任务3 三相异步电动机知识讲解

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1、学习情境3 三相异步电动机的启动、 调速、反转与制动,任务3.1 认识三相异步电动机 任务3.2 三相异步电动机的启动、调速、反转与制动 任务3.3 三相异步电动机点动、连续运行控制线路的装 接与调试 任务3.4 三相异步电动机双向互锁运行控制线路的装接与调试 任务3.5 三相异步电动机YD降压启动控制线路的装接与调试,电机控制与维修,化学工业出版社,学习情境3 三相异步电动机的启动、 调速、反转与制动,【任务目标】 技能目标： 1.能认识三相异步电动机； 2.能认识各种常规控制电器； 3.能根据电路图，正确选择合适组件完成三相异步电动机的启动、调速、反转与制动控制线路的装接与调试。 知识目标

2、： 1.了解三相异步电动机的结构和工作原理； 2.了解各种常规控制电器的组成和工作原理； 3.掌握三相异步电动机的启动、调速、反转与制动的控制方法。,电机控制与维修,任务3.1 认识三相异步电动机,【任务描述】 电动机是把电能转换成机械能的设备，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子与转子组成。 交流电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没

3、有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。 各种电动机中应用最广的是三相异步电动机（又称感应电动机）。它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固。随着现代电力电子技术的进步，三相异步电动机功率因数较低、调速困难的缺点也得到有效解决。 本任务主要研究三相异步电动机的结构、工作原理、机械特性以及基本试验。,电机控制与维修,任务3.1 认识三相异步电动机,【子任务目标】 技能目标： 1.能认识三相异步电动机； 2.能认识三相异步电动机各组成部分； 3.学会三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用。 知识目标

4、： 1.了解三相异步电动机的特点、用途和分类； 2.了解三相异步电动机的结构和工作原理； 3.了解三相异步电动机铭牌； 4.了解三相异步电动机的机械特性。,电机控制与维修,（一） 三相异步电动机的特点、用途和分类 2.三相异步电动机的用途 三相异步电动机广泛应用于工农业生产、交通运输及各行各业，容量从几十瓦到数千千瓦。在轧钢厂中被用来拖动中、小型轧机，在矿山上被用来拖动卷扬机和鼓风机。对于不需要调速的生产机械，例如风机、水泵、皮带运输机等通用生产机械，一般都把三相异步电动机用作原动机。图3.1.3 和图3.1.4 是三相异步电动机的应用举例。,电机控制与维修,任务3.1 之【知识准备】,图3.

5、1.3 汽车底盘综合测试系统,图3.1.4 龙门起重机,放大,（一） 三相异步电动机的特点、用途和分类 3.三相异步电动机的分类 按转子结构可分为鼠笼型异步电动机和绕线型异步电动机。如图3.1.5.3.1.6 所示。,电机控制与维修,图3.1.5 鼠笼型异步电动机,图3.1.6 绕线型异步电动机,按机壳防护型式分为防护式、封闭式和开启式；按机座号分为小型电机、中型电机和大型电机；按安装方式分为立式和卧式电机；按冷却方式分为空气冷却和液体冷却电机。,任务3.1 之【知识准备】,放大,电机控制与维修,（二）三相异步电动机的结构与工作原理 1.三相异步电动机的结构 三相异步电动机的种类很多，但各类三

6、相异步电动机的基本结构是相同的，由定子和转子两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。此外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件，如图3.1.7 所示。,图3.1.7 笼型异步电动机的结构,任务3.1 之【知识准备】,放大,电机控制与维修,1.三相异步电动机的结构 1）定子部分 定子是用来产生旋转磁场的。三相异步电动机的定子一般由外壳、定子铁心、定子绕组等部分组成。三相电动机外壳包括机座、端盖、轴承盖、接线盒及吊环等部件。 机座：铸铁或铸钢浇铸成型，其作用是保护和固定三相电动机的定子绕组。中、小型三相电动机的机座还有两个端盖支承着转子，是三相异步电动机机械结构的重要组成部分。通常，机

