第二节三相异步电动机(二)

1、第三章第三章 电动机与变压器电动机与变压器 第二节第二节 三相异步电动机（二）三相异步电动机（二） 第二节第二节 三相异步电动机（二）三相异步电动机（二）【教学目标教学目标】 1掌握三相异步电动机起动、调速、反转和制 动的方法； 2了解三相异步电动机的使用、维护和故障处 理 ； 3能对三相异步电动机进行简单的故障处理。【教学重点教学重点】 直流电动机起动、调速、反转和制动的方法 【教学难点教学难点】 三相异步电动机的故障处理 四、三相异步电动机的控制四、三相异步电动机的控制 三相异步电动机起动时转子电流很大，反映到电动机的定子侧，使电动机的起动电流可达额定电流的57倍。如此大的起动电流会使电网

2、电压产生波动，影响其他电气设备的正常工作，而电动机本身的起动转矩只有额定转矩的1.5倍左右。因此，异步电动机的起动问题就是如何减小起动电流，而又产生合适的起动转矩。 三相异步电动机的控制主要包括：起动、调速、反转和制动等。 1 1三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 直接起动又称全压起动，是将电动机的三相定子绕组直接接到电压为额定电压的电网上起动。其优点是操作和起动设备简单，缺点是起动电流大。 （1 1）笼型异步电动机的直接起动）笼型异步电动机的直接起动（2 2）笼型异步电动机的降压起动）笼型异步电动机的降压起动 降压起动是指起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，起动结束后再加额定电压运行

3、。常用的降压起动方法有自耦变压器（补偿器）降压起动 ，星-三角（Y-）起动 和串电阻（电抗）降压起动 。 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 这种起动方法是利用自耦变压器降低加在定子绕组上的电压，其线路原理如图3-26所示。 自耦补偿起动的优点是能很好的限制起动电流，还可以根据不同负载的起动要求选择起动电压，但起动转矩也下降了，因此广泛应用于大、中容量的三相异步电动机空载或轻载起动的场合。其缺点是起动设备体积大、价格高、质量重。 图3-26 自耦变压器降压启动 自耦变压器（补偿器）降压起动自耦变压器（补偿器）降压起动 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 将定子绕组三角形联结的电动机

4、在起动时改接成星形，起动结束后恢复三角形联结。Y-起动接线原理如图3-27所示。 该起动方法只能适用于空载或轻载起动的场合，并且只能用于正常工作时定子绕组为三角形联结的电动机中。Y-起动的优点是设备简单、价格低，一般做成自动切换，应用极为广泛。 图3-27 Y-降压启动 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 星星- -三角（三角（Y-Y-）起动）起动 图3-28是在定子回路中串电阻器降压起动电路。 串电阻降压起动具有设备线路简单，起动平稳，工作可靠，起动时功率因数高等优点。缺点是电阻的功率损耗大、温升高，所以一般不宜用于频繁起动。 图3-28 串电阻降压启动 三相异步电动机的控制三相异步电

5、动机的控制 串电阻（电抗）降压起动串电阻（电抗）降压起动 绕线转子异步电动机的转子采用三相对称绕组，且均采用星形联结。起动时通常在三相绕组中串可变电阻起动，也有部分用频敏变阻器起动。绕线转子异步电动机串电阻起动电路如图3-29所示。 图3-29 绕线转子电动机串电阻起动 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 （3 3）绕线转子异步电动机的起动）绕线转子异步电动机的起动 当电动机容量稍大时，则采用图3-30所示的电路，此时电阻不是均匀地减小，而是通过接触器触点或凸轮控制器触点的开闭有级地切除电阻，电动机转速逐步增加，一直到起动过程结束。电动机在整个起动过程中起动转矩较大，适合于重载起动，主要

6、用于桥式起重机，卷扬机、龙门吊车等。其缺点是所需起动设备较多，有一部分能量消耗在起动电阻上。 图3-30 绕线转子电动机串电阻有极起动 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 所谓调速就是在负载不变的情况下，用人为的方法来改变电动机的转速，以满足不同生产机械的要求。用公式表示为：)1 (60)1 (11spfsnn 从上式可以看出，三相异步电动机以下有三种调速方法：变极调速 ，变频调速和变转差率调速。 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 2 2三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 变极调速是通过改变定子旋转磁场的极数来达到改变电动机转速的目的。由n1=60f1 /p可知，当电源频率

