三相异步电机知识

什么是三相异步电机当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势〔感应电动势的方向用右手定那么判定〕。由于导子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向根本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用〔力的方向用左手定那么判定〕。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三项定子绕组〔各相差120度电角度〕，通入三相交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流〔转子绕组是闭合通路〕，载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。三相电机根底知识一、交流异步电动机的根本结构三相交流异步电动机主要由静止的局部——定子和旋转的局部——转子组成，定子和转子之间由气隙分开，根据异步电动机的工作原理，这两局部主要由铁心〔磁路局部〕和绕组〔电路局部〕构成，它们是电动机的核心部件

三相异步电机调速三相异步电动机的转速公式为式中为异步电动机的定子电压供电频率；为异步电动机的极对数；为异步电动机的转差率。所以调节三相异步电动机的转速有三种方案。1.转差率调速改变转差率的方法很多，常用的方案有改变异步电动机的定子电压调速，采用电磁转差〔或滑差〕离合器调速，转子回路串电阻调速以及串极调速。前两种方法适用于鼠笼式异步电动机，后者适合于绕线式异步电动机。这些方案都能使异步电动机实现平滑调速，但共同的缺点是在调速过程中存在转差损耗，即在调节过程中转子绕组均产生大量的钢损耗〔〕(又称转差功率)，使转子发热，系统效率降低。2.改变电动机的极对数通过改变定子绕组的连接方式来实现。变极调速是改变异步电动机的同步转速,所以一般称变极调速的电动机为多速异步电动机。3.变频调速通过改变定子绕组的电压供电频率来实现。当转差率一定时，电动机的转速根本上正比于。很明显，只要有输出频率可平滑调节的变频电源，就能平滑、无极地调节异步电动机的转速。下面就变频调速来说明：三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电压为

式中E1为气隙磁通在定子每相中的感应电动势；f1为定子电源频率；N1为定子每相绕组匝数；K为基波绕组系数，Ф为每极气隙磁通量。

如果改变频率，且保持定子电源电压不变，那么气隙每极磁通将增大，会引起电动机铁芯磁路饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机，这是不允许的。因此，降低电源频率时，必须同时降低电源电压，已到达控制磁通的目的。对此，需要考虑基频〔额定频率〕以下的调速和基频以上调速两种情况。为了防止磁路的饱和，当降低定子电源频率f时，保持u/f为常数，使气隙每极磁通Ф为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。

二、基频以上变频调速

在基频以上变频调速时，也按比例升高高电源电压时不允许的，〔为什么？〕只能保持电压为U不变，频率越高，磁通越低，是一种降低磁通升速的方法，这相当于它励电动机弱磁调速。变频器对异步电机调速时，一旦进入弱磁调速，变频器输出电压不再改变，一般为电机额定电压〔多少伏？〕，而电机电流增大，超过额定电流，速度增大时电磁转矩减小，电机功率为恒功率，所以有人把弱磁调速又叫做恒功率调速。〔牺牲转矩，提高转速〕

三相异步电机的接法三相电动机定子绕组的连接方法有星形〔Y〕和三角形〔△〕两种。定子绕组的连接只能按规定方法连接，不能任意改变接法，否那么会损坏三相电动机。电机在出厂时一般会标明接法，应严格按照标明的接法接线！！定子绕组是三相电动机的电路局部，三相电动机有三相绕组，通入三相对称电流时，就会产生旋转磁场。三相绕组由三个彼此独立的绕组组成，且每个绕组又由假设干线圈连接而成。每个绕组即为一相，每个绕组在空间相差120°电角度。线圈由绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制。中、小型三相电动机多采用圆漆包线，大、中型三相电动机的定子线圈那么用较大截面的绝缘扁铜线或扁铝线绕制后，再按一定规律嵌入定子铁心槽内。定子三相绕组的六个出线端都引至接线盒上，首端分别标为U1,V1,W1，末端分别标为U2,V2,W2。这六个出线端在接线盒里的排列如以下图所示，可以接成星形或三角形。怎样改变三相异步电动机的转向？

