任务3三相异步电动机

1、学习情境3 三相异步电动机的启动、三相异步电动机的启动、 调速、反转与制动调速、反转与制动 【任务目标任务目标】 技能目标：技能目标： 1.1.能认识三相异步电动机；能认识三相异步电动机； 2.2.能认识各种常规控制电器；能认识各种常规控制电器； 3.3.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。启动、调速、反转与制动控制线路的装接与调试。 知识目标：知识目标： 1.1.了解三相异步电动机的结构和工作原理；了解三相异步电动机的结构和工作原理； 2.2.了解各种常规控制电器的组成和工作原理；了

2、解各种常规控制电器的组成和工作原理； 3.3.掌握三相异步电动机的启动、调速、反转与制动的控制方掌握三相异步电动机的启动、调速、反转与制动的控制方 法。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，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力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或

3、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（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。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、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，又没有烟尘、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

4、电器设备等各方面广泛应用。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。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

5、。本试验。 电机控制与维修 任务3.1 认识三相异步电动机 【子任务目标子任务目标】 技能目标：技能目标： 1.能认识三相异步电动机；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；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。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：知识目标： 1.了解三相异步电动机的特点、用途和分类；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；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；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。了解

6、三相异步电动机的机械特性。 电机控制与维修 （一）（一） 三相异步电动机的特点、用途和分类三相异步电动机的特点、用途和分类 1. 1.三相异步电动机的特点三相异步电动机的特点 三相异步电动机实例见图三相异步电动机实例见图3.1.1 和图和图3.1.2 所示。所示。 三相异步电动机的优点是结构简单、运行可靠、效率三相异步电动机的优点是结构简单、运行可靠、效率 高、制造容易、成本低，维修方便；缺点是功率因数低，高、制造容易、成本低，维修方便；缺点是功率因数低， 调速性能差。调速性能差。 电机控制与维修 任务3.1 认识三相异步电动机 【知识准备知识准备】 图图3.1.1 三相异步电动机实例三相异步

7、电动机实例 图图3.1.2 三相异步电动机实例三相异步电动机实例 放大 （一）（一） 三相异步电动机的特点、用途和分类三相异步电动机的特点、用途和分类 2. 2.三相异步电动机的用途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、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调速的生产机械，例如

8、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。图械，一般都把三相异步电动机用作原动机。图3.1.3 和图和图3.1.4 是是 三相异步电动机的应用举例。三相异步电动机的应用举例。 电机控制与维修 任务3.1 之【知识准备知识准备】 图图3.1.3 汽车底盘综合测试系统汽车底盘综合测试系统 图图3.1.4 龙门起重机龙门起重机 放大 （一）（一） 三相异步电动机的特点、用途和分类三相异步电动机的特点、用途和分类 3.3.三相异步电动机的分类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。如图动机

9、。如图3.1.5.3.1.6 所所示。示。 电机控制与维修 图图3.1.5 鼠笼型异步电动机鼠笼型异步电动机 图图3.1.6 绕线型异步电动机绕线型异步电动机 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。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（二）三相异步电动机的结构与工作原理

10、 1. 1.三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构 三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基 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、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，如图吊环等其他附件，如图3.1.7 所示。所示。 图图3.1.7 笼型异步电动机的结构笼型异步电动机的结构 任务3.1 之【知识准备知识准备】 放大 电机控制与维修 1. 1.三相异步电动机的结构三相异步电动

11、机的结构 1 1）定子部分）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。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

12、械结构的重要组成部分。通常，机座的外表要求散热性能好，所以一般机机械结构的重要组成部分。通常，机座的外表要求散热性能好，所以一般 都铸有散热片。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，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。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。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

13、作用是保护和固定绕组的引出线端子。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。动机。 任务3.1 之【知识准备知识准备】 电机控制与维修 1 1）定子部分）定子部分 定子铁心是三相异步电动机磁路的一部分，定子铁心是三相异步电动机磁路的一部分，由由 0.35mm0.5mm厚厚 表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成，如图表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成，如图3.1.8 所示。由于硅钢片较所示。由于硅钢片较 薄而且片与片之间是绝缘的，所以减少了由于交变磁

14、通通过而引起的薄而且片与片之间是绝缘的，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。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。 图图3.1.8 定子铁心及冲片示意图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，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。通入三相对称电流时，就会产生旋转磁场。 任务3.1 之【知识准备知识准备】 放大 电机控制与维修 1. 1.三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构 2 2）转子部分）转子部分 转子的作用是带

