三相异步电动机的运行与测试（电机调速技术）

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★任务三三相异步电动机的故障模拟测试

通过三相异步电动机的故障模拟测试实验，了解三相异步电动机的常见故障、可能原因及处理方法,学会相关仪器仪表及设备的应用。任务准备

三相异步电动机在长期的运行过程中会发生各种各样的故障，综合起来可分为电气故障和机械故障两大类。电气故障主要有定子绕组、转子绕组、定转子铁心、开关及起动设备的故障等。机械故障主要有轴承、转轴、风扇、机座、端盖、负载机械设备等。及时判断分析故障原因并进行相应处理，有利于防止故障扩大、保证设备的正常运行。4.3、三相异步电动机的故障模拟测试二、三相异步电动机常见故障的诊断方法★任务准备

三相异步电动机的常见故障现象、故障的可能原因以及相应的处理方法可以查阅相关书籍。下面介绍三相异步电动机常见故障的诊断方法。为了方便学生应用实物进行练习，采用电机模拟练习（简称故障模拟）。该实验不是将三相异步电动机拆开进行故障测试，而是将故障模拟装置连接到正常的三相异步电动机上，对电机的各种故障进行模拟，如某相绕组对地短路、某相绕组断路、线间短路、部分绕组短路等。典型故障的模拟装置如图4-31所示。图4-31典型故障模拟装置4.3、三相异步电动机的故障模拟测试二、三相异步电动机常见故障的诊断方法★任务准备

注意：1、测绝缘电阻：要用500V摇表(这与所选电机有关)；2、测每相线圈电阻：要使用万用表。

该故障模拟装置可以设13个开关，13个开关组成不同的错误形式。开关处于“0”状态时，表示电机正常，开关处于“1”状态时，表示电机已出现故障，用不同的开关来模拟电机的不同故障（如某相绕组对地短路，某相绕组断路，线间短路，部分绕组短路等），13个开关所模拟的电机的13种故障如下（可以依据实际情况，由教师自己设置）。设置序号S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13诊断结论U相绕组对地短路V相绕组对地短路W相绕组对地短路W相绕组断路W相绕组大部分短路U相和W相两相间短路V相线圈断路；

V相绕组部分短路V相和W相两相间短路U相线圈断路U相绕组部分短路V相和U相两相间短路

电机过热其保护开关断开注：如设置序号S1表示，通过开关S1设置了一个故障。诊断结论是经过检测，判断出电动机的故障（例如：S1设置了U相线圈对地短路的故障）。4.3、三相异步电动机的故障模拟测试实训模块

三相鼠笼型异步电动机典型故障模拟测试★任务实施

实训目的

实训工具和仪表（1）万用表、摇表(绝缘表)各1块。（2）常用电工工具，故障模拟测试盒。（3）三相鼠笼型异步电动机1台。（1）熟悉相关的测试仪表。（2）理解三相鼠笼型异步电动机故障测试的原理。（3）学会三相鼠笼型异步电动机典型故障的测试。4.3、三相异步电动机的故障模拟测试实训模块

三相鼠笼型异步电动机典型故障模拟测试★任务实施

实训方法和步骤

注意事项（1）故障模拟测试必须在断电的条件下进行。（2）每次只设置一个故障，每完成一个测试后都要将开关复位。（3）注意在不同的测试项目中正确选用测量仪表。请按照教材上的实训方法和步骤，在对三相鼠笼异步电动机典型故障进行检查和测试，并认真填写测试报告。4.3、三相异步电动机的故障模拟测试知识链接

三相异步电动机常用参数的测量方法★任务实施1.测量仪器的选用与测量方法

万用表和摇表（绝缘表）的选择：测量电动机某相绕组的电阻，要用万用表电阻挡来测量；测量电动机的绝缘电阻用摇表或绝缘表来测量。1）用摇表（绝缘表）测极间的绝缘电阻

极间的绝缘电阻主要包括每相绕组对地的绝缘电阻和相与相之间的绝缘电阻。例如，电压为380V，绝缘电阻≥380kΩ。一般在500V以下，绝缘电阻≥500kΩ即0.5MΩ。

