三相异步电动机的起动、制动及调速（电机技术）

4、三相异步电动机的运行与测试任务说明★学习目标

了解三相异步电动机机械特性是学习三相异步电动机电力拖动的重点。本任务是让学生经过理论知识的积淀，理解三相异步电动机机械特性的三种表达式，重点掌握实用表达式；再通过实际操作的训练，使学生对三相异步电动机的起动、制动、固有机械特性与人为机械特性的特点及其特性曲线加深理解，了解其在工业生产中的应用，能够正确的检测、判断、排除三相鼠笼异步电动机的典型故障。4、三相异步电动机的运行与测试知识和能力要求★学习目标

能力要求(1)能够正确连接三相异步电动机的运行电路；(2)能够正确连接三相异步电动机的测试电路；(3)能够正确使用相关的仪器仪表对三相异步电动机进行测试；(4)能够正确进行三相异步电动机机械特性测试及参数的分析；(5)能够正确检测、判断、排除三相鼠笼异步电动机的典型故障。

知识要求(1)了解三相异步电动机的起动、制动及运行原理；(2)理解三相异步电动机的工作特性和机械特性；(3)掌握三相异步电动机运行中的测试方法；(4)掌握三相异步电动机运行及测试电路的连接；(5)掌握三相鼠笼异步电动机典型故障的检测、判断及排除方法。4、三相异步电动机的运行与测试工作内容及要求★任务二三相异步电动机的起动、制动及调速

了解三相异步电动机的起动、制动、调速的基本知识。通过相关的实验，加深对三相异步电动机的起动、制动、调速意义的理解，同时在实际操作中不断提高电工工具、仪表的应用能力，是所学理论知识与实际应用相融合。任务准备

三相异步电动机的起动主要是直接起动和降压起动两种，针对三相异步电动机的不同结构（鼠笼型和绕线型），又具有多种不同的起动方法。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速二、三相异步电动机的调速★任务准备1．三相异步电动机的变极调速

由式n=(1－s)60f1/p可知，如果极对数p减小一半，旋转磁场的转速便提高一倍，转子转速差不多也提高一倍，因此，改变极对数p可以得到不同的转速。

变极调速是通过改变绕组接线，从而使绕组内电流方向改变，达到改变极对数的目的。这种方法只适用于三相鼠笼型异步电动机。2．三相异步电动机的变频调速

由转速公式n=(1－s)n1=(1－s)60f1/p可知，若改变电源频率f1，则异步电动机的转速n也随之改变，从而可以达到调节异步电动机转速的目的。3．三相异步电动机的变转差率调速

常见的绕线型异步电动机改变转差率调速的方法有转子串联电阻调速、串级调速和改变定子电压调速三种。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速实训模块1三相异步电动机Y-△降压起动控制电路★任务实施

实训目的

实训工具和仪表（1）常用电工工具一套，万用表一块。（2）网孔板1块、接线端子、信号灯等若干（数量如图所示）。（3）时间继电器、低压断路器、交流主接触器等（数量如图所示）。（1）读懂三相异步电动机Y-△降压起动电路。（2）学会主电路、控电路的布局、布线、安装。（3）掌握Y-△降压主电路、控电路的性能检测及通电测试方法。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速实训模块1三相异步电动机Y-△降压起动控制电路★任务实施

实训方法和步骤

注意事项（1）要正确使用仪表对相关元件进行测试，注意电机的铭牌中接线方式。（2）要注意主电路、控制电路、零线、保护线所用的颜色。（3）通电之前一定要学会自测，检查是否有断路、短路和连线接触不良的现象。是否满足电路原理图所要求的性能，对达不到标准的应进行修复。（4）通电时必须经过指导老师同意，有老师在场。请按照教材上的实训方法和步骤对三相异步电动机进行Y-△降压起动，并认真填写实训报告。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速知识链接1-1三相异步电动机降压起动相关知识★任务实施1.Y-△降压起动

Y-△降压起动设备比较简单，运行可靠。由于星形联结时的起动电流只有三角形联结时起动电流的三分之一，星形联结起动输出功率也只是三角形联结时输出功率的三分之一。所以，起动实际是处于过载状态，因此，Y-△降压起动方法适用于电动机轻载或负载较小时的起动。针对上述现象，起动时间不宜过长，一般为5～30s。2.自耦变压器降压起动