15、动其它机械设备旋转。转子由转子铁心、转子绕组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，如图及转轴等部件组成，如图3.1.7 所示。所示。 转子铁心是用转子铁心是用 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。绕组。 转子绕组分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式是在转子铁心的每一个转子绕组分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式是在转子铁心的每一个 槽中插入一根铜条，在铜条两端各用一个铜环把导条连接

16、起来，称为铜槽中插入一根铜条，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，如图铸而成，称为铸铝转子，如图3.1.9 所示所示。绕线式与定子绕组也是一个。绕线式与定子绕组也是一个 三相绕组。三相绕组。 图图3.1.9 笼形转子绕组笼形转子绕组 任务3.1 之【知识准备知识准备】 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（二）三相异步电动机的结构与工作原理 2. 2.三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 当定子三相绕组接

17、至电源后，定子绕组中有对称三相电流流过，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：电流表达式如下： 各相电流随时间而变化的曲线如各相电流随时间而变化的曲线如图图3.1.10 所所示。示。 图图3.1.10 三相电流随时间而变化的曲线三相电流随时间而变化的曲线 任务3.1 之【知识准备知识准备】 放大 电机控制与维修 2. 2.三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 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

18、号端流入，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，用表示电流流出，用表示电流流入。表示电流流入。 当当 t =0，t =120，t =240，t =360的瞬间，将各相电流方向的瞬间，将各相电流方向 表示在各相线圈剖面图上，见图表示在各相线圈剖面图上，见图3111 a）、）、b）、）、c）、）、d）图所示。）图所示。 图图3.1.11 两极旋转磁场示意图两极旋转磁场示意图 任务3.1 之【知识准备知识准备】 放大 电机控制与维修 2. 2.三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 三相交流电通入定子绕组后，便形成了如三相交流电通入定子绕组后，便形成了如

19、图图3.1.11 所示的所示的 旋转磁场，其转速旋转磁场，其转速 n1 为：为： p f n 60 1 式中式中 n1 旋转磁场转速，也叫同步转速；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；定子绕组通入的交流电频率； p 旋转磁场磁极对数。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

20、电流的相位差，电流方向同电动势方向。这样，导体就在势与电流的相位差，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 磁力产生电磁转矩磁力产生电磁转矩T。 任务3.1 之【知识准备知识准备】 电机控制与维修 2. 2.三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 由图由图3.1.12 可以看出，电磁转矩的方向与旋转磁场的方可以看出，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沿着旋转磁场

21、的方向以 n 转速旋转起来。转速旋转起来。 可见，在定子旋转磁场为一对磁极（磁极对数可见，在定子旋转磁场为一对磁极（磁极对数 p =1） 的情况下，定子电流变化的情况下，定子电流变化 一周，旋转磁场也变化一一周，旋转磁场也变化一 周。周。 如果改变定子三相绕如果改变定子三相绕 组中电流的相序，将会改组中电流的相序，将会改 变旋转磁场的旋转方向，变旋转磁场的旋转方向， 电动机的旋转方向也将会电动机的旋转方向也将会 随之改变。随之改变。 图图3.1.12 三相异步电动机的工作原理示意图三相异步电动机的工作原理示意图 任务3.1 之【知识准备知识准备】 放大 电机控制与维修 （二）三相异步电动机的结

22、构与工作原理（二）三相异步电动机的结构与工作原理 3.3.三相异步电动机的转差率三相异步电动机的转差率 1 1 n nn s 旋转磁场转速旋转磁场转速 n1与转子转速与转子转速 n 之差与同步转速之差与同步转速 n1 之比称为异步电动机的转差率之比称为异步电动机的转差率 s，即即 转差率是异步电动机的一个基本参数，对分析和计算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异步电动机处于电动状态运行时，电磁转矩，电磁转矩T和转速和转速n同向。同向。 转子尚未转动时，

23、转子尚未转动时，n =0， s =（n10）/n1 = 1；当；当 n = n1时，时， s =（n1 n）/n1 = 0，可知异步电动机处于电动状态时，转，可知异步电动机处于电动状态时，转 差率的变化范围总在差率的变化范围总在 0 和和 1 之间，即之间，即0s1。 任务3.1 之【知识准备知识准备】 电机控制与维修 （三）三相异步电动机的铭牌（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，如图机的铭牌，如图3.1.13 3.1.13 所示。所示。 图图3.1.13 三相异步电动机的铭牌三相异步电动机

24、的铭牌 任务3.1 之【知识准备知识准备】 电机控制与维修 （三）三相异步电动机的铭牌（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：要内容如下： 1. 1.型号型号 国产中小型三相电动机国产中小型三相电动机型号的系列为型号的系列为 Y系列，是按国际电系列，是按国际电 工委员会工委员会 IEC 标准设计生产标准设计生产的三相异步电动机，它是以电机的三相异步电动机，它是以电机 中心高度为依据编制型号

