1、电工作业课教案首页教师 审批 班别 低压电工月日月日课题第十一章 三相异步电动机授课日期 节次课型教学目的1、了解三相异步电动机的结构与工作原理；2、了解三相异步电动机的运行特性；3、熟练掌握三相异步电动机的启动、制动和调速方法；4、熟练掌握三相异步电动机的维护及常见故障处理。教具多媒体课程重点1、三相异步电动机的结构与工作原理；2、三相异步电动机的运行特性；3、三相异步电动机的启动、制动和调速方法；实验内容无 课程难点三相异步电动机的启动、制动和调速方法电教内容第十一章 三相异步电动机第一节 三相异步电动机的结构一、三相异步电动机的结构1、定子部分定子的作用是产生旋转磁场；主要由铁芯、绕组和
2、外壳三部分组成。（1）外壳由机座、端盖、接线盒和吊环四部分组成。机座用铸铁或铸钢制成，外表有散热片，其作用是保护和固定铁芯和绕组；端盖用铸铁或铸钢制成，其作用是固定转子；外壳上的接线盒用来保护和固定绕组引出线端子；外壳上还有用来起吊、搬抬三相电动机的吊环。（2）定子铁芯定子铁芯是磁路的一部分，由厚 0.5mm 的相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片内圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放定子三相绕组。（3）定子绕组是电动机的电路部分，三相绕组对称。线圈由绝缘铜导线绕制。绕组的六个出线端都引至接线盒上，首端为 U1、V1、W1,末端为 U2、V2、W2.可以接成星形或三角形。2、转子三相异步电动机的转子由转子
3、铁芯、转子绕组和转轴三部分组成。（1）转子铁芯由薄硅钢片叠成，是磁路的一部分，也用来安放转子绕组。（2）转子绕组有绕线型和笼型两种。3、其它附件三相异步电动机的结构除了上面的三部分以外，还有轴承、轴承盖、外风罩、外风扇、接线盒和铭牌等附件。二、三相异步电动机的铭牌和技术数据1、型号为适应不同用途和不同工作环境的需要，电动机制成不同的系列，每种系列用各种型号表示。三相异步电动机的型号一般在大写的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。其中汉语拼音字母是根据三相异步电动机的全称选择有代表意义的汉字，再用该汉字的第一个拼音字母组成。见书表 111 所示。2、接法定子绕组的接法略。3、额定电压铭牌上所标的电压值
4、是指电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压。4、额定电流铭牌上所标的值是指电动机在额定运行时定子绕组的线电流。5、额定功率与效率铭牌上所标的功率值是指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率值。效率是输出功率与输入功率的比值。6、额定转速由于生产机械对转速的要求不同，需要生产不同磁极数的异步电动机，因此有不同的转速等级。最常用的是四极的（n01500rmin ） 。7、绝缘等级略8、工作制定额允许连续使用的时间，分为连续、短时、断续三种。9、防护等级略三、三相异步电动机的工作原理1、旋转磁场的产生旋转磁场是指极性与大小不变，且沿一定方向以一定速度旋转的磁场。2、基本工作原理当三相异步电动机的定子
5、绕组通入三相对称的电流时，便在定子、转子之间的气隙中产生旋转磁场。设旋转磁场以 n1 的速度顺时针旋转，转子铁芯逆时针方向切割磁力线，产生感生电动势。感应电动势的方向可根据右手定则判断。转子电路为闭合电路，在感应电动势的作用下，产生感应电流。转子导体在磁场中受到磁场力的作用，其方向用左手定则判定，此电磁力对转轴形成以一个电磁转矩，其作用方向同旋转磁场的旋转方向一致。转子便以一定的速度沿旋转磁场的旋转方向转动，因为转子的转动速度总是与磁场的旋转速度有差异，故称为异步电动机。由于电磁感应的关系，在转子绕组中产生电动势、电流，从而产生电磁转矩，所以异步电动机又称为感应电动机。3、电磁转矩电磁转矩的大
6、小与旋转磁场磁通的大小及转子电流的大小有关。4、转差率（112）0ns第二节 三相异步电动机的基本控制电路一、三相异步电动机的启动1、直接启动直接启动也叫全压启动，主要用于笼型电动机的启动。利用开关或接触器将电动机的定子绕组直接接入额定电压的电网上，使电动机启动。直接启动的优点是设备简单可靠、操作方便，启动过程短，只要容量在 7.5KW以下、电动机在启动瞬间造成的电网电压降不大于电源电压正常值的 10%。利用两个交流接触器交替工作，改变电源接入电动机的相序来实现电动机的正反转控制。2、降压启动星形三角形（Y）降压启动。Y 降压启动就是把正常工作时定子绕组作三角形连接的电动机，在启动时接成星形，
