課題四

三相異步電動(dòng)機(jī)學(xué)習(xí)情境1

了解三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

一、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

由于異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格便宜和工作運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，被工農(nóng)業(yè)各部門廣泛應(yīng)用。但異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)特性和調(diào)速特性較差，尤其在調(diào)速方面，異步電動(dòng)機(jī)不如直流電動(dòng)機(jī)。

另外，異步電動(dòng)機(jī)和變壓器一樣是從電網(wǎng)取得滯后的勵(lì)磁電流，它的功率因數(shù)也相對(duì)較低。隨著功率因數(shù)補(bǔ)償技術(shù)和交流變頻調(diào)速技術(shù)日益完善，使異步電動(dòng)機(jī)的不足能夠得到較大的改善。

三相異步電動(dòng)機(jī)具有如下結(jié)構(gòu)，如圖4-1所示，其主要部件為定子和轉(zhuǎn)子。

（一）定子

三相異步電動(dòng)機(jī)的固定不動(dòng)部分稱為定子。定子由機(jī)座、裝在機(jī)座內(nèi)的圓筒形鐵芯以及嵌在鐵芯內(nèi)的三相定子繞組組成。1.機(jī)座機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的外殼，起支撐作用，用鑄鐵或鑄鋼制成。中小型電機(jī)機(jī)座一般采用鑄鐵鑄造,端蓋多用鑄鐵鑄成，用螺栓固定在機(jī)座兩端。圖4-1

三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2.定子鐵芯

定子鐵芯是電動(dòng)機(jī)主磁路的一部分，因此要有良好的導(dǎo)磁性。為了減少渦流和磁滯損耗，通常用由0.35～0.5mm厚且兩面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成。在定子鐵芯內(nèi)圓上沖有均勻分布的槽，槽口用以嵌放定子繞組，如圖4-2所示是電動(dòng)機(jī)鐵芯部分。圖4-2

未裝繞組的定子硅鋼片

3.定子繞組

定子繞組是電動(dòng)機(jī)的定子電路部分，將通過三相交流電流建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。小型異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組一般采用高強(qiáng)度圓銅線繞成線圈，它可經(jīng)槽口分散地嵌入線格內(nèi)。

每個(gè)線圈有兩個(gè)有效邊，分別放在兩個(gè)槽內(nèi)，線圈之間按一定規(guī)律連接成一個(gè)在空間依次相差120°電角度的三相對(duì)稱的定子繞組，稱為三相定子繞組。三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的三個(gè)首端A，B，C和三個(gè)末端X，Y，Z，都從機(jī)座上的接線盒中引出。

圖4-3（a）為定子繞組的星形接法；圖4-3（b）為定子繞組的三角形接法。三相繞組具體應(yīng)該采用何種接法，應(yīng)視電力網(wǎng)的線電壓和各相繞組的工作電壓而定。

目前我國生產(chǎn)的三相異步電動(dòng)機(jī)，功率在4kW以下者一般采用星形接法；在4kW以上者采用三角形接法。當(dāng)三相繞組通入對(duì)稱的三相電流時(shí)，便可在定子鐵芯內(nèi)膛空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。

圖4-3

三相定子繞組的接法（a）星形接法；（b）三角形接法

（二）轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子主要用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組構(gòu)成。

1.轉(zhuǎn)軸

轉(zhuǎn)軸用來固定轉(zhuǎn)子鐵芯和傳遞功率，一般用中碳鋼制成。

2.轉(zhuǎn)子鐵芯

轉(zhuǎn)子鐵芯屬于磁路的一部分，用0.5mm的硅鋼片疊壓而成，如圖4-4所示。轉(zhuǎn)子鐵芯固定在轉(zhuǎn)軸上，其外圓均勻分布的槽是用來放置轉(zhuǎn)子繞組的。圖4-4

轉(zhuǎn)子鐵芯示意圖

3.轉(zhuǎn)子繞組

轉(zhuǎn)子繞組按結(jié)構(gòu)不同分為鼠籠式和繞線式兩種，鼠籠式繞組是由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)的導(dǎo)電條(銅條或鑄鋁)和兩端的導(dǎo)電端環(huán)組成。若去掉鐵芯，轉(zhuǎn)子繞組外形就像一個(gè)鼠籠，故稱鼠籠式轉(zhuǎn)子，如圖4-5（a）所示。

目前中小型鼠籠式電動(dòng)機(jī)一般采用鑄鋁繞組，這種轉(zhuǎn)子是將熔化的鋁液直接澆鑄在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，并將兩端的短路環(huán)和風(fēng)扇澆鑄在一起，如圖4-5（b）所示。圖4-5