25、谱的，如中心高度为依据编制型号谱的，如 异步电动机 机座中心高度100mm 机座长度（S短机座M中机座L长机座） 2极 Y 100 L2 任务3.1 之【知识准备知识准备】 电机控制与维修 （三）三相异步电动机的铭牌（三）三相异步电动机的铭牌 2. 2.额定功率额定功率 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，用功率，用 PN表示，以千瓦（表示，以千瓦（kW）或瓦（）或瓦（W）为单位。）为单位。 对于三相异步电动机，其额定功率为对于三相异步电动机，其额定功率为 对对 380V的低压异步电动机，其的低压异步

26、电动机，其 cosN和和N 的乘积大致在的乘积大致在 0.8 左右，左右， 计算得计算得 任务3.1 之【知识准备知识准备】 电机控制与维修 （三）三相异步电动机的铭牌（三）三相异步电动机的铭牌 3.3.额定电压额定电压 UN 额定电压是指接到电动机绕组上额定电压是指接到电动机绕组上的线电压，用的线电压，用 UN 表示。三相异步电动表示。三相异步电动 机要求所接的电源电压值的变动一般不应超过额定电压的机要求所接的电源电压值的变动一般不应超过额定电压的 5%。电压过。电压过 高，电动机容易烧毁；电压过低，电动机难以高，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启动，即使启动后电

27、动机也 可能带不动负载，容易烧坏。可能带不动负载，容易烧坏。 4. 4.额定电流额定电流 IN 额定电流是指三相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，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，用流入定子绕组的线电流，用 IN 表示，以安（表示，以安（A）为单位。若超过额定电流）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过载运行，三相异步电动机就会过热乃至烧毁。烧毁。 5. 5.额定频率额定频率 fN 额定频率是指电动机所接的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，用交流电源每秒钟内周期变化的次数，用 fN 表示。

28、我国规定标准电源频率为表示。我国规定标准电源频率为 50Hz。 6. 6.额定转速额定转速 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，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， 用用 nN 表示，一般是略小于对应的同步转速表示，一般是略小于对应的同步转速 n1。如。如 n1 = 1500 r/min，则，则 nN =1440 r/min。 任务3.1 之【知识准备知识准备】 电机控制与维修 7. 7.绝缘等级绝缘等级 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

29、电动机允许的最高工作温度。相异步电动机允许的最高工作温度。 8. 8.接法接法 三相异步电动机定子绕组的连接方法有星形（三相异步电动机定子绕组的连接方法有星形（Y Y）和三角形（）两）和三角形（）两 种，如图种，如图3.1.143.1.14所示。定子绕组的连接只能按规定方法连接，不能任意所示。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。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 图图3.1.14 定子绕组的连接方法定子绕组的连接方法 9. 9.防护等级防护等级 防护等级表示三相异步电动机防护等级表示三相异步电动机 外壳的防护等级，

30、其中外壳的防护等级，其中IPIP是防护等是防护等 级标志符号，其后面的两位数字分级标志符号，其后面的两位数字分 别表示电机防固体和防水能力。数别表示电机防固体和防水能力。数 字越大，防护能力越强，如字越大，防护能力越强，如 IP44IP44 中第一位数字中第一位数字“4”4”表示电机能防表示电机能防 止直径或厚度大于止直径或厚度大于 1mm1mm的固体进入的固体进入 电机内壳。第二位数字电机内壳。第二位数字“4”4”表示表示 能承受任何方向的溅水。能承受任何方向的溅水。 任务3.1 之【知识准备知识准备】 放大 电机控制与维修 例例3-1-13-1-1 一台三相异步电动机，额定功率一台三相异步

31、电动机，额定功率 PN = 55 kW，电网频率为，电网频率为 50Hz，额定电压，额定电压UN = 380V，额定效率，额定效率N = 0.79，额定功率因数，额定功率因数cosN = 0.89，额定转速，额定转速 nN = 570 r/min，试求：，试求： 同步转速同步转速n1； 极对数极对数 p ； 额定电流额定电流 IN； 额定负载时的转差率额定负载时的转差率 sN。 解解 因电动机额定运行时转速接近同步转速，所以同步转速为因电动机额定运行时转速接近同步转速，所以同步转速为 600 r / min. 任务3.1 之【知识准备知识准备】 电机控制与维修 （四）三相异步电动机的机械特性（

