三相异步电动机基础知识培训（含启动方法）课件

三相异步电动机基础知识三相异步电动机基础知识1学习目标•了解三相异步电动机的结构•理解三相异步电动机的工作原理•掌握转差率的定义和意义•了解三相异步电动机的铭牌意义•掌握三相异步电动机的启动方法学习目标了解三相异步电动机的结构2电机及其分类•利用电磁感应原理进行电能与机械能之间相互转换的机械称为电机。•把机械能转换成电能的电机称为发电机。•把电能转换成机械能的电机称为电动机。电机及其分类利用电磁感应原理进行电能与机械能之间相互转换的机3电动机及其分类•按用电性质的不同，电动机可以分为直流电动机和交流电动机。•交流电动机按转速变化情况可分为同步电动机和异步电动机两类，现多使用异步电动机。•异步电动机分为单相异步电动机和三相异步电动机。电动机及其分类按用电性质的不同，电动机可以分为直流电动机和交4三相异步电动机应用•调速器压油泵•各种抽水泵（检修排水、渗漏排水、顶盖排水等）•中、低压气机•吊物行车•风机三相异步电动机应用调速器压油泵5三相异步电动机的结构

•定子：固定部分，主要由机座、定子铁心和定子绕组构成。•转子：旋转部分，主要由转子铁心、转子绕组和转轴构成。三相异步电动机的结构定子：固定部分，主要由机座、定子铁心和6绕线转子三相异步电动机的结构绕线转子三相异步电动机的结构7笼式三相异步电动机的结构笼式三相异步电动机的结构8三相交流异步电动机的定子铁芯由硅钢片叠成，在铁芯内圆有许多槽，用来嵌放定子绕组，见下图。电动机的转子铁芯也由硅钢片叠成，在铁芯外圆有许多槽，用来嵌放转子绕组，右图是转子铁心插入定子铁心示意图，定子铁芯与转子铁心之间留有气隙。不管定子与转子的槽数各为多少，定子绕组与转子绕组的极数必须相同，例如同为2极、4极、6极、8极等。三相交流异步电动机的定子铁芯由硅钢片叠成，在铁芯内圆有许多槽9三相异步电动机基础知识培训课件10绕线转子结构示意图笼型感应电动机起动电流大，特别是大型电动机，降压起动电路复杂庞大，采用绕线转子感应电动机可简单的实现起动与调速，用较小的起动电流实现较大的起动力矩。在转子绕组串入起动电阻或频敏变阻器对电机起动进行控制，图11是起动电路示意图。起动过程中对起动电阻的控制可根据允许起动电流大小来调整起动电阻的大小，电阻由大渐小直到电机进入正常异步转速切除电阻；也可以根据设定时间控制电阻的变化。外接电阻不但可控制起动电流，在正常运行时也能小范围调整电机带负荷时的转速。绕线转子结构示意图笼型感应电动机起动电流大，特别是大型电动11左图是一个铜制的鼠笼，由多根铜条与两个铜端环组成，铜条与铜端环有良好的电连接。把鼠笼放在有旋转磁场的定子铁芯中间，在定子芯绕组通上三相交流电产生旋转磁场，会看到鼠笼会跟着旋转磁场旋转。因为磁场旋转时，鼠笼的铜条切割磁力线产生电流，而有电流的铜条又受到磁力的作用，于是鼠笼便旋转起来。为增大导磁率，鼠笼是嵌装在转子铁芯内的左图是一个铜制的鼠笼，由多根铜条与两个铜端环组成，铜条与铜端12•但应用最广的小型异步电动机采用在转子铁芯上直接浇铸熔化的铝液形成鼠笼转子，在转子槽内直接形成铝条即绕组，并同时铸出散热的风叶，简单又结实。但应用最广的小型异步电动机采用在转子铁芯上直接浇铸熔化的铝液13电生磁：三相异步电动机的工作原理