新制成的电动机，当绕组相序U、V、W与电源相序A、B、C相同时，通电后，由电机轴伸端看，电机应顺时针方向转。如果电机转向与驱动要求方向相反，只要将任意两相电源线换接，旋转磁场的转向就会反过来，电机转向也就改变过来了。变频器可以很容易的实现正反转。有时间的话大家可以到八楼那里试验一下。二、三相异步电动机的制动

一〕制动的概念

所谓制动，就是给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转〔或限制其转速〕。制动的方法一般有两类：机械制动和电气制动。

二〕制动的方法

制动的方法一般有两类：

机械制动

电气制动

1〕能耗制动的原理：

电动机切断交流电源后，转子因惯性仍继续旋转，立即在两相定子绕组中通入直流电，在定子中即产生一个静止磁场。转子中的导条就切割这个静止磁场而产生感应电流，在静止磁场中受到电磁力的作用。这个力产生的力矩与转子惯性旋转方向相反，称为制动转矩，它迫使转子转速下降。当转子转速降至0，转子不再切割磁场，电动机停转，制动结束。此法是利用转子转动的能量切割磁通而产生制动转矩的，实质是将转子的动能消耗在转子回路的电阻上，故称为能耗制动。

一〕机械制动

利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法叫机械制动。

常用的方法：电磁抱闸制动。

在此不做特别的解释，下面具体介绍一下电气制动：

(二〕电气制动

1、能耗制动

2、反接制动

3、回馈制动

4、电容制动

1〕能耗制动的原理：

电动机切断交流电源后，转子因惯性仍继续旋转，立即在两相定子绕组中通入直流电，在定子中即产生一个静止磁场。转子中的导条就切割这个静止磁场而产生感应电流，在静止磁场中受到电磁力的作用。这个力产生的力矩与转子惯性旋转方向相反，称为制动转矩，它迫使转子转速下降。当转子转速降至0，转子不再切割磁场，电动机停转，制动结束。此法是利用转子转动的能量切割磁通而产生制动转矩的，实质是将转子的动能消耗在转子回路的电阻上，故称为能耗制动。

2〕能耗制动的特点：

优点：制动力强、制动平稳、无大的冲击；应用能耗制动能使生产机械准确停车，被广泛用于矿井提升和起重机运输等生产机械。

制动时，有一局部能量通过定子与转子以发热的形式消耗掉，另一局部返回到变频器的直流母线侧，向电容充电，使直流侧的电压升高，这些能量可以通过变频器本身消耗，但一般是通过接制动单元将能量消耗掉。

制动单元的作用就是通过控制制动电阻的导通。制动电阻不是一直有效，而是当直流电压〔即所谓的母线电压〕上升到一定值时，与其串联的制动单元导通，电容才通过制动电阻放电，

能耗制动的缺乏，是在制动过程中，随着电动机转速的下降，拖动系统动能也在减少，于是电动机的再生能力和制动转矩也在减少，所以在惯性较大的拖动系统中，常会出现在低速时停不住，而产生“爬行”现象，从而影响停车时间的延长或停位的准确性；仅适用一般负载的停车，但有较大能量损耗，停位不准确，然而电路简单，价格较低；

回馈制动：

在变频调速系统中，电动机的减速和停止都是通过逐渐减小运行频率来实现的，在变频器频率减小的瞬间，电动机的同步转速随之下降，而由于机械惯性的原因，电动机的转子转速未变，或者说，它的转速变化是有一定时间滞后的，这时会出现实际转速大于给定转速，从而产生电动机反电动势高于变频器直流端电压的情况，这时电动机就变成发电机，非但不消耗电网电能，反而可以通过变频器专用型能量回馈单元向电网送电，这样既