通常自耦变压器的低压侧有3个抽头（分别为电源电压的40%、60%和80%）来满足不同负载的要求。

自耦变压器降压起动的优点是在限制起动电流的情况下可以获得比较大的起动转矩，缺点是设备质量和体积较大，造价高。常用于电动机容量较大且不频繁起动的场合。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速知识链接1-1三相异步电动机降压起动相关知识★任务实施3.延边三角形降压起动简介

延边三角形起动方式仅适用于正常运行时定子绕组为三角形联结的鼠笼形三相异步电动机。这种起动方式的实质就是在起动时将电动机的定子绕组的一部分接成星形，将另一部分接成三角形.而在起动完毕后再转换为三角形联结。如果改变电动机绕组的抽头比，就能获得不同的起动转矩。延边三角形起动方式兼容了星形联结起动电流小和三角形联结起动转矩大的优点，还具有控制结构简单、价格低廉的特点。4.转子绕组串联电阻起动

转子绕组串联电阻起动适用于三相绕线型异步电动机的起动，采用这种方法起动，既可以限制起动时转子及定子的电流，又可以增大起动转矩（一般为最大电磁转矩的0.7~0.85倍），减小起动时间4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速知识链接1-1三相异步电动机降压起动相关知识★任务实施一般用于容量较大的电动机起动，但其结构比较复杂且造价高。5.转子绕组串联频敏变阻器起动

转子串联频敏变阻器起动的特点是结构简单，价格便宜，运行可靠，而且在起动过程中能自动且平滑地减小电阻，因此得到了广泛的应用。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速实训模块2三相异步电动机能耗制动控制电路★任务实施

实训目的

实训工具和仪表（1）常用电工工具一套，万用表一块。（2）网孔板1块，接线端子、信号灯、时间继电器、三联按钮、交流接触器等（数量如图所示）。（3）三相鼠笼型异步电动机1台。（1）读懂三相异步电动机能耗制动控制电路。（2）学会主电路、控电路的布局、布线、安装。（3）掌握能耗制动控制主电路、控电路的性能检测及通电测试方法。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速实训模块2三相异步电动机能耗制动控制电路★任务实施

实训方法和步骤

注意事项（1）要正确使用仪表对相关元件进行测试。（2）要注意主电路、控制电路、零线、保护线所用的颜色。（3）通电之前一定要学会自测，检查是否有断路、短路和连线接触不良的现象。是否满足电路原理图所要求的性能，对达不到标准的应进行修复。（4）通电时必须经过指导老师同意，有老师在场。请按照教材上的实训方法和步骤，在对三相异步电动机进行能耗制动控制，进行检查和测试，并认真填写测试报告。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速知识链接2三相异步电动机制动控制相关知识★任务实施1.能耗制动的特点

因为产生制动转矩的磁场是由于定子绕组接入直流电流而产生的，所以通过调节直流电流的大小，可以控制制动转矩的大小。一般情况下，直流电流可调节为额定电流的0.5～1倍。

能耗制动的优点是制动平稳，能实现快速停车，缺点是必须配有专门的直流电源。适用于位能性负载匀速下放及电动机的准确、快速停车。2.电源反接制动的特点

反接制动开始时，转子与旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，所以定子绕组流过的制动电流相当于全压直接起动电流的两倍，因此，反接制动的特点是制动迅速，效果好，但冲击大。所以反接制动用于电动机需要快速停车的场合，如镗床的主电动机的停车等。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速实训模块3三相异步电动机变极调速控制电路★任务实施

实训目的

实训工具和仪表（1）常用电工工具一套，万用表一块。（2）网孔板1块、接线端子、信号灯、时间继电器、三联按钮、交流接触器等数量如图所示。（3）三相异步双速电动机1台。（1）读懂三相异步电动机变极调速控制电路。（2）学会主电路、控电路的布局、布线、安装。（3）掌握变极调速主电路、控电路的性能检测及通电测试方法。。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速实训模块2三相异步电动机变极调速控制电路

