2022年三相异步电动机原理教案.docx

名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -班 级日 期模 块： 三相异步电动机项 目 二： 三相异步电机工作原理、铭牌和绕组检测学问点： 三相异步电动机的工作原理；沟通电机的主要铭牌参数；教学目标才能培育： 把握三相异步电动机的的连接形式；把握三相异步电动机绕组的检测方法；教学方式：讲练结合教具： 沟通异步电动机学过程课时： 4+4教项 目 二：三相异步电机工作原理、铭牌和绕组检测三相异步电机工作原理、铭牌和绕组检测 学问点部分 一、三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理是基于定子旋转磁场和转子电流的相互作用；假设定子只有一对磁极,转子只有一匝绕组；在旋转磁场的作用下,转子导体切割磁力线（其方向与旋转磁场的旋转方向相反）,因而在导体内产生感应电动势 e 从而产生感应电流i ；依据安培电磁力定律,转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁力 F（其方向用左手定就决定）,这力在转子的轴上形成电磁转矩,且转矩作用方向与旋转磁场的旋转方向相同,转子受细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 12 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -此转矩的作用,按旋转磁场的旋转方向旋转起来；1、定子旋转磁场假设每相绕组只有一个线匝,分别嵌放在定子内圆周的6 个凹槽之中；现将三相绕组的末端 U2、V2、 W2相连,首端U1、V1、W1接三相沟通电源；且三相绕组分别叫做U、V、 W相绕组；如下图所示；假定定子绕组中电流的正方向规定为从首端流向末端,且A 相绕组的电流作为参考正弦量,即 iU 的初相位为零,就三相绕组U、 V、W的电流（相序为UVW）的瞬时值为：iUImsintiVImsint23 4iWImsint3如下图所示是这些电流随时间变化的曲线；（1t=0 时i U=0,i V为负,电流实际方向与正方向相反,即电流从V2 端流到 V1 端； i W为正,电流实际方向与正方向一样,即电流从 W1端流到 W2端；按右手螺旋法就确定三相电流产生的合成 磁场如图；（ a）箭头所示；（2t= /2 ia为正,电流实际方向与正方向一样,即电流从U1端流到 U2端； Iv、iw为负,电流实际细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 12 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -方向与正方向相反,即电流从V2、 W2 端流到 V1、W1端；此时的合成磁场如图（b）所示,合成磁场已从 t =0 瞬时所在位置顺时针方向旋转了 /2 ；（3t=iu=0,iv为正,电流实际方向与正方向一样,即电流从v1 端流到 v2 端； Iw为负,电流实际方向与正方向相反,即电流从 W2端流到 W1端；此时的合成磁场 如图（ c）所示,合成磁场已从 t =0 瞬时所在位置顺时针方向旋转了；（4t=3 /2 IU为负 , 电流实际方向与正方向相反, I vi W为正,电流实际方向与正方向一样,即电流从 V1、W1 端流到 V2、W2 端；此时的合成磁场如图（d）所示,合成磁场已从 t =0 瞬时所在位置顺时针方向旋转了 3 /2 ；按以上分析可以证明：当三相电流随时间不断变化时,合成磁场也在不断旋转,故称旋转磁场；2、旋转磁场的旋转方向U相绕组内的电流超前 V 相绕组内的电流 2 /3 ,而 V 相绕组内的电流又超前 W相绕组内的电流 2 /3 ,当三相沟通电的 UVW,旋转磁场的旋转方向为从 U VW,即向顺时针方向旋转；3、旋转磁场的极数与旋转速度在沟通电动机中,旋转磁场相对定子的旋转速度被称为同步速度,用 n0表示；n 0 60 f以上争论的旋转磁场,具有一对磁极（磁极对数用 从上述分析可以看出,电流变化经过一个周期（变化p 表示）即 p=1；360 电角度）,旋转磁场在空间也旋细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页,共 