7、座的外表要求散热性能好，所以一般都铸有散热片。 端盖：用铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是把转子固定在定子内腔中心，使转子能够在定子中均匀地旋转。 轴承盖：也是铸铁或铸钢浇铸成型的，它的作用是固定转子，使转子不能轴向移动，另外起存放润滑油和保护轴承的作用。 接线盒：一般是用铸铁浇铸，其作用是保护和固定绕组的引出线端子。 吊环：一般是用铸钢制造，安装在机座的上端，用来起吊、搬抬三相电动机。,任务3.1 之【知识准备】,电机控制与维修,1）定子部分 定子铁心是三相异步电动机磁路的一部分，由 0.35mm0.5mm厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成，如图3.1.8 所示。由于硅钢片较薄而且片与片之间是绝

8、缘的，所以减少了由于交变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽口，用来嵌放定子绕圈。,图3.1.8 定子铁心及冲片示意图,定子绕组是三相异步电动机的电路部分。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。,任务3.1 之【知识准备】,放大,电机控制与维修,1.三相异步电动机的结构 2）转子部分 转子的作用是带动其它机械设备旋转。转子由转子铁心、转子绕组及转轴等部件组成，如图3.1.7 所示。 转子铁心是用 0.5mm厚的硅钢片叠压而成，套在转轴上，作用和定子铁心相同，一方面作为电动机磁路的一部分，另一方面用来安放转子绕组。 转子绕组分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式是在

9、转子铁心的每一个槽中插入一根铜条，在铜条两端各用一个铜环把导条连接起来，称为铜排转子；也可用铸铝的方法，把转子导条和端环风扇叶片用铝液一次浇铸而成，称为铸铝转子，如图3.1.9 所示。绕线式与定子绕组也是一个三相绕组。,图3.1.9 笼形转子绕组,任务3.1 之【知识准备】,放大,电机控制与维修,（二）三相异步电动机的结构与工作原理 2.三相异步电动机的工作原理 当定子三相绕组接至电源后，定子绕组中有对称三相电流流过，电流表达式如下：,各相电流随时间而变化的曲线如图3.1.10 所示。,图3.1.10 三相电流随时间而变化的曲线,任务3.1 之【知识准备】,放大,电机控制与维修,2.三相异步电

10、动机的工作原理 为了分析方便，假设电流为正值时，从每相线圈的首端流出，由线圈末端流入，电流为负值时，从每相线圈的末端流出，由线圈首端流入。用符号表示电流流出，用表示电流流入。 当 t =0，t =120，t =240，t =360的瞬间，将各相电流方向表示在各相线圈剖面图上，见图3111 a）、b）、c）、d）图所示。,图3.1.11 两极旋转磁场示意图,任务3.1 之【知识准备】,放大,电机控制与维修,2.三相异步电动机的工作原理 三相交流电通入定子绕组后，便形成了如图3.1.11 所示的旋转磁场，其转速 n1 为：,式中 n1 旋转磁场转速，也叫同步转速； f 定子绕组通入的交流电频率；

11、p 旋转磁场磁极对数。 若转子绕组不动，转子绕组导体与旋转磁场之间有相对运动，导体中便有感应电动势，其方向由右手定则确定。转子绕组是一个闭合回路，于是转子导体中就有电流，不考虑电动势与电流的相位差，电流方向同电动势方向。这样，导体就在磁场中受到电磁力的作用，其方向可用左手定则确定。由此电磁力产生电磁转矩T。,任务3.1 之【知识准备】,电机控制与维修,2.三相异步电动机的工作原理 由图3.1.12 可以看出，电磁转矩的方向与旋转磁场的方向一致，于是在电磁转矩的作用下，异步电动机的转子便沿着旋转磁场的方向以 n 转速旋转起来。 可见，在定子旋转磁场为一对磁极（磁极对数 p =1）的情况下，定子电