三相定子绕组通入三相对称电流，在空间产生了旋转磁场磁生电：闭合的转子绕组切割磁力线，产生感应电流电磁相互作用产生电磁力：此电流又与旋转磁场相互作用产生电磁转矩，使转子跟随旋转磁场同向转动电生磁：三相异步电动机的工作原理三相定子绕组通入三相对称磁14旋转磁场的转速（同步转速）f1=交流电频率P是磁极对数旋转磁场的转速（同步转速）f1=交流电频率15旋转磁场的旋转方向•旋转磁场按顺时针方向旋转，定子绕组中电流的相序也按顺时针方向U—V—W排列。可见旋转磁场的转向是由通入定子绕组的三相电源的相序决定的。如果改变三相电源的相序，把任意两相对调，旋转磁场的方向也就随之改变。旋转磁场的旋转方向旋转磁场按顺时针方向旋转，定子绕组中电流的16•转子转速总是低于同步转速，这就是“异步”的由来。旋转磁场转速与转子转速相同吗？转子转速总是低于同步转速，这就是“异步”的由来。旋转磁场转速17(三）转差率•在电动机起动瞬间，n=0，s=1，转差率最大；•稳定运行以后，电机的转速比较接近同步转速，此时s≈0;•额定转差率sN约为0.01～0.08；•异步电动机的转差率范围为0＜s≤1。

(三）转差率在电动机起动瞬间，n=0，s=1，转差率最大；18•异步电机转速公式n=60f(1-s)/p•[例]一台工频四极三相异步电动机，若转差率s=0.02，该电动机的转速是多少？•[解]同步转速n1=60f/p=60*50/2=1500r/min•由s=(n1-n)/n1得n=60f(1-s)/p=1470r/min异步电机转速公式n=60f(1-s)/p19三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌201.型号Y：异步电动机（Y：鼠笼型，YR：绕线型，YB为防爆型异步电动机）；第二位数字：电动机机座中心高度；第三位字母：L表示长机座、S表示短机座、M表示中机座；末尾数字：表示磁极数。B35安装方式1.型号Y：异步电动机（Y：鼠笼型，YR：绕线型，YB为防爆212.额定值1）额定功率：为电动机在额定状态下运行时，转子轴上输出的机械功率（kW）。2）额定电压：指定子绕组按铭牌上规定的接法连接时应加的线电压（V）。3）额定电流：额定电流指电动机在额定运行情况下定子绕组取用的线电流（A）。2.额定值1）额定功率：为电动机在额定状态下运行时，转子轴上22对于三相异步电动机，其额定功率与额定电压和额定电流之间有如下关系：

4）额定转速：为电动机在额定运行状态时的转速（r/min）。5）额定频率：指电动机所接电源的频率，国产电动机均为50Hz。对于三相异步电动机，其额定功率与额定电压和额定电流之间有如下233．其它数据

•接法指电动机在额定电压下运行时定子三相绕组的连接方法。•定额是指电动机的运行状态。可分为三种：连续、短时、断续。其中定额S1是“连续”允许电机在额定负载下连续长期运行；S2是“短时”，指电动机只能在规定时间短时运行；S3“断续”是指电动机以间歇方式运行。3．其它数据接法指电动机在额定电压下运行时定子三相绕组的连24绝缘材料耐热性能等级绝缘材料耐热性能等级25外壳防护等级外壳防护主要是防止人体触电或接近壳内带电部分或转动部分、防止固体异物进入和防止由于进水、油等而引起有害影响，符合GB4942及IEC34-5规定。防护形式的代号及含义如下表。代号含义第一位数字含义第二位数字含义IP国际防护形式2防大于12mm固体(如手指等)1防垂直滴水3防淋水4防大于1mm固体4防溅水5防喷水5防尘6防海浪外壳防护等级外壳防护主要是防止人体触电或接近壳内带电部分或转26三相异步电动机的接线

三相异步电动机的接线27电动机的启动方式电动机启动方式包括：全压直接启动、自耦减压起动、Y-Δ起动、软起动器、变频器。其中软启动器和变频器启动为潮流。从经济和适用性自行考虑来采用何种方式。