12 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -转了一转（转了360 机械角度）,如电流的频率为f ,旋转磁场每分钟将旋转60f 转,即：如果把定子铁心的槽数增加1 倍（12 个槽）,制成如下列图的三相绕组；其中, 每相绕组由两个部分串联组成,再将这三相绕组接到对称三相电源使通过对称三相电流,便产生具有两对磁 极的旋转磁场；如下列图；对应于不同时刻,旋转磁场在空间转到不同位置,此情形下电流变化半个周期,旋转磁 场在空间只转过了 /2 ,即 1/4 转,电流变化一个周期,旋转磁场在空间只转了 1/2 转；由 此可知, 当旋转磁场具有两对磁极（p=2）时,其旋转速度仅为一对磁极时的一半；依次类推,当有 p 对磁极时,其转速为：n060 fp所以,旋转磁场的旋转速度与电流的频率成正比而与磁级对数成反比；下图为 24 槽 4 极三相异步电动机旋转磁场；4、转差率 S转子的旋转速度称为电动机的转速,用n 表示； 由工作原理可知：转子的转速n（电动机的转速）恒比旋转磁场的旋转速度n0（同步速度）要小；由于假如两种速度相等时,转子和旋转磁场没有相对运动,转子导体不切割磁力线,因此,不能产生电磁转矩,转子将不能继 续旋转；因此,转子与旋转磁场之间的转速差是保证转子转速的主要因素,也是异步电动机 的由来；定义：转速差 n0- n 与同步转速n0 的比值称为异步电动机的转差率,用表示S,即Sn00nn转差率 S 是分析异步电动机运行特性的主要参数 5、异步电动机的三种运行状态细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页,共 12 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -依据转差率的大小和正负,异步电动几有三种运行状态；（1）电动机运行状态所对应的转差率区间为：0 s 1（n 1 n 0 ；特点是 n 与 n 1同方向,且 n n 1,电磁转矩是驱动性质的,将电能变为机械能；（2）发电机运行状态所对应的转差率区间为：s 0（n n 1 ；特点是 n与 1n 同方向且 n n 1,电磁转矩是制动性质的,将机械能变为电能；（3）电磁制动运行状态所对应的转差率区间为：1 s（0 n）；特点是n 与 n 反方向；转子导体以高于同步的速度切割旋转磁场,电磁转矩是制动的,定子从电网吸取的电能和转子的机械能都变成电机内部的损耗而转换为热能 子 ；二、异步电动机的运行特性1、异步电动机的机械特性 电源反接制动就是一个例右图为三相异步电机机械特性曲线,图中启动转矩为 Tst 为启动时对应的电磁转矩,额定转矩 T N 为电动机带动额定负载时的电磁转矩；转矩；最大转矩 Tm 是电动机在运行中具有的最大（1）当电动机的启动转矩 Tst 大于负载阻力矩 TL时,电机旋转,并在电磁转矩的作用下加速,此时电磁转矩随额定转矩 n2 增加而逐步增大 （沿曲线 DC段上升）,直到最大转矩 Tm；而后,随着转速的连续增加电磁转矩反而下降（沿曲线 CA段下降）,最终当电磁转矩等于负载转矩 T= TL 时电机以某一转速匀速稳固旋转；（2）异步电动机一经启动很快进入曲线的AC段,并在某一点稳固运行；在AC段假如负载加重,负载力矩大于电磁转矩,转速下降,同时电磁转矩随转速的下降而增大,与负载力矩达到新的平稳,使电机以比原先稍低的转速运行；（3）如阻力矩超过了最大转矩 Tm ,负载力矩就始终大于电磁转矩,再也不存在新的平衡点使 T= T L ,电动机转速很快下降直到停止,处于堵转状态；定子电流加大可达 47 倍,时间长损害电机；（4）机械特性曲线 AC段为电动机的稳固运行区；从空载到满载转速下降很少,只要负载力矩介于 AC区间,均可找到稳固点运行； AC 段称电动机的硬机械特性,适合大多数生产机械对拖动的要求；（5）过载才能 电动机的最大电磁转矩 Tm 与转矩 TN 之比称过载才能, 一般为 1.9 2.2 ；电动机的启动转矩 Tst 与 TN 之比称启动才能,一般为 1.7 2.2 ；2、转矩与功率的关系电动机载运行中如带动负载转动的转矩为T2, 轴上输出的机械功率为P2 , 转子转速为n2细心整理归纳 精选学习资料 第 5 