鼠籠式轉(zhuǎn)子(a)銅的鼠籠式轉(zhuǎn)子;（b）鑄鋁的鼠籠式轉(zhuǎn)子

繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組一樣，是采用絕緣導(dǎo)體繞制而成，在轉(zhuǎn)子鐵芯槽內(nèi)嵌放對(duì)稱的三相繞組，三相轉(zhuǎn)子均連接成星形，在轉(zhuǎn)軸上裝有三個(gè)滑環(huán)，滑環(huán)與滑環(huán)之間、滑環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間都互相絕緣，三相繞組分別接到三個(gè)滑環(huán)上，靠滑環(huán)與電刷的滑動(dòng)接觸，再與外電路的三相可變電阻器相接，以便改善電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)速性能，如圖4-6所示。圖4-6

繞線式轉(zhuǎn)子及其他電路（a）繞線式轉(zhuǎn)子;（b）轉(zhuǎn)子電路1，3—滑環(huán)；2—轉(zhuǎn)子繞組；4—電刷；5—三相可變電阻二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

（一）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

三相異步電動(dòng)機(jī)是利用定子繞組中三相電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)的感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁力的原理而工作的。要想了解三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理，必須首先討論旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生及其性質(zhì)。

1.三相定子繞組的連接

設(shè)定子鐵芯有六個(gè)槽，三相定子繞組對(duì)稱分布在這六個(gè)槽內(nèi)。即三相繞組的首端A，B，C和末端X，Y，Z在空間彼此相隔120°，三相繞組可以接成星形也可接成三角形，假設(shè)三相繞組接成星形，如圖4-7所示。

2.三相對(duì)稱電流

若把三相定子繞組接成星形接到對(duì)稱三相電源上，定子繞組中便有對(duì)稱三相電流流過，即圖4-7

三相定子繞組模型和接線示意圖圖4-8

三相電流的波形

其波形如圖4-8所示。由于交流電流在定子繞組中流動(dòng)的方向經(jīng)常變化，為了確定某一瞬時(shí)電流在繞組中的流向，以便確定產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，我們規(guī)定當(dāng)電流為正時(shí)，從首端流進(jìn)去，從末端流出來；當(dāng)電流為負(fù)時(shí)，則從末端流進(jìn)去，從首端流出來，凡電流流進(jìn)去的那一端標(biāo)以“

”，電流流出來的那一端標(biāo)以“⊙”。

3.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

電流流過線圈則產(chǎn)生磁場(chǎng)，三相交流電流過三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組會(huì)產(chǎn)生什么樣的磁場(chǎng)呢？

（1）ωt=0°時(shí)：電流iA=0，A相繞組無電流通過；iB是負(fù)值，電流的實(shí)際方向與參考方向相反，從Y端進(jìn)、從B端出；iC是正值，電流的實(shí)際方向與參考方向相同，即從C端進(jìn)、從Z端出。

根據(jù)右手螺旋定則，可判斷出該時(shí)刻三相電流所形成的合成磁場(chǎng)如圖4-9（a）所示，磁力線穿過空氣隙和轉(zhuǎn)子鐵芯，而后經(jīng)定子鐵芯閉合。此時(shí)的磁場(chǎng)相當(dāng)于一對(duì)上邊是N極下邊是S極的磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。

（2）ωt=120°時(shí)：iA是正值，其實(shí)際方向與參考方向相同，即A端進(jìn)，X端出；iB=0，B相繞組無電流通過；iC是負(fù)的，其實(shí)際方向與參考方向相反，即Z端進(jìn)、C端出。這時(shí)，三相電流所形成的合成磁場(chǎng)如圖4-9（b）所示。

與圖4-9（a）相比，合成磁場(chǎng)在空間已轉(zhuǎn)過120°，相當(dāng)于磁極N經(jīng)120°旋轉(zhuǎn)到達(dá)B相繞組的首端位置，而S極轉(zhuǎn)到了相對(duì)應(yīng)的Y位置。

（3）ωt=240°，ωt=360°時(shí)：同理可知，這時(shí)三相電流所形成的合成磁場(chǎng)在空間已轉(zhuǎn)過240°，360°，如圖4-9（c）（d）所示。圖4-9

一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（a）ωt=0°；（b）ωt=120°；（c）ωt=240°；（d）ωt=360°

4.磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)速度

（1）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向。當(dāng)通以上述三相交流電時(shí)，經(jīng)過以上分析，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向。如果改變?nèi)嘟涣麟姷南嘈?，將與三相電源連接的三根導(dǎo)線中的任意兩根的一端對(duì)調(diào)。