7、一定时，改变定子绕组的接法如图3-31所示。 变极调速只用于笼型异步电动机，其优点是设备简单、操作方便、效率高； 缺点是调速级数少。 图3-31 三相异步电动机变极调速的原理 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 （1 1）变极调速）变极调速 由于三相异步电动机的同步转速成n1与电源频率f1成正比，连续地改变电源的频率，就可以连续平滑地调节异步电动机的转速。变频调速的机械特性如图3-32所示。 变频调速为无级调速，调速范围大，平滑性好，效率高，能适应不同负载的要求。不足之处是调速系统较复杂，成本较高。 图3-32 变频调速的机械特征 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 （2 2）变频

8、调速）变频调速 常用的改变转差率调速方法有变阻调速和变压调速。u 变阻调速：变阻调速是通过改变电动机转子电路的外接电阻实现的，因此只适用于绕线转子电动机。 u 变压调速：变压调速是通过改变电动机定子绕组上的电压实现的，适用于笼型异步电动机的调速。当加在定子绕组上的电压发生改变时，它的机械特性如图3-33所示。 图3-33 笼型异步电动机改变定子电压调速 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 （3 3）变转差率调速）变转差率调速 三相异步电动机转子的转向与旋转磁场的转向相同，而旋转磁场的转向取决于定子绕组通电电流的相序，因此，要使电动机机反转只要将接在定子绕组上的任意两根相线对调即可。图3-

9、34是利用倒顺开关来实现电动机正反转的原理电路图。当开关向上合时，假定电动机正转，则当开关向下合时，电动机就随之反转。图3-34 三相异步电动机正反转 电路图 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 3 3三相三相异异步步电动电动机的反机的反转转 为了使电动机迅速、准确地停转，必须对电动机实行制动。根据制动转矩产生的方法不同，可分机械制机械制动动和电气制动电气制动两类。 机械制动通常是靠摩擦产生制动转矩，最常用的装置是电磁抱闸，如图3-35所示 。图3-35 电磁抱闸装置 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 4 4三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 电气制动是使异步电动机产生与转

10、动方向相反的电磁转矩，使电力拖动系统迅速停转或限制转速。常用的电气制动方法有反反接制动接制动、能耗制动能耗制动和再生制动再生制动三种。 u 反接制动的原理与电动机反转是一样的。反接制动的原理与电动机反转是一样的，改变正在转动的电动机定子绕组中任意两相的接线，使磁场反转，从而使转子导体中产生与转向相反的电磁转矩，使转速很快下降到零。u当电动机转速接近于零时，立即切断电源，避免电动机反转。在开始制动的瞬间，电动机的转子电流比起动时还大（S1），为限制电流的冲击往往在定子绕组中串入限流电阻器R。u这种制动的优点是停车迅速，设备简单；u缺点是对电动机及负载冲击大，一般只用于小型电动机且不经常停车制动的

11、场合。 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 （1 1）反接制动）反接制动 u 能耗制动是在断开定子绕组交流电源的同时，立即给两相定子绕组通入直流电，定子产生恒定磁场。u 制动转矩的大小与直流电流的大小有关，直流电流一般为电动机额定电流的0.51倍。制动过程如图3-36所示。 u 这种制动方法是利用转子惯性转动切割磁通而产生制动转矩，把转子的动能消耗在转子回路的电阻上，所以称为能耗制动。u 能耗制动的优点是制动力较强，制动过程平稳，对电网影响小。u 缺点是需要直流电源，低速时制动效果差，一般用于要求迅速停车的场合。 图3-36 异步电动机能耗制动 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制

12、（2 2）能耗制动）能耗制动 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 （3 3）再生制动）再生制动 u 再生制动又称回馈制动、发电制动，是指由于外力的作用转子电流与产生的电磁转矩改变了方向，驱动力矩变为制动力矩，电动机在制动状态下运行，即电动机是将机械能转化为电能，向电网反送电，故称为再生制动，又称回馈制动或发电制动。 u 再生制动可向电网回馈电能，所以经济性能好，但应用范围很窄，只有在nn1时才能实现。u 常用于起重机、电力机车和多速电动机中。 而且只能限制电动机转速，不能制停。 l 对照电动机的铭牌数据中所规定的额定值与要求，检查电源、起动设备的容量、规格是否与电动机配套。l 检查配线大

