电工电子技术电子教案 三相异步电动机的运行与控制

教学过程设计表授课班级授课时间课题名称§任务6.3三相异步电动机的运行与控制课型理论课（√）实验课（）技能训练课（）习题课（）复习课（）其他（）签名及审批设计签名年月日审批签名年月日知识目标掌握三相异步电动机的控制方法，包含起动、调速和制动。能力目标掌握三相异步电动机的控制方法，包含起动、调速和制动。教学重点三相异步电动机的起动、调速和制动方法。教学难点三相异步电动机的起动、调速和制动方法。教学准备（含教学仪器设备、材料用具、参考书目、辅助教材等）1、教学仪器设备：多媒体电教室、电脑、THETDD-1、THWD-2型实训台2、参考书目：教学用书3、辅助教材：THETDD-1、THWD-2型实训指导书课外练习或作业安排

教学过程设计设计意图教学方法时间1、异步电动机的起动掌握异步电动机的起动方法讲解302、异步电动机的制动掌握异步电动机的制动方法讲解253、异步电动机的调速掌握异步电动机的调速方法讲解254、小结复习回顾，加强知识点的理解记忆讨论、讲解10教学后记（本课题的教学体会、学生信息反馈及今后教学建议）注：1、本表以2学时为单位设计。2、每学期将教学设计表装订成册。

教师教学笔记教学内容摘要补充资料§6.3三相异步电动机的运行与控制1、三相异步电动机的起动电动机从接通电源开始，转子由静止加速到一定转速稳定运行的过程称为起动。在起动的瞬间，因转子转速n=0，转差率s=1，转子电流达到最大值，从而使定子电流也达到最大值，为额定电流的4~7倍。虽然起动电流比较大，但由于起动时间短，从发热的角度考虑没有影响，但若频繁起动，由于热量的积累，可能使电动机过热；另一方面，也会由于压降过大而影响其他负载工作。但由于起动时，转子电路功率因素很低，所以起动转矩并不大，所以常采用一些措施来减少起动电流，增加起动转矩。（1）笼型异步电动机起动方法1）直接起动直接起动就是将额定电压直接加到定子绕组上使电动机起动，又称全压起动。优点：起动简单。缺点：起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工作。适用范围：电动机容量在10kW以下，并且小于供电变压器容量的20％。判断能否直接起动：Ts>TL，Is>I限制2）降压起动降压起动是指采用某种方法使加在电动机定子绕子上的电压降低。降压起动的目的是限制起动电流，分为Y－起动和自耦降压起动。a．Y－起动在起动时将定子绕组连接成星形，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。适用范围：正常运行时定子绕组是三角形连接的电动机。优点：起动电流为全压起动时的1／3。缺点：起动转矩为全压起动时的1／3。所以Y－降压起动适合于空载或轻载起动的场合。Y－换接起动原理图b．自耦降压起动利用自耦变压器降低加到定子绕组的电压以减小起动电流。自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成Y形不能采用Y－起动的鼠笼式异步电动机。（2）绕线型异步电动机起动方法绕线式异步电动机转子绕组串入附加电阻后，既可以降低起动电流，又可以增大起动转矩。这是降压起动所不具备的优点，常用于要求起动转矩较大的生产机械上。例：一台Y250M-6型三相笼型异步电动机，UN＝380V，三角形联结，PN=37kW，nN=985r/min，IN=72A，KS=1.8，KC=6.5。已知电动机起动时的负载转矩TL=250N·m，从电源取用的电流不得超过360A，试问：（1）能否直接起动？（2）能否采用星形－三角形起动？（3）能否采用KA=0.8的自耦变压器起动？解：（1）电动机的额定转矩直接起动时的起动转矩和起动电流TS=KSTN=1.8×359N·m=646N·mIS=KCIN=6.5×72A=468A由于I△=IS>360A，所以不能直接起动。（2）星形－三角形起动时的起动转矩和起动电流由于TSY<TL，所以不能采用星形－三角形起动。（3）采用自耦变压器起动转矩和从电源取用的电流由于TSa>TL，IS<360A，所以可以采用自耦变压器起动。2、三相异步电动机的制动异步电动机的制动有机械制动和电气制动两大类。（1）机械制动机械制动通常用电磁铁制成的电磁抱闸实现。起重机械常采用这种制动方式，不但提高了生产效率，还可以防止在工作过程中因突然断电致使重物落下。（2）电气制动电气制动是指电动机获得一个和转子旋转方向相反的制动转矩，从而使电动机能迅速减速和停止。常用的电气制动方法有回馈制动、反接制动和能耗制动等。1）回馈制动当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。回馈制动原理图2）反接制动停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。电源反接制动控制电路图反接制动原理图3）能耗制动在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。能耗制动控制电路图能耗制动原理图3、三相异步电动机的调速改变电动机的转速，可以通过改变电源频率f，磁极对数p和转差率s三种方法实现。（1）变频调速变频调速是通过改变电源频率从而使电动机的同步转速发生变化以达到调速的目的。此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。频率范围0.5Hz~320Hz。（2）变极调速通过改变电动机的定子绕组所形成的磁极对数p来调速。因磁极对数只能是按1、2、3、…、的规律变化，所以用这种方法调速，电动机的转速不能连续、平滑地进行调节。反向并联2p=2顺向串联2p=4采用变极调速方法的电动机称作双速电动机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、