項(xiàng)目三交流電機(jī)的應(yīng)用任務(wù)一認(rèn)識(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行任務(wù)三三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

任務(wù)四三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)

任務(wù)五三相異步電動(dòng)機(jī)的使用、維護(hù)和檢修

任務(wù)六單相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用345126目錄任務(wù)一認(rèn)識(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)

學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解三相異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)、用途和分類。2．認(rèn)識(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，熟悉各部件的作用。3．了解三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌中型號(hào)和額定值的含義，掌握額定值的簡(jiǎn)單計(jì)算。4．熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理。5．學(xué)會(huì)三相異步電動(dòng)機(jī)的檢測(cè)、接線和簡(jiǎn)單操作。任務(wù)分析現(xiàn)代各種生產(chǎn)機(jī)械都廣泛使用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。由于現(xiàn)代電網(wǎng)普遍采用三相交流電，而三相異步電動(dòng)機(jī)又比直流電動(dòng)機(jī)有更好的性價(jià)比，因此三相電動(dòng)機(jī)比直流電動(dòng)機(jī)使用得更廣泛。三相異步電動(dòng)機(jī)的外形如圖3-1所示。在工礦企業(yè)的電氣傳動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備中，三相異步電動(dòng)機(jī)是所有電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣泛的一種。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在電網(wǎng)中的電能2/3以上是由三相異步電動(dòng)機(jī)消耗的，而且工業(yè)越發(fā)達(dá)，現(xiàn)代化程度越高，其比例也越大，本任務(wù)主要介紹常用三相異步電動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn)、基本結(jié)構(gòu)、銘牌數(shù)據(jù)、工作原理。學(xué)會(huì)三相異步電動(dòng)機(jī)的接線方法和簡(jiǎn)單操作技能。圖3-1三相異步電動(dòng)機(jī)的外形相關(guān)知識(shí)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)和用途三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格低廉、維修方便、效率較高、體積小、重量輕等一系列優(yōu)點(diǎn)。與同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)的重量和價(jià)格約為直流電動(dòng)機(jī)的1/3。三相異步電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是功率因數(shù)較低，啟動(dòng)和調(diào)速性能不如直流電動(dòng)機(jī)。因此，三相異步電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于對(duì)調(diào)速性能要求不高的場(chǎng)合，在中小企業(yè)中應(yīng)用特別多，例如:普通機(jī)床、起重機(jī)、生產(chǎn)線、鼓風(fēng)機(jī)、水泵以及各種農(nóng)副產(chǎn)品的加工機(jī)械等，如圖3-2所示。(a)普通車床

(b)搖臂鉆床(c)自動(dòng)生產(chǎn)線

(d)萬(wàn)能銑床圖3-2三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用二、三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

異步電動(dòng)機(jī)由兩個(gè)基本部分組成：固定部分——定子；轉(zhuǎn)動(dòng)部分——轉(zhuǎn)子。圖3-3為三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)分解圖，其中定子由機(jī)座（鑄鐵或鑄鋼）、鐵心（相互絕緣的硅鋼片疊成）和定子繞組三部分組成。轉(zhuǎn)子也是由沖成槽的硅鋼片疊成，槽內(nèi)澆鑄有端部相互短接的鋁條，形成“籠形”，故稱“籠形”轉(zhuǎn)子。還有一種轉(zhuǎn)子是在鐵心槽內(nèi)嵌入三相繞組，并接成星形，通過(guò)滑環(huán)、電刷與外加電阻接通，如圖3-4所示，既繞線式轉(zhuǎn)子。繞線式轉(zhuǎn)子在起動(dòng)時(shí)接入可變電阻，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)變阻器可轉(zhuǎn)到零位。圖3-3三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

a）b）圖3-4繞線式轉(zhuǎn)子

a）外形b）外接變阻器的等效電路異步電動(dòng)機(jī)只有定子繞組與交流電源聯(lián)接，轉(zhuǎn)子則是自行閉合的。雖然定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組在電路上是相互分開的，但兩者卻在同一磁路上。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌在異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座上都裝有一塊銘牌，如圖3-5所示。銘牌上標(biāo)出了該電動(dòng)機(jī)的一些數(shù)據(jù)，要正確使用電動(dòng)機(jī)，必須看懂銘牌，下面以Y112M-4型電動(dòng)機(jī)為例來(lái)說(shuō)明銘牌數(shù)據(jù)的含義。圖3-5三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌

Y系列電動(dòng)機(jī)是我國(guó)20世紀(jì)80年代設(shè)計(jì)的封閉型籠形三相異步電動(dòng)機(jī)，是取代JO2系列的更新?lián)Q代產(chǎn)品。這一系列的電動(dòng)機(jī)高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、振動(dòng)小、噪音低，運(yùn)行安全可靠，適用于對(duì)起動(dòng)和調(diào)速等無(wú)特殊要求的一般生產(chǎn)機(jī)械。如切削機(jī)床、鼓風(fēng)機(jī)、水泵等。1．型號(hào)2．額定頻率是指加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的允許頻率，國(guó)產(chǎn)異步電動(dòng)機(jī)的額定頻率為50Hz。3．額定電壓是指定子三相繞組規(guī)定應(yīng)加的線電壓值。一般應(yīng)為380V。以下各項(xiàng)都是指電動(dòng)機(jī)在額定頻率和額定電壓條件下的有關(guān)額定值。4．額定功率是電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下長(zhǎng)期持續(xù)工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)不過(guò)熱，軸上所能輸出的機(jī)械功率。根據(jù)電動(dòng)機(jī)額定功率，可求出電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為N·m

（3-1）式中TN——額定轉(zhuǎn)矩（N.m）,PN——額定功率(kW)，nN——額定轉(zhuǎn)速（r/min）。5．額定電流是當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，定子電路取用的線電流。6．額定轉(zhuǎn)速是指電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。7．絕緣等級(jí)是指電動(dòng)機(jī)定子繞組所用的絕緣材料的等級(jí)。絕緣材料按耐熱性能可分為7個(gè)等級(jí)，見表3-1。采用哪種絕緣等級(jí)的材料，決定于電動(dòng)機(jī)的最高允許溫度，如環(huán)境溫度規(guī)定為40℃，電動(dòng)機(jī)的溫升為90℃，則最高允許溫度為130℃，這就需要采用B級(jí)的絕緣材料。國(guó)產(chǎn)電機(jī)使用的絕緣材料等級(jí)一般為B、F、H、C這4個(gè)等級(jí)。

表3-1絕緣材料耐熱性能等級(jí)圖3-6三相籠形電動(dòng)機(jī)的接線

a）星形聯(lián)結(jié)

b）三角形聯(lián)結(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)定子三相繞組一般有6個(gè)引出端U1、U2、V1、V2、W1和W2。它們與機(jī)座上接線盒內(nèi)的接線柱相連，根據(jù)需要可接成星形（Y）或三角形（△），如圖3-6所示。也可將6個(gè)接線端接入控制電路中實(shí)行星形與三角形的換接?！纠?-1】

電源線電壓為380V，現(xiàn)有兩臺(tái)電動(dòng)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(hào)Y90S-4，功率1.lkW，電壓220/380V，接法Δ/丫，電流4.67/2.7A，轉(zhuǎn)速14O0r/min，功率因數(shù)0.79。(2)型號(hào)Y112M-4，功率4.OkW，電壓380/660V，接法Δ/丫，電流8.8/5.1A，轉(zhuǎn)速1440r/min，功率因數(shù)0.82。解：Y90S-4型電動(dòng)機(jī)應(yīng)接成星形(丫)，如圖3-7a所示。Y112M-4型電動(dòng)機(jī)應(yīng)接成三角形(Δ)，如圖3-7b所示。a)星形接法b)三角形接法圖3-7電動(dòng)機(jī)定子繞組的接法四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組是一個(gè)空間位置對(duì)稱的三相繞組，如果在定子繞組中通入三相對(duì)稱交流電，就會(huì)在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部建立起一個(gè)恒速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，稱為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它是異步電動(dòng)機(jī)工作的基本條件。因此，有必要先說(shuō)明旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的，有什么特性，然后再討論異步電動(dòng)機(jī)的工作原理。1．旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生圖3-8為最簡(jiǎn)單的三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組，每相繞組只有一個(gè)線圈，三個(gè)相同的線圈Ul-U2、V1-V2、Wl-W2在空間的位置彼此互差120o，分別放在定子鐵心槽中。當(dāng)把三相線圈接成星形，并接通三相對(duì)稱電源后，那么在定子繞組中便產(chǎn)生三個(gè)對(duì)稱電流，即其波形如圖3-9所示。圖3-8三相異步電動(dòng)機(jī)最簡(jiǎn)單的定子繞組

圖3-9三相電流的波形電流通過(guò)每個(gè)線圈要產(chǎn)生磁場(chǎng)，而現(xiàn)在通入定子繞組的三相交流電流的大小及方向均隨時(shí)間而變化，那么三個(gè)線圈所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是怎樣的呢?這可由每個(gè)線圈在同一時(shí)刻各自產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行迭加而得到。假定電流由線圈的始端流入，末端流出為正，反之則為負(fù)。電流流進(jìn)端用“”