★任务实施

实训方法和步骤

注意事项（1）要正确使用仪表对相关元件进行测试。（2）要注意主电路、控制电路、零线、保护线所用的颜色。（3）通电之前一定要学会自测，检查是否有断路、短路和连线接触不良的现象。是否满足电路原理图所要求的性能，对达不到标准的应进行修复。（4）通电时必须经过指导老师同意，有老师在场。请按照教材上的实训方法和步骤，在对三相异步电动机进行调速控制，进行检查和测试，并认真填写测试报告。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速知识链接3三相异步电动机变极调速控制相关知识★任务实施

对于中小型设备双速电动机的应用较多，这是由于变频调速电路复杂且造价高的缘故。变极调速就是将电动机的定子每相都改为由两个完全对称的“半相绕组”组成，两个半相绕组头尾串联时，根据线圈中的电流方向，用右手螺旋定则可以判断出磁场的方向。如图4-29所示，电动机的定子绕组产生一个2p=4极的磁场。如果将两个半相绕组尾尾串联或头尾并联时，就形成一个2p=2极的磁场，如图4-30所示。由此可见，通过改变定子中每个半相绕组的电流方向，即可改变极对数。图4-292p=4的绕组变极原理图4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速知识链接3三相异步电动机变极调速控制相关知识★任务实施图4-302p=2的绕组变极原理图

应该注意，绕组联结改变后，必须同时改变定子绕组的相序，以保证调速前后电动机的转向相同。因为在p=1时，三相绕组在空间分布的电角度依次为0、2π/3、4π/3；4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速知识链接3三相异步电动机变极调速控制相关知识★任务实施

而当p=2时，三相绕组在空间分布的电角度依次为0、(2π/3)×2=4π/3、(4π/3)×2=8π/3（即2π/3）。显然，变极前后三相绕组的相序发生了变化，因此，变极后只有对调定子的两相绕组，才能保证电动机的转向不变。

变极调速采用Y-YY联结时，前后的输出转矩基本保持不变，所以适用于恒转矩调速。变极调速采用△-YY联结时，前后的输出功率基本保持不变，所以适用于恒功率调速。其容许输出是指在额定电流下，调速前后电动机轴上输出的功率和转矩。

变极调速的优点是简单可靠，成本低，效率高，机械特性硬；缺点是调速时转速几乎是成倍变化的，不能实现均匀平滑的无级调速，能实现的速度挡不可能太多。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速问题1

鼠笼型三相异步电动机有哪些降压起动方法？各自的优势是什么?问题与思考问题2

三相异步电动机常用的制动方法有哪些？它们的主要特点是什么？

问题3

三相异步电动机在拆卸和装配前要做哪些准备？4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速★评价与考核

请按照教材中评价考核表对任务二的完成情况进行评价考核。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速

三相异步电动机的直接起动，必须在电网或供电变压器容量允许的情况下才能采用。鼠笼型异步电动机可以采用定子回路串电阻起动、Y-△起动、延边三角形起动等降压起动的方法。绕线型异步电动机可以采用转子串电阻、转子串频敏变组器等方法减小起动电流。

三相异步电动机能耗制动的特点是在定子绕组上加上直流电压或电流，产生制动转矩，使电动机停车。反接制动又分为电源反接制动和倒拉反接制动。电源反接制动时，n1与n反向，定子电流产生反抗性转矩，T与TL同向，使电动机迅速停车（当转速为零时，及时关掉电源，防止反转）。倒拉反接制动时，T与TL反向，电机反转使重物匀速下降。回馈制动的特点是n>n1，电磁转矩和转差率均为负值，电磁转矩变为制动转矩。电动机作为发电机运行，将机械功率变成电功率向电网输送电能。

★小结4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速

三相异步电动机的调速方法有三种：变极调速、变频调速和变转差率调速。其中变转差率调速（降压调速、转子回路串电阻调速）设备简单，起动性能好，但效率低。变极调速是改变三相绕组中的电流方向，使极对数成倍地变化，可制成多速电机。变频调速是改变电动机定子的电源频率，同时电压要相应的变化。

