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1、教案（首页）授课班级机电咼职1002授课日期课题序号3.4授课形式讲授授课时数2课题名称三相异步电动机的启动、反转和制动教学目标1 .了解异步电动机启动时存在的问题。2熟悉异步电动机常用的启动方法。3了解异步电动机的反转方法。4了解异步电动机的制动方法。教学重点1熟悉异步电动机常用的启动方法。2.了解异步电动机的反转方法教学难点1熟悉异步电动机常用的启动方法。2.了解异步电动机的反转方法教材内容更 新、补 充及删减无课外作业课后习题教学后记实物展示，多媒体课件送审记录盐城生物工程高等职业技术学校课堂时间安排和板书设计复 习5导 入5新授60练 习15小结5一、三相异步电机的起动二、笼型转子异步
2、电机的起动方法1直接起动2、降压起动（1 ）定子电路串接电阻起动（2 ）星形-三角形降压起动（3 ）自耦变压器降压起动（4 ）延边三角形降压起动三、绕线型转子异步电机的起动方法1转子电路串接起动电阻器2、转子串接频敏变阻器四、深槽型和双笼型异步电机起动1、深槽型异步电机2、双笼型异步电机五、三相异步电机的反转六、三相异步电机的制动1反接制动2、回馈制动3、能耗制动课堂教学安排导入新授三相异步电动机启动时与直谎电动机一样，启动电流大，对电源有较大的冲 击，因此容量较大的电动机不允许直接启动。需要在三相异步电动机的各种 启动方法中选择一种对电源、对负载最合适的方法。异步电动机驱动的生产 机械，也经
3、常要改变运动方向，如电梯的上下、刨床的来回运动，这就需要 电动机能快速地正反转。某些生产机械除了需要电动机提供驱动力矩外，还 要异步电动机在必要时，提供制动力矩，以便迅速反转、停车或限制转速， 例如起重机下放重物时，机床反向运动开始时，都需要电动机进行制动。因 此掌握三相异步电动机启动、反转和制动的知识及技能，对电气技术人员是 很重要的。一、三相异步电动机的启动异步电动机接入三相电源后，如果电磁转矩T大于负载转矩Tc,电动机就可 以从静止状态过渡到稳定运转状态，这个过程叫做启动。电动机启动时由于旋转磁场对静止的转子相对运动速度很大，转子导体切割 磁力线的速度也很快，所以电动机的启动电流很大,一
4、般约为额定电流的5 7倍。由于启动后转子的速度不断增加，所以电流将迅速下降。若电动机启 动不频繁，则短时间的启动过程对电动机本身的影响并不大。但当电网的容 量较小时，这么大的启动电流会使电网电压显著降低，从而影响电网上其它 设备的正常工作。另外，电动机的启动转矩Tq对启动过程也有一定的影响， 若启动转矩太小，即使电动机能够启动，加速也将必然较慢，启动时间较长。 考虑到上述原因，因此必须根据具体的情况选择不同的启动方法。三相异步电动机的启动方法与电动机转子的结构有关。异步电动机的转子有 笼型和绕线型两种结构形式，这两种结构的电动机启动方法有所不同。二、笼型转子异步电动机的启动方法1. 直接启动直
5、接启动，就是利用刀开关或接触器将电动机定子绕组直接接到额定工作电 压上的启动方式，故又叫全压启动，这是异步电动机最简单最常用的启动方 式，一般电动机容量在14kW以下，并且小于供电变压器容量的20%时，可采 用这种启动方式。线路如图3-28所示。图3-28简单全压启动线路图2降压启动笼型电动机若直接启动时电流太大，为了降低启动电流，则在空载或轻载的情 况下，可采用降压启动。所谓降压启动：就是在启动时降低加在电动机定子绕 组上的电压，待电动机转速升高到接近额定值时，再将电源恢复到额定值，转 入正常运行的方法。由于降压启动同时也减小了电动机的启动转矩，所以这种 方法只适用于对启动转矩要求不高的生产