當(dāng)t＝T/6時(shí)，U相電流為正，由Ul端流向U2端，V相電流為負(fù)，由V2端流向Vl端，W相電流為零。其合成磁場(chǎng)如圖3-10b所示，也是一個(gè)兩極磁場(chǎng)，但N、S極的軸線在空間順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)了60o。當(dāng)t＝T/3時(shí)，U相電流為正，由Ul端流向U2端，，V相電流為零，W相電流為負(fù)，由W2端流向Wl端，其合成磁場(chǎng)比上一時(shí)刻又向前轉(zhuǎn)過(guò)了60o，如圖3-10c所示。用同樣的方法可得出當(dāng)t＝T/2時(shí)，合成磁場(chǎng)比上一時(shí)刻又轉(zhuǎn)過(guò)了60o空間角、由此可見，圖3-10產(chǎn)生的是一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。當(dāng)電流經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的變化時(shí)，磁場(chǎng)也沿著順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)一周，即在空間旋轉(zhuǎn)的角度為360o(一轉(zhuǎn))。我們把旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間的轉(zhuǎn)動(dòng)速度定義為同步轉(zhuǎn)速，用n0表示。表示，流出端用“⊙”表示。下面就分別取t＝O、T/6、T/3、T/2四個(gè)時(shí)刻所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)作定性的分析(其中T為三相電流變化的周期)。a)t＝0b)t＝T/6c)t＝T/3d)t＝T/2圖3-10旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生上面分析充分說(shuō)明，當(dāng)空間互差120o的線圈中通入對(duì)稱的三相交流電流時(shí)，在空間就產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。2．旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的特點(diǎn)根據(jù)以上分析可得到下面的結(jié)論:1)在對(duì)稱的三相繞組中，通入三相電流，可以產(chǎn)生在空間旋轉(zhuǎn)的合成磁場(chǎng)。2)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向與電流的相序一致。電流按正序A→B→C排列時(shí)，合成磁場(chǎng)按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；電流按逆序A→C→B排列時(shí)，合成磁場(chǎng)則按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向是由三相電流的相序決定的。3)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速(即同步轉(zhuǎn)速)與電流頻率有關(guān)，改變電流的頻率可以改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。對(duì)兩極磁場(chǎng)而言，電流變化一周，則合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周。3．轉(zhuǎn)動(dòng)原理

由上面分析可知，如果在三相定子繞組中通入三相對(duì)稱電流后，則在定子、轉(zhuǎn)子鐵心及其之間的空氣隙中產(chǎn)生一個(gè)同步轉(zhuǎn)速為n0的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，某瞬間定子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)如圖3-11所示，在空間按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。因轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，所以靜止的轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并在形成閉合回路的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，其方向用右手定則判定。在圖3-11中，籠型轉(zhuǎn)子上方導(dǎo)體電流流出紙面，下方導(dǎo)體電流流進(jìn)紙面。根據(jù)電磁力定律，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。由圖可見，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向一致，使轉(zhuǎn)子按旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3-11異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理

應(yīng)當(dāng)提出，當(dāng)籠型轉(zhuǎn)子有導(dǎo)條斷開或環(huán)型導(dǎo)條斷開時(shí)，由于感應(yīng)電流不能形成回路，因此，在斷開處只能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而無(wú)感應(yīng)電流。這時(shí)，電磁力將受影響，轉(zhuǎn)速變得不均勻。假如多根導(dǎo)條斷開會(huì)使轉(zhuǎn)子不能轉(zhuǎn)動(dòng)。顯然，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n必須小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速n0。如果n＝n0，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間就沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線，就不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電磁轉(zhuǎn)矩為零，轉(zhuǎn)子因而失去動(dòng)力而減速。待到n<n0時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間又存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。因此，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，這就是異步電動(dòng)機(jī)“異步”的含義。又因?yàn)檗D(zhuǎn)子電流是電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的，所以也稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。a)ωt=0b)ωt=120oc)ωt=240od)ωt=360o圖3-12四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)示意圖4．極數(shù)與轉(zhuǎn)差率三相異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)。上面我們討論了旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有一對(duì)磁極，即p＝l（p是磁極對(duì)數(shù)）的情況。如果將定子繞組在空間的安排加以改變，即每相繞組有兩個(gè)線圈串聯(lián)，它們分別是每個(gè)繞組的始末端之間相差60o空間角，則產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就如圖3-12所示具有兩對(duì)磁極，即p＝2。同理，如果要產(chǎn)生三對(duì)磁極，則每相繞組必須有均勻安排在空間的三個(gè)繞組，繞組的始末端之間相差40o空間角。進(jìn)一步研究?jī)蓪?duì)磁極（p＝2）情況下的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，如圖3-12所示。我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速除了與三相電流的頻率有關(guān)外，與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極數(shù)也有著密切的關(guān)系；隨著磁極數(shù)增加一倍，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速減慢了一半。也就是說(shuō)，三相電流變化一周，磁場(chǎng)僅旋轉(zhuǎn)了半轉(zhuǎn)。如果繼續(xù)研究三對(duì)磁極情況下的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則會(huì)發(fā)現(xiàn)三相電流變化一周，磁場(chǎng)僅旋轉(zhuǎn)了三分之一周。由此，我們可以得出如下公式(3-2)式中，n0是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，又稱同步轉(zhuǎn)速，單位為r/min；?是三相電源的頻率，單位為Hz；p是磁極對(duì)數(shù)。

(3-3)轉(zhuǎn)差率是分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)情況的一個(gè)重要參數(shù)。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)n＝0，s＝1；當(dāng)n＝n0時(shí)（理想空載運(yùn)行），s＝0；穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，n接近n0，s很小，一般s在2%～8%?！纠?-2】

有一臺(tái)4極感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，電壓頻率為50Hz，轉(zhuǎn)速為l440r/min，試求這臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。解已知p＝2對(duì)，?＝50Hz，n＝l440r/min旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0為轉(zhuǎn)差率s為由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速直接影響到三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，改變同步轉(zhuǎn)速n0的大小即可改變電動(dòng)機(jī)的速度，所以，我們可以通過(guò)改變極對(duì)數(shù)p或電源頻率?來(lái)調(diào)節(jié)同步轉(zhuǎn)速n0和電動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。但是，如要改變其極對(duì)數(shù)p就必須改變定子繞組的排列，而一臺(tái)電動(dòng)機(jī)一旦出廠投入生產(chǎn)使用后，是不太可能這樣做的，因此通常采用改變?nèi)嚯娏黝l率的方式來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這就是我們所說(shuō)的變頻調(diào)速。電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差稱為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速n0的比值稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即技能訓(xùn)練訓(xùn)練項(xiàng)目三相異步電動(dòng)機(jī)的基本操作一、任務(wù)目標(biāo)1．認(rèn)識(shí)并檢測(cè)三相異步電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備。2．學(xué)會(huì)異步電動(dòng)機(jī)的接線和基本操作。二、工具、儀器和設(shè)備

、1．三相調(diào)壓交流電源一套。2．三相籠形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)一臺(tái)。3．三相電源開關(guān)一個(gè)。4．交流電壓表和電流表各一塊。5．萬(wàn)用表和轉(zhuǎn)速表各一塊。6．導(dǎo)線若干。三、實(shí)訓(xùn)過(guò)程1．認(rèn)識(shí)、檢測(cè)并記錄三相異步電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備的規(guī)格、量程和額定值。圖3-13三相異步電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備

本次實(shí)訓(xùn)操作需要使用如圖3-13所示的三相調(diào)壓交流電源、三相籠形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)、三相電源開關(guān)、交流電壓表和轉(zhuǎn)速表等相關(guān)設(shè)備。三相調(diào)壓交流電源可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)手柄調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，開始實(shí)訓(xùn)前應(yīng)將手柄逆時(shí)針?lè)较蛘{(diào)到最小位置。三相籠形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)是實(shí)訓(xùn)操作的對(duì)象，通電后觀察其啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)的情況以及轉(zhuǎn)速的大小。在使用上述設(shè)備前，先檢測(cè)并記錄它們的規(guī)格、量程和額定值，記錄在表3-2中。表3-2初始數(shù)據(jù)記錄表

記錄項(xiàng)目記錄值三相調(diào)壓交流電源輸出電壓范圍（V）交流電壓表的量程（V）交流電流表的量程（A）轉(zhuǎn)速表的測(cè)速范圍（r/min）交流電動(dòng)機(jī)的額定值2．使用萬(wàn)用表檢測(cè)接線盒中每相繞組的首末端。(1)同一相繞組的首末端在接線盒中是否上下對(duì)齊?(2)用萬(wàn)用表電阻R×l擋估測(cè)每相繞組的電阻值。=

Ω，=

Ω，=

Ω。3．繪制三相異步電動(dòng)機(jī)的工作電路圖根據(jù)三相籠形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的額定值和接法確定電源電壓的大小，選擇交流電壓表和電流表的量程，繪制三相籠形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的工作電路如圖3-14所示。圖3-14三相異步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單工作電路4．連接三相異步電動(dòng)機(jī)的工作電路

按照所繪制的三相異步電動(dòng)機(jī)工作電路接線，如圖3-15所示。選擇適當(dāng)?shù)膬x表量程，三相交流電源調(diào)節(jié)手柄逆時(shí)針?lè)较蛘{(diào)到最小位置。檢查電動(dòng)機(jī)與測(cè)速發(fā)電機(jī)的聯(lián)軸器是否連接可靠。圖3-15三相異步電動(dòng)機(jī)的接線5．通電啟動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)指導(dǎo)教師認(rèn)可后，啟動(dòng)電源控制屏的總開關(guān)。閉合電動(dòng)機(jī)的電源開關(guān)S，順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)手柄，慢慢升高電源電壓，觀察異步電動(dòng)機(jī)是否啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。將電源電壓調(diào)節(jié)到額定值，觀察并記錄電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電流的數(shù)值。

A；

r/min。

6．改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向在斷開電源開關(guān)S的條件下，調(diào)換電動(dòng)機(jī)接線盒中的任意兩根電源線，電源電壓調(diào)到最小位置。再閉合電動(dòng)機(jī)的電源開關(guān)S，慢慢升高電源電壓，觀察異步電動(dòng)機(jī)是否反轉(zhuǎn)?轉(zhuǎn)速表指針是否反向偏轉(zhuǎn)?若反向偏轉(zhuǎn)要及時(shí)撥動(dòng)轉(zhuǎn)速表的方向開關(guān)。四、注意事項(xiàng)1．實(shí)訓(xùn)接線完畢后，必須檢查導(dǎo)線是否與聯(lián)軸器接觸，防止電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)拉斷電線，出現(xiàn)安全事故。 2．三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前，必須將電源電壓調(diào)至最小。防止電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)大電流，對(duì)電源和電流表產(chǎn)生沖擊。3．測(cè)量前注意儀表的量程、極性及其接法是否正確。4．電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，若發(fā)現(xiàn)振動(dòng)或噪聲過(guò)大，要迅速斷電，查明原因。五、技能訓(xùn)練考核評(píng)分記錄表(見表3-3)。

