如图电

18、流所形成的合成磁场如图4-9（b）所示。）所示。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 与图与图4-9（a）相比，合成磁场在空间已转）相比，合成磁场在空间已转 过过120，相当于磁极，相当于磁极N经经120旋转到达旋转到达B相相 绕组的首端位置，而绕组的首端位置，而S极转到了相对应的极转到了相对应的Y位位 置。置。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （3）t=240，t=360时：同理可知，时：同理可知， 这时三相电流所形成的合成磁场在空间已转这时三相电流所形成的合成磁场在空间已转 过过240，360，如图，如图4-9（c）（）（d）所示。）所示。

19、普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-9 一对磁极的旋转磁场 （a）t=0；（b）t=120；（c）t=240；（d）t=360 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 4.磁场的旋转方向与旋转速度磁场的旋转方向与旋转速度 （1）旋转磁场的转向。当通以上述三相）旋转磁场的转向。当通以上述三相 交流电时，经过以上分析，我们会发现磁场交流电时，经过以上分析，我们会发现磁场 的旋转方向为顺时针方向。如果改变三相交的旋转方向为顺时针方向。如果改变三相交 流电的相序，将与三相电源连接的三根导线流电的相序，将与三相电源连接的三根导线 中的任意两根的一端对调。中的

20、任意两根的一端对调。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （2）旋转磁场的转速。通过以上分析，）旋转磁场的转速。通过以上分析， 可发现三相交流电产生了两磁极磁场（或称可发现三相交流电产生了两磁极磁场（或称 一对极磁磁场），当电流经过一个周期时，一对极磁磁场），当电流经过一个周期时， 磁场也转过一周，也就是说磁场的旋转速度磁场也转过一周，也就是说磁场的旋转速度 与电流的转速相同。设电流的频率为与电流的转速相同。设电流的频率为f，则磁，则磁 场的转速为场的转速为 n0=60f r/min 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 5.两对磁极的旋转磁场两对磁极

21、的旋转磁场 按上述条件所产生的旋转磁场只有两个按上述条件所产生的旋转磁场只有两个 磁极，即一对磁极（磁极对数磁极，即一对磁极（磁极对数P=1）。实际上）。实际上 常用多对磁极的异步电动机，如定子有常用多对磁极的异步电动机，如定子有12个个 槽，将每相绕组用两个线圈串联，绕组的始槽，将每相绕组用两个线圈串联，绕组的始 端之间相差端之间相差60空间角，并把相差空间角，并把相差180的两的两 个绕组首尾相串，组成一相绕组，则产生的个绕组首尾相串，组成一相绕组，则产生的 旋转磁场具有两对磁极，如图旋转磁场具有两对磁极，如图4-10所示，即所示，即 磁极对数磁极对数P=2。 普通高等教育普通高等教育“十

22、二五十二五”规划教材规划教材 取取t=0，t=120，t=240， t=360这几个时刻，电流变化时，电动机这几个时刻，电流变化时，电动机 磁场也发生旋转。磁场也发生旋转。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 当当t经过经过120时，磁场只在空间按顺时时，磁场只在空间按顺时 针方向转过针方向转过60，电流变化一周（即，电流变化一周（即t经过经过 360），磁场只在空间旋转了半周，即两对），磁场只在空间旋转了半周，即两对 磁极旋转磁场的转速为磁极旋转磁场的转速为 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 它只是一对磁极旋转磁场转速的一半。它只是一对磁极旋转磁

23、场转速的一半。 只要适当安排三相绕组，则可产生三对磁极只要适当安排三相绕组，则可产生三对磁极 （即（即P=3 的旋转磁场），四对或的旋转磁场），四对或P对磁极的旋对磁极的旋 转磁场。转磁场。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-10 两对磁极的磁场 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 6.总结总结 （1）在对称的三相定子绕组中通入三相）在对称的三相定子绕组中通入三相 交流电，其合成磁场为旋转磁场。交流电，其合成磁场为旋转磁场。 （2）磁场旋转方向与电流相序有关。电）磁场旋转方向与电流相序有关。电 流相序为流相序为ABC时磁场顺时针方向旋转；时磁