页,共 12 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -T 29550P 2n2电动机载额定状态下运行T N9550P N;PN 为输出的额定功率;nN 为输出的额定转矩. nNTN 为输出的额定转矩8、电磁转矩与电源电压的关系 电磁转矩与电动机定子绕组上所加电压 U的平方成正比；当电动机负载的阻力矩 TL 肯定时,又有电压降低,电磁转矩 T 下降,将使电机可能带不 动原有负载,于是转速下降,电流加大；电压下降过低,以致最大转矩也低于负载转矩时,电机停转；三、三相异步电动机的铭牌铭牌是电动机的主要标志元件,铭牌所载明的电动机简要数据是电机挑选、使用、修理的 重要依据,其中主要有：1、电动机的型号细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页,共 12 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -（1）小型异步电动机：Y-90L-2 Y：表示异步电动机；90：表示中心高（90mm）（规格代号）L：机座长度代号（L- 长； M-中； S-短）2：电动机极数为 2 极；（2）大型异步电动机：Y-630-10/1180 Y：表示异步电动机；630：功率 630kw；10/1180 ：10 极,定子铁心外径 1180mm；2、额定功率 PN额定功率为电动机在额定状态下运行时,转子轴上输出的机械功率 kW；3、额定电压 UN和接法额定电压指定子绕组按铭牌上规定的接法连接时应加的线电压值；Y 系列电动机功率在 4kW以上均采纳三角形连接,以便采纳 Y- 起动接法； 3kW以下有380v 和 220v 两种,写成 380/220v ,对应接法两种,即 Y/ ；电源线电压 380v 时,定子绕组接成星形；电源线电压 220v 时,定子绕组接成三角形；4、额定电流 IN额定电流指电动机在额定运行情形下,定子绕组取用的线电流值；5、额定转速 nN额定转速为电动机在额定运行状态时的转速,单位为 r/min ；6、防护方式 : 如 IP44 表示电动机外壳防护的方式为封闭式；7、绝缘等级绝缘等级是电动机定子绕组所用的绝缘材料的等级；绝缘等级C Y A E B F H C 极限工作温度（°90 105 120 130 155 180 >180 电阻法60 75 80 100 125 温升 /K 温度计55 65 70 85 105 8、额定频率（ fN）电动机电源频率在符合电动机铭牌要求时的频率；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页,共 12 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -9、额定功率因数cosN当电动机在额定状态下运行时,定子相电压与相电流之间的电位差cos N；10、效率（ ）电动机输出功率P出与输入功率P 入的百分比,称为电动机的效率P 出100%；电动P 入机空载效率为0,负载增加效率随之增加,一般情形满载运行效率最高；本课小结：1、定子旋转磁场；2、旋转磁场的旋转方向；3、旋转磁场的极数与旋转速度：n060 fp4、工作原理；5、转差率 S ：Sn00nn6、异步电动机的三种运行状态归纳如下表状态s 和nn 和n 1T能量变化电动机运0s10n 与1n同 方电能变为机械能电磁转矩是n1n驱动性质机械能变为电能行状态向,且n1n电磁转矩是发电机运nsn0n 与1n 同 方制动性质行状态1向,且nn1电能和机械能都变成电磁转矩是电磁制动1 0s nn 与n1反 方运行状态向制动性质热能7、异步电动机的功率及机械特性; 8、三相异步电动机的铭牌；三相异步电机工作原理、铭牌和绕组检测 才能培育部分 一、三相异步电动机的绕组检测 1、三相异步电动机绕组 绕组是三相异步电动机进行电磁能量转换的关键部件,也是电动机结构的核心；三相异步电动机的绕组是三相对称绕组,三相绕组可接成 或 Y 接法；U1 V1 W1,末端分别标为U2 定子三相绕组的六个出线端都引至接线盒上,首端分别标为细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页,共 12 