另外，注意在测绝缘电阻时，一定要看清楚被测绝缘电阻的范围，根据被测绝缘电阻的范围正确选用摇表（绝缘表）。使用摇表时，如果摇得太慢其发电机所发出的电压太低就会带来测量的误差。一般规定120n/min（允许误差20%，但不应大于25%）。4.3、三相异步电动机的故障模拟测试知识链接

三相异步电动机常用参数的测量方法★任务实施2）热保护开关的测量

热保护开关：电机由于过载就会发热，当发热到一定温度，热保护开关断开，电机停转，对电机起到保护作用。在断电的情况下，用万用表测量热保护开关的通断。2.根据给出要求测试相关的电机参数

用万用表分别测量电机三相绕组的电阻值，三相绕组电阻值应当是相等的，即RU=RV=RW。

当电机出现故障时，以RU为例，可能会出现下列三种情况。

（1）RU>>RV表明U相绕组断路。

（2）RU=0表明U相绕组短路。

（3）RU<RU表明绕组间部分短路（匝间短路）。4.3、三相异步电动机的故障模拟测试问题1

简述故障模拟测试盒的理论依据是什么？问题与思考问题2

三相鼠笼异步电动机典型故障模拟测试是否通电？主要归纳为几个方面的测试？

问题3

说出几个三相鼠龙异步电动机典型故障的修复方法？4.3、三相异步电动机的故障模拟测试★评价与考核

请按照教材中评价考核表对任务三的完成情况进行评价考核。4.3、三相异步电动机的故障模拟测试

本任务主要是利用典型故障模拟装置，练习正确的检测三相异步电动机的典型故障。通过操作训练和对模拟装置的理解，使学生能够正确检测、判断三相鼠笼异步电动机典型故障；正确的选用、使用相关的工具及仪表。进而达到能在未来的实际工作中，正确判断、排除三相鼠笼异步电动机故障的目的。★小结4.3、三相异步电动机的故障模拟测试

1、三相异步电动机常用的起动方法有哪些？

2、简述三相异步电动机的常见故障、可能原因及处理方法。

3、检测三相异步电动机的常用工具、仪表有哪些？

4、三相异步电动机制动方法有哪几种？

5、三相异步电动机的调速方法有几种？有哪几种？

6、简述定期大修的期限及项目。

7、简述定期小修的期限及项目。

8、想一想测量绝缘电阻能用万用表的欧姆档吗？为什么？

★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★任务三三相异步电动机的故障模拟测试

通过三相异步电动机的故障模拟测试实验，了解三相异步电动机的常见故障、可能原因及处理方法,学会相关仪器仪表及设备的应用。任务准备

三相异步电动机在长期的运行过程中会发生各种各样的故障，综合起来可分为电气故障和机械故障两大类。电气故障主要有定子绕组、转子绕组、定转子铁心、开关及起动设备的故障等。机械故障主要有轴承、转轴、风扇、机座、端盖、负载机械设备等。及时判断分析故障原因并进行相应处理，有利于防止故障扩大、保证设备的正常运行。4.3、三相异步电动机的故障模拟测试一、三相异步电动机的检修★任务准备1.定期小修的期限和项目

定期小修一般不拆开电动机，只对电动机进行清理和检查，小修周期为6~12个月。定期小修的主要项目如下。（1）清理电动机外壳，擦除运行中积累的油垢。（2）测量电动机定子绕组的绝缘电阻，注意测试完毕后要重新将线盒接好，拧紧接头螺母。（3）检查电动机端盖、地脚螺栓是否紧固，若有松动应拧紧或更换新的螺栓。（4）检查接地线是否可靠。（5）检查、清理电动机的通风道及冷却装置。（6）拆下轴承盖，检查润滑油是否干枯、变质，并及时加油或更换洁净的润滑油。处理完后，应注意安装好轴承盖，检查螺栓是否紧固。（7）检查电动机与负载机械间的传动装置是否良好。（8）检查电动机的起动和保护装置是否完好。4.3、三相异步电动机的故障模拟测试一、三相异步电动机的检修★任务准备2.定期大修的期限和项目

