課題2交流電動機(jī)三相交流異步電動機(jī)的應(yīng)用碾米機(jī)一、認(rèn)識三相異步電動機(jī)二、三相異步電動機(jī)的運(yùn)行三、三相異步電動機(jī)的啟動、調(diào)速、制動三相異步交流電動機(jī)的任務(wù)知識目標(biāo)：1、了解交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)，熟悉交流電機(jī)的工作原理2、掌握交流電機(jī)的啟動、調(diào)速與制動能力目標(biāo)：1、**能分析交流電動機(jī)的機(jī)械特性

2、能根據(jù)交流電動機(jī)的類型和使用場合，分析交流電動機(jī)的啟動、調(diào)速和制動會額定值的簡單計(jì)算能力目標(biāo)：知識目標(biāo)：1、了解三相異步電機(jī)的外型和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，熟悉各部件的作用2、熟悉三相異步電機(jī)的工作原理3、了解三相異步電動機(jī)銘牌型號和額定值的含義任務(wù)一認(rèn)識三相異步電動機(jī)

單相電動機(jī)一般為1kW以下的小容量電機(jī)，在日常生活中應(yīng)用較多。三相異步電動機(jī)因?yàn)榫哂袠?gòu)造簡單、價(jià)格低廉、工作可靠、易于控制及使用維護(hù)方便等突出優(yōu)點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用很廣。由于生產(chǎn)過程的機(jī)械化，電動機(jī)作為拖動生產(chǎn)機(jī)械的原動機(jī)，在現(xiàn)代生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。電機(jī):機(jī)械能電能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。發(fā)電機(jī):機(jī)械能電能電動機(jī):電能機(jī)械能交流電動機(jī)直流電動機(jī)異步電動機(jī)同步電動機(jī)單相三相一、三相異步電動機(jī)motor的結(jié)構(gòu)P106鼠籠式三相異步電動機(jī)定子轉(zhuǎn)子定子鐵心機(jī)座定子繞組轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子鐵心籠形轉(zhuǎn)子繞組定子是固定部分，轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)動部分。為了使轉(zhuǎn)子能夠在定子中自由轉(zhuǎn)動，定子、轉(zhuǎn)子之間0.2~2mm的空氣隙。三相定子繞組轉(zhuǎn)子如何轉(zhuǎn)？風(fēng)罩端蓋定子風(fēng)葉轉(zhuǎn)子鑄鋁籠形轉(zhuǎn)子三相異步電動機(jī)的機(jī)座

三相定子繞組

三相異步電動機(jī)的定子鐵心

三相定子繞組的接法三相異步電動機(jī)的定子繞組有兩種接法：Y形和Δ形

。三相定子繞組由機(jī)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(xiàn)有2臺電動機(jī),其銘牌數(shù)據(jù)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(zhuǎn)速1400r/min，功率因數(shù)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(zhuǎn)速1400r/min，功率因數(shù)0.82。問題與討論鼠籠型電動機(jī)的定子各部分結(jié)構(gòu)和作用如何？鼠籠型異步機(jī)轉(zhuǎn)子各部分的結(jié)構(gòu)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(nèi)圓沖有分布的槽。定子鐵心的作用：一是槽內(nèi)可用來嵌放定子繞組；二是定子鐵心構(gòu)成電動機(jī)磁路的一部分。定子繞組是由銅導(dǎo)線繞制而成。構(gòu)成電動機(jī)電路的一部分。機(jī)座是電動機(jī)的支架，一般用鑄鐵或鑄鋼制成。轉(zhuǎn)子鐵心鑄鋁籠形轉(zhuǎn)子籠形轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子鐵心可嵌放轉(zhuǎn)子繞組，構(gòu)成電機(jī)磁路的另一部分。轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子導(dǎo)體，構(gòu)成電機(jī)電路的一部分。由轉(zhuǎn)軸輸出機(jī)械能。二、工作原理U1iViUiwV2W2W1V1U2i0TiuωtiViW三相定子繞組中通過的電流W2t1t2t3t4W1V1W2U1U2V2SNV1V2U1W2W1U2SNW1U2W2V1U1V2SN4點(diǎn)同時出現(xiàn)P113W1U1V1U2V2三相電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生SNU1W2U2V2W1V1i0TiuωtiViWSNV1U2V2W2U1W1i0TiuωtiViWSNW1V2W2U2V1U1i0TiuωtiViWSNU1W2U2V2W1V1i0TiuωtiViW可以看出，在通入按正弦規(guī)律變化的三相交流電流時，就會在定子鐵心中產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。i0TiuωtiViWSNSNSNSNSNSN在定子旋轉(zhuǎn)磁場的帶動下，處于旋轉(zhuǎn)磁場中的轉(zhuǎn)子，會按照定子旋轉(zhuǎn)磁場的方向轉(zhuǎn)動起來。旋轉(zhuǎn)磁場的形成(1)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速若電流f=50Hz（每秒種旋轉(zhuǎn)50圈），則每分鐘U1U2SNV2w1w2v1旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速磁極對數(shù)p=1U1iViUiwV2W2W1V1U2問題與討論旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù)p=2，轉(zhuǎn)速n1是多少？iViUiWU1U1'U2w1U2'V1w1'V2w2'w2V1'V2'旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速P115(2)磁場方向旋轉(zhuǎn)：rotate與電流（順時針）相序一致(同步轉(zhuǎn)速)三、旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速和磁場方向國產(chǎn)的異步電動機(jī)，定子繞組的電流頻率為50Hz，所以不同極對數(shù)的異步電動機(jī)所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速也就不同。p1234n1/r(min)-1