由于三相异步电动机在经济和应用上的优势，需要不断扩大异步电动机的应用范围。随着电力电子技术的发展，异步电动机变频调速和串级调速不断完善，将成为鼠笼型异步电动机和绕线型异步电动机进行调速的发展方向。★小结4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速

1．三相异步电动机常用的起动方法有哪些？有何特点？各适用于什么场合？

2．三相异步电动机在通电起动时要注意哪些问题？

3．三相异步电动机常用的制动方法有哪些？一般适用于什么场合？

4．说出在连接三相异步电动机Y-△降压起动控制电路时，主电路、控制电路、零线、保护线所用线的颜色。

5．什么是三相异步电动机的调速？★复习思考题4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速

6．三相异步电动机常用的调速方法有哪些？有何特点？各适用于什么场合？

7．简述三相绕线型异步电动机转子绕组串电阻的调速原理和过程。

8．用普通的鼠笼型异步电动机能否进行变极调速？

9．如发现三相异步电动机在通电后不转动怎么办？主要考虑哪些问题？

10．为什么变极调速时需要同时改变电源的相序？★复习思考题4、三相异步电动机的运行与测试任务说明★学习目标

了解三相异步电动机机械特性是学习三相异步电动机电力拖动的重点。本任务是让学生经过理论知识的积淀，理解三相异步电动机机械特性的三种表达式，重点掌握实用表达式；再通过实际操作的训练，使学生对三相异步电动机的起动、制动、固有机械特性与人为机械特性的特点及其特性曲线加深理解，了解其在工业生产中的应用，能够正确的检测、判断、排除三相鼠笼异步电动机的典型故障。4、三相异步电动机的运行与测试知识和能力要求★学习目标

能力要求(1)能够正确连接三相异步电动机的运行电路；(2)能够正确连接三相异步电动机的测试电路；(3)能够正确使用相关的仪器仪表对三相异步电动机进行测试；(4)能够正确进行三相异步电动机机械特性测试及参数的分析；(5)能够正确检测、判断、排除三相鼠笼异步电动机的典型故障。

知识要求(1)了解三相异步电动机的起动、制动及运行原理；(2)理解三相异步电动机的工作特性和机械特性；(3)掌握三相异步电动机运行中的测试方法；(4)掌握三相异步电动机运行及测试电路的连接；(5)掌握三相鼠笼异步电动机典型故障的检测、判断及排除方法。4、三相异步电动机的运行与测试工作内容及要求★任务二三相异步电动机的起动、制动及调速

了解三相异步电动机的起动、制动、调速的基本知识。通过相关的实验，加深对三相异步电动机的起动、制动、调速意义的理解，同时在实际操作中不断提高电工工具、仪表的应用能力，是所学理论知识与实际应用相融合。任务准备

三相异步电动机的起动主要是直接起动和降压起动两种，针对三相异步电动机的不同结构（鼠笼型和绕线型），又具有多种不同的起动方法。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速一、三相异步电动机的起动★任务准备1.三相鼠笼型异步电动机的起动方法1)三相鼠笼型异步电动机的直接起动

直接起动就是利用开关或接触器将电动机的定子绕组直接接入额定电压的电网上，也称为全压起动。直接起动时，起动电流很大，可达额定电流的5～7倍。对于频繁起动的电动机，过大的起动电流将造成电动机发热，影响电动机的使用寿命。过大的起动电流还会使供电线路的压降增大，影响同一线路上的其他用电设备正常运行，甚至由于欠压保护而使得正在运行的电气设备断电。因此，电动机直接起动时应满足一定的限制条件。（1）机械设备是否允许电机直接起动，这是先决条件。（2）直接起动时，不允许电动机的容量大于10％～15％主变压器的容量。（3）起动过程中电压降△U不大于15％UN。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速一、三相异步电动机的起动★任务准备2)三相鼠笼型异步电动机的降压起动

对于鼠笼型异步电动机而言，若其功率较大，又不满足直接起动的需求时，则必须采用降压起动来减小起动电流。三相异步电动机常用的降压起动控制方法有Y-△降压起动、自耦变压器降压起动、延边三角形起动、定子串联电阻（电抗）起动。

三相鼠笼型异步电动机起动时，通过起动设备使加在电动机上的电压小于额定电压，当转速达到一定值，再使电压上升到额定值。下面介绍两种常用的降压起动方法。（1）Y-△降压起动。