6、机械。下面介绍几种常用的降压启动 方法。（1）定子电路串接电阻启动单定子电路中串接电阻启动线路如图3-29所 示。启动时，先合上电源隔离开关Ql,将Q2扳向“启动”位置，电动机即串 入电阻RQ启动。待转速接近稳定值时，将Q2扳向“运行”位置，RQ被切除， 使电动机恢复正常工作情况。由于启动时，启动电流在RQ 上产生一定电压降， 使得加在定子绕组端的电压降低了，因此限制了启动电流。调节电阻RQ的大 小可以将启动电流限制在允许的范围内。采用定子串电阻降压启动时，虽然降低了启动电流，但也使启动转矩大大减小。 所以这种启动方法只适用于空载或轻载启动，同时由于采用电阻降压启动时损 耗较大，它一般用于低压
7、电动机启动中。IIRqy图3-29定子串电阻降压启动2）星形-三角形降压启动若电动机在正常工作时其定子绕组是联结成三角形 的，那么在启动时可以将定子绕组联结成星形，通电后电动机运转，当转速升 高到接近额定转速时再换接成三角形联结。根据三相交流电路的理论，用星形 三角形换接启动可以使电动机的启动电流降低到全压启动时的1/3。但要引起 注意的是，由于电动机的启动转矩与电压的平方成正比，所以，用星形-三角 形换接启动时电动机的启动转矩也是直接启动时的1/3。这种启动方法适合于 电动机正常运行时定子绕组为三角形联结的空载或轻载启动。其接线原理线路 如图3-30所示。(3)自耦变压器降压启动对于有些三相
8、异步电动机来说，在正常运转时要 求其转子绕组必须接成星形，这样一来就不能采用星形-三角形换接启动方式, 我们可以用三相自耦变压器将电动机在启动过程中的端电压降低，同样达到减 小启动电流的作用。自耦变压器降压启动是利用自耦变压器将电网电压降低后 再加到电动机定子绕组上，待转速接近稳定值时，再将电动机直接接到电网上。原理图如图3-31所示。自耦变压器备有40%、60%、80%等多种抽头，使用时可 根据电动机启动转矩的要求具体选择。图3-30星形-三角形降压启动原理图图3-31自耦变压器降压启动原理图延边三角形降压启动这种电机的每相绕组都带有中心抽头，抽头比例可按启动要求在制造电机前确 定。启动时的
9、接法如图3-32(a)所示，部分绕组作A连接，其余绕组向外延伸， 所以称为延边三角形启动。启动中降压比例取决于抽头比例，绕组延伸部分越 多则降压比越大。启动结束后，将电机的三相中心抽头断开并便绕组依次首尾 相接以A接法运行，如图3-32(b)所示。延边三角形降压启动主要用于专用电 机上。(1)证边三覚母ja胡時三弗曄塔行图3-32延过三角形启动原理盐城生物工程高等职业技术学校课堂教学安排三、绕线型转子异步电动机的启动方法对于笼型异步电动机，无论采用哪一种降压启动方法来减小启动电流，电动机 的启动转矩都随着减小。所以，对某些重载下启动的生产机械（如起重机、带 运输机等）不仅要限制启动电流，而且还
10、要求有足够大的启动转矩，在这种情 况下就基本上排除了采用笼型转子异步电动机的可能性，而采用启动性能较好 的绕线式异步电动机。通常绕线转子异步电动机用转子电路串接电阻或串接频 敏变阻器的方法实现启动。1转子电路串接启动电阻器绕线转子异步电动机的转子回路串入适当的电阻，既可降低启动电流，又可提 高启动转矩；改善电动机的启动性能。其原理图如图3-33所示。图3-33绕线转子异步电动机串电阻启动图3-34绕线转子异步电动机串）频率变0阻器启动a）频率变阻器的结构示意图b）启动线路图绕线转子异步电动机不仅能在转子回路串入电阻减小启动电流，增大启动转 矩，而且还可以在小范围内进行调速，因此，广泛地应用于启
