《电工电子技术（第2版）》 课件 第4章 三相异步电动机

第4章三相异步电动机【学习目标】

1）掌握三相异步电动机的结构、铭牌数据及工作原理；

2）掌握三相异步电动机的起、制动及调速的基本原理和方法；

3）了解单相异步电动机基本原理和特点。【能力目标】

1）熟悉三相笼型异步电动机的结构和额定值；

2）会检验三相笼型异步电动机绝缘情况；

3）了解三相笼型异步电动机定子绕组首、末端的判别方法。

4.1

三相异步电动机的结构和铭牌1.三相异步电动机的结构(1)定子（静止部分）定子主要用来产生旋转磁场,它由机座、定子铁心、定子绕组等组成。

(2)转子（转动部分）电动机的转动部分，用来产生旋转力矩，拖动生产机械旋转。主要由转子铁心和转子绕组组成。

(3)其他部分其他如端盖、风扇、轴承等。2.三相异步电动机的铭牌

三相异步电动机型号Y132M-4功率7.5kW频率50Hz电压380V电流15.4A接法Δ转速1440r/min绝缘等级B工作方式连续年月日编号XX电机厂

三相异步电动机定子绕组的接线方法

4.2

三相异步电动机的工作原理三相异步电动机是利用定子绕组中的三相交流电源所产生的旋转磁场与转子绕组内的感应电流相互作用而工作的。

1.旋转磁场

(1)旋转磁场的产生三相绕组的连接：

两极旋转磁场的产生：(2)旋转磁场的转速和转向旋转磁场的转速为

磁场旋转方向与电流相序一致。若使旋转磁场按反方向旋转，只需把三根电源线的任意两根对调即可。2.异步电动机的工作原理

由于转子转速n与旋转磁场同步转速n1同向，且其转速总是稍低于同步转速n1，故称为异步电动机。

转差率：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，即：在电动机起动瞬间，当电动机转速达到同步转速时，异步电动机在运行状态下，转差率的范围为在额定状态下运行时，

4.3

三相异步电动机的特性

1.三相异步电动机的电磁转矩特性三相异步电动机电磁转矩公式

它们之间的关系可用下图曲线来描述。2.异步电动机的机械特性在电力拖动中，电动机的转速n与电磁转矩T的关系：称为机械特性曲线。

从机械特性曲线我们可以看出，曲线描绘出三个重要转矩和两个运行区域。

4.4

三相异步电动机的运行

1.三相异步电动机的起动电动机接通电源后，由静止逐步加速到稳定运行状态的过程称为起动。

(1)直接起动直接起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起动方式，又叫全压起动。

(2)降压起动

1）星形-三角形（Y-△）降压起动在起动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三角形，这种起动方式优点是起动电流为全压起动时的1/3。

缺点是起动转矩减小为全压起动时的1/3。

因此，这种方法只适合于正常运行定子为三角形连接的三相笼型异步电动机在空载或轻载时的起动，如图所示。

2）自耦降压起动自耦降压起动是利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低，以达到减小起动电流的目的，这种起动方式适用于容量较大的或正常运行时联成星形不能采用星形－三角形降压起动的笼型异步电动机，如图所示。

3）绕线型异步电动机在转子绕组串入附加电阻或电抗器起动，既可以降低起动电流，又可以增大起动转矩，如图所示。

2.三相异步电动机的制动为了使电动机能够迅速停车及对负载转矩为位能转矩的负载能匀速下落，需要对电动机进行制动。这时的转矩称为制动转矩。

(1)能耗制动将电动机的定子绕组切断三相电源后迅速接到直流电源上，同时串联一个制动电阻以限制制动电流。这种制动方式的特点是制动准确、平稳，但需要额外的直流电源。如图所示。(2)反接制动电动机停车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方向与原来方向相反，电磁转矩方向也随之改变，当电动机转速接近为零时，要及时断开电源防止电动机反转。

这种制动方式的特点是制动迅速，制动效果好。但由于反接时旋转磁场与转子间的相对运动加快，因而电流较大。对于功率较大的电动机制动时必须在定子电路（鼠笼式）或转子电路（绕线式）中接入电阻，用以限制电流，如图所示。(3)回馈制动处于电动状态运行的三相异步电动机，如在某种外加转矩的作用下，转子的转速反而大于旋转磁场的转速，于是电动机转子绕组切割旋转磁场的方向将与电动状态时相反。使电磁转矩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。这种制动不但没有从电源吸收功率，反而向电网输出功率，所以称为回馈制动。实际上这时电动机已经由电动运行转为发电机运行，所以又称为发电制动。

(2)变频调速进行变频调速，需要一套专用的变频设备。将50Hz工频交流电变换为频率可调且电压与频率的比值保持不变的三相交流电，供给三相异步电动机。连续改变电源频率可以实现大范围的无级调速，而且电动机的机械特性的硬度基本不变，这是一种比较理想的调速方法，近年来发展很快，正得到越来越多的应用。

(1)变极调速

通过改变电动机的定子绕组所形成的磁极对数p来调速。这种方法调速，电动机的转速不能连续、平滑地进行调节。是步级式调速方法。

3.三相异步电动机的调速

调速是指人为地改变电动机的转速。调速方法有：(3)变转差率调速通过改变转差率达到调节转子转速的目的，具体调速方法有改变定子电压调速和转子绕组串电阻调速等。其中，改变定子电压调速又称为变压调速，适合于笼型异步电动机调速；转子绕组串电阻调速又称为变阻调速，适合于绕线式异步电动机调速。

由于单相异步电动机绕组通过单相交变电流，产生的磁通是交变脉动磁通，这种磁通不能使转子自行起动旋转，但却可以使原来旋转的电动机继续维持运转状态，所以要想使单相异步电动机起动，必须采取另外的起动措施。

4.5

单相异步电动机单相异步电动机是由单相电源供电的小功率异步电动机。

1.电容分相式异步电动机

如图所示，电容分相式异步电动机的定子有两个绕组：一个是工作绕组（主绕组）；另一个是起动绕组（副绕组），两个绕组在空间互成90°。形成旋转磁场，电动机的转子就会沿旋转磁场方向旋转。

2.罩极式单相异步电动机

罩极式单相异步电动机定子铁心做成凸极式