表3-3技能訓(xùn)練考核評(píng)分記錄表序號(hào)考核內(nèi)容考核要求配分得分1技能訓(xùn)練的準(zhǔn)備預(yù)習(xí)技能訓(xùn)練的內(nèi)容102儀器、儀表的使用正確使用萬(wàn)用表、轉(zhuǎn)速表、實(shí)驗(yàn)臺(tái)等設(shè)備103觀察和記錄交流電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)記錄結(jié)果正確、觀察速度快204異步電動(dòng)機(jī)的接線電路繪制正確、簡(jiǎn)潔，接線速度快，通電調(diào)試一次成功305交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和反轉(zhuǎn)通電運(yùn)行一次成功，操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測(cè)量正確，正確改變接線使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)306合計(jì)得分7否定項(xiàng)發(fā)生重大責(zé)任事故、嚴(yán)重違反教學(xué)紀(jì)律者得0分8指導(dǎo)教師簽名日期六、技能訓(xùn)練報(bào)告內(nèi)容1．技能訓(xùn)練項(xiàng)目名稱。2．技能訓(xùn)練的任務(wù)目標(biāo)。3．技能訓(xùn)練所用的工具、儀器和設(shè)備。4．繪制實(shí)訓(xùn)的電路圖。5．實(shí)訓(xùn)中記錄的數(shù)據(jù)和結(jié)果。6．小結(jié)、體會(huì)和建議。思考與練習(xí)1．三相異步電動(dòng)機(jī)有什么特點(diǎn)?2．簡(jiǎn)述三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。3．簡(jiǎn)述三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y112S-2的含義。4．說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)名稱中，“異步”“感應(yīng)”的含義。5．產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的條件是什么?旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速由哪些因素決定?6．有一臺(tái)三相四極異步電動(dòng)機(jī)，電源頻率為50Hz，帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率=0.03，求電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速7.兩臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的電源頻率為50Hz，額定轉(zhuǎn)速分別為1440r/min和2910r/min，試問(wèn)它們的磁極數(shù)分別是多少?額定轉(zhuǎn)差率分別是多少?任務(wù)二三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電磁關(guān)系。2．了解三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。3．熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系。4．了解三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性。5．學(xué)會(huì)測(cè)試三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性。任務(wù)分析三相異步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子中的電流接近零。轉(zhuǎn)軸上的負(fù)載增大后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度加大，轉(zhuǎn)子繞組中的電流增大，從電源輸入的電功率也隨之增大。電動(dòng)機(jī)帶不同負(fù)載時(shí)，電流、轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)、效率等參數(shù)均不同，為了高效經(jīng)濟(jì)地利用電動(dòng)機(jī)，需要掌握分析異步電動(dòng)機(jī)性能的方法。異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是用好電動(dòng)機(jī)的依據(jù)，因此熟悉異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，掌握常用的測(cè)試方法是很有必要的。相關(guān)知識(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性主要是指三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速相互之間的關(guān)系。一、電磁轉(zhuǎn)矩所謂電磁轉(zhuǎn)矩即是電動(dòng)機(jī)由于電磁感應(yīng)作用，從轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上輸出的作用力矩。它是衡量三相異步電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載能力的一個(gè)重要指標(biāo)。為了更好地使用三相異步電動(dòng)機(jī)，我們必須要首先弄清楚電磁轉(zhuǎn)矩同哪些物理量有關(guān)。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是通過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組之間的電磁感應(yīng)作用而帶動(dòng)的，因此電磁轉(zhuǎn)矩必然與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每極磁通Φ和轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流I2的乘積有關(guān)。此外，它還受到轉(zhuǎn)子繞組功率因數(shù)的影響。根據(jù)理論分析，電磁轉(zhuǎn)矩T可用下式確定，即

(3-4)式中：異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)，它與電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)；：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每極磁通[量]，單位為Wb；

：轉(zhuǎn)子電流的有效值，單位為A；

：轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)。式（3-4）沒有反映電磁轉(zhuǎn)矩的一些外部條件，如電源電壓U1、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n2以及轉(zhuǎn)子電路參數(shù)之間的關(guān)系，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，應(yīng)用上式不夠方便。為了直接反映這些因素對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的影響，可以對(duì)上式進(jìn)一步推導(dǎo)（過(guò)程略），最后得出

(3-5)式中，K是與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)；R2是轉(zhuǎn)子電阻；X20是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n＝0時(shí)轉(zhuǎn)子的感抗(此時(shí)轉(zhuǎn)子中電流的頻率為)。由上式可知，電磁轉(zhuǎn)矩與定子每相電壓U1的平方成正比，電源電壓的波動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)矩影響較大。同時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T還受到轉(zhuǎn)子電阻R2的影響。二、空載運(yùn)行與負(fù)載運(yùn)行空載運(yùn)行是指在額定電壓和額定頻率下，三相異步電動(dòng)機(jī)的軸上沒有任何機(jī)械負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)。在空載運(yùn)行的情況下，三相異步電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩僅克服了電動(dòng)機(jī)的機(jī)械摩擦，風(fēng)阻的阻轉(zhuǎn)矩，所以是很小的。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)所受到的阻轉(zhuǎn)矩很小，所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速非常接近旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速n0，即n≈n0。在這種情況下，可以認(rèn)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)不切割轉(zhuǎn)子繞組，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流接近為0，轉(zhuǎn)子電路相當(dāng)于開路。受其影響，定子繞組中的電流I1也較小，并且I1在相位上滯后定子外加電壓U1接近90o，此時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子電路的功率因數(shù)較低，消耗的有功功率較少，電網(wǎng)提供的能量不能得到很好地利用。當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)軸上帶有機(jī)械負(fù)載以后，電動(dòng)機(jī)處于負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。在負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)除了要克服機(jī)械摩擦、風(fēng)阻的阻轉(zhuǎn)矩以外，還要克服外加負(fù)載在電動(dòng)機(jī)軸上所產(chǎn)生的阻轉(zhuǎn)矩。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n要下降，以同步轉(zhuǎn)速n0旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速增大，于是轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流都增大了。受其影響，電動(dòng)機(jī)定子電流I1也要隨著轉(zhuǎn)子電流的增加而增大，定子電路的功率因數(shù)得以提高，電網(wǎng)輸送給電動(dòng)機(jī)的有功功率也隨之增加，電能得到了較好地利用。三、機(jī)械特性在電源電壓U1和轉(zhuǎn)子電阻R2為定值時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速隨著電磁轉(zhuǎn)矩T變化的關(guān)系曲線稱為異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。由于異步電動(dòng)機(jī)還常常用轉(zhuǎn)差率s表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，因此，機(jī)械特性也可以用電磁轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)差率s變化的關(guān)系曲線來(lái)表示。圖3-16示出了機(jī)械特性曲線。下面我們通過(guò)特性曲線來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能進(jìn)行分析。1．起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq及起動(dòng)過(guò)程電動(dòng)機(jī)接通電源，尚未轉(zhuǎn)動(dòng)(n＝0，s＝1)時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。從圖3-16上可以看出，當(dāng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq大于轉(zhuǎn)軸上的阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)起來(lái)并在電磁轉(zhuǎn)矩作用下逐漸加速。此時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩也逐漸增大(沿cb段上升)到最大轉(zhuǎn)矩Tmax。隨著轉(zhuǎn)速的繼續(xù)上升，曲線進(jìn)入到ba段，電磁轉(zhuǎn)矩反而減小。最后，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩等于阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)就以某一轉(zhuǎn)速作等速旋轉(zhuǎn).如果改變電源電壓U1或改變轉(zhuǎn)子電阻R2則可以得到圖3-17所示一組特性曲線，從圖3-17a中可知，當(dāng)電源電壓U1降低時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq會(huì)減小。而在圖3-17b中當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻R2適當(dāng)增大時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也會(huì)隨著增大。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值λq＝Tq/2．額定轉(zhuǎn)矩

反映了異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力。一般λq＝0.9～1.8。

a)轉(zhuǎn)子電阻R2為常數(shù)b)定子電壓U1為常數(shù)圖3-17對(duì)應(yīng)不同電源電壓和轉(zhuǎn)子電阻時(shí)的特性曲線異步電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)軸上所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩，或者說(shuō)是電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩，叫做電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，用表示。從物理學(xué)受力平衡的觀點(diǎn)出發(fā)，電動(dòng)機(jī)在勻速運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T必須與電動(dòng)機(jī)負(fù)載所產(chǎn)生的阻轉(zhuǎn)矩Tc相平衡。若不考慮空載損耗轉(zhuǎn)矩(主要是機(jī)械摩擦和風(fēng)阻所產(chǎn)生的阻轉(zhuǎn)矩)，則可以認(rèn)為電磁轉(zhuǎn)矩T應(yīng)該與電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2相等。即式中，P2是電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率，單位為W；T是電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，單位是N·m；n是轉(zhuǎn)速，單位是r/min。功率如果用千瓦為單位時(shí)，則上式變?yōu)?/p>

(3-6)從電動(dòng)機(jī)銘牌上的額定功率和額定轉(zhuǎn)速，可以求得電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。【例3-3】

已知某兩臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率均為55kW，電源頻率為50Hz。其中第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)為2，額定轉(zhuǎn)速為2960r/min；第二臺(tái)電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)為6，額定轉(zhuǎn)速為980r/min。試求它們的轉(zhuǎn)差率及額定轉(zhuǎn)矩各為多少?解：已知電動(dòng)機(jī)的額定功率為P2N1＝P2N2＝55kW，頻率，極對(duì)數(shù)p1＝1對(duì)，p2＝3對(duì)，額定轉(zhuǎn)速為n1＝2960r/min，n2＝980r/min。(1)因?yàn)?/p>