24、场顺时针方向旋转； 电流相序为电流相序为ACB时磁场逆时针方向旋转。时磁场逆时针方向旋转。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （3）对于一对磁极（）对于一对磁极（P=1）的电动机，）的电动机， 交流电变化一周，旋转磁场恰好在空间转过交流电变化一周，旋转磁场恰好在空间转过 360（即一转），若交流电每秒钟变化（即一转），若交流电每秒钟变化f周周 期，则旋转磁场每秒钟转期，则旋转磁场每秒钟转f转，每分钟转转，每分钟转60f转，转， 即旋转磁场转速即旋转磁场转速 n0=60f r/min 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 对于两对磁极（对于两对磁极（P

25、=2）的电动机，交流电）的电动机，交流电 变化一周，通过同样分析方法可得旋转磁场变化一周，通过同样分析方法可得旋转磁场 在空间转过在空间转过180，交流电变化两周，旋转磁，交流电变化两周，旋转磁 场在空间才转过场在空间才转过360，也就是说旋转磁场的，也就是说旋转磁场的 转速将减少一半，即转速将减少一半，即 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 由此推断，对于由此推断，对于P对磁极电动机，旋转磁对磁极电动机，旋转磁 场的转速场的转速 （4-1） 式中，式中，n0是旋转磁场转速（是旋转磁场转速（r/min），），f是是 电源频率（电源频率（Hz），），P是磁极对数。上式说明，

26、是磁极对数。上式说明， 旋转磁场的转速与交流电的频率成正比，与旋转磁场的转速与交流电的频率成正比，与 磁极对数成反比。磁极对数成反比。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （二）三相异步电动机的转动原理（二）三相异步电动机的转动原理 异步电动机的转子电流是由电磁感应而异步电动机的转子电流是由电磁感应而 产生的，因此这种电动机又称为产生的，因此这种电动机又称为“感应电动感应电动 机机”。 1.磁场旋转磁场旋转 当定子绕组通以三相对称电流后，产生当定子绕组通以三相对称电流后，产生 的合成磁场是两极旋转磁场，并以的合成磁场是两极旋转磁场，并以n0速度按速度按 顺时针方向旋转。顺

27、时针方向旋转。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 2.转子绕组产生感生电流转子绕组产生感生电流 静止的转子导体因相对运动而切割磁感静止的转子导体因相对运动而切割磁感 线并产生感应电动势。当旋转磁场是顺时针线并产生感应电动势。当旋转磁场是顺时针 旋转时，相当于转子导体以逆时针切割磁感旋转时，相当于转子导体以逆时针切割磁感 线，在转子导体中产生感应电动势，用右手线，在转子导体中产生感应电动势，用右手 定则确定转子上半部导体中感应电动势方向定则确定转子上半部导体中感应电动势方向 是从里向外，用是从里向外，用“ ”表示；表示； 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规

28、划教材 转子下半部导体中感应电动势方向是从转子下半部导体中感应电动势方向是从 外向里，用外向里，用“”表示。因为转子是一个闭合表示。因为转子是一个闭合 回路，在感应电动势的作用下，转子内有同回路，在感应电动势的作用下，转子内有同 电动势的方向一致的电流。电动势的方向一致的电流。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 3.产生电磁转矩转子转动产生电磁转矩转子转动 转子电流在旋转磁场中受到磁场力转子电流在旋转磁场中受到磁场力F的作的作 用，用，F的方向用左手定则判定。电磁力在转轴的方向用左手定则判定。电磁力在转轴 上形成电磁转矩，电磁转矩的方向与旋转磁上形成电磁转矩，电磁转矩的