32、四）三相异步电动机的机械特性 机械特性是指在一定条件下，电动机的转速与转矩之间机械特性是指在一定条件下，电动机的转速与转矩之间 的关系，即的关系，即 n = f（T），如图），如图3.1.15 所示。所示。 图图3.1.15 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 任务3.1 之【知识准备知识准备】 电机控制与维修 （四）三相异步电动机的机械特性（四）三相异步电动机的机械特性 为了正确使用异步电动机，应注意为了正确使用异步电动机，应注意 n = f（T）曲线上的两个区域和三个重要曲线上的两个区域和三个重要 转矩。转矩。 1. 1.稳定区和不稳定区稳定区和不稳定区 以最大转矩以最大转矩

33、 Tm 为界，机械特性分为两个区，上边为稳定运行区（为界，机械特性分为两个区，上边为稳定运行区（ac 段），段）， 下边为不稳定区（下边为不稳定区（cd 段）。段）。 当电动机工作在稳定区上某一点（如当电动机工作在稳定区上某一点（如 b点）时，电磁转矩点）时，电磁转矩 T 与轴上的负载与轴上的负载 转矩转矩 TL 相平衡而保持匀速转动。如果负载转矩相平衡而保持匀速转动。如果负载转矩 TL 变化，电磁转矩变化，电磁转矩 T 将自动适将自动适 应随之变化达到新的平衡而稳定运行。应随之变化达到新的平衡而稳定运行。 由于某种原因引起负载转矩突然增加，则在该瞬间由于某种原因引起负载转矩突然增加，则在该瞬

34、间 TTL，于是转速，于是转速 n 下下 降，工作点将沿机械特性曲线下移，电磁转矩自动增大，直到增大到降，工作点将沿机械特性曲线下移，电磁转矩自动增大，直到增大到 T= TL时，时， n 不再降低，电动机便在较低的转速下达到新的平衡。不再降低，电动机便在较低的转速下达到新的平衡。 可见，无论负载怎样变化，在可见，无论负载怎样变化，在 TL不超过不超过 Tm的情况下，电动机轴上输出转矩的情况下，电动机轴上输出转矩 必定随负载而变化，最后达到转矩平衡，并稳定运行。这说明电动机具有适应必定随负载而变化，最后达到转矩平衡，并稳定运行。这说明电动机具有适应 负载变化的能力。负载变化的能力。 如果电动机工

35、作在不稳定区，则电磁转矩不能自动适应负载转矩的变化，如果电动机工作在不稳定区，则电磁转矩不能自动适应负载转矩的变化， 因而不能稳定运行。因而不能稳定运行。 任务3.1 之【知识准备知识准备】 电机控制与维修 （四）三相异步电动机的机械特性（四）三相异步电动机的机械特性 2. 2.三个重要转矩三个重要转矩 1 1）额定转矩）额定转矩 TN 额定转矩是电动机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定功额定转矩是电动机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定功 率时，其轴上输出的转矩，如下所示：率时，其轴上输出的转矩，如下所示： n P n P T N 9550 60 2 2 2）最大转矩）最大转矩 Tm

36、 最大转矩最大转矩 Tm 是电动机能够提供的极限转矩。由于它是机械特性是电动机能够提供的极限转矩。由于它是机械特性 上稳定区和不稳定区的分界点，故电动机运行中的机械负载不可超过上稳定区和不稳定区的分界点，故电动机运行中的机械负载不可超过 最大转矩，否则电动机的转速将越来越低，迅速导致堵转。异步电动最大转矩，否则电动机的转速将越来越低，迅速导致堵转。异步电动 机堵转时电流最大，一般达到额定电流的机堵转时电流最大，一般达到额定电流的 4 47 7 倍，这样大的电流如倍，这样大的电流如 果长时间通过定子绕组，会使电动机过热，甚至烧毁。因此，异步电果长时间通过定子绕组，会使电动机过热，甚至烧毁。因此，

37、异步电 动机在运行中应注意避免出现堵转，一旦出现堵转应立即切断电源，动机在运行中应注意避免出现堵转，一旦出现堵转应立即切断电源， 并卸掉过重的负载。并卸掉过重的负载。 任务3.1 之【知识准备知识准备】 电机控制与维修 （四）三相异步电动机的机械特性（四）三相异步电动机的机械特性 为了描述电动机允许的瞬时过载能力，通常用最大转矩与额定转矩的比值为了描述电动机允许的瞬时过载能力，通常用最大转矩与额定转矩的比值 Tm / TN 来表来表 示，称为过载能力示，称为过载能力m，即，即 N m m T T 一般三相异步电动机的过载能力为一般三相异步电动机的过载能力为 1.82.2。 3 3）起动转矩）起