（2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。通過以上分析，可發(fā)現(xiàn)三相交流電產(chǎn)生了兩磁極磁場(chǎng)（或稱一對(duì)極磁磁場(chǎng)），當(dāng)電流經(jīng)過一個(gè)周期時(shí)，磁場(chǎng)也轉(zhuǎn)過一周，也就是說磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度與電流的轉(zhuǎn)速相同。設(shè)電流的頻率為f，則磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為

n0=60fr/min

5.兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

按上述條件所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)只有兩個(gè)磁極，即一對(duì)磁極（磁極對(duì)數(shù)P=1）。實(shí)際上常用多對(duì)磁極的異步電動(dòng)機(jī)，如定子有12個(gè)槽，將每相繞組用兩個(gè)線圈串聯(lián)，繞組的始端之間相差60°空間角，并把相差180°的兩個(gè)繞組首尾相串，組成一相繞組，則產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)磁極，如圖4-10所示，即磁極對(duì)數(shù)P=2。

取ωt=0°，ωt=120°，ωt=240°，ωt=360°這幾個(gè)時(shí)刻，電流變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)也發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)ωt經(jīng)過120°時(shí)，磁場(chǎng)只在空間按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)過60°，電流變化一周（即ωt經(jīng)過360°），磁場(chǎng)只在空間旋轉(zhuǎn)了半周，即兩對(duì)磁極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為

它只是一對(duì)磁極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速的一半。只要適當(dāng)安排三相繞組，則可產(chǎn)生三對(duì)磁極（即P=3的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)），四對(duì)或P對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。圖4-10

兩對(duì)磁極的磁場(chǎng)

6.總結(jié)

（1）在對(duì)稱的三相定子繞組中通入三相交流電，其合成磁場(chǎng)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

（2）磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向與電流相序有關(guān)。電流相序?yàn)锳—B—C時(shí)磁場(chǎng)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；電流相序?yàn)锳—C—B時(shí)磁場(chǎng)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。

（3）對(duì)于一對(duì)磁極（P=1）的電動(dòng)機(jī)，交流電變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)恰好在空間轉(zhuǎn)過360°（即一轉(zhuǎn)），若交流電每秒鐘變化f周期，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每秒鐘轉(zhuǎn)f轉(zhuǎn)，每分鐘轉(zhuǎn)60f轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速

n0=60fr/min

對(duì)于兩對(duì)磁極（P=2）的電動(dòng)機(jī)，交流電變化一周，通過同樣分析方法可得旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過180°，交流電變化兩周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間才轉(zhuǎn)過360°，也就是說旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速將減少一半，即

由此推斷，對(duì)于P對(duì)磁極電動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速

（4-1）

式中，n0是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速（r/min），f是電源頻率（Hz），P是磁極對(duì)數(shù)。上式說明，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速與交流電的頻率成正比，與磁極對(duì)數(shù)成反比。

（二）三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電流是由電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的，因此這種電動(dòng)機(jī)又稱為“感應(yīng)電動(dòng)機(jī)”。

1.磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)

當(dāng)定子繞組通以三相對(duì)稱電流后，產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并以n0速度按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。

2.轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感生電流

靜止的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而切割磁感線并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體以逆時(shí)針切割磁感線，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，用右手定則確定轉(zhuǎn)子上半部導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向是從里向外，用“⊙”表示；

轉(zhuǎn)子下半部導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向是從外向里，用“”表示。因?yàn)檗D(zhuǎn)子是一個(gè)閉合回路，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子內(nèi)有同電動(dòng)勢(shì)的方向一致的電流。

3.產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)

轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)力F的作用，F(xiàn)的方向用左手定則判定。電磁力在轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向一致。在電磁力矩的作用下，電動(dòng)機(jī)順著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)起來。

電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其轉(zhuǎn)速n總是稍低于同步轉(zhuǎn)速n0，因?yàn)椋绻麅烧呦嗟龋瑒t轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間就沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以轉(zhuǎn)子導(dǎo)體就不切割磁力線，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)子電流以及電磁力矩也就都不存在。

這樣，轉(zhuǎn)子就不可能繼續(xù)以n的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速之間必須要有差別，這就是異步電動(dòng)機(jī)名稱的由來，如圖4-11所示。圖4-11

異步電動(dòng)機(jī)工作原理

異步電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差值與同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即

（4-2）學(xué)習(xí)情境2

熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行

一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

（一）直接啟動(dòng)