7、待电动机转速上升后，再换成三角形。Y 降压启动控制线路启动时，先合上隔离开关 QS，KM 闭合，同时将 KM1闭合，此时定子绕组接成星形，各相绕组承受的电压是额定电压的 ，待电动13机转速上升后，将 KM1 断开，KM2 闭合，使定子绕组改成三角形，于是每相绕组加上额定电压，电动机进入正常运行。Y 降压启动的启动电流是 连接直接启动电流的 13；Y 降压启动时的启动转矩也减小为 直接启动时的 13。Y 降压启动设备简单，工作可靠，维护方便，用于轻载功空载启动的场合。二、三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速就是设法改变的的机械特性。由 和 可推导出 o0nS 06fp 60fn1sp （ ）
8、由此可知：通过改变频率，改变磁极对数和改变转差率能够改变三相异步电动机的转动速度。1、变频调速利用电动机的同步转速随电源频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率进行调速的方法为变频调速。由公式可知，当磁极对数 p 不变时，电动机的转速与电源频率 f 成正比，同步转速随电源频率线性变化，连续改变电源频率时，可以使三相异步电动机的转速平滑地调节。这种调速方法可以实现三相异步电动机的无级调速。交流异步电动机的变频调速以其玉米面效率的驱动性能和良好的控制特性已越来越受到重视，而且交流变频调速系统在节约能源方面有着很大的优势。2、变极调速按照三相异步电动机的工作原理，在电源频率恒定的前提下，异步电动机的
9、同步转速与旋转磁场的磁极对数成正比，磁极对数增加一倍时，同步转速就下降一半，电动机转子的转速也近似下降一半。通过改变异步电动机旋转磁场磁极对数来改变其同步转速，即可以调节电动机的转速。通过改变定子绕组的接法就可以得到两个不同的磁极对数，这种方法适用于鼠笼型异步电动机，因笼型转子的磁极对数能自动地随着定子磁极对数的改变而改变，使定子、转子磁场的磁极对数总是相等。采用变极调速具有结构简单，效率高，特性好的特点，但也存在着体积大和价格高的不足，在中小型机床上应用比较多。3、变转差率调速改变转差率调速方法只适用于绕线式异步电动机。有改变电源电压和改变转子回路电阻等方法。在改变转子回路电阻的调速中，可以
10、适当增大电阻的容量当调速电阻用。这种调速方法的特点是结构简单，动作可靠。多用于重复短时工作制的生产机械，如超重机械。三、三相异步电动机的制动电动机的制动状态是指其电磁转矩 Tem 与转子转动的方向相反的运行状态。电动机运行于制动状态时，吸收机械能并转换为电能，该电能消耗在电机内部或反馈回电网。根据产生制动力矩的方法，停车制动的方式有两大类，机械制动和电气制动。1、机械制动机械制动最常用的是电磁抱闸，它主要由制动电磁铁和闸瓦制动器两大部分组成。图见书略。其基本原理是：制动电磁铁的电磁线圈（有单相和三相两种）与三相异步电动机的定子绕组相并联，闸瓦制动器的转轴与电动机的转轴相连。按下启动按钮 SB2
11、,接触器 KM 线圈通电，其自锁触点和主触点闭合，电动机 M 得电。同时，抱闸电磁线圈通电，电磁铁产生磁场力吸合衔铁，带动制动杠杆动作，推动闸瓦松开闸轮，电动机启动运转。停车时，按下停车按钮 SB1,KM 线圈断电，电动机绕组和电磁抱闸线圈同时断电，电磁铁衔铁释放，弹簧的弹力使闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机立即停止转动。2、电气制动常见的电气制动方法有能耗制动、反接制动和回馈制动三种。（1）能耗制动能耗制动就是在三相异步电动机脱离交流电源的同时在定子绕组接入直流电，产生一个静止磁场。此时电动机转子因惯性继续旋转切割磁场而在转子绕组中产生感应电流，又在磁场中受电磁力的作用产生旋转转矩。这一转矩总是与电
12、动机的旋转方向相反，起制动作用。在制动的过程中，转子因惯性转动的动能转变成电能而消耗在转子电路中，所以称为“能耗”制动。能耗制动的特点是制动平稳，制动效果好，且电动机停转后不会反向启动。但城提供制动用的直流电源，多通过整流器整流供电。（2）反接制动反接制动是指将三相异步电动机的任意两相定子绕组的电源线对调。此时定子产生的旋转磁场的方向会随着电源的反接而反向，电磁转矩的方向也随之反向，由于机械惯性，电动机转速未变，从而起到制动的作用。（3）回馈制动电动机工作过程中，在位能性负载的作用下，可使电动机的转速超过旋转磁场的同步转速，此时电动机转子铁芯与旋转磁场的相对切割方向同电动机运行状态时相反，转子
