課題2交流電動機三相交流異步電動機的應用碾米機一、認識三相異步電動機二、三相異步電動機的運行三、三相異步電動機的啟動、調速、制動三相異步交流電動機的任務知識目標：1、了解交流電機的結構，熟悉交流電機的工作原理2、掌握交流電機的啟動、調速與制動能力目標：1、**能分析交流電動機的機械特性

2、能根據交流電動機的類型和使用場合，分析交流電動機的啟動、調速和制動會額定值的簡單計算能力目標：知識目標：1、了解三相異步電機的外型和內部結構，熟悉各部件的作用2、熟悉三相異步電機的工作原理3、了解三相異步電動機銘牌型號和額定值的含義任務一認識三相異步電動機

單相電動機一般為1kW以下的小容量電機，在日常生活中應用較多。三相異步電動機因為具有構造簡單、價格低廉、工作可靠、易于控制及使用維護方便等突出優點，在工農業生產中應用很廣。由于生產過程的機械化，電動機作為拖動生產機械的原動機，在現代生產中有著廣泛的應用。電機:機械能電能的旋轉機械。發電機:機械能電能電動機:電能機械能交流電動機直流電動機異步電動機同步電動機單相三相一、三相異步電動機motor的結構P106鼠籠式三相異步電動機定子轉子定子鐵心機座定子繞組轉子鐵心轉軸轉子繞組轉子鐵心籠形轉子繞組定子是固定部分，轉子是轉動部分。為了使轉子能夠在定子中自由轉動，定子、轉子之間0.2~2mm的空氣隙。三相定子繞組轉子如何轉？風罩端蓋定子風葉轉子鑄鋁籠形轉子三相異步電動機的機座

三相定子繞組

三相異步電動機的定子鐵心

三相定子繞組的接法三相異步電動機的定子繞組有兩種接法：Y形和Δ形

。三相定子繞組由機殼外面的接線盒引出，左下圖為Y接連線圖；右下圖為Δ接連線圖。例1：電源線電壓為380V,現有2臺電動機,其銘牌數據如下,試選擇定子繞組的連接方式。（1）型號Y90S-4，功率1.1KW，電壓220/380V，接法Δ/Y，電流4.67/2.7A，轉速1400r/min，功率因數0.79。（2）型號Y112M-4，功率4.0KW，電壓380/660V，接法Δ/Y，電流8.8/5.1A，轉速1400r/min，功率因數0.82。問題與討論鼠籠型電動機的定子各部分結構和作用如何？鼠籠型異步機轉子各部分的結構和作用是什么？定子鐵心是由0.5mm厚的硅鋼片疊壓制成，在其內圓沖有分布的槽。定子鐵心的作用：一是槽內可用來嵌放定子繞組；二是定子鐵心構成電動機磁路的一部分。定子繞組是由銅導線繞制而成。構成電動機電路的一部分。機座是電動機的支架，一般用鑄鐵或鑄鋼制成。轉子鐵心鑄鋁籠形轉子籠形轉子繞組轉子鐵心是也是由0.5mm厚的硅鋼片疊壓制成，在其外圓沖有分布的槽。轉子鐵心可嵌放轉子繞組，構成電機磁路的另一部分。轉子繞組大部分是澆鑄鋁籠型，大功率也有銅條制成的籠型轉子導體，構成電機電路的一部分。由轉軸輸出機械能。二、工作原理U1iViUiwV2W2W1V1U2i0TiuωtiViW三相定子繞組中通過的電流W2t1t2t3t4W1V1W2U1U2V2SNV1V2U1W2W1U2SNW1U2W2V1U1V2SN4點同時出現P113W1U1V1U2V2三相電動機旋轉磁場的產生SNU1W2U2V2W1V1i0TiuωtiViWSNV1U2V2W2U1W1i0TiuωtiViWSNW1V2W2U2V1U1i0TiuωtiViWSNU1W2U2V2W1V1i0TiuωtiViW可以看出，在通入按正弦規律變化的三相交流電流時，就會在定子鐵心中產生一個旋轉磁場。i0TiuωtiViWSNSNSNSNSNSN在定子旋轉磁場的帶動下，處于旋轉磁場中的轉子，會按照定子旋轉磁場的方向轉動起來。旋轉磁場的形成(1)旋轉磁場轉速若電流f=50Hz（每秒種旋轉50圈），則每分鐘U1U2SNV2w1w2v1旋轉磁場轉速磁極對數p=1U1iViUiwV2W2W1V1U2問題與討論旋轉磁場的極對數p=2，轉速n1是多少？iViUiWU1U1'U2w1U2'V1w1'V2w2'w2V1'V2'旋轉磁場轉速P115(2)磁場方向旋轉：rotate與電流（順時針）相序一致(同步轉速)三、旋轉磁場轉速和磁場方向國產的異步電動機，定子繞組的電流頻率為50Hz，所以不同極對數的異步電動機所對應的旋轉磁場的轉速也就不同。p1234n1/r(min)-1

