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1、三相异步电动机的工作原理及特性1 三相异步电动机实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。 电机是利用电磁感应原 理实现电能与机械能的相互转换。 把机械能转换成电能的设备称为发电机， 而把 电能转换成机械能的设备叫做电动机。在生产上主要用的是交流电动机，特别三相异步电动机，因为它具有结构简单、 坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。它被广泛地用来驱动各种金 属切削机床、 起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。 2三相异步电动机的转动原理1)基本原理为了说明三相异步电动机的工作原理， 我们做如下演示实验， 如图 5-2 所示。图 5-2 三相异步电动机工作原理(
2、1) 演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动 手柄带动蹄形磁铁旋转时， 将发现导体也跟着旋； 若改变磁铁的转向， 则导体的 转向也跟着改变。(2) 现象解释：当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导 体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。 感应电流又使导体受到一 个电磁力的作用， 于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来， 这就是异步电动机的 基本原理。转子转动的方向和磁极旋转的方向相同(3) 结论：欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组1).三相异步电动机的基本结构三相异步电动机由定子和转子构成 ,定子和转子之间有气隙 .(1) 定子 定
3、子由铁心 ,绕组 ,机座三部分组成 . 铁心由 0.5mm 的硅钢片叠压而成 ; 三相绕组连接成星形或三角形 ;机座一般用铸铁作成 ,主要用于固定和支撑定子铁心 .(2) 转子 转子由铁心和绕组组成 . 转子同样由硅钢片叠压而成 ,压装在转轴上 ; 转子绕组分为鼠笼式和线绕式两种 .线绕式异步电动机还有滑环 ,电刷机构 . 2).三相异步电动机的工作原理1) 三相正弦交流电通入电动机定子的三相绕组,产生旋转磁场 ,旋转磁场的转速称之为同步转速 ;(2) 旋转磁场切割转子导体 ,产生感应电势 ;(3) 转子绕组中感生电流 ;(4) 转子电流在旋转磁场中产生力 ,形成电磁转矩 ,电动机就转动起来了
4、 . 电动机的转速达不到旋转磁场的转速,否则 ,就不能切割磁力线 ,就没有感应电势 ,电动机就停下来了 .转子转速与同步转速不一样 ,差那么一些 ,称之为异步 .设同步转速为 no,电动机的转速为 n,则转速差为 ; no-n; 电动机的转速差与同步转速之比定义为异步电动机的转差率 S,S 是分析异步电动机 运行情况的主要参数 ,且可得异步电动机的转速方程式为 :n0 n 60f Sn0n0p异步电动机的调速方法主要有三种 :变磁极对数 p;变转差率 S;变频率 f.60f电动机启动方式包括：60f (1 S) p全压直接启动、自耦减压起动、 Y-起动、软起动器、变频器1、全压直接起动：在电网
5、容量和负载两方面都允许全压直接起动的情况下，可以考虑采用全压直接起动。 优点是操纵控制方便，维护简单，而且比较经济。 主要用于小功率电动机的起动， 从节约电 能的角度考虑，大于 11kw 的电动机不宜用此方法。2、自耦减压起动： 利用自耦变压器的多抽头减压， 既能适应不同负载起动的需要， 又能得到更大的起动转 矩，是一种经常被用来起动较大容量电动机的减压起动方式。 它的最大优点是起动转矩较大， 当其绕组抽头在 80%处时，起动转矩可达直接起动时的64%。并且可以通过抽头调节起动转矩。至今仍被广泛应用。3、Y- 起动：对于正常运行的定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机来说， 如果在起动时将定子
6、 绕组接成星形，待起动完毕后再接成三角形，就可以降低起动电流，减轻它对电网的冲击。 这样的起动方式称为星三角减压起动，或简称为星三角起动（y- 起动）。采用星三角起动时，起动电流只是原来按三角形接法直接起动时的1/3。如果直接起动时的起动电流以 67ie 计，则在星三角起动时，起动电流才22.3 倍。这就是说采用星三角起动时，起动转矩也降为原来按三角形接法直接起动时的1/3。适用于无载或者轻载起动的场合。并且同任何别的减压起动器相比较，其结构最简单，价格也最便宜。除此之外， 星三角起动方式还有 一个优点，即当负载较轻时，可以让电动机在星形接法下运行。此时， 额定转矩与负载可以 匹配，这样能使电
7、动机的效率有所提高，并因之节约了电力消耗。4、软起动器：这是利用了可控硅的移相调压原理来实现电动机的调压起动， 主要用于电动机的起动控 制，起动效果好但成本较高。因使用了可控硅元件，可控硅工作时谐波干扰较大， 对电网有 一定的影响。另外电网的波动也会影响可控硅元件的导通， 特别是同一电网中有多台可控硅 设备时。因此可控硅元件的故障率较高， 因为涉及到电力电子技术， 因此对维护技术人员的 要求也较高。5、变频器：变频器是现代电动机控制领域技术含量最高， 控制功能最全、控制效果最好的电机控制 装置，它通过改变电网的频率来调节电动机的转速和转矩。 因为涉及到电力电子技术， 微机 技术，因此成本高，对
8、维护技术人员的要求也高， 因此主要用在需要调速并且对速度控制要 求高的领域。 1 编辑本段调速方法电动机的调速方法很多， 能适应不同生产机械速度变化的要求。 一般电动机调速时其输 出功率会随转速而变化。从能量消耗的角度看，调速大致可分两种 ：保持输入功率不变 。通过改变调速装置的能量消耗， 调节输出功率以调节电动机的 转速。控制电动机输入功率以调节电动机的转速。 电机、电动机、制动电机、变频电机、调速 电机、三相异步电动机、高压电机、多速电机、双速电机和防爆电机。三相异步电动机的制动制动是给电动机一个与转动方向相反的转矩， 促使它在断开电源后很快地减 速或停转。对电动机制动，也就是要求它的转矩
9、与转子的转动方向相反，这时的转矩称 为制动转矩。常见的电气制动方法有：1）反接制动当电动机快速转动而需停转时，改变电源相序，使转子受一个与原转动方向 相反的转矩而迅速停转。注意，当转子转速接近零时，应及时切断电源，以免电机反转。为了限制电流，对功率较大的电动机进行制动时必须在定子电路（鼠笼式） 或转子电路（绕线式）中接入电阻。这种方法比较简单，制动力强，效果较好，但制动过程中的冲击也强烈，易 损坏传动器件， 且能量消耗较大， 频繁反接制动会使电机过热。 对有些中型车床 和铣床的主轴的制动采用这种方法。（2）能耗制动电动机脱离三相电源的同时，给定子绕组接入一直流电源，使直流电流通入 定子绕组。 于是在电动机中便产生一方向恒定的磁场， 使转子受一与转子转动方 向相反的 F 力的作用，于是产生制动转矩，实现制动。直流电流的大小一般为电动机额定电流的 0.51 倍。由于这种方法是用消耗转子的动能（转换为电能）来进行制动的，所以称为 能耗制动。这种制动能量消耗小，制动准确而平稳，无冲击，但需要直流电流。在有些 机床中采用这种制动方法。（3）发电反馈制动当转子的转速 n 超过旋转磁场的转速 n0 时，这时的转矩也是制动的。如：当起重机快速下放重物时，重物拖动转子，使其转速n>n0，重物受到制动而等速下降。