三相异步电动机及控制电路（教案）

本文格式为Word版，下载可任意编辑——三相异步电动机及控制电路（教案）三相异步电动机的工作原理及控制电路

三相异步电动机和其他电动机想比较，具有结构简单，制造便利、运行可靠、价格低廉等一系列优点，因此应用广泛。

三相异步电动机的原理和结构

一、三相异步电动机的工作原理（一）、三相交流电机的旋转磁场

1、旋转磁场的产生：三相交流电通给三相定子绕组（三个线圈彼此互隔1200分布在

定子铁心内圆的圆周上）

经过画图分析不同时间产生的磁场的位置，发现旋转磁场，并找出其特点

2、旋转磁场的特点：大小不变，以一个转速向某一个方向旋转，这个转速把它命名

为旋转磁场的同步转速n1

n1=60f/p

（f为电源频率；p为磁极对数）

3、思考：如何改变旋转磁场的方向？

方法：任意调换三相电源中的任意两根相线（交换两根相线即改变了三相电源的相序，从而可以改变旋转磁场的方向）

（二）、三相异步电动机的工作原理

1、分析工作原理：三相电通给定子绕组，产生旋转磁场，静止的转子相对于旋转磁场有一个相对的切割磁力线的运动，产生感应电动势，产生感应电流，转子绕组上有了电流，在磁场中会受到电磁力的作用，形成电磁转矩T，驱动转子旋转起来，实现了电能转换成机械能的目的。

2、体会“三相异步电动机〞名称的由来：“三相〞：三相电通入三相定子绕组

“异步〞：不同步，肉眼看不见的旋转磁场转速n1和看到的转子转速n2大小不同（方向一致），且n1>n2

“电动机〞：最终实现了电能转换成机械能3、简化模型：

在三相异步电动机的工作原理中：给定子绕组通电，然后转子绕组通过电磁感应产生电，这一点与变压器相像（一次侧通电，二次侧感应出电），所以经常为了分析的便利将三相异步电动机的结构比作变压器，如右图：

定子绕组转子绕组

4、思考：如何改变转子旋转的方向？方法：通过任意调换两相电流的相序，改变旋转磁场的方向，就改变了转子的旋转方向5、转差率S=（n1-n）/n1

转子从静止开始运行，转差率S是从1趋向于0（但不能等于0，0<S?1）

二、三相异步电动机的基本结构1、三相异步电动机的结构

基本结构：定子有定子铁心和定子绕组转子有转子铁心和转子绕组定子与转子之间的气隙

材料：铁心均由硅钢片叠压而成；

转子绕组：可分为笼型和绕线型（其中笼型因结构简单等得到广泛应用）

三、三相异步电动机的铭牌数据

1、额定容量（功率）PN（单位：KW）含义：指转轴上输出的机械功率

表达式：机械功率=电动机的有功功率?电动机效率2、额定电压UN（单位：V）：加在定子绕组上的线电压3、额定电流IN（单位：A）：输入定子绕组的线电流4、额定转速nN（单位：r/min）

5、额定频率fN（单位：HZ）：我国工频为50HZ

6、绝缘等级

7、接法：定子绕组有Y和△两种接法

三相异步电动机的起动

一、起动要求：

1.应有足够大的起动转矩TS；

2.在保证TS足够大前提下，起动电流IS越小越好二、笼型异步电动机的起动（一）、直接起动（全压起动）1、分析过程：

在起动瞬间n=0，切割旋转磁场的速度最快，所以产生的感应电动势和感应电流最大，相对应的定子绕组的起动电流过大，是额定电流（4-7）倍；2、存在问题：

（1）起动电流过大，引起电网电压明显降低和电机发热

（2）起动转矩由于磁通和功率因素低，所以起动转矩TS并不大，若低于负载转矩，则无法带动负载起动

故一般直接起动只适用于小型的笼型异步电动机（与电源容量相比），可按经验公式来确定是否能直接起动

（二）、笼型异步电动机的减压起动

为了能安全起动，对笼型异步电动机实行减压起动1.定子串接电抗器或电阻的减压起动

方法：起动时，电抗器或电阻接入定子电路；起动后，切除电抗器或电阻，进行正常运行

特点：能耗较大，实际应用不多，不深入研究。2.Y-△起动

方法：起动时将定子接成Y形，运行时定子绕组接成△形研究起动状况：IsY=1/3*Is△TsY=1/3*Ts△适用场所：运行于△形的笼型异步电动机，轻载起动

3.自耦变压器起动

方法：起动时接入自耦变压器，运行时切除自耦变压器全压运行研究起动状况：Is’=k2*IsTs’=k2*Ts（k为变压比且k<1）适用场所：轻载起动

总结：笼型异步电动机的降压起动可以降低起动电流的大小，但与此同时起动转矩也减小了，所以它只适用于轻载起动

三、三相异步电动机的调速

由转差率公式S=（n1-n）/n1得：n=n1(1-S)=60f1(1-s)/p所以调速方法有：1、改变定子绕组的磁极对数p变极调速2、改变供电电网的频率f1变频调速3、改变定电动机的转差率S，方法有改变电压

调速、绕线式电机转子串电阻调速和串级调速。

（一）、变极调速

方法：寻常用改变定子绕组的接法来改变磁极对数，转子均采用笼型转子原理：将定子绕组串联，p大，电动机低速运行；将定子绕组并联，p小，电动机高

速运行

接线方式：△（低速）/YY（高速）、Y（低速）/YY（高速）等

（二）、变频调速方法：改变电源频率

注意点：电源频率降低调速时，若电源电压不变时，则磁通将增加，是铁心饱和，

从而导致铁损增加，这是不允许的。因此在变频调速的同时，为了保证磁通不变，就必需降低电源电压。使U1/f1为常数。

（三）、改变转差率S1、改变定子电压调速

适用场所：笼型异步电动机，向下调速

特点：调速范围很宽，缺点是低压时机械特性太软，转速变化大2、转子串电阻调速

适用场所：中、小容量的绕线转子异步电动机，向下调速特点：方法简单

四、三相异步电动机的反转与制动（一）、三相异步电动机的反转

1、方法：改变三相电中任意两相电流相序，从而改变旋转磁场的方向，达到改变三相异步电动机的转子转动的方向

（二）、三相异步电动机的制动

制动状态：转速方向n与电磁转矩T相反

制动结果：1、位能性负载一般处于制动状态是使其保持一定的运行速度

2、机械负载制动时一般是停车

制动方法：分为机械制动和动力制动两类1、机械制动：采用电磁抱闸闸制动2、动力制动：（1）、能耗制动

方法：切断电动机三相电源的同时，在任意二相绕组中接入直流电，并在定子回路中串入电阻用以限制强大的制动电流。

原理：在任意二相绕组中接入直流电流，在转子空间获得一个大小、方向不变的恒定磁场，从而使转子产生一个与电动机原转向相反的电磁转矩以实现制动。其实质是：用直