电机及电气控制技术：第三章三相异步电动机及其控制

第三章三相异步电动机

及其控制第一节三相异步电动机的铭牌数据与感应电动势第三章三相异步电动机及其控制第一节铭牌数据与感应电动势知识目标Ø1、了解电机名牌的特点及作用；Ø2、掌握三相异步电动机的额定数据；Ø3、理解异步电动机的感应电动势的特点。能力目标Ø1、能够根据电机的铭牌数据，理解电机的运行特性及技术要求；Ø2、根据电机的铭牌，选择适合应用要求的电机产品。第三章三相异步电动机及其控制第一节铭牌数据与感应电动势一、三相异步电动机的名牌数据1.型号⑴产品代号由电动机类型代号、电动机特点代号、设计序号和励磁方式代号4个小节顺序组成。（2）电动机的规格代号（3）特殊环境代号（4）电动机的补充代号例1，Y112S—6，鼠笼式异步电动机，中心高112mm，短机座，6极。例2，Y500—2—4，鼠笼式异步电动机，中心高500mm，2号铁心长，4极。第三章三相异步电动机及其控制第一节铭牌数据与感应电动势2.标准编号3.产品编号4.额定功率5.额定电压6.额定电流7.接法8.额定频率9.额定转速10.绝缘等级11.额定功率因数耐热等级极限工作温度（ºC）绝缘材料及其制品举例Y90棉纱、布带、纸A105黄、（黑）、蜡布（绸）E120玻璃布、聚酯薄膜B130黑玻璃布、聚酯漆包线F155云母带、玻璃漆布H180有机硅云母制品、硅有机玻璃漆布C180以上纯云母、陶瓷、聚四氟乙烯第三章三相异步电动机及其控制第一节铭牌数据与感应电动势12.额定效率13.工作制或定额4.额定功率（1）连续工作制（S1）（2）短时工作制（S2）10min、30min、60min、90min（3）断续周期工作制（S3）负载持续率规定有15%、25%、40%及60%14.制造年月15.重量16.制造厂家防护型电动机还标明了电动机的防护形式:Ip表示防护形式，Ip后的第一数代表防尘等级，第二个数字代表防水等级，数字越大，表示防护的能力越强。第三章三相异步电动机及其控制第一节铭牌数据与感应电动势二、三相异步电动机的感应电动势定子感应电动势：

E1=4.44f1N1KN1Φ1定子每相绕组端电压U1近似与每相定子绕组中感应的电动势E1平衡。转子感应电动势：

E2=4.44f2N2KN2Φ1

当定子接通三相对称电源，产生旋转磁场，而转子还没有起动的瞬间，由于此时s=1，f2=f1则可知电机起动瞬间，转子的每相基波感应电动势最大为E20=4.44f1N2KN2Φ1。第三章三相异步电动机

及其控制第二节三相异步电动机的运行分析第三章三相异步电动机及其控制第二节三相异步电动机的运行分析知识目标Ø1、了解三相异步电动机空载运行和负载运行中的电磁关系；Ø2、理解转子回路中各物理量之间的变化关系；Ø3、理解转子旋转磁通势与定子旋转磁场空间上相对静止的概念。能力目标Ø1、理解空载运行和负载运行主磁路的路径特点；Ø2、应用磁通势平衡方程式分析电动机的运行特性。第三章三相异步电动机及其控制第二节三相异步电动机的运行分析一、三相异步电动机的空载运行

U1≈E1=4.44f1N1KN1Φ1第三章三相异步电动机及其控制第二节三相异步电动机的运行分析二、三相异步电动机的负载运行1.转子绕组感应电动势及电流的频率f2旋转磁场的转速为n1，转子转速为n，旋转磁场的磁通Φ将以转速(n1—n)去切割转子导体，产生的感应电动势为E2，其频率为f2

电动机处于额定运行时，f2只有2-3Hz。2.转子旋转时转子绕组的电动势E2s

E20=4.44K2f1N2Φ

E2s=4.44K2f2N2Φ=sE20第三章三相异步电动机及其控制第二节三相异步电动机的运行分析3.转子电抗

X2s=2πf2L2=sX20

X20=2πf1L2

4.转子电流I25.转子的旋转磁通势F2转子旋转磁通势F2的空间转速即相对定子的转速与定子旋转磁场的同步转速相等。无论转子转速怎样变化,定、转子磁动势总是以同速、同向在空间旋转，两者在空间上总是保持相对静止，没有相对运动。第三章三相异步电动机及其控制第二节三相异步电动机的运行分析三、三相交流异步电动机负载运行时的基本平衡方程式1.磁动势平衡方程式

F0=F1+F2或F1=F0+(-F2)2.电动势平衡方程式

U2s=I2S×Z2s第三章三相异步电动机

及其控制第三节三相异步电动机的功率和转矩第三章三相异步电动机及其控制第三节电动机的功率和转矩知识目标Ø1、理解电机运行过程中的功率平衡关系；Ø2、理解电机稳定运行时转矩平衡关系；Ø3、了解电机的各类工作特性曲线。能力目标Ø1、根据功率平衡关系，进一步理解电机能量转换过程中的能量守恒；Ø2、理解保证电机稳定运行和提高电机运行效率的方法。一、三相异步电动机的功率转换平衡方程式