300015001000750問題與討論轉(zhuǎn)子(電動機(jī))的轉(zhuǎn)速n能等于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1嗎？轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運(yùn)動如果轉(zhuǎn)子不切割磁場不能生成感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子不是載流導(dǎo)體則不能產(chǎn)生電磁力結(jié)論：n≠n1異步！三相對稱定子繞組對稱三相交流電旋轉(zhuǎn)磁場靜止的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流電磁力轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動

轉(zhuǎn)差率S的概念：1.5%-6%P113轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速又叫異步轉(zhuǎn)速S=??U1iViUiwV2W2W1V1U2四、電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理同步轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)差率：解：三相異步電動機(jī)磁極對數(shù)p=3，電源f1=50Hz，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速n=960r/min。求：轉(zhuǎn)差率s.例2：有一臺三相異步電動機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速n＝1450r/min，空載轉(zhuǎn)差率為0.26％。求該電動機(jī)的磁極對數(shù)、同步轉(zhuǎn)速、空載轉(zhuǎn)速n0及額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)差率。解：要求轉(zhuǎn)差率，首先應(yīng)知道同步轉(zhuǎn)速n1。最接近于n＝1450r／min的同步轉(zhuǎn)速是nl=1500r／min，磁極對數(shù)p=2。空載時的轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)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(xí)題(判斷)祝賀你的判斷正確你的判斷錯誤繼續(xù)努力1異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流是外部輸入的，才能與磁場的共同作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。2無論是異步電動機(jī)還是發(fā)電機(jī)，既有感應(yīng)電動勢，又有電磁轉(zhuǎn)矩。3同步速度是指異步電機(jī)在實(shí)際空載時的速度。4異步電機(jī)的極對數(shù)越多，頻率越低，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越低。5異步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)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(guān)。1、根據(jù)銘牌參數(shù)確定電動機(jī)負(fù)載拖動能力

2、**能分析交流電動機(jī)的機(jī)械特性

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

n1=1500r／min，則(2)(3)(1)

異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩（牛頓米）轉(zhuǎn)矩常數(shù)主磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)P134力矩=力*力臂TTm0ssm1Sm稱為臨界轉(zhuǎn)差率，對應(yīng)電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Tm。三、三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性

三相異步機(jī)轉(zhuǎn)子中各導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，受到電磁力的作用，對轉(zhuǎn)軸形成轉(zhuǎn)矩，稱為電磁轉(zhuǎn)矩

T：nT0/s10電動機(jī)若要迅速啟動起來，啟動轉(zhuǎn)矩Tst

必須大于轉(zhuǎn)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL。(2)異步電動機(jī)的機(jī)械特性TmTstTNDnT0nNn1ABC最大轉(zhuǎn)矩啟動轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨輸出轉(zhuǎn)矩的變化而變化的關(guān)系曲線稱為機(jī)械特性。D點(diǎn)是電動機(jī)的額定工作點(diǎn)。對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩是額定轉(zhuǎn)矩；對應(yīng)的轉(zhuǎn)速是額定轉(zhuǎn)速。AB段是穩(wěn)定運(yùn)行段。電動機(jī)隨著負(fù)載的增加而轉(zhuǎn)速略有下降；