三相异步电动机的定期大修应结合负载机械的大修进行，大修周期一般为2~3年。定期大修时，必须把电动机全部拆开，进行以下项目的检查和修理。1）定子的清扫及检修（1）用压力为0.2~0.3MPa的干净压缩空气，将通风道和绕组端部的灰尘或杂质吹干净，并用棉布蘸汽油擦净绕组端部的油垢，但必须注意防火，如果油垢较厚，可用木板或绝缘板制成的刮片清除。（2）检查外壳、地脚，应无开焊、裂纹和损伤变形。（3）检查铁心各部位应紧固完整，没有过热变色、锈斑、磨损、变形、折断和松动等异常现象。铁心的松紧可用小刀片或螺丝刀插试，若有松弛现象，应在松弛处打入绝缘板制成的楔子。若发现铁心有局部过热烧成的蓝色痕迹，应进行处理并做铁心发热实验。（4）检查槽楔是否有松动、断裂、变形等现象，并用小木锤轻轻敲击4.3、三相异步电动机的故障模拟测试一、三相异步电动机的检修★任务准备应无空振声。如果松动的槽楔超过全长的1/3以上，须退出槽楔，加绝缘垫后重新打紧。更换槽楔后应喷漆或涂漆，并按规程规定做耐压实验。（5）检查定子绕组端部绝缘有无损坏、过热、漆膜脱落现象，端部绑线、垫块等有无松动，若漆膜有脱落、膨胀、变焦和裂纹等，应刷漆修补，脱落严重时应在彻底清除后，重新喷涂绝缘漆，甚至更换绕组；若端部绑线松弛或断裂时，应重新绑扎牢固。（6）检查定子绕组引线及端子盒，引线绝缘应完好无损，否则应重包绝缘；引线绝缘应无虚焊、开焊；引线应无断股；引线接头应紧固无松动。（7）测量定子绕组的绝缘电阻和吸收比，判断绕组绝缘是否受潮或有无短路，若绕组有短路、接地（触壳）故障，应进行修理，若绝缘受潮，应根据具体情况和现场条件选用适当的干燥方法进行干燥处理。4.3、三相异步电动机的故障模拟测试一、三相异步电动机的检修★任务准备2.定期大修的期限和项目

2）转子的清扫及检修（1）用压力为0.2~0.3MPa的干净压缩空气吹扫转子各部位的积灰，用棉布蘸汽油擦除油垢，再用干净的棉布擦净。（2）检查转子铁心，应紧密，无锈蚀、损伤和过热变色等现象。（3）检查转子绕组，对笼式转子，导条及短路环应紧固可靠，没有断裂和松动，如发现开焊、断条等现象应进行修理；对绕线型转子，除检查与定子绕组相同的项目外，还要检查转子两端钢轧带应紧固可靠，无松动、移位、断裂、过热、开焊等现象。（4）检查绕线型转子的集电环和电刷装置，并清扫刷架、集电环引线，调整电刷压力，打磨集电环，还要检查刷装置，其动作应灵活可靠。（5）检查风扇叶片应紧固，铆钉齐全丰满，用木锤轻敲叶片，响声应清脆，风扇上的平衡块应紧固无移位。（6）检查转轴滑动面应清洁光滑，无碰伤、锈斑及椭圆变形。4.3、三相异步电动机的故障模拟测试一、三相异步电动机的检修★任务准备2.定期大修的期限和项目

3）轴承的清洗及检修（1）清除轴承内的旧润滑油，用汽油或煤油清洗后，再用干净的棉布擦拭干净，清洗后不得将刷毛或布丝遗留在轴承内。（2）对清洗后的轴承进行仔细检查，滑动轴承瓦胎与钨金应紧密结合，钨金面应圆滑光亮，无砂眼、碰伤等现象；滚动轴承内、外圈应光滑，无伤痕、裂纹和锈迹；手工拨转应转动灵活，无卡涩、制动、摇摆及轴向窜动等缺陷，否则应进行修理或更换。（3）测量轴承间隙，滑动轴承的间障可用塞尺测量，滚动轴承间隙可用塞尺或铅丝测量，若测得的轴承间隙超过规定值，应进行修理或更换新轴承。（4）检查轴承盖、轴承、放油门及轴头等结合部位，应严密无甩油现象。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，转子电流与恒定磁场相互作用而产生电磁力和电磁转矩。此时，电磁转矩与转速方向相反，起制动作用，使电动机迅速停车。当电动机的转速下降到零时，转子感应电动势和感应电流均为零，此时制动过程结束。由于这种方法是用消耗转子的动能（转换成电能）来进行制动的，因此称为能耗制动，其机械特性曲线如图4-19所示。1.三相异步电动机能耗制动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1.三相异步电动机能耗制动三相异步电动机能耗制动原理图4-19三相异步电动机能耗制动的机械特性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