12、流变化 一周，旋转磁场也变化一 周。 如果改变定子三相绕 组中电流的相序，将会改 变旋转磁场的旋转方向， 电动机的旋转方向也将会 随之改变。,图3.1.12 三相异步电动机的工作原理示意图,任务3.1 之【知识准备】,放大,电机控制与维修,（二）三相异步电动机的结构与工作原理 3.三相异步电动机的转差率,旋转磁场转速 n1与转子转速 n 之差与同步转速 n1之比称为异步电动机的转差率 s，即,转差率是异步电动机的一个基本参数，对分析和计算异步电动机的运行状态及其机械特性有着重要的意义。当异步电动机处于电动状态运行时，电磁转矩T和转速n同向。转子尚未转动时，n =0， s =（n10）/n1 =

13、 1；当 n = n1时，s =（n1 n）/n1 = 0，可知异步电动机处于电动状态时，转差率的变化范围总在 0 和 1 之间，即0s1。,任务3.1 之【知识准备】,电机控制与维修,（三）三相异步电动机的铭牌 在三相电动机的外壳上钉有一块牌子，称为三相异步电动机的铭牌，如图3.1.13 所示。,图3.1.13 三相异步电动机的铭牌,任务3.1 之【知识准备】,电机控制与维修,（三）三相异步电动机的铭牌 铭牌上注明这台三相异步电动机的主要技术数据，是选择、安装、使用和修理三相异步电动机的重要依据，铭牌的主要内容如下： 1.型号 国产中小型三相电动机型号的系列为 Y系列，是按国际电工委员会 I

14、EC 标准设计生产的三相异步电动机，它是以电机中心高度为依据编制型号谱的，如,Y 100 L2,任务3.1 之【知识准备】,电机控制与维修,（三）三相异步电动机的铭牌 2.额定功率 PN 额定功率是指在满载运行时三相异步电动机轴上所输出的额定机械功率，用 PN表示，以千瓦（kW）或瓦（W）为单位。 对于三相异步电动机，其额定功率为,对 380V的低压异步电动机，其 cosN和N 的乘积大致在 0.8 左右， 计算得,任务3.1 之【知识准备】,电机控制与维修,（三）三相异步电动机的铭牌 3.额定电压 UN 额定电压是指接到电动机绕组上的线电压，用 UN 表示。三相异步电动机要求所接的电源电压值

15、的变动一般不应超过额定电压的 5%。电压过高，电动机容易烧毁；电压过低，电动机难以启动，即使启动后电动机也可能带不动负载，容易烧坏。 4.额定电流 IN 额定电流是指三相异步电动机在额定电源电压下，输出额定功率时，流入定子绕组的线电流，用 IN 表示，以安（A）为单位。若超过额定电流过载运行，三相异步电动机就会过热乃至烧毁。 5.额定频率 fN 额定频率是指电动机所接的交流电源每秒钟内周期变化的次数，用 fN表示。我国规定标准电源频率为 50Hz。 6.额定转速 nN 额定转速表示三相异步电动机在额定工作情况下运行时每分钟的转速，用 nN 表示，一般是略小于对应的同步转速 n1。如 n1 =

16、1500 r/min，则 nN =1440 r/min。,任务3.1 之【知识准备】,电机控制与维修,7.绝缘等级 绝缘等级是指三相异步电动机所采用的绝缘材料的耐热能力，它表明三相异步电动机允许的最高工作温度。 8.接法 三相异步电动机定子绕组的连接方法有星形（Y）和三角形（）两种，如图3.1.14所示。定子绕组的连接只能按规定方法连接，不能任意改变接法，否则会损坏三相异步电动机。,（a）星形连接 （b）三角形连接,图3.1.14 定子绕组的连接方法,9.防护等级 防护等级表示三相异步电动机外壳的防护等级，其中IP是防护等级标志符号，其后面的两位数字分别表示电机防固体和防水能力。数字越大，防护能力越强，如 IP44中第一位数字“4”表示电机能防止直径或厚度大于 1mm的固体进入电机内壳。第二位数字“4”表示能承受任何方向的溅水。,任务3.1 之【知识准备】,放大,电机控制与