11、动较困难的机械 （如起重吊车、卷扬机等）上。但它在结构上比笼型异步电动机复杂，造价高， 效率也稍低。在启动过程中，当切除电阻时，转矩突然增大，会在机械部件上 产生冲击。当电动机容量较大时，转子电流很大，启动设备也将变得庞大，操 作和维护工作量大。为了克服这些缺点，目前多采用频敏变阻器作为启动电阻。2转子串接频敏变阻器频敏变阻器是一个三相铁心绕组（三相绕组接成星形），铁心一般做成三柱式， 由几片或十几片较厚（3050mm）的E形钢板或铁板迭装制成，其结构和启动线 路如图3-34所示。电动机启动时，转子绕组中的三相交流电通过频敏变阻器，在铁心中便产生交 变磁通，该磁通在铁心中产生很强的涡流，使铁心
12、发热，产生涡流损耗，频敏 变阻器线圈的等效电阻随着频率的增大而增加，由于涡流损耗与频率的平方成 正比，当电动机启动时（s = l），转子电流（即频敏变阻器线圈中通过的电流） 频率最高（f f ），因此频敏变阻器的电阻和感抗最大。启动后，随着转子2 1转速的逐渐升高，转子电流频率（f二sf ）便逐渐降低，于是频敏变阻器铁 心中的涡流损耗及等效电阻也随之减小。实际上频敏变阻器就相当于一个电抗 器，它的电阻是随交变电流的频率而变化的，故称频敏变阻器，它正好满足绕线转子异步电动机启 动 的要求。由于频敏变阻器在工作时总存在着一定的阻抗，使得机械特性比固有机械特 性软一些，因此，在启动完毕后，可用接触器
13、将频敏变配器短接，使电动机在 固有特性上运行。敏变阻器是一种静止的无触点变阻器，它具有结构简单、启动平滑、运行可 靠、成本低廉、维护方便等优点。四、深槽型和双笼型异步电动机启动深槽型和双笼型异步电动机采用特殊的转子笼型绕组结构来改善启动性能，它 们都利用电流的集肤效应使电动机启动时转子绕组的电阻变大，从而降低启动 电流、增大启动转矩。1. 深槽型异步电动机深槽型电动机的转子槽型深而窄，深宽比是普通电动机的24倍。转子电流 产生的漏磁通与槽底部分交链多而槽口部分较少，故槽口部分漏磁通很小，电 流主要从槽口部分流（电流趋于表面），这就是所谓的“集肤效应”深槽型电动 机的转子槽型、漏磁通、转子电流分
14、布及机械特性集肤效应使导条的有效截面积减小，导条电阻增大。由于转子漏电抗正比于转 子电流频率，启动时，s = 1，f二f ，集肤效应最明显，转子电阻显著增 大，机械特性临界点下移导致启动转矩增大，同时启动电流减小。启动结束后 电机进入高速运行状态，f2二sfi，f2很小，集肤效应基本消失，转子电流近 似均匀分布，机械特性基本不受影响，特性如图中曲线2所示（普通异步电机 的特性如曲线1所示）。2. 双笼型异步电动机双笼型电动机的转子有内、外两套笼型绕组（分别称为工作笼和启动笼）。外笼 导条截面小且以电阻率较大的黄铜材料制造；内笼导条截面大并由导电性好的 紫铜材料制成。启动时，强烈的集肤效应使转子
15、电流流过电阻较大的外笼（启 动笼），启动转矩大且启动电流小，外笼对电动机的启动性能影响大。高速运 行时，电流主要流经电阻很小的内笼（工作笼），电动机的运行特性受内笼影 响大。双笼型电动机机械特性由启动笼特性和工作笼特性合成，图3-36所示 分别为双笼型电动机的转子结构、漏磁通分布及机械特性。特性图中，曲线1、2、3分别为启动笼特性、工作笼特性和合成的机械特性。深槽型和双笼型异步电动机正常工作时的转子电流远离转子铁心表面，转子漏 电抗比普通笼型电动机大，电动机运行时的功率因数、过载能力偏低并且结构 复杂、价格偏高。教学过程主要教学内容及步骤五、三相异步电动机的反转某些生产机械在工作中经常要改变运动方向，例如车床的主轴需要正反转、吊车需要上下运动等等。虽然也可以用机械方法改变机器的旋转方向，但是在某些场合机械方法有一定的困难，这时，我们可以通过用电气的方法来改变电动机的旋转方向，从而达到改变机器运动方向的目的。前面分析过二相异步电动机的转动方向是由旋转磁场的方向决定的，而旋转磁场的转向取决于