，，由上例可見，輸出功率相同的電動(dòng)機(jī)，磁極數(shù)越多轉(zhuǎn)速越低，但轉(zhuǎn)矩越大。通常，三相異步電動(dòng)機(jī)一旦起動(dòng)，很快就會(huì)沿著起動(dòng)特性曲線進(jìn)入機(jī)械特性曲線的ab段穩(wěn)定運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)在ab段工作時(shí)，若負(fù)載增大，則因?yàn)樽柁D(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速開始下降；隨著轉(zhuǎn)速的下降，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間的轉(zhuǎn)差增大，于是轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流增大，使得電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩同時(shí)在增加。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩增加到與阻轉(zhuǎn)矩相等時(shí)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到新的平衡狀態(tài)。這時(shí)，電動(dòng)機(jī)以較低于前一平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行。從特性圖上還可以看出，ab段較為平坦，也就是說(shuō)電動(dòng)機(jī)從空載到滿載對(duì)其轉(zhuǎn)速下降很少，這種特性稱為電動(dòng)機(jī)的硬機(jī)械特性。具有硬機(jī)械特性的三相異步電動(dòng)機(jī)適用于一般的金屬切削機(jī)床。3．最大轉(zhuǎn)矩Tmax從機(jī)械特性曲線上看，轉(zhuǎn)矩有一個(gè)最大值，它被稱為最大轉(zhuǎn)矩或臨界轉(zhuǎn)矩Tmax。對(duì)應(yīng)為最大轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為臨界轉(zhuǎn)差率,用sm表示。一旦負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)就帶不動(dòng)負(fù)載，轉(zhuǎn)速沿特性曲線bc段迅速下降到0，發(fā)生悶車現(xiàn)象。此時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)升高6～7倍，電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重過(guò)熱，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)。顯然，電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)該小于最大轉(zhuǎn)矩，而且不能太接近最大轉(zhuǎn)矩，否則電動(dòng)機(jī)稍微一過(guò)載就立即悶車。三相異步電動(dòng)機(jī)的短時(shí)容許過(guò)載能力是用電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Tmax與額定轉(zhuǎn)矩之比來(lái)表示，我們稱之為過(guò)載系數(shù)λ，即λ＝Tmax/(3-7)

一般三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)λ＝1.8～2.5，特殊用途(如起重、冶金)的三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)λ可以達(dá)到3.3～3.4或更大。最后，從圖3-17還能看出，三相異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩還與定子繞組的外加電壓U1有關(guān)，實(shí)際上它與U12成正比。也就是說(shuō)當(dāng)外加電壓U1由于波動(dòng)變低時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩Tmax將減小。但是，轉(zhuǎn)子電阻R2對(duì)最大轉(zhuǎn)矩沒有影響?！纠?-4】

有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：U1＝380V，η＝0.9，＝40kW，n＝1470r/min，λ＝2，λq＝1.2。，試求：（1）額定電流；（2）轉(zhuǎn)差率；（3）額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。解（1）（2）由n＝1470r/min，n≈n0可知，電動(dòng)機(jī)是四極的，p＝2，，所以（3）N·m

Tmax＝λ＝2×259.9＝519.8N·mTq＝λq

＝1.2×259.9＝311.9N·m四、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性為了正確合理地使用電動(dòng)機(jī)，提高運(yùn)行效率，節(jié)約能源，應(yīng)利用電動(dòng)機(jī)的工作特性了解不同負(fù)載情況下電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況。在電源電壓和頻率為額定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n、定子電流功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩T以及效率η與輸出功率之間的關(guān)系，稱為電動(dòng)機(jī)的工作特性。即時(shí)，的關(guān)系。上述關(guān)系曲線可以通過(guò)直接給異步電動(dòng)機(jī)加負(fù)載測(cè)得，也可以利用等值電路的參數(shù)計(jì)算得出。圖3-18為三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線。圖3-18異步電動(dòng)機(jī)的工作特性1．轉(zhuǎn)速特性三相異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n接近于同步轉(zhuǎn)速。隨著負(fù)載的增加，轉(zhuǎn)速n要略微降低，這時(shí)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)增大，從而使轉(zhuǎn)子電流增大，以產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩來(lái)平衡負(fù)載轉(zhuǎn)矩。因此，隨著的增加，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n下降，轉(zhuǎn)差率增大。轉(zhuǎn)速特性是一條硬特性。2．定子電流特性異步電動(dòng)機(jī)定子電流，隨輸出負(fù)載的增大而增大，其原理與變壓器一次側(cè)電流隨負(fù)載增大而增大相似。由于氣隙的原因，空載電流比變壓器大得多，約為額定電流的20%～50%。當(dāng)>時(shí)，由于降低，增加更快。3．定子功率因數(shù)特性

異步電動(dòng)機(jī)空載電流是產(chǎn)生工作磁通的勵(lì)磁電流，是感性的，所以空載時(shí)的功率因數(shù)很低，一般在0.2左右，電動(dòng)機(jī)軸上帶機(jī)械負(fù)載后，隨著輸出功率的增大，功率因數(shù)逐漸提高，到額定負(fù)載時(shí)一般為0.7-0.9左右。超過(guò)額定負(fù)載時(shí)，由于轉(zhuǎn)差率較大，轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)下降較多，引起定子電流中的無(wú)功分量也增大，因此功率因數(shù)趨于下降。4．電磁轉(zhuǎn)矩特性當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩，隨著負(fù)載增加，增大，由于機(jī)械角速度ω變化不大，因此電磁轉(zhuǎn)矩隨的變化近似為一條直線。5．效率特性

電動(dòng)機(jī)的效率η是指其輸出機(jī)械功率與輸入電功率的比值，即:其中：為銅損耗；為鐵損耗；為機(jī)械損耗；為附加損耗?？蛰d時(shí)=0，而>0，故η=O；隨著負(fù)載的增大，η開始時(shí)上升很快，后因銅損耗迅速增大(鐵損和機(jī)械損耗基本不變)，η反而有所減小，η的最大值一般出現(xiàn)在額定負(fù)載的80%附近，中小型異步電動(dòng)機(jī)的最高效率約為80%～90%。由圖3-18可見，三相異步電動(dòng)機(jī)在其額定負(fù)載的70%～100%運(yùn)行時(shí)，其功率因數(shù)和效率都比較高，因此應(yīng)該合理選用電動(dòng)機(jī)的額定功率，使它運(yùn)行在滿載或接近滿載的狀態(tài)，盡量避免或減少輕載和空載運(yùn)行的時(shí)間。技能訓(xùn)練

訓(xùn)練項(xiàng)目測(cè)定三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)和工作特性

一、任務(wù)目標(biāo)1．測(cè)定三相異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)。2．用直接負(fù)載法測(cè)取三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性。二、工具、儀器和設(shè)備1．三相調(diào)壓交流電源和直流勵(lì)磁電源各一套。2．三相籠形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)一臺(tái)。3．校正直流發(fā)電機(jī)一臺(tái)。4．功率表兩塊、交流電壓表和電流表各一塊。5．直流電流表兩塊。6．萬(wàn)用表和轉(zhuǎn)速表各一塊。7．導(dǎo)線若干。三、實(shí)訓(xùn)過(guò)程

1．繪制并連接三相異步電動(dòng)機(jī)的測(cè)試電路測(cè)試三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)和工作特性的參考電路如圖3-19所示。電路的接線如圖3-20所示。圖中三相籠形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)M的額定值，，接法Δ，，。校正直流測(cè)功機(jī)MG按他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)接線，勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻選用1800Ω的變阻器，負(fù)載電阻也選用1800Ω電阻。電流表PAl、PA2和PA3的量程分別選用5A、lA和5A量程，電壓表的量程選用300V。轉(zhuǎn)速表選用1800r/min量程。圖3-19三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)參考電路圖3-20三相異步電動(dòng)機(jī)試驗(yàn)接線2．空載試驗(yàn)(1)按圖3-20接線。異步電動(dòng)機(jī)繞組為Δ接法()，直接與測(cè)速發(fā)電機(jī)同軸連接，負(fù)載電機(jī)MG不接。(2)把交流調(diào)壓器調(diào)至電壓最小位置，接通電源開關(guān)S1，逐漸升高電壓，使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)，觀察電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。如轉(zhuǎn)向不符合要求，則切斷電源，調(diào)整相序，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向符合要求。(3)保持電動(dòng)機(jī)在額定電壓下空載運(yùn)行數(shù)分鐘，使機(jī)械損耗達(dá)到穩(wěn)定后再進(jìn)行試驗(yàn)。(4)調(diào)節(jié)電壓由1.2倍額定電壓開始逐漸降低電壓，直至電流顯著增大為止。在此范圍內(nèi)讀取空載電壓、空載電流和空載功率。共取5-6組數(shù)據(jù)記錄于表3-4中。表3-4異步電動(dòng)機(jī)空載試驗(yàn)記錄表3．短路試驗(yàn)

(1)測(cè)試接線如圖3-20所示，負(fù)載電機(jī)MG不接。用制動(dòng)工具把三相異步電動(dòng)機(jī)堵住。(2)調(diào)壓器退至零，合上交流電源開關(guān)S1，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使之逐漸升壓，直至短路電流為額定電流，再逐漸降低電壓至0.3倍額定電流為止。序號(hào)123456(V)(A)PⅠ(W)PⅡ(W)(W)(3)在這范圍內(nèi)讀取短路電壓、短路電流和短路功率。共讀取5-6組數(shù)據(jù)記錄于表3-5中。表3-5異步電動(dòng)機(jī)短路試驗(yàn)記錄表序號(hào)123456

(V)

(A)PⅠ(W)PⅡ(W)

(W)4．測(cè)取異步電動(dòng)機(jī)的工作特性(1)測(cè)試接線同圖3-20，同軸連接負(fù)載發(fā)電機(jī)MG。和均調(diào)到最大值。(2)合上交流電源開關(guān)S1，調(diào)節(jié)調(diào)壓器使之逐漸升壓至額定電壓并保持不變。(3)合上校正過(guò)的直流電機(jī)的勵(lì)磁電源開關(guān)S2，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流至100mA并保持不變。(4)閉合負(fù)載開關(guān)S3，減小負(fù)載電阻使異步電動(dòng)機(jī)的定子電流逐漸上升，直至電流上升到額定電流。(5)從這負(fù)載開始，逐漸增大負(fù)載電阻，直至空載，斷開開關(guān)S3，在這范圍內(nèi)讀取電動(dòng)機(jī)的定子電流、輸入功率、轉(zhuǎn)速n、直流電機(jī)的負(fù)載電流等數(shù)據(jù)。共讀取6-7組數(shù)據(jù)記錄于表3-6中。表3-6異步電動(dòng)機(jī)的工作特性（、Δ接法、=100mA）序號(hào)1234567（A）PⅠ(W)PⅡ(W)