300015001000750問題與討論轉子(電動機)的轉速n能等于旋轉磁場轉速n1嗎？轉子與旋轉磁場間沒有相對運動如果轉子不切割磁場不能生成感應電流轉子不是載流導體則不能產生電磁力結論：n≠n1異步！三相對稱定子繞組對稱三相交流電旋轉磁場靜止的轉子導體切割感應電動勢感應電流電磁力轉子轉動

轉差率S的概念：1.5%-6%P113轉子轉速又叫異步轉速S=??U1iViUiwV2W2W1V1U2四、電動機的轉動原理同步轉速：轉差率：解：三相異步電動機磁極對數p=3，電源f1=50Hz，電機額定轉速n=960r/min。求：轉差率s.例2：有一臺三相異步電動機，其額定轉速n＝1450r/min，空載轉差率為0.26％。求該電動機的磁極對數、同步轉速、空載轉速n0及額定負載時的轉差率。解：要求轉差率，首先應知道同步轉速n1。最接近于n＝1450r／min的同步轉速是nl=1500r／min，磁極對數p=2。空載時的轉速額定轉差率為例3：12345任選一題若答案正確：選T若答案錯誤：選F習題(判斷)祝賀你的判斷正確你的判斷錯誤繼續努力1異步電機的轉子電流是外部輸入的，才能與磁場的共同作用，產生電磁轉矩。2無論是異步電動機還是發電機，既有感應電動勢，又有電磁轉矩。3同步速度是指異步電機在實際空載時的速度。4異步電機的極對數越多，頻率越低，則電機的轉速就越低。5異步電機的旋轉磁場的方向取決于三相交流電流的頻率與幅值，而與相序無關。1、根據銘牌參數確定電動機負載拖動能力

2、**能分析交流電動機的機械特性

能力目標：知識目標：1、了解交流電機運行時的電磁關系2、掌握交流電機的機械特性3、了解交流電機的銘牌參數任務二三相異步電動機的運行一、三相異步電動機的空載運行1、空載時的電磁關系三相對稱定子繞組對稱三相交流電旋轉磁場n1靜止的轉子導體切割感應電動勢感應電流電磁力轉子轉動問題與討論變壓器的一次側和二次側的電流頻率是否相等?一次、二次繞組是靜止的P125（1）P71P126（3）轉子繞組的感抗（2）轉子繞組的感應電動勢二、三相異步電動機的負載運行一臺三相異步電動機接到50Hz的交流電源上，其額定轉速nN=1455r／min，試求：(1)該電動機的極對數p；(2)額定轉差率sN；(3)額定轉速運行時，轉子電動勢的頻率。例4：解：(1)

n1=1500r／min，則(2)(3)(1)

異步電動機的電磁轉矩（牛頓米）轉矩常數主磁通轉子電流轉子電路功率因數P134力矩=力*力臂TTm0ssm1Sm稱為臨界轉差率，對應電動機的最大轉矩Tm。三、三相異步電動機的電磁轉矩和機械特性