29、方向与旋转磁 场的方向一致。在电磁力矩的作用下，电动场的方向一致。在电磁力矩的作用下，电动 机顺着旋转磁场方向转起来。机顺着旋转磁场方向转起来。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 电动机在正常运转时，其转速电动机在正常运转时，其转速n总是稍低总是稍低 于同步转速于同步转速n0，因为，如果两者相等，则转，因为，如果两者相等，则转 子与旋转磁场之间就没有相对运动，所以转子与旋转磁场之间就没有相对运动，所以转 子导体就不切割磁力线，转子电动势、转子子导体就不切割磁力线，转子电动势、转子 电流以及电磁力矩也就都不存在。电流以及电磁力矩也就都不存在。 普通高等教育普通高等教育“十

30、二五十二五”规划教材规划教材 这样，转子就不可能继续以这样，转子就不可能继续以n的转速转动。的转速转动。 因此，转子转速与磁场转速之间必须要有差因此，转子转速与磁场转速之间必须要有差 别，这就是异步电动机名称的由来，如图别，这就是异步电动机名称的由来，如图4- 11所示。所示。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-11 异步电动机工作原理 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 异步电动机同步转速和转子转速的差值异步电动机同步转速和转子转速的差值 与同步转速之比称为转差率，用与同步转速之比称为转差率，用s表示，即表示，即 （4-2） 普通高等教育普

31、通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 学习情境学习情境2 熟悉三相异步电动机熟悉三相异步电动机 的运行的运行 一、三相异步电动机的启动一、三相异步电动机的启动 （一）直接启动（一）直接启动 直接启动是利用闸刀开关或接触器将电直接启动是利用闸刀开关或接触器将电 动机直接接到额定电压上的启动方式，又叫动机直接接到额定电压上的启动方式，又叫 “全压启动全压启动”。直接启动是中小型鼠笼式异步。直接启动是中小型鼠笼式异步 电动机首选的常用启动方法。电动机首选的常用启动方法。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （二）降压启动（二）降压启动 在不允许直接启动的场合，为限制启动在

32、不允许直接启动的场合，为限制启动 电流，启动时用降低电压的方法来减小启动电流，启动时用降低电压的方法来减小启动 电流，当启动过程结束后，再加上全电压运电流，当启动过程结束后，再加上全电压运 行，这种启动方法称为降压启动。行，这种启动方法称为降压启动。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 显然，由于异步电动机的电磁转矩与电显然，由于异步电动机的电磁转矩与电 源电压的平方成正比，降压启动必然使启动源电压的平方成正比，降压启动必然使启动 转矩显著降低。因此，这种启动方法只能用转矩显著降低。因此，这种启动方法只能用 于电动机空载或轻载下启动，常用的降压启于电动机空载或轻载下启动，

33、常用的降压启 动方法有两种。动方法有两种。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 1.Y-换接启动换接启动 如图如图4-12所示的所示的Y-换接启动是在启动换接启动是在启动 时将定子绕组连接成星形，通电后电动机运时将定子绕组连接成星形，通电后电动机运 转，当转速升高到接近额定转速时再换接成转，当转速升高到接近额定转速时再换接成 三角形，其优点是启动电流为全压启动时的三角形，其优点是启动电流为全压启动时的1 3；缺点是启动转矩均为全压启动时的；缺点是启动转矩均为全压启动时的13。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 常适用于正常运行时定子绕组是三角形常适

34、用于正常运行时定子绕组是三角形 连接，且每相绕组都有两个引出端子的电动连接，且每相绕组都有两个引出端子的电动 机的范围内。机的范围内。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-12 Y-换接启动 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 2.自耦降压启动自耦降压启动 自耦降压启动，如图自耦降压启动，如图4-13所示，对正常所示，对正常 运行时为运行时为Y形接线及要求启动容量较大的电动形接线及要求启动容量较大的电动 机，不能采用机，不能采用Y-启动法的电动机，常采用启动法的电动机，常采用 自耦变压器启动方法，利用三相自耦变压器自耦变压器启动方法，利用三相自