BC段始終處于不穩(wěn)定的過渡狀態(tài)。TTm0ssm1/s10啟動轉(zhuǎn)矩？最大轉(zhuǎn)矩？額定轉(zhuǎn)矩？a、額定轉(zhuǎn)矩TN:電動機(jī)在額定電壓下，驅(qū)動額定負(fù)載,輸出額定功率時的電磁轉(zhuǎn)矩。P136c、啟動轉(zhuǎn)矩Tst:異步電動機(jī)剛接通電源但尚未轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速n=0s=1b、最大轉(zhuǎn)矩Tm:電動機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩。若負(fù)載轉(zhuǎn)矩>最大轉(zhuǎn)矩→電動機(jī)停轉(zhuǎn)(悶車)→造成電動機(jī)電流過大→繞組燒毀保證電動機(jī)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(jī)不會因短時過載而停轉(zhuǎn)。過載系數(shù)1.8-2.2≈1.3-2啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)例5：例6：有一臺異步電動機(jī)，其Tst/TN=1.7，額定功率30KW，額定電壓380V，Δ形聯(lián)結(jié)，啟動時電源電壓為額定電壓的65%，試問當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%和50%時，此電動機(jī)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(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動機(jī)型號Y132M-4功率7.5KW頻率50Hz電壓380V

電流15.4A

接法Δ轉(zhuǎn)速1440r/min絕緣等級B工作方式連續(xù)標(biāo)準(zhǔn)編號工作制S1

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

。P109電動機(jī)定子繞組所用絕緣材料允許的最高溫度等級(ABCEFH)

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

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

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

2、掌握三相異步電動機(jī)的制動(applythebrake)方法與過程

3、掌握三相異步電動機(jī)的調(diào)速

(timing)方法能根據(jù)交流電動機(jī)的類型和使用場合，分析交流電動機(jī)的啟動、制動和調(diào)速

任務(wù)三三相異步電動機(jī)的啟動、制動、調(diào)速任務(wù)：分析：1、……類型的電機(jī)在……場合啟動，應(yīng)該采用什么啟動方法？2、……類型的電機(jī)在……場合制動，應(yīng)該采用什么制動方法？3、……類型的電機(jī)在……場合調(diào)速，應(yīng)該采用什么調(diào)速方法？1、三相異步電動機(jī)的啟動從異步電動機(jī)接入電源，轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的過程，稱為啟動。啟動瞬間,n=0P1441．全壓啟動電動機(jī)容量在10kW以下全壓啟動是利用閘刀開關(guān)或接觸器將電動機(jī)直接接到額定電壓上的啟動方式，又叫直接啟動。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，操作方便，啟動時間短。缺點(diǎn)：啟動電流較大，將使線路電壓下降，影響負(fù)載正常工作。適用范圍：大容量的電動機(jī)能直接啟動嗎？（1）定子串電阻啟動：2．降壓啟動缺點(diǎn)：外接啟動電阻上有較大的功率損耗，經(jīng)濟(jì)性較差。Δ運(yùn)行時，首尾相接構(gòu)成閉環(huán)Y啟動時，繞組尾端連成一點(diǎn)適用范圍：正常運(yùn)行時定子繞組為三角形連接。（鼠籠式異步電動機(jī)）優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到接近額定轉(zhuǎn)速時再換接成三角形。ABCXYZ啟動UP'AZBYXC正常運(yùn)行UP不適合高啟動轉(zhuǎn)矩場合，適合空載或輕載啟動三相異步電動機(jī)，電源電壓=380V，三相定子繞組接法運(yùn)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(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、不論電動機(jī)定子繞組采用Y或都可使用；2、啟動電壓可根據(jù)需要選擇，使用靈活，適用于不同的負(fù)載。設(shè)備體積大、笨重，成本高。正常運(yùn)行時定子繞組是Y型的電機(jī)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(jī)，重載啟動應(yīng)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(jī)，輕載啟動應(yīng)采用什么啟動方法？Y-降壓啟動2、三相異步電動機(jī)的制動（剎車）(1)能耗制動

電動機(jī)斷電后由于機(jī)械慣性總要經(jīng)過一段時間才能停下來。為了提高生產(chǎn)效率及安全，采用一定的方法讓高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電動機(jī)迅速停轉(zhuǎn)，就是所謂的制動。制動方法：n0=0R＋－M~3NSnF＋當(dāng)電動機(jī)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(chǎn)生固定不動的磁場n0。電動機(jī)由于慣性仍在運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割固定磁場感應(yīng)電流，載流導(dǎo)體受到與轉(zhuǎn)子慣性方向相反的電磁力使電機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。儲存在轉(zhuǎn)子中的動能變?yōu)檗D(zhuǎn)子繞組電阻的功率損耗P149時間控制原則的單向運(yùn)行能耗制動控制分析要點(diǎn)：1）運(yùn)行控制2）制動控制缺點(diǎn)：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(zhuǎn)子