P1=3U1I1COSΦ1

Pem=P1-Pcu1-PFe

P2=Pem-Pcu2-Pm-Ps

三相异步电动机功率流程图第三章三相异步电动机及其控制第三节电动机的功率和转矩

二、转矩平衡方程式

T=T0+T2或T2=T–T0T为电动机的电磁转矩，T0为电动机的空载转矩，

T2为电动机的输出机械转矩（与电动机的负载转矩TL相平衡）。三、三相异步电动机的工作特性1.转速特性2.定子电流特性3.功率因数特性4.转矩特性5.效率特性

异步电动机工作特性曲线

第三章三相异步电动机及其控制第三节电动机的功率和转矩第三章三相异步电动机

及其控制第四节三相异步电动机的电磁转矩和机械特性

第三章三相异步电动机及其控制第四节电磁转矩和机械特性知识目标Ø1、了解电磁转矩的三种表达式及主要应用场合；Ø2、掌握三相异步电动机的机械特性；Ø3、理解三相异步电动机稳定运行区域。能力目标Ø1、会根据电磁转矩实用表达式，结合产品目录参数，计算电磁转矩；Ø2、根据机械特性，分析选择电动机的稳定运行区间。一、三相异步电动机的电磁转矩1.电磁转矩的物理表达式

T=CTΦI＇2cosΦ22.电磁转矩的参数表达式3.实用表达式

第三章三相异步电动机及其控制第四节电磁转矩和机械特性二、三相异步电动机的机械特性

异步电动机的电磁转矩特性异步电动机的机械特性

第三章三相异步电动机及其控制第四节电磁转矩和机械特性1.额定转矩TN

TN=9.55PN/nN

2.最大转矩Tm3.起动转矩Tst三、电动机的稳定运行区间分析1.负载转矩增大2.负载转矩减少3.负载转矩增大到大于Tm时电动机的稳定运行

第三章三相异步电动机及其控制第四节电磁转矩和机械特性第三章三相异步电动机

及其控制第五节三相笼型异步电动机的直接起动及其控制电路

第三章三相异步电动机及其控制第五节直接起动及控制电路知识目标Ø了解三相笼型异步电动机直接起动的条件；Ø掌握自锁、互锁等概念以及实现方法；Ø掌握机械互锁和电气互锁的概念以及实现方法；Ø掌握过载、短路、欠压、失压（零压）保护等概念以及实现方法；Ø掌握限位保护的概念以及实现方法。能力目标Ø能正确分析单向旋转电路和可逆旋转电路的工作原理；Ø能正确对单向旋转电路和可逆旋转电路的电气故障进行分析和判断，并排除其故障。一、单向旋转直接起动及其控制电路

三相笼型异步电动机的起动特性电动机直接起动单方向旋转控制电路

第三章三相异步电动机及其控制第五节直接起动及控制电路1.控制电路的工作原理2.电路的保护环节（1）短路保护（2）过载保护（3）欠压保护“（4）失压（也叫零压）保护二、可逆旋转控制电路

1.电动机“正—停—反”控制电路

接触器联锁的正反转控制电路

第三章三相异步电动机及其控制第五节直接起动及控制电路2.电动机“正—反—停”电路（1）按钮联锁的正反转控制电路（2）按钮、接触器双重联锁的正反转控制路

按钮联锁的正反转控制电路按钮接触器双重联锁的正反转控制电路第三章三相异步电动机及其控制第五节直接起动及控制电路3.位置控制与自动往复行程控制电路（1）位置控制（或限位控制）电路（2）自动往返行程控制电路

位置控制电路工作台自动往返行程控制电路第三章三相异步电动机及其控制第五节直接起动及控制电路第三章三相异步电动机

及其控制第六节三相笼型异步电动机的减压起动控制电路

第三章三相异步电动机及其控制第六节减压起动控制电路知识目标Ø了解三相笼型异步电动机减压起动的必要条件；Ø掌握定子串电阻减压起动与定子串电抗减压起动的不同点；Ø掌握定子串电阻（电抗）起动、自耦变压器、Y-△转换及延边△－△转换减压起动的特点和适应场合；Ø掌握定子串电阻（电抗）减压起动、自耦变压器、Y-△转换及延边△－△转换减压起动的电路的工作原理。能力目标Ø能正确分析定子串电阻（电抗）起动、自耦变压器、Y-△转换及延边△－△转换减压起动电路的工作原理；Ø能正确对定子串电阻（电抗）起动、自耦变压器、Y-△转换及延边△－△转换减压起动电路的电气故障进行分析和判断，并排除其故障。第三章三相异步电动机及其控制第六节减压起动控制电路为何要减压起动？如何判断？一、减压起动时的机械特性二、定子绕组串电阻（电抗）减压起动控制电路串电阻与串电抗的区别？

三相笼型异步电动机减压起动时的机械特性第三章三相异步电动机及其控制第六节减压起动控制电路1.手动切换的定子绕组串电阻减压起动电路2.时间继电器控制的定子绕组串电阻减压起动控制电路