38、动转矩 Tst 电动机在接通电源被起动的最初瞬间，电动机在接通电源被起动的最初瞬间，n =0，s =1，这时的转矩称为起，这时的转矩称为起 动转矩动转矩 Tst。如果起动转矩小于负载转矩，即。如果起动转矩小于负载转矩，即 TstTL，则电动机不能起动。，则电动机不能起动。 这时与堵转情况一样，电动机的电流达到最大，容易过热。因此当发现电这时与堵转情况一样，电动机的电流达到最大，容易过热。因此当发现电 动机不能起动时，应立即断开电源停止起动，在减轻负载或排除故障以后动机不能起动时，应立即断开电源停止起动，在减轻负载或排除故障以后 再重新起动。再重新起动。 如果起动转矩大于负载转矩，即如果起动转矩

39、大于负载转矩，即 Tst TL，则电动机的工作点会沿着，则电动机的工作点会沿着 n = f（T）曲线从底）曲线从底 部上升，电磁转矩部上升，电磁转矩 T 逐渐增大，转速逐渐增大，转速 n 越来越高，很快越来越高，很快 越过最大转矩越过最大转矩 Tm，然后随着，然后随着 n 的升高，的升高，T 又逐渐减小，直到又逐渐减小，直到 T = TL时，电时，电 动机就以某一转速稳定运行。由此可见，只要异步电动机的起动转矩大于动机就以某一转速稳定运行。由此可见，只要异步电动机的起动转矩大于 负载转矩，一经起动负载转矩，一经起动，便迅速进入机械特性的稳定区运行。，便迅速进入机械特性的稳定区运行。 任务3.1

40、 之【知识准备知识准备】 电机控制与维修 异步电动机的起动能力通常用起动转矩与额定转矩的比值异步电动机的起动能力通常用起动转矩与额定转矩的比值 Tst / TN 来来 表示，称为起动能力表示，称为起动能力st，即即 N st st T T （五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用（五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用 对长期搁置未用的三相异步电动机或检修后的三相异步电动机在正式投入使对长期搁置未用的三相异步电动机或检修后的三相异步电动机在正式投入使 用前应进行必要的检查和试验合格后方能投入使用，以免发生不必要的事故。用前应进行必要的检查和试验合格后方能投入使用，以免发生不必要的事

41、故。 1. 1.检查检查 1）了解电动机原来的使用情况。）了解电动机原来的使用情况。如原来该电动机的运行是否正常，是否出现如原来该电动机的运行是否正常，是否出现 过异常情况，电动机停用的时间长短，电动机搁置的场地是否使电动机受潮等。过异常情况，电动机停用的时间长短，电动机搁置的场地是否使电动机受潮等。 2）检查接线情况。）检查接线情况。目前我国生产的三相异步电动机的目前我国生产的三相异步电动机的额定电压一般是额定电压一般是 380V。 其定子绕组的连接形式，在额定功率其定子绕组的连接形式，在额定功率 4kW 以下的小容量电动机中大多采用星形以下的小容量电动机中大多采用星形 联结，联结，4kW

42、以上的电以上的电 动机则采用三角形联结。因此在使用三相动机则采用三角形联结。因此在使用三相异步电动机时，不异步电动机时，不 仅要注意电动机的额定电压是否和电源电压相符合，还要注意电动机绕组应采取仅要注意电动机的额定电压是否和电源电压相符合，还要注意电动机绕组应采取 的连接形式。额定电压和绕组接法等各项参数都标明在电动机的铭牌上，按铭牌的连接形式。额定电压和绕组接法等各项参数都标明在电动机的铭牌上，按铭牌 上标明的要求进行接线。上标明的要求进行接线。 任务3.1 之【知识准备知识准备】 电机控制与维修 3）检查机械部分。）检查机械部分。将三相异步电动机的外表清扫干净，看电动机的端将三相异步电动机

43、的外表清扫干净，看电动机的端 盖、轴承盖、风扇等安装是否符合要求，紧固部分是否牢固可靠，转动盖、轴承盖、风扇等安装是否符合要求，紧固部分是否牢固可靠，转动 部分应轻便灵活，转动时应没有磨擦声和异常声响。部分应轻便灵活，转动时应没有磨擦声和异常声响。 4）将三相定子绕组出线端连接点拆开）将三相定子绕组出线端连接点拆开，用万用表欧姆档测量定子三，用万用表欧姆档测量定子三 相绕组的通断情况，以判断三相定子绕组有无断路现象。如三相绕组正相绕组的通断情况，以判断三相定子绕组有无断路现象。如三相绕组正 常，则测出的各相电阻值应基本一致。常，则测出的各相电阻值应基本一致。 5）用兆欧表测量定子三相绕组的对地