13、小是否合适，电动机的接线是否正确，端子有无松动。l 测试绝缘电阻，检查电动机的起动方法。 l 用手转动电动机转轴，检查是否灵活，确定电动机的转向。 l 电动机起动设备是否良好，所带负载是否正常。 1 1、三相异步电动机起动前的检查、三相异步电动机起动前的检查 五、三相异步电动机的使用、维护五、三相异步电动机的使用、维护 及故障处理及故障处理 l 电动机的转向是否正确。 l 在起动和加速过程中，是否有异常的声响和振动。 l 起动电流是否正常，电压降大小是否影响周围电气设备的正常运行 。 l 电动机的三相电压、电流是否正常，起动时间是否符合要求 。 l 起动装置的动作是否正常，冷却系统、控制系统的

14、动作是否正常 。 三相异步电动机的使用、维护三相异步电动机的使用、维护 及故障处理及故障处理2 2三相异步电动机起动和运行中的注意事项三相异步电动机起动和运行中的注意事项 l 三相异步电动机的维护可分为日常维护、每月或定期维护、每年维护三种 。 l 在日常维护中，主要是检查电动机的润滑系统、外观、温度、噪声、振动等是否有异常情况，以及通风系统、滑动摩擦状况和紧固情况，认真做好记录 。 l 在每月或定期维护中，主要检查开关、配线、接地装置等有无松动、破损现象，并及时进行修理或更换；检查粉尘堆积的情况，及时清扫；检查引线和配线有无损伤和老化 。 l 每年维护的内容除上述项目外，还要检查和更换润滑剂

15、，必要时，要解体电动机，进行抽心检查、清扫或清洗油垢，检查绝缘电阻并进行干燥处理，检查零部件生锈和腐蚀情况 。 三相异步电动机的使用、维护三相异步电动机的使用、维护 及故障处理及故障处理3 3三相异步电动机的维护三相异步电动机的维护 辅 助 故 障 现 象可 能 的 原 因检 查 和 排 除 方 法无任何声响电源未能真正接通检查电源线路是否完好，熔断器是否熔断，起动设备、控制线路、过载保护是否正确有开关动作声或电动机嗡嗡声电源缺相或电压过低检查线路，恢复三相或查找电压过低原因并排除定子绕组接线错误对照铭牌检查接线，纠正错误定子或绕线电动机转子绕组断路找出断路点接好，若已烧坏则需重新绕制负载过大

16、或传动机构卡死减小负载或排除机械故障绕线式电动机转子回路开路找出开路点，加以修复三相异步电动机的使用、维护三相异步电动机的使用、维护 及故障处理及故障处理4 4三相异步电动机的常见故障及其处理方法三相异步电动机的常见故障及其处理方法（1 1）电动机无法起动）电动机无法起动 辅 助 故 障 现 象可 能 的 原 因检 查 和 排 除 方 法三相电流不平衡匝间短路或某相绕组内部接反拆开修理或更换绕组，调整接线空载时电流偏大电源电压过高查找原因并排除轴承损坏或装配不良调整或更换轴承带负载后转速过低电源电压过低调节电压至额定值并设法稳定电压负载过大核对负载，调整为额定负载笼型转子绕组松动或断条更换转子

17、绕线电动机转子绕组一相接触不良或断开检查电刷压力，电刷与滑环接触情况及转子绕组三相异步电动机的使用、维护三相异步电动机的使用、维护 及故障处理及故障处理（2 2）电动机转速不正常）电动机转速不正常 辅 助 故 障 现 象可 能 的 原 因检 查 和 排 除 方 法温升过高负载过重或起动过于频繁 减轻负载或减少起动次数通风不良检查风扇是否正常，风道是否畅通定子绕组接线错误对照铭牌检查接线，纠正错误电枢过热定子绕组接地或匝间、相间短路 查找接地或短路部位，加以修复定、转子相擦 检查轴承、转子是否变形，并修理或更换电压过高、过低或缺相检查恢复三相电压并稳定电压为额定值轴承过热轴承磨损或润滑不良更换轴承或加入适量润滑油三相异步电动机的使用、维护三相异步电动机的使用、维护 及故障处理及故障处理（3 3）电动机温升过高或冒烟）电动机温升过高或冒烟 辅 助 故 障 现 象可 能 的 原 因检 查 和 排 除 方 法振动过大电动机安装不妥 检查电动机安装情况及地脚螺丝是否拧紧转动部分不平衡校正转子、转轴等部位的平衡负载突然过重减轻负载有异常响声电源缺相检查线路，恢复三相电压轴承损坏或润滑不良更换轴承或清洗并润滑轴承定、转子相擦 检查轴承、转子是否变形，并修理或更换有异物进入或风扇碰机壳清除异物或调整扇叶三相异步电动机的使用、维护三相异步电动机的使用、维护 及故障处理及故障处理（4 4）电