电动机的启动方式电动机启动方式包括：全压直接启动、自耦减压起28全压直接启动在电网容量和负载两方面都允许全压直接起动的情况下，可以考虑采用全压直接起动。优点是操纵控制方便，维护简单，而且比较经济。主要用于小功率电动机的起动，从节约电能的角度考虑，大于11kw的电动机不宜用此方法。大功率的电动机直接启动时，其启动电流是额定电流的4~7倍，会显著降低电网电压，影响其同一电网上的其他电气设备。全压直接启动在电网容量和负载两方面都允许全压直接起动的情况下29•图中：SB1为停止按钮，SB2为起动按钮，热继电器FR作过载保护，熔断器FU1、FU2作短路保护。工作原理：按下按钮SB2，接触器线圈KM得电，其主触头闭合，电动机得电运转；按下按钮SB1，线圈KM失电，其主触头断开，电动机失电停止。•由图可知，按下按钮SB2，接触器线圈KM得电，其主触头闭合的同时，其辅助常开触头也闭合，即使SB2断开，闭合的辅助触头也能保持KM线圈一直处于得电状态，这种电路称为“自锁电路”。这种自锁电路不但能保证电动机持续运转，而且还具有欠压和失压（零压）保护作用。•欠压保护是指：当线路电压下降到某一数值时，接触器线圈两端的电压会同时下降，接触器的电磁吸力将会小于复位弹簧的反作用力，动铁心被释放，带动主、辅触头同时断开，自动切断主电路和控制电路，电动机失电停止，避免电动机欠压运行而损坏。•失压（零压）保护是指：电动机在正常工作情况下，由于外界某种原因引起突然断电时，能自动切断电源；当重新供电时，电动机不会自行启动。这就避免了突然停电后，操作人员忘记切断电源，来电后电动机自行启动，而造成设备损坏或人身伤亡的事故。图中：SB1为停止按钮，SB2为起动按钮，热继电器FR作过载30定子电路串电阻降压启动定子电路串电阻降压启动31•工作原理：合上隔离开关QS，按下按钮SB2，KM1线圈得电自保，其常开主触头闭合，电动机串电阻启动，KT线圈得电；当电机的转速接近正常转速时，到达KT的整定时间，其常开延时触头闭合，KM2线圈得电自保，KM2的常开主触头KM2闭合将R短接，电机全压运转。•降压启动用电阻一般采用ZX1、ZX2系列铸铁电阻，其阻值小、功率大，可允许通过较大的电流。两图不同之处在于：•

a)

图中KM2得电，电机正常全压运转后，KT及KM1线圈仍然有电，这是不必要的。•

b)

图的控制电路利用KM2的动断触头切断了KT及KM1线圈的电路，克服了上述缺点。工作原理：合上隔离开关QS，按下按钮SB2，KM1线圈得电自32Y-

△降压起动控制电路这种方式的原理是：起动时把绕组接成星形连接，起动完毕后再自动换接成三角形接法而正常运行。凡是正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，均可采用这种降压启动方法（该方法也仅适用于这种接法的电动机）。

由图可知，按下SB2后，接触器KM1得电并自锁，同时KT、KM3也得电，KM1、KM3主触头同时闭合，电机以星形接法起动。当电机转速接近正常转速时，到达通电延时型时间继电器KT的整定时间，其延时动断触头断开，KM3线圈断电，延时动合触头闭合，KM2线圈得电，同时KT线圈也失电。这时，KM1、KM2主触头处于闭合状态，电动机绕组转换为三角形连接，电机全压运行。图中把KM2、KM3的动断触头串联到对方线圈电路中，构成“互锁”电路，避免KM2与KM3同时闭合，引起电源短路。Y-

△降压起动控制电路这种方式的原理是：起动时把绕组接成星33正常运行时定子绕组接成Y型的笼型异步电动机，还可用自耦变压器降压启动。电动机启动时，定子绕组加上自耦变压器的二次电压，一旦启动完成就切除自耦变压器，定子绕组加上额定电压正常运行。自耦变压器二次绕组有多个抽头，能输出多种电源电压，启动时能产生多种转矩。往往选择三种降压百分比，分别为50%、65%和80%，对应的启动电流分别是直启电流的25%、43%和64%。一般比Ｙ—Δ启动时的启动转矩大得多。应用特点：这种启动方式由于增加了自藕变压器装置，虽容易实现多档电压启动，负载适应面优于星三角启动方式。但自耦变压器虽然价格较贵，而且不允许频繁启动，仍属于多级电压启动，切换电压时会产生一定的电流冲击。且设备体积大，成本较高。自耦变压器降压起动控制电路正常运行时定子绕组接成Y型的笼型异步电动机，还可用自耦变压器34软启动的介绍电压由零慢慢提升到额定电压，这样电机在启动过程中的启动电流，就由过去过载冲击电流不可控制变成为可控制。并且可根据需要调节启动电流的大小。电机启动的全过程都不存在冲击转矩，而是平滑的启动运行。这就是软启动。软启动器（softstarter）是一种集电机软起动、软停车、多种保护功能于一体的新颖电机控制装置。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制三相反并联晶闸管的导通角