13、电流与与电磁转矩的方向也相反，即电磁转矩方向与转子旋转方向相反，变为制动转矩。此时电动机作为发电机运行将机械功率变成电功率向电网输送电能，故称为回馈制动，也称为再生发电制动。在超重机下放生物、电力机车下坡运行、变极调速时可运用再生制动。第三节 三相异步电动机安装与检修的安全技术一、安装前检查1、检查电动机出厂日期、合格证、启动和控制设备外观，是否损坏与变形，各电器接点螺丝是否牢固，有无受潮的迹象。2、检查铭牌所示型号、功率、电压、频率、接法等技术参数是否与电路相符，确认电动机型号符合使用要求。3、检查电动机的引出线端子焊接或压接是否良好，编号是否齐全。4、检查电动机是否漏电，测量电动机绕组间与
14、绕组对外壳的绝缘电阻，通常用 500V 兆欧表测量，三相 380V 的绝缘电阻应大于 0.5M。5、手动检查电动机转子是否能自由旋转。6、检查电动机内部有无杂物。7、检查轴承是否有油。8、绕线式异步电动机还应检查集电环上的电刷表面是否全部贴紧集电环，导线是否有相间碰接，电刷提升机构是否灵活，电刷的压力是否正常。二、安装要求1、电动机一般安装在室内清洁、干燥的场所，周围必须通风良好，环境空气最高温度不超过 400C，最低温度不低于15 0C，并防止强烈的热辐射。2、电动机与底座之间的安装，通常采用螺栓连接，用螺栓拧紧电动机时，螺母下面要加弹簧垫圈。按对角顺序逐步交错拧紧各螺母，应保持 4 个螺母
15、松紧程度一致。3、进行规范的电动机中心线与被拖动机械连接件校正采用皮带传动时，电动机中心线与负载轴中心线平行且要求皮带中心线与轴中心线垂直；采用联轴器传动时，电动机轴中心线与负载轴中心线应重合；避免因电动机中心线不准引起电动机和轴承发热、轴承严重磨损和噪声增加等。4、按接线图接线，电源线接线头、接地线连接要紧固。5、进行电动机抽芯检查。有下列情况之一时，应做抽芯检查；出厂日期超过制造厂保护期限；经外观检查，或电气试验，质量有可疑时；开启式电动机，经端部检查有可疑时；试运转时有异常情况时；交流电动机容量在 40KW 及以上者。抽芯检查应符合下列要求：电动机内部清洁无杂物；电动机的铁芯、轴颈、滑环
16、和换向器等清洁，无伤痕、锈蚀现象，通风孔无阻塞；线圈绝缘层完好，绑线无松动现象；定子槽楔无断裂、凸出及松动现象，每根槽楔的空响长度不应超过 13,端部槽楔必须牢固；转子的平衡块应紧固，平衡螺丝应锁牢，风扇方向正确，叶无裂纹；磁极及铁轭固定良好，励磁线圈紧贴磁极，不松动；鼠笼式转子导电条和端环的焊接良好，浇铸的导电条和端环应无裂纹；电机绕组连接正确、焊接牢固；电机的滚珠轴承工作应光滑、无裂纹、无锈蚀，滚动体与内外圈接触良好，无松动；加入轴承内的润滑油应填满内部空隙的 23。6、对电动机进行干燥处理，根据现场情况、电机受潮程度选择适宜的方法，通常干燥处理的温度为 7080 0C，干燥处理的时间为
17、1216 小时，确保电动机绝缘电阻值达到规范要求，在同温度下 5 小时稳定不变。7、测量电动机的绝缘电阻，低压电动机冷态下的绝缘电阻（包括电动机及其电源线路，电动机各相绕组相间及对地）应不小于 0.5M。8、安装电动机的控制和保护设备。将过载保护、短路保护以及相序断相保护和漏电保护装置按设计要求安装。9、在空载的情况下进行试验运行，空载运行时间为 2 小时。电动机在试验运行中应进行下列检查：电动机的旋转方向是否符合要求声音是否正常；换向器、滑环及电刷的工作情况是否正常；电动机的温度是否过热；滑动轴承温升不超过800C，滚动轴承温升不超过 950c，振动应符合规范要求。三、运行维护1、电动机启动
18、前的准备和检查（1）检查电动机与启动设备接地是否可靠和完整，接线是否正确与良好；（2）检查电动机铭牌所示额定电压，额定频率是否与电源电压、频率一致；（3）新安装或停用三个月以上的电动机，启动前应检查绕组相对相、相对地绝缘电阻值。用 1000V 兆欧表测量的绝缘电阻值应该大于 0.5M。如低于此值，应进行烘干处理；（4）对绕线型转子应检查集电环上的电刷以及提刷装置是否能正常工作，电刷的压力是否符合要求；（5）检查电动机的转子转动是否灵活可靠，滑动轴承内的油是否达到规定的油位。（6）检查电动机所用的熔断器的额定电流是否符合要求；（7）检查电动机的各个紧固螺栓以及安装螺栓是否牢固并符合要求。（8）运行中的维护异步电动机运行时，值班人员每班应检查一次，检查顶上如下：电压和电流是否正常；外壳和轴承的温度是否正常，没有烫手感，为正常，否则为过热；运行声音是否正常，有无异常气味；振动是否正常；电动机的保护接地线是否断落及外壳接地是否牢固；表漆有无变色脱落，腐蚀损坏等情况；绕线式电动机的集电环和换向器是否平滑，运行时是否有火花。小节：三相异步电动机的结构、工作原理、基本控制电路、安装和检修等作业：习题册本章习题课后分析：通过课堂上的讲解和分析，同学们对三相异步电动机有了更深入的了解。