三相異步機轉子中各導體在旋轉磁場作用下，受到電磁力的作用，對轉軸形成轉矩，稱為電磁轉矩

T：nT0/s10電動機若要迅速啟動起來，啟動轉矩Tst

必須大于轉軸上的負載轉矩TL。(2)異步電動機的機械特性TmTstTNDnT0nNn1ABC最大轉矩啟動轉矩額定轉矩電動機的轉速隨輸出轉矩的變化而變化的關系曲線稱為機械特性。D點是電動機的額定工作點。對應的轉矩是額定轉矩；對應的轉速是額定轉速。AB段是穩定運行段。電動機隨著負載的增加而轉速略有下降；

BC段始終處于不穩定的過渡狀態。TTm0ssm1/s10啟動轉矩？最大轉矩？額定轉矩？a、額定轉矩TN:電動機在額定電壓下，驅動額定負載,輸出額定功率時的電磁轉矩。P136c、啟動轉矩Tst:異步電動機剛接通電源但尚未轉動時的轉矩，轉速n=0s=1b、最大轉矩Tm:電動機輸出的最大轉矩。若負載轉矩>最大轉矩→電動機停轉(悶車)→造成電動機電流過大→繞組燒毀保證電動機在電源電壓波動時能正常工作，Tm比TN大得多，以保證電動機不會因短時過載而停轉。過載系數1.8-2.2≈1.3-2啟動轉矩倍數例5：例6：有一臺異步電動機，其Tst/TN=1.7，額定功率30KW，額定電壓380V，Δ形聯結，啟動時電源電壓為額定電壓的65%，試問當負載轉矩為額定轉矩的80%和50%時，此電動機能否啟動？解：

Tst=1.7TN

TN’=0.652TN

Tst’=0.6521.7TN=0.7

TN

Tst’=0.7

TN<0.8TN不能啟動

Tst’=0.7

TN>0.5TN能啟動

四.

三相異步電動機的銘牌數據三相異步電動機型號Y132M-4功率7.5KW頻率50Hz電壓380V

電流15.4A

接法Δ轉速1440r/min絕緣等級B工作方式連續標準編號工作制S1

B級絕緣年月編號××電機廠Y表示三相異步機，132（mm）表示機座中心高度；M代表中機座（L長機座、S短機座）；4代表磁極數。(額定)功率指的是電動機輸出的功率。(額定)電壓、電流均指電動機額定運行情況下的定子線電壓、線電流的數值。(額定)轉速指的是電動機轉子的轉速n

。P109電動機定子繞組所用絕緣材料允許的最高溫度等級(ABCEFH)

。（1）連續(S1)：按額定功率長期連續使用（2）短時(S2)：在規定時間內按額定功率運行（3）斷續(S3)：以間歇方式運行三相異步電動機型號Y180M—4功率18.5kW電壓380V電流35.9A頻率50Hz轉速1470r/min接法△工作方式連續外殼防護等級IP44產品編號××××××重量180kg絕緣等級B級××電機廠××××年××月練習：IP:表征字第1位數字:外殼對人和殼內部件的防護等級。第2位數字:由于外殼進水而引起有害影響的防護等級。例7：由上表，試求Y-225M-6型異步電動機的額定轉差率、額定轉矩、啟動轉矩、最大轉矩、啟動電流和輸入功率。解：磁極對數p=3，例8：型號Y180L-650HZ15KW220/380VΔ/Y31.4A970r/min又知其滿載功率因數為0.81，該實驗室的電源線電壓為380V，問（1）電動機的定子繞組應采取何種接法？（2）電動機滿載運行時的輸入功率、效率和轉差率；（3）額定轉矩；（4）若電源電壓為220V，此電動機能否滿載運行？