(W)

n（r/min）

（A）

（N·m）

(W)四、注意事項(xiàng)

1．空載試驗(yàn)時(shí)異步電動(dòng)機(jī)直接與測(cè)速發(fā)電機(jī)同軸連接，負(fù)載電機(jī)MG不接。2．短路試驗(yàn)時(shí)，用制動(dòng)工具把三相異步電動(dòng)機(jī)堵住。特別注意慢慢增大電壓，短路電流不要超過(guò)額定值。3．注意各個(gè)調(diào)節(jié)電阻中的電流不能超過(guò)允許值。必要時(shí)兩路并聯(lián)使用。五、技能訓(xùn)練考核評(píng)分記錄表(見表3-7)。

表3-7技能訓(xùn)練考核評(píng)分記錄表序號(hào)考核內(nèi)容考核要求配分得分1技能訓(xùn)練的準(zhǔn)備預(yù)習(xí)技能訓(xùn)練的內(nèi)容102儀器、儀表、電動(dòng)機(jī)的使用正確使用萬(wàn)用表、電壓表、功率表、轉(zhuǎn)速表、實(shí)驗(yàn)臺(tái)等設(shè)備103異步電動(dòng)機(jī)的接線電路繪制正確、簡(jiǎn)潔，接線速度快，通電調(diào)試一次成功204測(cè)取空載、短路工作特性試驗(yàn)的數(shù)據(jù)操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測(cè)量正確305實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理性結(jié)果合理，正確306合計(jì)得分7否定項(xiàng)發(fā)生重大責(zé)任事故、嚴(yán)重違反教學(xué)紀(jì)律者得0分8指導(dǎo)教師簽名日期六、技能訓(xùn)練報(bào)告內(nèi)容

1．技能訓(xùn)練項(xiàng)目名稱。2．技能訓(xùn)練的任務(wù)目標(biāo)。3．技能訓(xùn)練所用的工具、儀器和設(shè)備。4．繪制實(shí)訓(xùn)的電路圖。5．實(shí)訓(xùn)中記錄的數(shù)據(jù)和結(jié)果。（1）由短路試驗(yàn)數(shù)據(jù)求出每相的短路參數(shù)短路阻抗短路電阻短路電抗（2）由空載試驗(yàn)數(shù)據(jù)求出每相勵(lì)磁回路參數(shù)空載阻抗空載電阻空載電抗（3）繪制工作特性曲線6．小結(jié)、體會(huì)和建議。思考與練習(xí)1．三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的機(jī)械負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，為什么會(huì)引起定子輸入電功率的變化?2．異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子因有故障已取出修理，如果誤將定子繞組接上額定電壓，問(wèn)將會(huì)產(chǎn)生什么后果?為什么?3．試分析三相異步電動(dòng)機(jī)的負(fù)載增加時(shí)，定、轉(zhuǎn)子電流變化趨勢(shì)，并說(shuō)明原因。4．三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是否會(huì)隨負(fù)載而變化?如何變化？5．如果三相異步電動(dòng)機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)，試問(wèn)對(duì)電動(dòng)機(jī)有何影響?6．一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1470r/min，額定功率為3OkW，Tq/TN和Tm/TN分別為2.0和2.2，試大致畫出它的機(jī)械特性。7．一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其電源頻率為5OHz，額定轉(zhuǎn)速為1430r/min，額定功率為3kW，最大轉(zhuǎn)矩為40.07N·m，求電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力λ。8．三相異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，如果轉(zhuǎn)子突然被卡住而不能轉(zhuǎn)動(dòng)，試問(wèn)這時(shí)電動(dòng)機(jī)的電流有何改變?對(duì)電動(dòng)機(jī)有何影響?9．有一臺(tái)四極三相異步電動(dòng)機(jī)，已知額定功率3kW，額定轉(zhuǎn)差率0.03，過(guò)載系數(shù)λ＝2.5，電源頻率。求該電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩。任務(wù)三三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

學(xué)習(xí)目標(biāo)1．熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。2．理解三相異步電動(dòng)機(jī)每種調(diào)速方法的特點(diǎn)。3．學(xué)會(huì)三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法的正確操作。任務(wù)分析

雖然三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能不如直流電動(dòng)機(jī)，但是它的調(diào)速方法還是很多的，而且各有千秋，分別適合于某些特定的場(chǎng)合。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能得到了極大的改善。熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法，在電氣技術(shù)人員的實(shí)際工作中具有非常重要的意義。相關(guān)知識(shí)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法所謂調(diào)速主要是指通過(guò)改變電機(jī)的參數(shù)而不是通過(guò)負(fù)載變化來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。。由表達(dá)式可知異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式主要有變極調(diào)速、變頻調(diào)速、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速三大類。隨著電力電子技術(shù)與器件的發(fā)展，目前交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能較以往已有很大提高，并逐漸獲得廣泛應(yīng)用。三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速依據(jù)是：二、變極調(diào)速變極調(diào)速就是通過(guò)改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)p來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。1．變極原理

采用變極調(diào)速的多速電機(jī)普遍通過(guò)繞組改接的方法實(shí)現(xiàn)變極，如圖3-21所示。當(dāng)構(gòu)成U相繞組的兩個(gè)線圈(組)由首尾相接的順極性串聯(lián)改接為反極性串聯(lián)或反極性并聯(lián)后，磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)p減少一半，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速增加一倍，這將使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速上升；反之，轉(zhuǎn)速下降。圖3-21繞組改接變極原理2．變極調(diào)速形式與特征具體的變極方案有：星形-雙星形變極(Y-YY)、三角形-雙星形變極(Δ-YY)，圖3-22所示為這兩種變極方式下繞組改接的演變過(guò)程，顯然YY接法(線圈組反極性并聯(lián))對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高。由于變極前后繞組的空間位置并無(wú)改變，假設(shè)在YY接法下(極對(duì)數(shù)為p)三相繞組首端對(duì)應(yīng)的電角度分別為0°、120°、240°，與電源相序相同；在Δ接法下(極對(duì)數(shù)增加為2p)相同的繞組首端空間位置對(duì)應(yīng)的電角度則變?yōu)?°、240°、480°(480°=360°+120°，相當(dāng)于120°)，恰與原電源相序相反。若要求變極前后電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不變，需要將電源任意兩相對(duì)調(diào)，接入反相序電源。圖3-22Y-YY、Δ-YY變極繞組改接(l)Y-YY變極調(diào)速Y-YY變極調(diào)速繞組改接如圖3-22(a)所示，若電動(dòng)機(jī)在Y接法時(shí)，磁極對(duì)數(shù)為p，同步轉(zhuǎn)速為那么電動(dòng)機(jī)在YY接法時(shí)，磁極對(duì)數(shù)變?yōu)閜/2，同步轉(zhuǎn)速為2n0

。若變極前同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，則變極后同步轉(zhuǎn)速可達(dá)到3000r/min。Y-YY變極調(diào)速前后的機(jī)械特性如圖3-23所示，其最大轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化情況值得注意。變極過(guò)程中，繞組自身(除接法外)及電機(jī)結(jié)構(gòu)并未改變。假設(shè)變極前后電機(jī)的功率因數(shù)和效率保持不變，線圈組均通過(guò)額定的繞組電流，經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)可得，變極前后電機(jī)的容許輸出功率及轉(zhuǎn)矩分別是、

與、。（2）Δ-YY調(diào)速Δ-YY變極調(diào)速繞組改接如圖3-22(b)所示，其機(jī)械特性如圖3-23(b)所示。經(jīng)理論推導(dǎo)可得，變極前后電機(jī)的容許輸出功率由變?yōu)?。圖3-23變極調(diào)速的機(jī)械特性通過(guò)上述分析可知:Y-YY變極調(diào)速具有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速的性質(zhì)；Δ-YY變極調(diào)速則近似于恒功率調(diào)速。變極調(diào)速設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、機(jī)械特性較硬，但調(diào)速前后電機(jī)轉(zhuǎn)速變化大，對(duì)負(fù)載沖擊大，屬于有級(jí)調(diào)速，一般用于多速電機(jī)拖動(dòng)機(jī)床部件或其他耐受轉(zhuǎn)速?zèng)_擊的設(shè)備上。三、變頻調(diào)速

改變異步電動(dòng)機(jī)的定子電源頻率(變頻)也可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速具有調(diào)速平滑、調(diào)速范圍大、準(zhǔn)確性及相對(duì)穩(wěn)定性高(尤其低速特性較硬，抗擾動(dòng)能力強(qiáng))、可根據(jù)負(fù)載要求實(shí)現(xiàn)恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，但需要比較昂貴卻又關(guān)鍵的半導(dǎo)體變頻設(shè)備，技術(shù)及操作要求高，運(yùn)行維護(hù)難度大。變頻調(diào)速大大改善了廉價(jià)的籠型電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能，發(fā)展前途廣闊。由于籠型電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)工作狀態(tài)下的綜合性能較好，從電機(jī)本身來(lái)看，調(diào)速時(shí)一般希望主磁通保持不變；從拖動(dòng)負(fù)載的角度看，又希望電機(jī)的過(guò)載能力不變。如果主磁通變大，則可能會(huì)因?yàn)殡姍C(jī)磁路過(guò)于飽和引起過(guò)大的勵(lì)磁電流而損害電機(jī)；若調(diào)速過(guò)程中，主磁通過(guò)小則電磁轉(zhuǎn)矩將下降，電機(jī)的設(shè)計(jì)容量得不到充分利用。如果因調(diào)速使電機(jī)過(guò)載能力減小，也會(huì)影響電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性及調(diào)速的準(zhǔn)確性。設(shè)調(diào)速前后電機(jī)的定子電壓、電源頻率分別為、、、。由理論推導(dǎo)可知，變頻時(shí)需按相同比例調(diào)整定子電壓才能保持主磁通不變，即=常數(shù)如果還要保持過(guò)載能力不變，若忽略定子電阻的影響并假設(shè)鐵心未飽和，磁路仍處在線性磁化狀態(tài)，則，，可設(shè)定義及最大轉(zhuǎn)矩表達(dá)式有。根據(jù)過(guò)載能力，可得調(diào)速前后電壓、頻率、轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系為（3-8）