由能耗制动时的机械特性曲线可以看出，电动机原来工作在固有机械特性曲线1的A点，在制动瞬间，电磁转矩与A点的电磁转矩方向相反，且由于转速不能突变，故其工作点由A点向能耗制动曲线2上的B点移动。当到达B点时，由于电磁转矩与转子转向相反，电动机便开始减速，即沿曲线2开始下移，直到原点，从而实现制动。2.三相异步电动机反接制动

三相异步电动机反接制动包括电源反接制动和倒拉反接制动两种。电源反接制动是指将三相异步电动机的任意两相定子绕组的电源线对调，即通过改变电动机的供电相序，产生反向旋转力矩。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

如图4-20所示。此时定子产生的旋转磁场的方向会随着电源的反接而反向，电磁转矩的方向也随之反向。由于机械惯性，电动机转速未变，从而起到制动的作用。电源反接制动的机械特性曲线如图4-21所示。图4-20三相异步电动机电源反接制动原

图4-21三相异步电动机电源反接制动的机械特性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3.三相异步电动机回馈制动

回馈制动也称为再生发电制动。在电动机工作过程中，由于位能性负载的作用，可使电动机的转速超过旋转磁场的同步转速,此时电动机转子铁心与旋转磁场的相对切割方向同电动机运行状态时相反,则转子电流和电磁转矩的方向也相反，即电磁转矩方向与转子旋转方向相反，电磁转矩变为制动转矩。此时，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。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、三相异步电动机的通电运行与测试工作内容及要求★任务一三相异步电动机的通电运行与测试

这一部分要求学生在实训中，先从三相异步电动机的空载运行入手，然后研究三相异步电动机的负载运行，让学生在实际操作中逐步领悟概念，理解三相异步电动机的运行原理。通过对实际的三相异步电动机进行通电运行、相关参数测试，使学生进一步理解三相异步电动机的机械特性，掌握相关参数的测量、计算方法，进而学会对三相异步电动机运行情况的分析。任务准备

三相异步电动机的主要优点是结构简单，制造方便，价格低廉，运行可靠，具有较高的运行效率和较好的工作特性。但是，传统异步电动机（交流电动机）的起动性能与调速性能都要逊色于直流电动机。随着晶闸管元器件及交流调速系统的发展，三相异步电动机在调速性能等方面已经可以与直流电动机媲美。4.1、三相异步电动机的通电运行与测试二．三相异步电动机的磁动势与感应电动势★任务准备1.定子磁动势

当三相异步电动机定子的三相对称绕组接到三相对称电源上时，定子所产生的磁动势是圆形旋转磁动势，记为F1，其表达式为F1（x，t）=（3/2）F1mcos（wt－πx/τ）

（4-1）F1m=（3/2）×0.9×N1Kw1I1/p1

（4-2）式中，F1m为幅值；N1为定子一相绕组串联的匝数；Kw1为定子绕组的系数；p1为定子极对数；I1为定子绕组电流的有效值，A。2.转子磁动势

当转子的三相绕组中流过三相对称电流时，也会产生磁动势，这个磁动势也是旋转磁动势，记为F2。假设电动机以转速n旋转，转子电流产生的三相合成旋转磁场的幅值为4.1、三相异步电动机的通电运行与测试★任务准备

F2m=（3/2）×0.9×N2Kw2I2/p2

（4-3）式中，N2为转子一相绕组串联的匝数；Kw2为转子绕组的系数；p2为转子极对数；I2为转子绕组电流的有效值，A。

假设三相异步电动机带负载时，转子转速为n，同步转速为n1，则转子绕组中感应电动势及电流的频率为f2=p(n1－n)/60=psn1/60=sf1(4-4)式中，f2为转子绕组中感应电动势及电流的频率，Hz。3.合成磁动势

由于作用在三相异步电动机上的定子磁动势F1和转子磁动势F2以相同的转速旋转，根据三相异步电动机定子、转子磁动势的矢量关系，可用矢量叠加的方法合成，得到一个合成的磁动势F0。其合成磁动势可以表示为：F0=F1+F2