解（1）Y型實驗室有臺三相異步電動機，其銘牌數據如下：所以不能Δ：可以1、一臺三相異步電動機型號為Y112M-2，電源頻率為50HZ，轉子額定轉速為2890r/min，求額定轉差率。2、一臺Y280M-4型三相異步電動機，其額定數據如下表所示，試求（1）額定電流IN；（2）額定轉差率SN；（3）額定轉矩、最大轉矩、啟動轉矩；（4）如果電源電壓降為額定電壓的80%，這臺電動機的啟動轉矩和最大轉矩各變為多少？功率轉速電壓效率功率因數Ist/INTst/TNTm/TN90KW1480r/min380V93.3%0.887.01.92.2課外作業：教材P123－7、8、9課外作業：

能力目標：知識目標：1、掌握三相異步電動機的啟動(start-up)方法與過程

2、掌握三相異步電動機的制動(applythebrake)方法與過程

3、掌握三相異步電動機的調速

(timing)方法能根據交流電動機的類型和使用場合，分析交流電動機的啟動、制動和調速

任務三三相異步電動機的啟動、制動、調速任務：分析：1、……類型的電機在……場合啟動，應該采用什么啟動方法？2、……類型的電機在……場合制動，應該采用什么制動方法？3、……類型的電機在……場合調速，應該采用什么調速方法？1、三相異步電動機的啟動從異步電動機接入電源，轉子開始轉動到穩定運轉的過程，稱為啟動。啟動瞬間,n=0P1441．全壓啟動電動機容量在10kW以下全壓啟動是利用閘刀開關或接觸器將電動機直接接到額定電壓上的啟動方式，又叫直接啟動。優點：設備簡單，操作方便，啟動時間短。缺點：啟動電流較大，將使線路電壓下降，影響負載正常工作。適用范圍：大容量的電動機能直接啟動嗎？（1）定子串電阻啟動：2．降壓啟動缺點：外接啟動電阻上有較大的功率損耗，經濟性較差。Δ運行時，首尾相接構成閉環Y啟動時，繞組尾端連成一點適用范圍：正常運行時定子繞組為三角形連接。（鼠籠式異步電動機）優點：缺點：啟動電流為全壓啟動時的1／3。QS1L3V2L2L1QS2FUV1U1U2W1W2V1U1W1W2U2V2（2）Y-Δ降壓啟動：啟動時定子繞組連成星形，通電后電動機運轉，當轉速升高到接近額定轉速時再換接成三角形。ABCXYZ啟動UP'AZBYXC正常運行UP不適合高啟動轉矩場合，適合空載或輕載啟動三相異步電動機，電源電壓=380V，三相定子繞組接法運行，額定電流IN=20A，啟動電流Ist/IN=7，求：（1）接法時的啟動電流Ist

（2）若啟動時改為Y接法，求IstY（1）Ist=7IN=720=140A（2）IstY=Ist/3=140/3=47A解：例9：（3）自耦變壓器降壓啟動：優點：缺點：1、不論電動機定子繞組采用Y或都可使用；2、啟動電壓可根據需要選擇，使用靈活，適用于不同的負載。設備體積大、笨重，成本高。正常運行時定子繞組是Y型的電機該采用什么啟動方法？分析：1、額定功率為30KW的三相交流異步電動機，重載啟動應采用什么啟動方法？自耦變壓器降壓啟動2、額定功率為80KW的三相交流異步電動機，輕載啟動應采用什么啟動方法？Y-降壓啟動2、三相異步電動機的制動（剎車）(1)能耗制動

電動機斷電后由于機械慣性總要經過一段時間才能停下來。為了提高生產效率及安全，采用一定的方法讓高速運轉的電動機迅速停轉，就是所謂的制動。制動方法：n0=0R＋－M~3NSnF＋當電動機三相定子繞組與交流電源斷開后，把直流電通入兩相繞組，產生固定不動的磁場n0。電動機由于慣性仍在運轉。轉子導體切割固定磁場感應電流，載流導體受到與轉子慣性方向相反的電磁力使電機迅速停轉。儲存在轉子中的動能變為轉子繞組電阻的功率損耗P149時間控制原則的單向運行能耗制動控制分析要點：1）運行控制2）制動控制缺點：時間的長度如何控制時間繼電器KT功能：延時接通或斷開控制電路P236速度繼電器P251速度繼電器由轉子