(1)對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，，調(diào)速時(shí)應(yīng)按相同比例調(diào)節(jié)電壓，即此時(shí)在理論上能保證主磁通和過(guò)載能力都不變。由于實(shí)際的電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)度有限度，因此達(dá)到電機(jī)的額定電壓后，不能再按變頻比例增大。在=的情況下，如果從自額定頻率繼續(xù)上調(diào)則主磁通將減小，最大轉(zhuǎn)矩也減小，過(guò)載能力下降；當(dāng)自額定頻率下調(diào)時(shí)，由于也隨下降，逐漸變得不能忽略，主磁通雖可保持近似不變但最大轉(zhuǎn)矩還會(huì)減小，過(guò)載能力也隨之下降。（2）對(duì)恒功率負(fù)載，，根據(jù)得代入(3-8)可得到變頻過(guò)程中的電壓調(diào)整依據(jù)，即此時(shí)，電壓和主磁通的變化幅度小于頻率變化幅度，主磁通有少量改變，電機(jī)的過(guò)載能力變化較小，低速時(shí)的特性硬度較大，抗擾動(dòng)能力強(qiáng)。變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性如圖3-24所示()。三、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速常見的改變轉(zhuǎn)差率調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的萬(wàn)法是在繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子電路中外接調(diào)速電阻。圖3-24變頻調(diào)速機(jī)械特性圖3-25轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速機(jī)械特性1．轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻后，機(jī)械特性上的最大轉(zhuǎn)矩不變而臨界轉(zhuǎn)差率會(huì)增大，臨界點(diǎn)會(huì)下移并可在小范圍內(nèi)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，機(jī)械特性如圖3-25所示。轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速范圍有限，外串較大電阻時(shí)的特性很軟，抗負(fù)載波動(dòng)能力差；外接電阻的電能消耗量大，調(diào)速效率較低。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：方法簡(jiǎn)單，投資少，可結(jié)合繞線式電機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)狀態(tài)使用，因而它在很多起重及運(yùn)輸設(shè)備中仍有一定的應(yīng)用。2．轉(zhuǎn)子電路引入附加電勢(shì)調(diào)速

由于轉(zhuǎn)子電流與轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)子參數(shù)及轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有關(guān)，因此如果在轉(zhuǎn)子電路中引入外接的電動(dòng)勢(shì)，則會(huì)改變轉(zhuǎn)子電流，進(jìn)而通過(guò)電磁轉(zhuǎn)矩的改變影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這就是轉(zhuǎn)子電路引入附加電勢(shì)調(diào)速。設(shè)附加電勢(shì)與同頻率，則可見，在同頻率的前提下，附加電勢(shì)的大小及它與轉(zhuǎn)子自身感應(yīng)電勢(shì)的相位關(guān)系對(duì)轉(zhuǎn)子電流中如果需要補(bǔ)充一定的電能時(shí)可由附加電源提供；反之，則多余的能量可通過(guò)附加電源回送給電網(wǎng)。如能很好地控制這種能量交換，就能夠使電機(jī)準(zhǔn)確進(jìn)入調(diào)速所要求的狀態(tài)。這種調(diào)速方式的調(diào)速范圍大而且平滑，準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性高，能量利用率高；但要求附加電勢(shì)的頻率始終要與變化的轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)保持相同，而且對(duì)兩者之間的相位關(guān)系也有要求。因而，這種調(diào)速在技術(shù)上較為復(fù)雜，但它仍不失為異步電動(dòng)機(jī)的一種比較理想的調(diào)速方法。異步電動(dòng)機(jī)除上述三大類調(diào)速方法外，還有其他調(diào)速方法。例如：人為地改變定子電壓或采用電磁離合器調(diào)速，甚至于將某些電磁調(diào)速裝置與電機(jī)構(gòu)成整體而成為電磁調(diào)速電機(jī)。有關(guān)鍵性的影響。從能量角度而言，電機(jī)調(diào)速過(guò)程技能訓(xùn)練訓(xùn)練項(xiàng)目三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速一、任務(wù)目標(biāo)1．了解三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的性能。2．了解三相異步電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速的性能。3．鞏固異步電動(dòng)機(jī)的接線和操作使用技能。二、工具、儀器和設(shè)備1．三相調(diào)壓交流電源一套。2．三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)一臺(tái)。3．校正過(guò)的直流電動(dòng)機(jī)一臺(tái)。4．三相可變電阻器一套。5．萬(wàn)用表和轉(zhuǎn)速表各一塊。6．導(dǎo)線若干。三、實(shí)訓(xùn)過(guò)程1．繪制三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的工作電路圖本次技能訓(xùn)練選用三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，額定值為l20W，220V，丫接法，0.6A，1380r/min。根據(jù)額定值選用電壓表、轉(zhuǎn)速表的量程。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和降壓調(diào)速的參考電路如圖3-26所示。圖3-26三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速工作電路2．連接三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的工作電路按照所繪制的三相異步電動(dòng)機(jī)工作電路接線。電路的接線如圖3-27所示。校正過(guò)的直流電機(jī)不接線，用它的空載阻力作為負(fù)載。三相交流電源調(diào)節(jié)手柄逆時(shí)針?lè)较蛘{(diào)到最小位置，三相可變電阻器調(diào)到阻值最大位置。檢查異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)與測(cè)速發(fā)電機(jī)的聯(lián)軸器是否連接可靠。圖3-27三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路的接線3．通電啟動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)指導(dǎo)教師認(rèn)可后，啟動(dòng)電源控制屏的總開關(guān)。閉合電動(dòng)機(jī)的電源開關(guān)S，順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)電壓調(diào)節(jié)手柄，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。如果轉(zhuǎn)向不對(duì)，則斷電后改變相序再啟動(dòng)，慢慢升高電動(dòng)機(jī)電壓，直到220V額定值。4．轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速在保持額定電壓220V不變的條件下，分段減小轉(zhuǎn)子串入的電阻值(每相電阻分別為OΩ、2Ω、5Ω、15Ω)，測(cè)出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，記錄于表3-8中。表3-8轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速（V）（Ω）15520（r/min）5．降壓調(diào)速在轉(zhuǎn)子繞組短接的條件下，從額定電壓220V開始，慢慢降低電壓，直到電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，測(cè)出相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，共取6-7組數(shù)據(jù)，記錄于表3-9中。表3-9降壓調(diào)速

u

（V）n（r/min）四、注意事項(xiàng)1．三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前，必須將電源電壓調(diào)至最小，轉(zhuǎn)子串入的電阻值最大。2．三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，要觀察電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，應(yīng)符合要求。3．每相轉(zhuǎn)子繞組都必須串入相應(yīng)的電阻。五、技能訓(xùn)練考核評(píng)分記錄表(見表3-10)。表3-10技能訓(xùn)練考核評(píng)分記錄表序號(hào)考核內(nèi)容考核要求配分得分1技能訓(xùn)練的準(zhǔn)備預(yù)習(xí)技能訓(xùn)練的內(nèi)容102儀器、儀表、電動(dòng)機(jī)的使用正確使用萬(wàn)用表、轉(zhuǎn)速表、實(shí)驗(yàn)臺(tái)等設(shè)備103異步電動(dòng)機(jī)的接線電路繪制正確、簡(jiǎn)潔，接線速度快204轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速操作過(guò)程通電運(yùn)行一次成功，操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測(cè)量正確305降壓調(diào)速操作過(guò)程通電運(yùn)行一次成功，操作規(guī)范，數(shù)據(jù)測(cè)量正確306合計(jì)得分7否定項(xiàng)發(fā)生重大責(zé)任事故、嚴(yán)重違反教學(xué)紀(jì)律者得0分8指導(dǎo)教師簽名日期六、技能訓(xùn)練報(bào)告內(nèi)容1．技能訓(xùn)練項(xiàng)目名稱。2．技能訓(xùn)練的任務(wù)目標(biāo)。3．技能訓(xùn)練所用的工具、儀器和設(shè)備。4．繪制實(shí)訓(xùn)的電路圖。5．實(shí)訓(xùn)中記錄的數(shù)據(jù)和結(jié)果。繪制轉(zhuǎn)子串電阻和定子降壓的調(diào)速特性，。

6．小結(jié)、體會(huì)和建議。思考與練習(xí)1．異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有哪幾類?2．三相異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速的原理是什么?有什么注意事項(xiàng)?3．典型的變極方法有哪幾種?國(guó)產(chǎn)YD系列雙速電動(dòng)機(jī)采用什么變極方法?4．三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，為什么要保持為常數(shù)?當(dāng)>時(shí)，為什么不能升高?5．三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速有什么特點(diǎn)?6．三相異步電動(dòng)機(jī)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速有哪幾種方法?分別有什么特點(diǎn)?任務(wù)四三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)

學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)存在的問(wèn)題。2．熟悉異步電動(dòng)機(jī)常用的啟動(dòng)方法。3．了解異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)方法。4．了解異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法。5．學(xué)會(huì)三相異步電動(dòng)機(jī)常用啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)方法的操作使用。任務(wù)分析三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)與直謊電動(dòng)機(jī)一樣，啟動(dòng)電流大，對(duì)電源有較大的沖擊，因此容量較大的電動(dòng)機(jī)不允許直接啟動(dòng)。需要在三相異步電動(dòng)機(jī)的各種啟動(dòng)方法中選擇一種對(duì)電源、對(duì)負(fù)載最合適的方法。異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械，也經(jīng)常要改變運(yùn)動(dòng)方向，如電梯的上下、刨床的來(lái)回運(yùn)動(dòng)，這就需要電動(dòng)機(jī)能快速地正反轉(zhuǎn)。某些生產(chǎn)機(jī)械除了需要電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力矩外，還要異步電動(dòng)機(jī)在必要時(shí)，提供制動(dòng)力矩，以便迅速反轉(zhuǎn)、停車或限制轉(zhuǎn)速，例如起重機(jī)下放重物時(shí)，機(jī)床反向運(yùn)動(dòng)開始時(shí)，都需要電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)。因此掌握三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)的知識(shí)及技能，對(duì)電氣技術(shù)人員是很重要的。相關(guān)知識(shí)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)接入三相電源后，如果電磁轉(zhuǎn)矩T大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tc，電動(dòng)機(jī)就可以從靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程叫做啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)靜止的轉(zhuǎn)子相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度很大，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線的速度也很快，所以電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流很大，一般約為額定電流的5～7倍。由于啟動(dòng)后轉(zhuǎn)子的速度不斷增加，所以電流將迅速下降。若電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)不頻繁，則短時(shí)間的啟動(dòng)過(guò)程對(duì)電動(dòng)機(jī)本身的影響并不大。但當(dāng)電網(wǎng)的容量較小時(shí)，這么大的啟動(dòng)電流會(huì)使電網(wǎng)電壓顯著降低，從而影響電網(wǎng)上其它設(shè)備的正常工作。另外，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tq對(duì)啟動(dòng)過(guò)程也有一定的影響，若啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩太小，即使電動(dòng)機(jī)能夠啟動(dòng)，加速也將必然較慢，啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)?？紤]到上述原因，因此必須根據(jù)具體的情況選擇不同的啟動(dòng)方法。三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子有籠型和繞線型兩種結(jié)構(gòu)形式，這兩種結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方法有所不同。圖3-28簡(jiǎn)單全壓?jiǎn)?dòng)線路圖二、籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法1．直接啟動(dòng)