由上面的分析可知，当三相异步电动机转子以转速n旋转时，定子、转子的磁动势关系并没有改变，只是各自数值大小和相互间的相位不同。4.1、三相异步电动机的通电运行与测试★任务准备4.感应电动势

由于主磁通Φm与定子绕组和转子绕组相交链，因此，分别在定子绕组和转子绕组中感应出对称的定子电动势E1和转子电动势E2S，其有效值分别为

E1=4.44f1N1Kw1Φm

(4-5)

E2S=4.44sf1N2Kw2Φm

(4-6)

定子电动势E1和转子电动势E2S在相位上都滞后于主磁通Φm

90°，所以E1和E2S的相量表达式分别为E1=－j4.44f1N1Kw1Φm(4-7)E2S=－j4.44sf1N2Kw2Φm

（4-8）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、三相异步电动机的通电运行与测试工作内容及要求★任务一三相异步电动机的通电运行与测试

这一部分要求学生在实训中，先从三相异步电动机的空载运行入手，然后研究三相异步电动机的负载运行，让学生在实际操作中逐步领悟概念，理解三相异步电动机的运行原理。通过对实际的三相异步电动机进行通电运行、相关参数测试，使学生进一步理解三相异步电动机的机械特性，掌握相关参数的测量、计算方法，进而学会对三相异步电动机运行情况的分析。任务准备

三相异步电动机的主要优点是结构简单，制造方便，价格低廉，运行可靠，具有较高的运行效率和较好的工作特性。但是，传统异步电动机（交流电动机）的起动性能与调速性能都要逊色于直流电动机。随着晶闸管元器件及交流调速系统的发展，三相异步电动机在调速性能等方面已经可以与直流电动机媲美。4.1、三相异步电动机的通电运行与测试三．三相异步电动机的等效电路与相量图

三相异步电动机和变压器一样，也是通过磁场从定子（一次侧）向转子（二次侧）传输能量，两者之间只有磁的耦合而无电的直接联系。故分析变压器内部电磁关系的基本方法也适应于三相异步电动机，可以利用变压器的等效电路对三相异步电动机进行分析。采用与变压器相似的方法，在不改变定子绕组特性和电动机电磁性能的条件下，将转子绕组先进行折算，然后将折算后的转子绕组和定子绕组直接联系起来，得到等效电路，从而简化分析和计算。★任务准备1．三相异步电动机的等效折算1）频率折算

频率折算的主要目的是用一个等效的静止转子电路代替实际旋转的转子系统，使等效转子电路与定子电路具有相同的频率。由前面的分析可知，只有当转子静止时，两者才具有相同的频率。因此，频率折算就是用静止的转子来等效代替旋转的转子。4.1、三相异步电动机的通电运行与测试

在折算的过程中要遵守两个原则：一是转子磁动势不变，二是转子电路的功率和损耗不变。设转子频率为f2，定子频率为f1。

三相异步电动机的转子绕组正常运行时，每相电流为I2S=E2S/Z2S=E2S/（R2+jX2S）=sE2

/（R2+jsX2）

（4-9）式中，E2为转子不动时的感应电动势，V，E2=4.44f1N2Kw2Φm；Z2S为转子绕组在转差率为s时的漏阻抗，Ω；X2S为转子电抗，X2S=2πf2L2，Ω；X2为转子不动时的每相漏电抗，X2=2πf1L2，Ω。

将式（4-9）右侧的分子、分母同时除以s，得

I2=E2/（R2/s+jX2）

（4-10）★任务准备4.1、三相异步电动机的通电运行与测试

由式（4-9）和式（4-10）可知，频率折算的方法是将原转子电路中的电阻R2除以s变换为R2/s，即在原转子电路中串联一个阻值大小为（1－s）R2/s的附加电阻。经频率折算后，原旋转的转子就被静止的转子代替，此时静止的转子不再有机械功率输出及机械损耗。

由能量守恒定律可知，原转子的机械功率及损耗将全部消耗在附加电阻（1－s）R2/s上，即附加电阻（1－s）R2/s上消耗的功率等于转轴上的机械功率和转子机械损耗之和，称为总机械功率。★任务准备2）转子绕组折算