35、耦变压器 将电动机在启动过程中的端电压降低，以达将电动机在启动过程中的端电压降低，以达 到减小启动电流的目的。到减小启动电流的目的。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 自耦变压器备有自耦变压器备有40，60，80等多等多 种抽头，使用时要根据电动机启动转矩的要种抽头，使用时要根据电动机启动转矩的要 求具体选择。自耦变压器降压启动的优点是求具体选择。自耦变压器降压启动的优点是 不受电动机绕组接线方法的限制，可按照允不受电动机绕组接线方法的限制，可按照允 许的启动电流和所需的启动转矩选择不同的许的启动电流和所需的启动转矩选择不同的 抽头，这种方法常用于启动容量较大的电动抽头

36、，这种方法常用于启动容量较大的电动 机，如图机，如图4-14所示。所示。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-13 自耦降压启动 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-14 绕线式异步电动机转子绕组串入附加电阻启动 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 3.绕线式异步电动机转子绕组串入附加绕线式异步电动机转子绕组串入附加 电阻后启动电阻后启动 绕线式异步电动机转子绕组串入附加电绕线式异步电动机转子绕组串入附加电 阻后启动，既可以降低启动电流，又可以增阻后启动，既可以降低启动电流，又可以增 大启动转矩。所以它常用于要求启动

37、电流不大启动转矩。所以它常用于要求启动电流不 大而启动转矩较大的生产机械上，如卷扬机、大而启动转矩较大的生产机械上，如卷扬机、 起重机等，启动过程结束后，将启动电阻逐起重机等，启动过程结束后，将启动电阻逐 段切除。段切除。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 二、三相异步电动机的制动二、三相异步电动机的制动 因为电动机的转动部分有惯性，所以把因为电动机的转动部分有惯性，所以把 电源切断后，电动机会继续转动一定时间后电源切断后，电动机会继续转动一定时间后 停止。为了缩短辅助工时，提高生产机械的停止。为了缩短辅助工时，提高生产机械的 生产率和安全起见，往往要求电动机能够迅生产

38、率和安全起见，往往要求电动机能够迅 速停止和反转，这就需要对电动机制动。对速停止和反转，这就需要对电动机制动。对 电动机制动，也就是要求它的转矩与转子的电动机制动，也就是要求它的转矩与转子的 转动方向相反，这时的转矩称为制动转矩。转动方向相反，这时的转矩称为制动转矩。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （一）能耗制动（一）能耗制动 电动机定子绕组切断三相电源后迅速接电动机定子绕组切断三相电源后迅速接 通直流电源。感应电流与直流电产生的固定通直流电源。感应电流与直流电产生的固定 磁场相互作用，产生的电磁转矩方向与电动磁场相互作用，产生的电磁转矩方向与电动 机转子转动方向相

39、反，起到制动作用，如图机转子转动方向相反，起到制动作用，如图 4-15所示。其特点是制动准确、平稳，但需所示。其特点是制动准确、平稳，但需 要额外的直流电源。要额外的直流电源。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-15 能耗制动示意图 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （二）反接制动（二）反接制动 电动机停止时将三相电源中的任意两相电动机停止时将三相电源中的任意两相 对调，使电动机产生的旋转磁场改变方向，对调，使电动机产生的旋转磁场改变方向， 电磁转矩方向也随之改变，称为制动转矩，电磁转矩方向也随之改变，称为制动转矩， 如图如图4-16所示。

40、所示。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-16 反接制动示意图 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （三）发电反馈制动（三）发电反馈制动 电动机转速超过旋转磁场的转速时，电电动机转速超过旋转磁场的转速时，电 磁转矩的方向与转子的运动方向相反，从而磁转矩的方向与转子的运动方向相反，从而 限制转子的转速，起到了制动作用，如图限制转子的转速，起到了制动作用，如图4- 17所示。因为当转子转速大于旋转磁场的转所示。因为当转子转速大于旋转磁场的转 速时，有电能从电动机的定子返回给电源，速时，有电能从电动机的定子返回给电源， 实际上这时电动机已经转入发电