直接啟動(dòng)是利用閘刀開關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)直接接到額定電壓上的啟動(dòng)方式，又叫“全壓?jiǎn)?dòng)”。直接啟動(dòng)是中小型鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)首選的常用啟動(dòng)方法。

（二）降壓?jiǎn)?dòng)

在不允許直接啟動(dòng)的場(chǎng)合，為限制啟動(dòng)電流，啟動(dòng)時(shí)用降低電壓的方法來減小啟動(dòng)電流，當(dāng)啟動(dòng)過程結(jié)束后，再加上全電壓運(yùn)行，這種啟動(dòng)方法稱為降壓?jiǎn)?dòng)。

顯然，由于異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，降壓?jiǎn)?dòng)必然使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩顯著降低。因此，這種啟動(dòng)方法只能用于電動(dòng)機(jī)空載或輕載下啟動(dòng)，常用的降壓?jiǎn)?dòng)方法有兩種。

1.Y-△換接啟動(dòng)

如圖4-12所示的Y-△換接啟動(dòng)是在啟動(dòng)時(shí)將定子繞組連接成星形，通電后電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)再換接成三角形，其優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)電流為全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的1／3；缺點(diǎn)是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩均為全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的1／3。

常適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組是三角形連接，且每相繞組都有兩個(gè)引出端子的電動(dòng)機(jī)的范圍內(nèi)。圖4-12

Y-△換接啟動(dòng)

2.自耦降壓?jiǎn)?dòng)

自耦降壓?jiǎn)?dòng)，如圖4-13所示，對(duì)正常運(yùn)行時(shí)為Y形接線及要求啟動(dòng)容量較大的電動(dòng)機(jī)，不能采用Y-△啟動(dòng)法的電動(dòng)機(jī)，常采用自耦變壓器啟動(dòng)方法，利用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中的端電壓降低，以達(dá)到減小啟動(dòng)電流的目的。

自耦變壓器備有40％，60％，80％等多種抽頭，使用時(shí)要根據(jù)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求具體選擇。自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)的優(yōu)點(diǎn)是不受電動(dòng)機(jī)繞組接線方法的限制，可按照允許的啟動(dòng)電流和所需的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩選擇不同的抽頭，這種方法常用于啟動(dòng)容量較大的電動(dòng)機(jī)，如圖4-14所示。圖4-13

自耦降壓?jiǎn)?dòng)圖4-14

繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串入附加電阻啟動(dòng)

3.繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串入附加電阻后啟動(dòng)

繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串入附加電阻后啟動(dòng)，既可以降低啟動(dòng)電流，又可以增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。所以它常用于要求啟動(dòng)電流不大而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機(jī)械上，如卷揚(yáng)機(jī)、起重機(jī)等，啟動(dòng)過程結(jié)束后，將啟動(dòng)電阻逐段切除。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分有慣性，所以把電源切斷后，電動(dòng)機(jī)會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一定時(shí)間后停止。為了縮短輔助工時(shí)，提高生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)率和安全起見，往往要求電動(dòng)機(jī)能夠迅速停止和反轉(zhuǎn)，這就需要對(duì)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)。對(duì)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)，也就是要求它的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，這時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

（一）能耗制動(dòng)

電動(dòng)機(jī)定子繞組切斷三相電源后迅速接通直流電源。感應(yīng)電流與直流電產(chǎn)生的固定磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，起到制動(dòng)作用，如圖4-15所示。其特點(diǎn)是制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)，但需要額外的直流電源。圖4-15

能耗制動(dòng)示意圖

（二）反接制動(dòng)

電動(dòng)機(jī)停止時(shí)將三相電源中的任意兩相對(duì)調(diào)，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)改變方向，電磁轉(zhuǎn)矩方向也隨之改變，稱為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，如圖4-16所示。圖4-16

反接制動(dòng)示意圖

（三）發(fā)電反饋制動(dòng)

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方向相反，從而限制轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，起到了制動(dòng)作用，如圖4-17所示。因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，有電能從電動(dòng)機(jī)的定子返回給電源，實(shí)際上這時(shí)電動(dòng)機(jī)已經(jīng)轉(zhuǎn)入發(fā)電機(jī)運(yùn)行，所以，這種制動(dòng)稱為發(fā)電反饋制動(dòng)。圖4-17

發(fā)電反饋制動(dòng)示意圖三、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為

由此式可知，s，f，P都能影響速度n的大小，只要改變其中的某一項(xiàng)的大小，就可改變轉(zhuǎn)速的大小，也就是說異步電動(dòng)機(jī)調(diào)整速度有三種方法調(diào)速。