三相异步电动机转子绕组的折算和变压器的绕组折算一样，是用一个和定子绕组具有相同相数m1、每相匝数为N1及绕组系数为Kw1的等效转子绕组，代替原来相数为m2、每相匝数为N2及绕组系数为Kw2的实际转子绕组。一般在折算后的值上加“′”予以区别。4.1、三相异步电动机的通电运行与测试

根据转子磁动势折算前后保持不变的原则，可知

折算后的转子电流为

（4-11）式中，Ki为电流比，Ki=m1N1Kw1/（m2N2Kw2）。

根据转子的视在功率折算前后不变的原则，可知

折算后的转子电动势为

（4-12）式中，Kv为电动势比，Kv=N1Kw1/（N2Kw2）。

根据转子铜损耗在折算前后不变的原则，可知

折算后的转子电阻为

（4-13）式中，kikv为阻抗变比。★任务准备4.1、三相异步电动机的通电运行与测试3）三相异步电动机的等效电路

（1）折算后，三相异步电动机的基本方程组为★任务准备

（2）T形等效电路。由式（4-14）可画出三相异步电动机的T形等效电路，如图4-1所示。图4-1三相异步电动机的T形等效电路4.1、三相异步电动机的通电运行与测试（3）简化等效电路

由于图4-1中的T形等效电路是一个串、并联混合电路，计算和分析时比较复杂。因此，在实际应用时常把励磁电流移到输入端，这样电路就简化为单纯的并联电路，如图4-2所示。★任务准备

图4-2三相异步电动机的简化等效电路4.1、三相异步电动机的通电运行与测试★任务准备2．三相异步电动机的相量图表示

由折算后的三相异步电动机的基本方程组（4-14）或图4-1，可以画出相应的相量图，如图4-3所示。图4-3三相异步电动机的相量图4.1、三相异步电动机的通电运行与测试实训模块1三相异步电动机功率的计算与测量★任务实施

实训方法和步骤略

注意事项（1）认真识读电机铭牌，看懂实验电路图。（2）通电前一定要认真检查电路，注意测量仪表量程的正确性。（3）整个操作过程要注意安全，遵守操作规程。（4）测试完成要保持现场的环境，写出实验报告。4.1、三相异步电动机的通电运行与测试知识链接1三相异步电动机的功率、转矩和工作特性

★任务实施1．三相异步电动机的功率

三相异步电动机运行时，由电源提供的从定子绕组输入的功率为P1，且有

定子电流I1流过定子绕组电阻R1，产生一小部分功率损耗即为定子铜损耗PCu1，定子铁心消耗一小部分铁损耗PFe，余下部分通过磁场由定子传送到转子即为电磁功率Pem。式中，U1为定子电压；I1为定子电流；m1为相数。4.1、三相异步电动机的通电运行与测试★任务实施式中，m1为3，则电磁功率Pem可以表示为

电磁功率Pem传递到转子回路，在转子绕组上产生的损耗为转子铜损耗PCu2，有=sPem

三相异步电动机正常运行时转差率很小，转子铁心中磁通变化频率很低，转子的转速接近于同步转速，故转子的铁损耗可忽略不计。因此，三相异步电动机的铁损耗可近似看成是定子铁损耗Pem，转子的总机械功率Pmec为传递到转子的电磁功率Pem减去转子的铜损耗PCu2，即Pmec=Pem－PCu24.1、三相异步电动机的通电运行与测试★任务实施

在三相异步电动机运行时，由轴承及风阻等摩擦引起的损耗，称为机械损耗，用Pm表示。除此之外，还有由高次谐波磁通及漏磁通感应电势和电流引起的附加损耗Padd。总机械功率Pmec减去机械损耗Pm和附加损耗Padd，就是电机轴上输出的机械功率P2，即Pm=Pmec－（Pm＋Padd）

异步电动机的附加损耗很小，不易计算。在一般大型异步电动机中约为输出功率的0.5%；在小型异步电动机中，满载时可达输出功率的1%~3%或更大。

综上所述，异步电动机从电源输入功率P1到转轴输出功率P2有P2=P1－PCu1－PFe－PCu2－Pm－Padd=P1－ΣP

（4-24）式中，ΣP为异步电动机的总损耗，单位W。

三相异步电动机的效率η为4.1、三相异步电动机的通电运行与测试★任务实施2．三相异步电动机的转矩关系

将机械功率平衡方程式（4-23）两边同除以转子的机械角速度ω，可得到与各项功率相应的转矩和转矩平衡方程式P2/ω=Pmec/ω－（Pm+Padd）/ω，即T2=Tem－T0