直接啟動(dòng)，就是利用刀開關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)定子繞組直接接到額定工作電壓上的啟動(dòng)方式，故又叫全壓?jiǎn)?dòng)，這是異步電動(dòng)機(jī)最簡(jiǎn)單最常用的啟動(dòng)方式，一般電動(dòng)機(jī)容量在14kW以下，并且小于供電變壓器容量的20%時(shí)，可采用這種啟動(dòng)方式。線路如圖3-28所示。2．降壓?jiǎn)?dòng)籠型電動(dòng)機(jī)若直接啟動(dòng)時(shí)電流太大，為了降低啟動(dòng)電流，則在空載或輕載的情況下，可采用降壓?jiǎn)?dòng)。所謂降壓?jiǎn)?dòng)：就是在啟動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高到接近額定值時(shí)，再將電源恢復(fù)到額定值，轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行的方法。由于降壓?jiǎn)?dòng)同時(shí)也減小了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，所以這種方法只適用于對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的生產(chǎn)機(jī)械。下面介紹幾種常用的降壓?jiǎn)?dòng)方法。（1）定子電路串接電阻啟動(dòng)在定子電路中串接電阻啟動(dòng)線路如圖3-29所示。啟動(dòng)時(shí)，先合上電源隔離開關(guān)Ql，將Q2扳向“啟動(dòng)”位置，電動(dòng)機(jī)即串入電阻RQ啟動(dòng)。待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時(shí)，將Q2扳向“運(yùn)行”位置，RQ被切除，使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常工作情況。由于啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流在RQ上產(chǎn)生一定電壓降，使得加在定子繞組端的電壓降低了，因此限制了啟動(dòng)電流。調(diào)節(jié)電阻RQ的大小可以將啟動(dòng)電流限制在允許的范圍內(nèi)。采用定子串電阻降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，雖然降低了啟動(dòng)電流，但也使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大減小。所以這種啟動(dòng)方法只適用于空載或輕載啟動(dòng)，同時(shí)由于采用電阻降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)損耗較大，它一般用于低壓電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)中。圖3-29定子串電阻降壓?jiǎn)?dòng)（2）星形-三角形降壓?jiǎn)?dòng)若電動(dòng)機(jī)在正常工作時(shí)其定子繞組是聯(lián)結(jié)成三角形的，那么在啟動(dòng)時(shí)可以將定子繞組聯(lián)結(jié)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)再換接成三角形聯(lián)結(jié)。根據(jù)三相交流電路的理論，用星形-三角形換接啟動(dòng)可以使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流降低到全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的1/3。但要引起注意的是，由于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，所以，用星形-三角形換接啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也是直接啟動(dòng)時(shí)的1/3。這種啟動(dòng)方法適合于電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形聯(lián)結(jié)的空載或輕載啟動(dòng)。其接線原理線路如圖3-30所示。（3）自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)對(duì)于有些三相異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)要求其轉(zhuǎn)子繞組必須接成星形，這樣一來(lái)就不能采用星形-三角形換接啟動(dòng)方式，我們可以用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中的端電壓降低，同樣達(dá)到減小啟動(dòng)電流的作用。自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)是利用自耦變壓器將電網(wǎng)電壓降低后再加到電動(dòng)機(jī)定子繞組上，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時(shí)，再將電動(dòng)機(jī)直接接到電網(wǎng)上。原理圖如圖3-31所示。自耦變壓器備有40%、60%、80%等多種抽頭，使用時(shí)可根據(jù)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求具體選擇。圖3-30星形-三角形降壓?jiǎn)?dòng)原理圖圖3-31自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)原理圖(4)延邊三角形降壓?jiǎn)?dòng)這種電機(jī)的每相繞組都帶有中心抽頭，抽頭比例可按啟動(dòng)要求在制造電機(jī)前確定。啟動(dòng)時(shí)的接法如圖3-32(a)所示，部分繞組作Δ連接，其余繞組向外延伸，所以稱為延邊三角形啟動(dòng)。啟動(dòng)中降壓比例取決于抽頭比例，繞組延伸部分越多則降壓比越大。啟動(dòng)結(jié)束后，將電機(jī)的三相中心抽頭斷開并便繞組依次首尾相接以Δ接法運(yùn)行，如圖3-32(b)所示。延邊三角形降壓?jiǎn)?dòng)主要用于專用電機(jī)上。圖3-32延過(guò)三角形啟動(dòng)原理