44、绝缘电阻和相间绝缘电阻值。）用兆欧表测量定子三相绕组的对地绝缘电阻和相间绝缘电阻值。 供电局规定：对于额定电压为供电局规定：对于额定电压为 380V 的电动机，每相绕组和机壳间的绝的电动机，每相绕组和机壳间的绝 缘电阻应不低于缘电阻应不低于 0.22M，各相绕组间的绝缘电阻应不低于，各相绕组间的绝缘电阻应不低于 0.38M。 但一般情况不论绕组与绕组之间，还是绕组与机壳之间，只要它们之间但一般情况不论绕组与绕组之间，还是绕组与机壳之间，只要它们之间 的绝缘电阻大于的绝缘电阻大于 0.5M时，就认为此电动机可安全使用。如果在时，就认为此电动机可安全使用。如果在 0.5M以下，说明此电动机绕组以下

45、，说明此电动机绕组已受潮，或绕组绝缘很差，需进行烘干已受潮，或绕组绝缘很差，需进行烘干 处理或重新进行浸漆处理。如果测得绝缘电阻为零，说明此电动机绕组处理或重新进行浸漆处理。如果测得绝缘电阻为零，说明此电动机绕组 接地，必须进行修理，排除故障后方能使用。接地，必须进行修理，排除故障后方能使用。 任务3.1 之【知识准备知识准备】 （五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用（五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用 1. 1.检查检查 电机控制与维修 2. 2.试验试验 1 1）空载试验）空载试验 空载试验的目的：测定电动机空载电流空载试验的目的：测定电动机空载电流 I I0 0 和空载

46、损耗功率 和空载损耗功率 P P0 0；检；检 查电动机的装配质量和运行状况。查电动机的装配质量和运行状况。 空载试验接线如图空载试验接线如图3.1.16 3.1.16 所示。试验中应测量：三相电压、三相所示。试验中应测量：三相电压、三相 绕组空载电流及三相输入功率。当三相电源电压对称且等于额定电压绕组空载电流及三相输入功率。当三相电源电压对称且等于额定电压 U UN N 时，电动机三相绕组中任一相的时，电动机三相绕组中任一相的 空载电流与三相电流平均空载电流与三相电流平均 值的差值，均不得大于三值的差值，均不得大于三 相电流平均值的相电流平均值的 10%10%。空。空 载时，电动机不输出机械

47、载时，电动机不输出机械 功率，此时的输入功率就功率，此时的输入功率就 是电动机的空载损耗功率是电动机的空载损耗功率 P P0 0。 图图3.1.16 空载试验接线图空载试验接线图 任务3.1 之【知识准备知识准备】 （五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用（五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用 放大 电机控制与维修 2. 2.试验试验 2）短路试验短路试验 短路试验的目的：测定电动机短路电压和短路损耗。接短路试验的目的：测定电动机短路电压和短路损耗。接 线方法如图线方法如图3.1.16 3.1.16 所示。短路试验时，要把电动机的转轴所示。短路试验时，要把电动机的转轴 卡住，不让

48、转子转动，接通电源，调节调压器逐渐升高电压，卡住，不让转子转动，接通电源，调节调压器逐渐升高电压， 使定子电流达到额定值，此时的电压即为短路电压。使定子电流达到额定值，此时的电压即为短路电压。 任务3.1 之【知识准备知识准备】 （五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用（五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用 图图3.1.16 空载试验接线图空载试验接线图 电机控制与维修 3.实施内容与步骤：实施内容与步骤： 引导问题为：引导问题为： （1）异步电动机有什么用处？按转子结构是如何分类的？）异步电动机有什么用处？按转子结构是如何分类的？ （2）异步电动机的主要结构有哪几部分？简述异步

49、电动）异步电动机的主要结构有哪几部分？简述异步电动 机的工作原理。机的工作原理。 （3）异步电动机的主要额定值有哪几个？说明额定功率、）异步电动机的主要额定值有哪几个？说明额定功率、 额定电压、额定电流、额定转速的意义以及额定功率、额定额定电压、额定电流、额定转速的意义以及额定功率、额定 电压、额定电流之间的关系。电压、额定电流之间的关系。 （4）什么叫转差率？为什么异步电动机的转差率）什么叫转差率？为什么异步电动机的转差率小于小于1？ （5）画出三相异步电动机的机械特性曲线，并在图上标）画出三相异步电动机的机械特性曲线，并在图上标 出三个重要转矩的位置。出三个重要转矩的位置。 任务3.1 之