41、机运行，所实际上这时电动机已经转入发电机运行，所 以，这种制动称为发电反馈制动。以，这种制动称为发电反馈制动。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-17 发电反馈制动示意图 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 三、三相异步电动机的调速三、三相异步电动机的调速 三相异步电动机的转速为三相异步电动机的转速为 由此式可知，由此式可知，s，f，P都能影响速度都能影响速度n的的 大小，只要改变其中的某一项的大小，就可大小，只要改变其中的某一项的大小，就可 改变转速的大小，也就是说异步电动机调整改变转速的大小，也就是说异步电动机调整 速度有三种方法调速。速

42、度有三种方法调速。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （一）变极调速（一）变极调速 通过改变电动机的定子绕组所形成的磁通过改变电动机的定子绕组所形成的磁 极对数极对数P来调速。因为磁极对数只能是按来调速。因为磁极对数只能是按1，2， 3等的规律变化，所以用这种方法调速，电动等的规律变化，所以用这种方法调速，电动 机的转速不能连续、平滑地进行调节。机的转速不能连续、平滑地进行调节。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 从异步电动机的结构中知道，三相异步从异步电动机的结构中知道，三相异步 电动机定子的磁极对数决定于定子绕组的布电动机定子的磁极对数决定于

43、定子绕组的布 置和连接方法，改变磁极数目，可以在定子置和连接方法，改变磁极数目，可以在定子 上装置两套独立绕组，每套绕组有各自的磁上装置两套独立绕组，每套绕组有各自的磁 极对数，所以可制成具有双速、三速或四速极对数，所以可制成具有双速、三速或四速 等不同转速的多速电动机。等不同转速的多速电动机。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （二）变频调速（二）变频调速 三相异步电动机的同步转速为三相异步电动机的同步转速为 从上式可知，改变三相异步电动机电源从上式可知，改变三相异步电动机电源 频率频率f，就可以改变旋转磁场的同步转速，以，就可以改变旋转磁场的同步转速，以 达到调速的

44、目的，如图达到调速的目的，如图4-18所示。变频调速所示。变频调速 时可以从基频向下调，也可以从基频向上调。时可以从基频向下调，也可以从基频向上调。 变频调速属于无级调速，具有机械特性曲线变频调速属于无级调速，具有机械特性曲线 较硬的特点。较硬的特点。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 变频调速是通过改变鼠笼式异步电动机变频调速是通过改变鼠笼式异步电动机 定子绕组的供电频率定子绕组的供电频率f来改变同步转速来改变同步转速n0而实而实 现调速的。如能均匀地改变供电频率现调速的。如能均匀地改变供电频率f，则电，则电 动机的同步转速动机的同步转速n0及电动机的转速及电动机的转

45、速n均可以平均可以平 滑地改变。滑地改变。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 在交流异步电动机的诸多调速方法中，在交流异步电动机的诸多调速方法中， 变频调速的性能最好，其特点是调速范围大、变频调速的性能最好，其特点是调速范围大、 稳定性好、运行效率高。目前已有多种系列稳定性好、运行效率高。目前已有多种系列 的通用变频器问世，由于使用方便，可靠性的通用变频器问世，由于使用方便，可靠性 高且经济效益显著，得到了广泛的应用。高且经济效益显著，得到了广泛的应用。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 目前主要采用如图目前主要采用如图4-18所示的通用变频调所

46、示的通用变频调 速装置。它主要由整流器和逆变器两大部分速装置。它主要由整流器和逆变器两大部分 组成。整流器先将频率组成。整流器先将频率f为为50 Hz的三相交流的三相交流 电变换为直流电，再由逆变器变换为频率电变换为直流电，再由逆变器变换为频率f1可可 调、电压有效值调、电压有效值U1也可调的三相交流电，供也可调的三相交流电，供 给三相鼠笼式电动机。由此可使电动机达到给三相鼠笼式电动机。由此可使电动机达到 无级调速，并具有较好的机械特性。无级调速，并具有较好的机械特性。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-18 变频调速原理 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”