（4-26）式中，Tem为异步电动机的电磁驱动转矩，N·m，Tem=Pmec/ω；T2为异步电动机转轴上输出的机械负载转矩，N·m，是制动转矩，T2=P2/ω；T0为空载制动转矩，N·m，T0=（Pm+Padd）/ω。Tem=Pmec/ω=Pemω1

（4-27）式中，ω1为同步角速度，rad/s，ω1=2πn1/60；Pmec=（1－s）Pem。

式（4-27）表明，电磁转矩既可以用转子的总机械功率除以角速度ω来计算，又可以用电磁功率除以同步角速度来计算。4.1、三相异步电动机的通电运行与测试实训模块2三相异步电动机的运行机械特性★任务实施

实训目的（1）掌握三相异步电机的空载和负载实验的方法；（2）测量三相鼠笼异步电动机的空载特性；（3）测取三相鼠笼异步电动机的工作特性；（4）绘制三相鼠笼异步电动机空载及负载的特性曲线。

实训工具和仪表（1）常用电工工具，三相标准电源、控制器，连轴器2个，连轴器护罩2个，轴端护罩1个。（2）万用表、电压表、电流表、功率表各1块。（3）测速发电机1台，磁粉制动器1台，三相鼠笼异步电动机1台。4.1、三相异步电动机的通电运行与测试实训模块2三相异步电动机的运行机械特性★任务实施

实训方法和步骤1）观察并记录三相鼠笼异步电动机铭牌数据，根据铭牌数据对额定转矩、输入功率、转差率、同步转速和效率进行计算。2）按实验电路图4-6连接电路，检查无误方可通电运行。3）试验时定子施以额定频率的对称三相额定电压（不带负载），稳定运行一段时间后调节电压，使其从（1.1~1.3）UN开始逐渐降低，直至转速出现明显变化为止。记录几组定子相电压、空载电流、空载输入功率，填写三相异步电动机空载实验数据记录表。4.1、三相异步电动机的通电运行与测试实训模块2三相异步电动机的运行机械特性★任务实施

实训方法和步骤序号电压U/V电流I/A功率P/WUUVUVWUWUU0(平均)IUIVIWI0(平均）P1P2P01

2

3

4

三相异步电动机空载实验数据记录表（4）绘制三相异步电动机空载特性曲线I0=f（U0）和P0=f（U0）。（5）按图再次检查实验电路无误方可通电。4.1、三相异步电动机的通电运行与测试实训模块2三相异步电动机的运行机械特性★任务实施

实训方法和步骤4）绘制三相异步电动机空载特性曲线I0=f（U0）和P0=f（U0）。5）按图再次检查实验电路无误方可通电。6）实验时给定子施以对称的三相额定电压，稳定运行一段时间后调节负载，使其按照“三相异步电动机负载载实验数据记录表”中的力矩大小逐渐加大负载。记录相关数据。将测量数据填入三相异步电动机负载实验数据记录表。7）根据测量和计算的数据，画出三相鼠笼异步电动机的负载特性曲线。4.1、三相异步电动机的通电运行与测试实训模块2三相异步电动机的运行机械特性★任务实施

实验分析（1）哪一条特性曲线显示的是来自电网的输入电流？（2）叙述一下电机在加大负载时，效率和功率因数的变化过程（特性曲线）4.1、三相异步电动机的通电运行与测试实训模块2三相异步电动机的运行机械特性★任务实施

注意事项（1）认真识读电机铭牌，看懂实验电路图。（2）通电前一定认真检查电路，注意测量仪表的量程的正确性。（3）整个操作过程要注意安全，遵守操作规程。（4）测试完成要保持现场的环境，写出实验报告。4.1、三相异步电动机的通电运行与测试知识链接2三相异步电动机的机械特性知识★任务实施1.三相异步电动机的工作特性分析