（一）變極調(diào)速

通過改變電動(dòng)機(jī)的定子繞組所形成的磁極對(duì)數(shù)P來調(diào)速。因?yàn)榇艠O對(duì)數(shù)只能是按1，2，3等的規(guī)律變化，所以用這種方法調(diào)速，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能連續(xù)、平滑地進(jìn)行調(diào)節(jié)。

從異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)中知道，三相異步電動(dòng)機(jī)定子的磁極對(duì)數(shù)決定于定子繞組的布置和連接方法，改變磁極數(shù)目，可以在定子上裝置兩套獨(dú)立繞組，每套繞組有各自的磁極對(duì)數(shù)，所以可制成具有雙速、三速或四速等不同轉(zhuǎn)速的多速電動(dòng)機(jī)。

（二）變頻調(diào)速

三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為

從上式可知，改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)電源頻率f，就可以改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速，以達(dá)到調(diào)速的目的，如圖4-18所示。變頻調(diào)速時(shí)可以從基頻向下調(diào)，也可以從基頻向上調(diào)。變頻調(diào)速屬于無級(jí)調(diào)速，具有機(jī)械特性曲線較硬的特點(diǎn)。

變頻調(diào)速是通過改變鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的供電頻率f來改變同步轉(zhuǎn)速n0而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。如能均勻地改變供電頻率f，則電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n均可以平滑地改變。

在交流異步電動(dòng)機(jī)的諸多調(diào)速方法中，變頻調(diào)速的性能最好，其特點(diǎn)是調(diào)速范圍大、穩(wěn)定性好、運(yùn)行效率高。目前已有多種系列的通用變頻器問世，由于使用方便，可靠性高且經(jīng)濟(jì)效益顯著，得到了廣泛的應(yīng)用。

目前主要采用如圖4-18所示的通用變頻調(diào)速裝置。它主要由整流器和逆變器兩大部分組成。整流器先將頻率f為50Hz的三相交流電變換為直流電，再由逆變器變換為頻率f1可調(diào)、電壓有效值U1也可調(diào)的三相交流電，供給三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)。由此可使電動(dòng)機(jī)達(dá)到無級(jí)調(diào)速，并具有較好的機(jī)械特性。圖4-18

變頻調(diào)速原理

（三）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

通過改變轉(zhuǎn)子繞組中串接調(diào)速電阻的大小來調(diào)整轉(zhuǎn)差率實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速的，又稱為“變阻調(diào)速”。調(diào)速電阻的接法與啟動(dòng)電阻相同，這種方法只適用于繞線式異步電動(dòng)機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是有一定的調(diào)速范圍、調(diào)速平滑、方法簡(jiǎn)便；缺點(diǎn)是串接電阻要有大量的功率損耗，不經(jīng)濟(jì)；在空載或輕載時(shí)，調(diào)速范圍很小，幾乎不能調(diào)速。

因此，這種方法主要用在調(diào)速范圍不大，不會(huì)在低速下長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的中、小型電動(dòng)機(jī)中，如橋式起重機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)等。四、三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)

因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向決定的，而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向取決于定子繞組中通入三相電流的相序。

所以，要改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，只要將電動(dòng)機(jī)三相供電電源中的任意兩相對(duì)調(diào)，這時(shí)接到電動(dòng)機(jī)定子繞組的電流相序被改變，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向也被改變，電動(dòng)機(jī)就實(shí)現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。學(xué)習(xí)情境3

掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌和選擇

一、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)

制造廠按國標(biāo)而規(guī)定的電動(dòng)機(jī)在正常工作條件下的運(yùn)行狀態(tài)稱為異步電動(dòng)機(jī)的額定運(yùn)行狀態(tài)，表示電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行情況的各種數(shù)據(jù)如電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)速等，稱為電動(dòng)機(jī)的額定值，額定值一般標(biāo)記在電動(dòng)機(jī)的銘牌或產(chǎn)品說明書中。

現(xiàn)以Y132M—4型電動(dòng)機(jī)的銘牌為例進(jìn)行說明，其銘牌如圖4-19所示。

（1）型號(hào)。型號(hào)表示電動(dòng)機(jī)的類型和規(guī)格的代號(hào)，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電機(jī)型號(hào)用漢語拼音大寫字母及國際通用符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字組成。圖4-19

三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌

（2）功率。電動(dòng)機(jī)在銘牌規(guī)定條件下正常工作時(shí)轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率，稱為額定功率或容量。

（3）電壓。電壓表示電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組外加電源線電壓，通常為380V。

（4）電流。電流表示電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，輸出額定功率時(shí)定子繞組上的額定線電流。

（5）頻率。電動(dòng)機(jī)所接交流電源的