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -V2 W2 2、绕组的检测（1）绝缘电阻的测定测量定子绕组相与相之间、相与地之间冷态（常温）绝缘电阻；对于额定电压 500V 以下 的电机,一般用 500V 兆欧表进行测量,额定电压 500V300V 电机可用 1000V 兆欧表进行测 量；测量方法：测绕组对地绝缘时,先将测试电机的三相绕组分别解开,然后将兆欧表的接 地端接到电动机的机壳上,线路端接到需要测量的绕组的接线端上,电机其余绕组的接线端就与机壳相接；对于额定电压500V 以下的电机,测得其绝缘电阻不得低于 低于 5 兆欧；0.5 兆欧,对于新电机或绕组已更新的电机不得对于大型电机仍可通过测量其绝缘电阻来判定电动机是否受潮,详细方法是：用兆欧表测绝缘电阻R15 和 R60 并算出吸取系数K,K 应不小于 1.3 KR15R60（2）绕组的直流电阻一般在冷态下测量,可以用伏安法测量工程实际中更多的是用电桥测量,假如绕组的直流电阻大于1 欧,可用单臂电桥；假如绕组的直流电阻小于 1 欧,就用双臂电桥,测得的各相绕组直流电阻之差与平均值之比不得 大于 5%；R 最大R 最小100 %5 %R平均RARBRCR 平均3（ 3）定子绕组首尾的测定绕组串联法先用万用表测出各相绕组的两个线端,将其中的任意两相绕组串联（如图）,将 80100V单相沟通电压（不要超过额定值）接入串联两相绕组,然后测出第三相绕组的电压,假如第三相绕组的电压有肯定的读数,表示两绕组的末端与首端相连,如读数近似为0,就为同名端细心整理归纳 精选学习资料 第 9 页,共 12 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -相连；用同样方法可测出第三相绕组的首尾；万用表法 将万用表置于毫安挡,如图接入一任意相绕组,将另外任意一相接入电池回路,如电源 接通瞬时,万用表指针摆向大于零一边,就电池正极和万用表负表笔所接的两头为同名端,如指针反向摇摆,就电池正极与万用表正表笔所接的两头为同名端；同样方法将电池接入另 一绕组可确定另一相的头尾；二、操作考核 1、教学要求 老师讲解主要针对基本技能要领、安全学问和技术术语；尽可能让同学自己动手动脑 独立操作完成教学内容,并养成良好工作习惯；实训中要求每人一套常用电工工具；出成果填入评定表考核成果；2、考核要求 三相异步电动机的绕组测试成果评定表3、每项内容均应依据实训技术要求、操作要点评项目技术要求配分评分标准扣分绝 缘 电兆欧表的正确使10 5 不能正确使用兆欧一处阻 的 测用 第 10 页,共 12 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -定绕组绝缘的测试20 未正确的解开连接及未作好必要记录一5 直 流 电预备10 处5 绕组绝缘的测试不能正确测试、读数一处正确使用单臂电10 5 不能正确使用一处阻 的 测桥10 测试不精确一处5 定测定绕组电阻正确运算判定是10 5 不能正确判定一处否合格正确绕 组 头分出三想绕组10 不能正确的记录、分出三相绕组一处5 尾 的 判按要求连线10 接线不正确一处5 定按要求判定出三不能正确分出三相绕组头尾一处15 5 相绕组头尾绕组接线复原5 绕组接线复原不正确一处20-50 分3 安全文明操作、出勤违反安全操作、损坏工具外表、缺勤扣备注除定额时间外 ,各项最高扣分不得超过配分数3、实训摸索题（1）简要说明如何用万用表判定三相异步电动机绕组引出线头尾的？（2）对于不同电压等级的的电动机,测试绝缘电阻是对兆欧表有何要求？（3）三相沟通电机三相绕组不平蘅通常有什么现象？本课小结：1、三相异步电动机绕组的接法；2、三相异步电动机的绕组检测；（1）缘电阻的测定；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 11 页,共 12 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -（2）直流电阻的测定；（3）定子绕组首尾的测定；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页,共 12 页 - - - - - - - - -