50、【任务实施任务实施】 电机控制与维修 3.实施内容与步骤：实施内容与步骤： 3）教师通过图片、实物或多媒体分析演示让学生了解三相异步电动机）教师通过图片、实物或多媒体分析演示让学生了解三相异步电动机 结构、原理、铭牌参数、机械特性，或指导学生自学。结构、原理、铭牌参数、机械特性，或指导学生自学。 4）实际观察几种三相异步电动机，并进行三相异步电动机绝缘电阻测）实际观察几种三相异步电动机，并进行三相异步电动机绝缘电阻测 试。试。 （1）分组观察几种三相异步电动机外形，观察结果记录在表）分组观察几种三相异步电动机外形，观察结果记录在表3-1-1 中。中。 表表3-1-1 三相异步电动机观察结果记录

51、表三相异步电动机观察结果记录表 序 号 三相异步 电动机型号 额定功率 （KW） 额定电压 （V） 额定电流 （A） 额定频率 （Hz） 额定转速 （r/min） 绝缘 等级 接 法 防护 等级 1 2 3 4 任务3.1 之【任务实施任务实施】 电机控制与维修 3.实施内容与步骤：实施内容与步骤： （2）检测三相异步电动机绝缘电阻，用兆欧表测量定子三相绕组的）检测三相异步电动机绝缘电阻，用兆欧表测量定子三相绕组的 对地绝缘电阻和相间对地绝缘电阻和相间绝缘电阻值，将数据填入表绝缘电阻值，将数据填入表3-1-2 中。中。 测量绝缘电阻时，对额定电压为测量绝缘电阻时，对额定电压为 1000V及以下

52、的电动机用及以下的电动机用 1000V 兆欧表；对兆欧表；对 1000V以上电压的电动机用以上电压的电动机用 2500V兆欧表。兆欧表。 将兆欧表放在水平位置将兆欧表放在水平位置, 空摇兆欧表手柄，指针应该指到空摇兆欧表手柄，指针应该指到0处，再处，再 慢慢摇动手柄，使慢慢摇动手柄，使 L和和 E两接线桩输出线瞬时短接，指针应迅速指零。两接线桩输出线瞬时短接，指针应迅速指零。 注意在摇动手柄时不得让注意在摇动手柄时不得让 L和和 E短接时间过长，否则将损坏兆欧表。短接时间过长，否则将损坏兆欧表。 测量相间绝缘电阻时，把绕组一相接于兆欧表的测量相间绝缘电阻时，把绕组一相接于兆欧表的“地地”（“E

53、” 或或 “3 ”） 端子上，绕组另一相（剩余两相中任意一相）接兆欧表的端子上，绕组另一相（剩余两相中任意一相）接兆欧表的“线线” （ “ L”或或“”）上，依次测量相间绝缘电阻值，计入表）上，依次测量相间绝缘电阻值，计入表3-1-2 中。中。 测量相对地绝缘电阻时，把电动机外壳接地螺栓接于兆欧表的测量相对地绝缘电阻时，把电动机外壳接地螺栓接于兆欧表的“地地” （“E” 或或“3 ”）端子上，绕组的一相（三相中任意一相）接兆欧表的）端子上，绕组的一相（三相中任意一相）接兆欧表的 “线线”（ “ L”或或“”）上，依次测量相对地绝缘电阻值，计入表）上，依次测量相对地绝缘电阻值，计入表3-1-2

54、中中。 任务3.1 之【任务实施任务实施】 电机控制与维修 表表3-1-2 三相定子绕组的绝缘电阻测试记录表三相定子绕组的绝缘电阻测试记录表 相间绝缘电阻（RL）/M对地绝缘电阻（RE）/M U相与V相V相与W相W相与U相U相对地V相对地W相对地 3.实施内容与步骤：实施内容与步骤： （2）检测三相异步电动机绝缘电阻）检测三相异步电动机绝缘电阻，用兆欧表测量定子三相绕组的，用兆欧表测量定子三相绕组的 对地绝缘电阻和相间绝缘电阻值，将数据填入表对地绝缘电阻和相间绝缘电阻值，将数据填入表3-1-2 中。中。 以恒定速度（约以恒定速度（约 120r/min）转动兆欧表）转动兆欧表手柄，兆欧表指针逐渐