三、繞線型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法

對(duì)于籠型異步電動(dòng)機(jī)，無(wú)論采用哪一種降壓?jiǎn)?dòng)方法來(lái)減小啟動(dòng)電流，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩都隨著減小。所以，對(duì)某些重載下啟動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械(如起重機(jī)、帶運(yùn)輸機(jī)等)不僅要限制啟動(dòng)電流，而且還要求有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在這種情況下就基本上排除了采用籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的可能性，而采用啟動(dòng)性能較好的繞線式異步電動(dòng)機(jī)。通常繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)用轉(zhuǎn)子電路串接電阻或串接頻敏變阻器的方法實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)。1．轉(zhuǎn)子電路串接啟動(dòng)電阻器繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串入適當(dāng)?shù)碾娮?，既可降低啟?dòng)電流，又可提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；改善電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能。其原理圖如圖3-33所示。圖3-33繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)a)頻率變阻器的結(jié)構(gòu)示意圖b)啟動(dòng)線路圖圖3-34繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串)頻率變0阻器啟動(dòng)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)不僅能在轉(zhuǎn)子回路串入電阻減小啟動(dòng)電流，增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且還可以在小范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)速，因此，廣泛地應(yīng)用于啟動(dòng)較困難的機(jī)械(如起重吊車、卷?yè)P(yáng)機(jī)等)上。但它在結(jié)構(gòu)上比籠型異步電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，造價(jià)高，效率也稍低。在啟動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)切除電阻時(shí)，轉(zhuǎn)矩突然增大，會(huì)在機(jī)械部件上產(chǎn)生沖擊。當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量較大時(shí)，轉(zhuǎn)子電流很大，啟動(dòng)設(shè)備也將變得龐大，操作和維護(hù)工作量大。為了克服這些缺點(diǎn)，目前多采用頻敏變阻器作為啟動(dòng)電阻。2．轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器頻敏變阻器是一個(gè)三相鐵心繞組(三相繞組接成星形)，鐵心一般做成三柱式，由幾片或十幾片較厚(30～5Omm)的E形鋼板或鐵板迭裝制成，其結(jié)構(gòu)和啟動(dòng)線路如圖3-34所示。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組中的三相交流電通過(guò)頻敏變阻器，在鐵心中便產(chǎn)生交變磁通，該磁通在鐵心中產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流，使鐵心發(fā)熱，產(chǎn)生渦流損耗，頻敏變阻器線圈的等效電阻隨著頻率的增大而增加，由于渦流損耗與頻率的平方成正比，當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)(s＝1)，轉(zhuǎn)子電流(即頻敏變阻器線圈中通過(guò)的電流)頻率最高()，因此頻敏變阻器的電阻和感抗最大。啟動(dòng)后，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的逐漸升高，轉(zhuǎn)子電流頻率()便逐漸降低，于是頻敏變阻器鐵心中的渦流損耗及等效電阻也隨之減小。實(shí)際上頻敏變阻器就相當(dāng)于一個(gè)電抗器，它的電阻是隨交變電流的頻率而變化的，故稱頻敏變阻器，它正好滿足繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的要求。由于頻敏變阻器在工作時(shí)總存在著一定的阻抗，使得機(jī)械特性比固有機(jī)械特性軟一些，因此，在啟動(dòng)完畢后，可用接觸器將頻敏變配器短接，使電動(dòng)機(jī)在固有特性上運(yùn)行。頻敏變阻器是一種靜止的無(wú)觸點(diǎn)變阻器，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、啟動(dòng)平滑、運(yùn)行可靠、成本低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。四、深槽型和雙籠型異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)深槽型和雙籠型異步電動(dòng)機(jī)采用特殊的轉(zhuǎn)子籠型繞組結(jié)構(gòu)來(lái)改善啟動(dòng)性能，它們都利用電流的集膚效應(yīng)使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子繞組的電阻變大，從而降低啟動(dòng)電流、增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。1．深槽型異步電動(dòng)機(jī)深槽型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子槽型深而窄，深寬比是普通電動(dòng)機(jī)的2～4倍。轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的漏磁通與槽底部分交鏈多而槽口部分較少，故槽口部分漏磁通很小，電流主要從槽口部分流(電流趨于表面)，這就是所謂的“集膚效應(yīng)”。深槽型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子槽型、漏磁通、轉(zhuǎn)子電流分布及機(jī)械特性如圖3-35所示。圖3-35深槽型異步電動(dòng)機(jī)原理集膚效應(yīng)使導(dǎo)條的有效截面積減小，導(dǎo)條電阻增大。由于轉(zhuǎn)子漏電抗正比于轉(zhuǎn)子電流頻率，啟動(dòng)時(shí)，，，集膚效應(yīng)最明顯，轉(zhuǎn)子電阻顯著增大，機(jī)械特性臨界點(diǎn)下移導(dǎo)致啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，同時(shí)啟動(dòng)電流減小。啟動(dòng)結(jié)束后電機(jī)進(jìn)入高速運(yùn)行狀態(tài)，，很小，集膚效應(yīng)基本消失，轉(zhuǎn)子電流近似均勻分布，機(jī)械特性基本不受影響，特性如圖中曲線2所示(普通異步電機(jī)的特性如曲線1所示)。2．雙籠型異步電動(dòng)機(jī)雙籠型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子有內(nèi)、外兩套籠型繞組(分別稱為工作籠和啟動(dòng)籠)。外籠導(dǎo)條截面小且以電阻率較大的黃銅材料制造；內(nèi)籠導(dǎo)條截面大并由導(dǎo)電性好的紫銅材料制成。啟動(dòng)時(shí)，強(qiáng)烈的集膚效應(yīng)使轉(zhuǎn)子電流流過(guò)電阻較大的外籠(啟動(dòng)籠)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大且啟動(dòng)電流小，外籠對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能影響大。高速運(yùn)行時(shí)，電流主要流經(jīng)電阻很小的內(nèi)籠（工作籠)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性受內(nèi)籠影響大。雙籠型電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性由啟動(dòng)籠特性和工作籠特性合成，圖3-36所示分別為雙籠型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、漏磁通分布及機(jī)械特性。特性圖中，曲線1、2、3分別為啟動(dòng)籠特性、工作籠特性和合成的機(jī)械特性。圖3-36雙籠型異步電動(dòng)機(jī)原理深槽型和雙籠型異步電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的轉(zhuǎn)子電流遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子鐵心表面，轉(zhuǎn)子漏電抗比普通籠型電動(dòng)機(jī)大，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)、過(guò)載能力偏低并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格偏高。五、三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)某些生產(chǎn)機(jī)械在工作中經(jīng)常要改變運(yùn)動(dòng)方向，例如車床的主軸需要正反轉(zhuǎn)、吊車需要上下運(yùn)動(dòng)等等。雖然也可以用機(jī)械方法改變機(jī)器的旋轉(zhuǎn)方向，但是在某些場(chǎng)合機(jī)械方法有一定的困難，這時(shí)，我們可以通過(guò)用電氣的方法來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，從而達(dá)到改變機(jī)器運(yùn)動(dòng)方向的目的。前面分析過(guò)三相異步電動(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。因此，要改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向非常容易，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)。六、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n的方向相反時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩將成為電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的阻力矩，電動(dòng)機(jī)就處在制動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)的目的主要是利用電磁轉(zhuǎn)矩的制動(dòng)作用使電動(dòng)機(jī)迅速停車(剎車)或者穩(wěn)定工作在某些有特殊要求的狀態(tài)。三相異步電動(dòng)機(jī)的電氣制動(dòng)方式包括反接制動(dòng)、回饋制動(dòng)和能耗制動(dòng)三大類。1．反接制動(dòng)當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反時(shí)，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)。這時(shí)，。根據(jù)電機(jī)的功率平衡關(guān)系可知，電機(jī)仍從電源吸取電功率，同時(shí)電機(jī)又從轉(zhuǎn)軸獲得機(jī)械功率。這些功率全部以轉(zhuǎn)子銅耗形式被消耗于轉(zhuǎn)子繞組中，能量損耗大，如果不采取措施將可能導(dǎo)致電機(jī)溫升過(guò)高造成損害。反接制動(dòng)包括倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)和電源反接制動(dòng)。（1）倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)起重設(shè)備工作中常需要繞線式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)載(負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向恒定，與電機(jī)轉(zhuǎn)向無(wú)關(guān)。如起重機(jī)吊鉤連同重物、電梯等)低速下放，此時(shí)可以采取倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)，其制動(dòng)過(guò)程及機(jī)械特性如圖3-37所示。假設(shè)制動(dòng)前繞線式電機(jī)拖動(dòng)負(fù)載處于正向電動(dòng)狀態(tài)(，)，對(duì)應(yīng)運(yùn)行于機(jī)械特性上的A點(diǎn)。制動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子外接大阻值的制動(dòng)電阻導(dǎo)致機(jī)械特性的臨界點(diǎn)大幅度下移。由于新特性對(duì)應(yīng)于A點(diǎn)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)矩很小，因此必然不能維持在A點(diǎn)存在的平衡。電機(jī)在慣性作用下以轉(zhuǎn)速切換至新特性上運(yùn)行并開始減速。直到轉(zhuǎn)速降至后才能與負(fù)載平衡，電機(jī)運(yùn)行于B點(diǎn)。這時(shí)<0，電機(jī)反轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速值較低，但特性軟，運(yùn)行穩(wěn)定性偏差。圖3-37繞線式電機(jī)倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)原理（2）電源反接制動(dòng)針對(duì)電動(dòng)運(yùn)行的電機(jī)，將三相電源的任意兩相對(duì)調(diào)構(gòu)成反相序電源，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也反向，電機(jī)進(jìn)入電源反接制動(dòng)狀態(tài)，制動(dòng)過(guò)程與機(jī)械特性如圖3-38所示。電源反接后，電機(jī)因慣性作用由反向機(jī)械特性上的A點(diǎn)同轉(zhuǎn)速切換至B點(diǎn)。在反向電磁轉(zhuǎn)矩作用下，電機(jī)沿反向機(jī)械特性迅速減速。如果制動(dòng)的目的是使拖動(dòng)反抗性負(fù)載(負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向始終與電機(jī)轉(zhuǎn)向相反)的電機(jī)剎車，則需要在電機(jī)狀態(tài)接近C點(diǎn)時(shí)及時(shí)切斷電源，否則電機(jī)會(huì)很快進(jìn)入反向電動(dòng)狀態(tài)并在D點(diǎn)平衡。如果電機(jī)拖動(dòng)的是位能性負(fù)載，電機(jī)將迅速越過(guò)反向電動(dòng)特性直至E點(diǎn)才能重新平衡，這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)其反向同步轉(zhuǎn)速，電機(jī)進(jìn)入反向回饋制動(dòng)狀態(tài)。電源反接制動(dòng)時(shí)，沖擊電流相當(dāng)大，為了提高制動(dòng)轉(zhuǎn)矩并降低制動(dòng)電流，對(duì)繞線式電機(jī)常采取轉(zhuǎn)子外接(分段)電阻的電源反接制動(dòng)，制動(dòng)過(guò)程為→→圖3-38異步電機(jī)電源反接制動(dòng)原理2．回饋制動(dòng)回饋制動(dòng)常用于起重設(shè)備高速下放位能性負(fù)載場(chǎng)合，其特點(diǎn)是電機(jī)轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同但轉(zhuǎn)速卻大于同步轉(zhuǎn)速。如圖3-39(a)所示，在回饋制動(dòng)方式下，電機(jī)自轉(zhuǎn)軸輸入機(jī)械功率，相當(dāng)于被“負(fù)載”拖動(dòng)，扣除少部分功率消耗于轉(zhuǎn)子外，其余機(jī)械功率以電能形式回送給電網(wǎng)，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)?；仞佒苿?dòng)機(jī)械特性如圖3-39(b)所示，制動(dòng)過(guò)程為→若負(fù)載拖動(dòng)的轉(zhuǎn)矩超過(guò)回饋制動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩，則制動(dòng)轉(zhuǎn)矩反而下降，電機(jī)轉(zhuǎn)速急劇升高并失控，產(chǎn)生“飛車”等嚴(yán)重事故。。圖3-39異步電機(jī)回饋制動(dòng)原理3．能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)可以克服電源反接制動(dòng)難以準(zhǔn)確停車的缺點(diǎn)，制動(dòng)后電機(jī)能穩(wěn)定停車。能耗制動(dòng)的方法是將電動(dòng)狀態(tài)的電機(jī)交流電源切換為直流電源并采取適當(dāng)?shù)南蘖鞔胧?，如圖3-40所示。圖3-40異步電機(jī)能耗制動(dòng)直流勵(lì)磁產(chǎn)生靜止的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在慣性作用下沿原方向切割該磁場(chǎng)，相當(dāng)于磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)靜止，相當(dāng)于異步電機(jī)的同步狀態(tài)。能耗制動(dòng)的機(jī)械特性類似于固有機(jī)械特性，但同步轉(zhuǎn)速為零，特性相當(dāng)于倒過(guò)來(lái)的固有特性并過(guò)原點(diǎn)。與交流勵(lì)磁類似，異步電動(dòng)機(jī)在直流勵(lì)磁電流固定的情況下其最大轉(zhuǎn)矩固定，但對(duì)應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速值卻與轉(zhuǎn)子電阻有關(guān)，如圖3-40(b)所示的曲線1、3。如果直流勵(lì)磁電流在允許的范圍內(nèi)增大則最大轉(zhuǎn)矩也增大，如曲線2。為使繞線式電機(jī)在高速時(shí)獲得較大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可在轉(zhuǎn)子電路中外接分段電阻，按照要求逐級(jí)切除以加快制動(dòng)過(guò)程。從能量轉(zhuǎn)換角度看，制動(dòng)前電機(jī)的動(dòng)能借助直流勵(lì)磁產(chǎn)生的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為電能，全部消耗于轉(zhuǎn)子上，因此，這種制動(dòng)方式被稱為能耗制動(dòng)。技能訓(xùn)練訓(xùn)練項(xiàng)目三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和制動(dòng)

一、任務(wù)目標(biāo)1．學(xué)會(huì)三相籠形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)丫-Δ啟動(dòng)的方法。2．學(xué)會(huì)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)的方法。3．學(xué)會(huì)三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)的接線和操作。二、工具、儀器和設(shè)備1．三相交流調(diào)壓電源一套。2．三相籠形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)一臺(tái)。3．三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)一臺(tái)。4．交流電壓表、電流表各一塊。5．直流電流表、轉(zhuǎn)速表各一塊。6．三相可變電阻器一套。7．勵(lì)磁