Y-△降压起动，即对定子绕组在起动和运行过程中采取不同的联结方式（起动时为星形联结，运行时为三角形联结）。此方法只适用于电动机正常运行且定子绕组为三角形联结的情况，以保证电动机在额定电压下正常运行。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速一、三相异步电动机的起动★任务准备（2）自耦变压器降压起动。

自耦变压器（又称为自耦补偿器）降压起动控制，适用于鼠笼型异步电动机定子绕组为星形联结的情况。自耦变压器实际上是一组调压器，输入端直接与三相交流电源连接，输出端通过不同的抽头（输出不同级别的电压）与电动机定子绕组连接。起动时，自耦变压器向电动机提供低于额定值的电源，电动机实施降压起动。起动结束时，将电动机直接接到电网上运行，同时将自耦变压器从电网上切除。2.三相绕线型异步电动机的起动1)转子绕组串联电阻起动

转子绕组串联电阻起动，即起动时在电动机转子电路中串入多级电阻，待电动机转速基本稳定时再将其从转子电路中一一切除。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速一、三相异步电动机的起动★任务准备

三相绕线异步电动机转子串联电阻起动过程：首先起动时转子回路串联全部的起动电阻，随着起动过程的推移，切除部分电阻，剩余电阻继续进行起动，当起动过程结束时，转子回路中串入的起动电阻全部被切除，电动机进入到正常运行。2）转子绕组串联频敏变阻器起动

转子绕组串联电阻起动的绕线型异步电动机，当功率较大时，转子电流很大。若想在起动过程中有较大的起动转矩且保持起动平稳，则必须串联较多的电阻，这导致设备的结构复杂而且造价昂贵。如果采用频敏变阻器代替起动电阻，则可克服上述缺点。

频敏变阻器RBP是一个铁损耗很大的三相电抗器，它是一种无触头的电磁元件，因其等效电阻与频率成正比变化，故称为频敏变阻器。4、三相异步电动机的运行与测试任务说明★学习目标

了解三相异步电动机机械特性是学习三相异步电动机电力拖动的重点。本任务是让学生经过理论知识的积淀，理解三相异步电动机机械特性的三种表达式，重点掌握实用表达式；再通过实际操作的训练，使学生对三相异步电动机的起动、制动、固有机械特性与人为机械特性的特点及其特性曲线加深理解，了解其在工业生产中的应用，能够正确的检测、判断、排除三相鼠笼异步电动机的典型故障。4、三相异步电动机的运行与测试知识和能力要求★学习目标

能力要求(1)能够正确连接三相异步电动机的运行电路；(2)能够正确连接三相异步电动机的测试电路；(3)能够正确使用相关的仪器仪表对三相异步电动机进行测试；(4)能够正确进行三相异步电动机机械特性测试及参数的分析；(5)能够正确检测、判断、排除三相鼠笼异步电动机的典型故障。

知识要求(1)了解三相异步电动机的起动、制动及运行原理；(2)理解三相异步电动机的工作特性和机械特性；(3)掌握三相异步电动机运行中的测试方法；(4)掌握三相异步电动机运行及测试电路的连接；(5)掌握三相鼠笼异步电动机典型故障的检测、判断及排除方法。4、三相异步电动机的运行与测试工作内容及要求★任务二三相异步电动机的起动、制动及调速

了解三相异步电动机的起动、制动、调速的基本知识。通过相关的实验，加深对三相异步电动机的起动、制动、调速意义的理解，同时在实际操作中不断提高电工工具、仪表的应用能力，是所学理论知识与实际应用相融合。任务准备

三相异步电动机的起动主要是直接起动和降压起动两种，针对三相异步电动机的不同结构（鼠笼型和绕线型），又具有多种不同的起动方法。4.2、三相异步电动机的起动、制动及调速二、三相异步电动机的制动★任务准备

当三相异步电动机的定子绕组断开三相交流电源而接入直流电时，定子绕组便产生一个恒定的磁场。其转子由于机械惯性作用，转速不能突变，继续维持原旋转方向，这样，转子导条切割此恒定磁场而感应电动势和电流，转子电