三相异步电动机的工作特性曲线如图4-7所示，下面将分别介绍如下。图4-7三相异步电动机的工作特性4.1、三相异步电动机的通电运行与测试知识链接2三相异步电动机的机械特性知识★任务实施1）转速特性n=f(P2)

转速特性是指异步电动机在额定电压和额定频率下运行时，转速随输出功率变化而变化的关系。

当异步电动机空载运行时，输出功率P2为零，转子的转速接近同步转速n1。随着负载的增大，转速n减小，这必然导致转差率s增大。

此时，转子电流和转子电动势也增大，以产生大的电磁转矩来平衡负载转矩。一般情况下，额定转差率sN=0.01~0.06，相应的转速变化很小，所以转速特性曲线n=f(P2)，是一条稍向下倾斜的曲线。2）电磁转矩特性T2=f(P2)

转矩特性是指异步电动机在额定电压和额定频率下运行时，转矩随输出功率变化而变化的关系。由式（4-26）可知，稳态运行时，异步电动机的输出转矩为。4.1、三相异步电动机的通电运行与测试知识链接2三相异步电动机的机械特性知识★任务实施T2=Tem－T0（4-26）。

当异步电动机的负载在额定范围之内时，转速和角速度变化很小；当电动机空载时，输出转矩为零，空载转矩T0基本不变，故T2

=f(P2)近似为一条直线。3）定子电流特性I1=f(P2)

定子电流特性是指异步电动机在额定电压和额定频率下运行时，定子电流随输出功率变化而变化的关系。

异步电动机空载运行时，转子电流I′2≈0，此时定子电流I1几乎全部为励磁电流I0。当电动机负载运行时，随着负载的增加，转子转速下降，转子电流增大，随着输出功率的增大，定子电流亦随之增大，且定子电流的增大几乎与输出功率成正比例增加。

图中为Tem。4.1、三相异步电动机的通电运行与测试知识链接2三相异步电动机的机械特性知识★任务实施4）定子功率因数特性cosφ1=f(P2)

定子功率因数特性是指异步电动机在额定电压和额定频率下运行时，定子功率因数随输出功率变化而变化的关系。

当电动机空载时，定子电流I1几乎全部为励磁电流I0，主要用于无功励磁，所以功率因数cosφ1很低，通常约为0.2。随着负载的增大，功率因数也逐渐增大，当接近额定负载时，功率因数达到最大。

当负载超过额定值时，转差率s的值就会增大，随着φ2=arctan（sXf/Rf）的增大，转子功率因数cosφ2减小。由于转子电流中的无功分量增加，使得电动机定子功率因数cosφ1又重新下降。5）效率特性η=f(P2)效率特性是指异步电动机在额定电压和额定频率下运行时，效率随输出功率变化而变化的关系。

4.1、三相异步电动机的通电运行与测试知识链接2三相异步电动机的机械特性知识★任务实施

由上式可知，当电动机空载时，输出功率P2=0，故效率η=0。随着负载的增加，输出功率P2增大，效率η也增大。在异步电动机中，损耗分为不变损耗PFe、Pm和可变损耗PCu1、PCu2、Padd两部分。

当负载增大，可变损耗等于不变损耗时，电动机的效率最高。若负载继续增大，可变损耗也继续增大，电动机的效率就开始下降了。2.三相异步电动机的运行特性

三相异步电动机的运行特性就是三相异步电动机的机械特性（如图4-8所示）。它是指电动机的转速n与电磁转矩Tem或转差率s之间的函数关系，即n=f(Tem)或n=f(s)。

4.1、三相异步电动机的通电运行与测试知识链接2三相异步电动机的机械特性知识★任务实施

图4-8三相异步电动机的机械特性1）机械特性的表达式

（1）物理表达式。由式（4-27）和电磁功率表达式以及转子电动势公式，可以推得

（4-28）式中，CT为转矩常数，对于已制成的电动机，CT为一常数。

4.1、三相异步电动机的通电运行与测试知识链接2三相异步电动机的机械特性知识★任务实施

式（4--28）表明，异步电动机的电磁转矩是由主磁通

与转子电流的有功分量

相互作用产生的。在形式上与直流电动机的转矩表达式

相似，它是电磁力定律在异步电动机中的具体体现。但是，它并没有明确地表示出电磁转矩与转速等电动机参数的关系，因此，在分析