47、规划教材规划教材 （三）变转差率调速（三）变转差率调速 通过改变转子绕组中串接调速电阻的大通过改变转子绕组中串接调速电阻的大 小来调整转差率实现平滑调速的，又称为小来调整转差率实现平滑调速的，又称为“变变 阻调速阻调速”。调速电阻的接法与启动电阻相同，。调速电阻的接法与启动电阻相同， 这种方法只适用于绕线式异步电动机，其优这种方法只适用于绕线式异步电动机，其优 点是有一定的调速范围、调速平滑、方法简点是有一定的调速范围、调速平滑、方法简 便；缺点是串接电阻要有大量的功率损耗，便；缺点是串接电阻要有大量的功率损耗， 不经济；在空载或轻载时，调速范围很小，不经济；在空载或轻载时，调速范围很小， 几

48、乎不能调速。几乎不能调速。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 因此，这种方法主要用在调速范围不大，因此，这种方法主要用在调速范围不大， 不会在低速下长期运转的中、小型电动机中，不会在低速下长期运转的中、小型电动机中， 如桥式起重机、卷扬机等。如桥式起重机、卷扬机等。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 四、三相异步电动机的反转四、三相异步电动机的反转 因为三相异步电动机的转动方向是由旋因为三相异步电动机的转动方向是由旋 转磁场的方向决定的，而旋转磁场的转向取转磁场的方向决定的，而旋转磁场的转向取 决于定子绕组中通入三相电流的相序。决于定子绕组中通入

49、三相电流的相序。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 所以，要改变三相异步电动机的转动方所以，要改变三相异步电动机的转动方 向，只要将电动机三相供电电源中的任意两向，只要将电动机三相供电电源中的任意两 相对调，这时接到电动机定子绕组的电流相相对调，这时接到电动机定子绕组的电流相 序被改变，旋转磁场的方向也被改变，电动序被改变，旋转磁场的方向也被改变，电动 机就实现了反转。机就实现了反转。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 学习情境学习情境3 掌握三相异步电动机掌握三相异步电动机 的铭牌和选择的铭牌和选择 一、三相异步电动机的铭牌数据一、三相异步电动

50、机的铭牌数据 制造厂按国标而规定的电动机在正常工制造厂按国标而规定的电动机在正常工 作条件下的运行状态称为异步电动机的额定作条件下的运行状态称为异步电动机的额定 运行状态，表示电动机额定运行情况的各种运行状态，表示电动机额定运行情况的各种 数据如电压、电流、功率、转速等，称为电数据如电压、电流、功率、转速等，称为电 动机的额定值，额定值一般标记在电动机的动机的额定值，额定值一般标记在电动机的 铭牌或产品说明书中。铭牌或产品说明书中。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 现以现以Y132M4型电动机的铭牌为例进行型电动机的铭牌为例进行 说明，其铭牌如图说明，其铭牌如图4-1

51、9所示。所示。 （1）型号。型号表示电动机的类型和规）型号。型号表示电动机的类型和规 格的代号，国家标准规定，电机型号用汉语格的代号，国家标准规定，电机型号用汉语 拼音大写字母及国际通用符号和阿拉伯数字拼音大写字母及国际通用符号和阿拉伯数字 组成。组成。 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 图4-19 三相异步电动机铭牌 普通高等教育普通高等教育“十二五十二五”规划教材规划教材 （2）功率。电动机在铭牌规定条件下正）功率。电动机在铭牌规定条件下正 常工作时转轴上输出的机械功率，称为额定常工作时转轴上输出的机械功率，称为额定 功率或容量。功率或容量。 （3）电压。电压表示电动机在额定运行）电压。电压表示电动机在额定运行 时定子绕组外加电源线电压，通常为时定子绕组外加电源线电压，通常为380 V。 普通