按钮与接触器控制定子绕组串电阻减压起动控制时间继电器控制定子绕组串电阻减压起动控制第三章三相异步电动机及其控制第六节减压起动控制电路3.手动与自动混合控制串电阻减压起动电路

手动自动混合控制定子绕组串电阻减压起动控制电路第三章三相异步电动机及其控制第六节减压起动控制电路三、自耦变压器减压起动控制电路

手动控制自耦变压器减压起动控制电路时间继电器控制自耦变压器减压起动控制电路第三章三相异步电动机及其控制第六节减压起动控制电路四、星形－三角形（Y－△）转换减压起动控制电路

按钮接触器控制Y-△转换减压起动控制电路时间继电器控制的Y-△转换减压起动控制电路第三章三相异步电动机及其控制第六节减压起动控制电路五、软起动器

软起动器工作原理框图第三章三相异步电动机

及其控制第七节三相绕线型异步电动机起动控制电路第三章三相异步电动机及其控制第七节绕线异步电动机起动控制电路

知识目标Ø掌握三相绕线型异步电动机转子绕组串接电阻起动、转子绕组串频敏变阻器起动的特点和适应场合；Ø掌握三相绕线型异步电动机转子绕组串接电阻起动、转子绕组串频敏变阻器起动电路的工作原理。能力目标Ø能正确分析三相绕线型异步电动机转子绕组串接电阻起动、转子绕组串频敏变阻器起动电路的工作原理；Ø能正确对三相绕线型异步电动机转子绕组串接电阻起动、转子绕组串频敏变阻器起动电路的电气故障进行分析和判断，并排除其故障。第三章三相异步电动机及其控制第七节绕线异步电动机起动控制电路三相绕线型异步电动机适用于一些要求起动转矩较大，且能平滑调速的场合。其优点是可以通过滑环在转子绕组中串接电阻来改善电动机的机械特性，从而达到减小起动电流，提高转子电路功率因数，增大起动转矩的目的。一、转子绕组串接电阻时的机械特性注意启动转矩的变化。工程实践中一定要利用绕线异步电机转子参数可以调整的特点，否则价格比笼型贵、故障率又高的绕线电动机将变没有意义。

三相绕线型异步电动机转子串接电阻时的机械特性第三章三相异步电动机及其控制第七节绕线异步电动机起动控制电路二、转子绕组串接电阻时的控制电路

时间原则控制转子电路串电阻起动控制电路电流控制转子电路串电阻起动控制电路第三章三相异步电动机及其控制第七节绕线异步电动机起动控制电路三、转子绕组串接频敏变阻器起动控制电路

频敏变阻器的等效电路绕线转子异步电动机应用频敏变阻器的控制电路第三章三相异步电动机

及其控制第八节三相异步电动机电气制动控制电路

第三章三相异步电动机及其控制第八节三相异步电动机电气制动控制电路知识目标Ø了解电气制动与机械制动的差异；Ø掌握三相异步电动机反接制动、能耗制动的特点和适应场合；Ø掌握三相异步电动机反接制动、能耗制动电路的工作原理。能力目标Ø正确分析三相异步电动机反接制动、能耗制动电路的工作原理；Ø能正确对三相异步电动机反接制动、能耗制动电路的电气故障进行分析和判断，并排除其故障。

第三章三相异步电动机及其控制第八节三相异步电动机电气制动控制电路机械制动与电气制动的区别？电气制动方式有反接制动（又分电源反接和倒拉反接）、能耗制动、回馈制动（再生发电制动）。一、反接制动原理及其控制电路反接制动原理图反接制动时的机械特性

第三章三相异步电动机及其控制第八节三相异步电动机电气制动控制电路1.单向起动反接制动控制电路2.电动机可逆运行的反接制动控制电路

单向起动反接制动控制电路电动机可逆运行的反接制动控制电路

第三章三相异步电动机及其控制第八节三相异步电动机电气制动控制电路

具有反接制动电阻的正反向制动控制电路

第三章三相异步电动机及其控制第八节三相异步电动机电气制动控制电路二、倒拉反接制动原理及其控制电路

倒拉反接制动时的机械特性

第三章三相异步电动机及其控制第八节三相异步电动机电气制动控制电路三、能耗制动原理及其控制电路

能耗制动原理图能耗制动时的机械特性

第三章三相异步电动机及其控制第八节三相异步电动机电气制动控制电路1.单向能耗制动控制电路（1）无变压器单相半波整流能耗制动电路（2）有变压器单相桥式整流能耗制动电路

无变压器单向半波整流单向起动能耗制动控制有变压器单向桥式整流单向起动能耗制动控制

第三章三相异步电动机及其控制第八节三相异步电动机电气制动控制电路（3）速度原则控制的单向能耗制动控制电路

速度原则控制的单向能耗制动控制电路

第三章三相异步电动机及其控制第八节三相异步电动机电气制动控制电路2.可逆运行能耗制动控制电路（1）时间原则控制的可逆运行的能耗制动控制

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