55、上手柄，兆欧表指针逐渐上 升，待指针摆动基本稳定后记录绝缘电阻值。升，待指针摆动基本稳定后记录绝缘电阻值。 任务3.1 之【任务实施任务实施】 电机控制与维修 3.实施内容与步骤：实施内容与步骤： （2）检测三相异步电动机绝缘电阻，用兆欧表测量定子三相绕组的对地）检测三相异步电动机绝缘电阻，用兆欧表测量定子三相绕组的对地 绝缘电阻和相间绝缘电阻值，将数据填入绝缘电阻和相间绝缘电阻值，将数据填入表表3-1-2 中。中。 测试绝缘电阻注意事项：测试绝缘电阻注意事项： a）兆欧表应放在靠近电缆而平稳的地方，测试前还必须做兆欧表短）兆欧表应放在靠近电缆而平稳的地方，测试前还必须做兆欧表短 路和开路试验

56、。路和开路试验。 b）兆欧表的引出线不能靠在一起，接线端过长时必须用绝缘良好的）兆欧表的引出线不能靠在一起，接线端过长时必须用绝缘良好的 支持物固定。支持物固定。 c）转动兆欧表的速度应尽可能保持恒定，并维持均匀转速，不应低）转动兆欧表的速度应尽可能保持恒定，并维持均匀转速，不应低 于额定值的于额定值的80%。 d）检查被测电气设备和电路，看是否已全部切断电源。绝对不允许）检查被测电气设备和电路，看是否已全部切断电源。绝对不允许 设备和线路带电时用兆欧表去测量。设备和线路带电时用兆欧表去测量。 e）测量前，应对设备和线路先行放电，以免设备或线路的电容放电）测量前，应对设备和线路先行放电，以免设

57、备或线路的电容放电 危及人身安全和损坏兆欧表，这样还可以减少测量误差，同时注意将被危及人身安全和损坏兆欧表，这样还可以减少测量误差，同时注意将被 测试点擦拭干净。测试点擦拭干净。 f）兆欧表未停止转动以前，切勿用手去触及设备的测量部分或兆欧）兆欧表未停止转动以前，切勿用手去触及设备的测量部分或兆欧 表接线桩。拆线时也不可直接去触及引线的裸露部分。表接线桩。拆线时也不可直接去触及引线的裸露部分。 任务3.1 之【任务实施任务实施】 电机控制与维修 任务3.1 认识三相异步电动机 【学习小结学习小结】 1.三相异步电动机按转子结构可分为鼠笼型异步电动机和绕线型异步电三相异步电动机按转子结构可分为鼠

58、笼型异步电动机和绕线型异步电 动机两大类。动机两大类。 2.三相异步电动机工作原理：三相对称绕组，通入三相对称电流，就会三相异步电动机工作原理：三相对称绕组，通入三相对称电流，就会 产生旋转磁场。旋转磁场切割转子导体，在转子导体里产生感应电流；转产生旋转磁场。旋转磁场切割转子导体，在转子导体里产生感应电流；转 子载流导体在旋转磁场里受到力的作用，转子便随着旋转磁场旋转起来。子载流导体在旋转磁场里受到力的作用，转子便随着旋转磁场旋转起来。 旋转磁场转速为旋转磁场转速为 n1，转子转速为，转子转速为 n，n 总小于总小于 n1，所以称为异步电动机。，所以称为异步电动机。 如果改变定子三相绕组中电流

59、的相序，将会改变旋转磁场的旋转方向，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。电动机的旋转方向也将会随之改变。 3.旋转磁场的转速旋转磁场的转速 n1与定子绕组通入三相交流电的频率与定子绕组通入三相交流电的频率 f 以及定子旋转以及定子旋转 磁场的磁极对数磁场的磁极对数 p 有关。当交流电的频率有关。当交流电的频率 f 确定时，确定时，n1与与 p的关系如表的关系如表3-1- 3所示。所示。 表表3-1-3 n1与与p 的关系的关系 磁极对数 p123456 同步转速n1（r/min）300015001000750600500 电机控制与维

60、修 任务3.1 之【学习小结学习小结】 4.旋转磁场转速旋转磁场转速 n1与转子转速与转子转速 n 之差与同步转速之差与同步转速 n1之比称为之比称为 异步电动机的转差率异步电动机的转差率s， 1 1 n nn s 转差率是异步电动机的一个基本参数。当异步电动机处转差率是异步电动机的一个基本参数。当异步电动机处 于电动状态运行时，电磁转矩于电动状态运行时，电磁转矩 T 和转速和转速 n 同向。转子尚未转同向。转子尚未转 动时，动时，n = 0，s =（n10）/ n1= 1；当；当 n =n1时，时，s =（n1n） /n1=0，可知异步电动机处于电动状态时，转差率的变化范围，可知异步电动机处