资源简介

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常用电气设备控制电路制作与调试
学习情境二
三相异步电动机的检验
三相异步电动机结构、原理、铭牌数据、机械特性和起动方式；绘制电气原理图、接线图和电器安装图的原则；三相异步电动机点动、直接起动和正反转线路的工作原理及其安装、调试与维修方法。
学习内容：
学习目标：
三相异步电动机的检验
学习情境二
了解三相异步电动机结构、原理、名牌数据、机械特性和起动方式；能够绘制、识读电气图；能够完成常用电气控制元件和保护元件的选择；能够制作常用电机全压起动点动、连动和正反转线路，并进行故障诊断和排除；学会制作和检修技术文件的整理与记录等工作。
任务一 认识三相异步电动机
任务二 三相异步电动机的启动
任务三 三相异步电动机的制动
任务单：表2-1-1 电动机点动和直接起动控制电路制作任务单
任务一认识三相异步电动机
学习情境三
三相异步电动机的检验
第一部分 目的与要求
一、知识目标
1．了解三相异步电动机结构、原理、名牌数据、机械特性和起动方式；
2．了解电气原理、接线图和电器安装图的原则；
3．掌握三相异步电动机点动和直接起动控制电路的工作原理。
二、技能目标
1．能够绘制三相异步电动机点动和直接起动控制电路的原理图、接线图；
2．能够编制制作电路的安装工艺计划；
3．会按照工艺计划进行线路的安装、调试和检修；
4．会作检修记录。
电能的生产、传输和分配中的主要设备
各种生产机械和装备的动力设备
自动控制系统中的重要元件
1、电机在国民经济中的作用：
2、电机定义：
是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。
静止电机-----------------变压器
电机 直流电机
旋转电机
交流电机
3、电机分类：
发电机：把机械能转换为电能
电动机：把电能转换为机械能
变压器、变频器、变流器、移相器：分别用于改变电能的电压、频率、电流及相位
按功能分类：
按运动方式分类：
异步电机
同步电机
4、基本电磁理论:
右手定则：导体切割磁力线时，导体中会产生感应电动势。其方向由右手定则判断，伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从手心进入，并使拇指指向导线运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。
左手定则：载流导体在磁场中将受到磁场力的作用。力的方向由左手定则确定，即左手四指并拢与大拇指垂直分开，让磁力线垂直穿过手心，四指指向导体中电流方向，则拇指指向导体的受力方向。
安培定则一：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向；
安培定则二：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的N极。
交流电动机感性认识
三相异步电动机与其他各种电机比较，具有结构简单、制造方便、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高等一系列的优点，在各行各业中应用最为广泛 。特别是和同容量的直流电机相比，异步电动机的重量约为直流电机的一半，而其价格仅为直流电机的三分之一。但是，异步电动机具有功率因数较差；不能经济地实现范围较广的平滑调速等缺点。
一、三相异步电动机基本结构
1、定子
1）定子铁心：嵌放绕组，提供磁路。
是电动机磁路的一部分，装在机座里。为了降低定子铁心里的铁损耗，定子铁心用0.5mm厚的硅钢片叠压而成的，在硅钢片的两面还应途上绝缘漆。下图所示为定子铁芯及冲片。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
2）定子绕组：产生旋转磁场。
高压大、中型容量的异步电动机定子绕组常采用Y接，只有三根引出线，如图(a)所示。对中、小容量低压异步电动机，通常把定子三相绕组的六根出线头都引出来，根据需要可接成Y形或△形，如图(b)所示。定子绕组用绝缘的铜（或铝）导线绕成，嵌在定子槽内。
3）机座：主要是为了固定与支撑定子铁心。
如果是端盖轴承电机，还要支撑电机的转子部分。因此，机座应有足够的机械强度和刚度。对中、小型异步电动机，通常用铸铁机座。对大型电机，一般采用钢板焊接的机座，整个机座和座式轴承都固定在同一个底板上。
U1
V1
W1
U2
V2
W2
( b ) 三角形连接
( a ) 星形连接
U1
V1
W1
U2
V2
W2
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
2、转子：
异步电动机的转子是由转子铁心、转子绕组和转轴组成的 。
1）转子铁心：嵌放绕组，提供磁路。
是电动机磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅钢片叠压而成。铁心固定在转轴或转子支架上，整个转子的外表呈圆柱形。
2）转子绕组：感应出电势、电流。 分为笼型和绕线型两类。
笼型转子：笼型绕组是一个自己短路的绕组。在转子的每个槽里放上一根导体，在铁心的两端用端环连接起来，形成一个短路的绕组。如果把转子铁心拿掉，则可看出，剩下来的绕组形状像个松鼠笼子，因此又叫鼠笼转子。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
导条的材料有用铜的，也有用铝的。如果用的是铜料，就需要把事先做好的裸铜条插入转子铁心上的槽里，再用铜端环套在伸了两端的铜条上，最后焊在一起，如图(a)所示。如果用的是铸铝，就连同端环、风扇一次铸成，如图(b)所示 。笼型转子结构简单、制造方便、是一种经济、耐用的电机，所以应用极广。
图（a） 铜条笼型绕组 图(b) 铸铝笼型转子
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
绕线型转子：绕线型转子绕组与定子绕组相似，也是在铁心槽内嵌放用绝缘导线组成的对称三相绕组，一般都联接成Y形。转子绕组的三条引线分别接到三个滑环上，用一套电刷装置引出来，如图所示。这就可以把外接电阻串联到转子绕组回路里去，以改善电动机的启动性能或调节电动机的转速。
与笼型转子相比较，绕线型转子结构稍复杂，价格稍贵，因此只在要求起动电流小，起动转距大，或需平滑调速的场合使用。
图2-1-5 绕线式异步电动机定、转子绕组接线方式
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
3、机壳气隙
异步电动机的气隙比同容量直流电动机的气隙小得多，在中、小型异步电动机中，气隙一般为0.12 ~ 2mm左右。
异步电动机的气隙过大或过小都将对异步电动机的运行产生不良影响。因为异步电动机的励磁电流是由定子电流提供的，气隙大，磁阻也大，要求的励磁电流也就大，从而降低了异步电动机的功率因数。为了提高功率因数，应尽量让气隙小些。但也不能过小，否则，装配困难，转子还有可能与定子发生机械摩擦。另外，从减少附加损耗及高次谐波磁势产生的磁通来看，气隙大点又有好处。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
异步电动机是通过一旋转的磁场，与转子绕组内所感生的电流相互作用，而产生电磁转矩来实现转动。所谓旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。从理论分析和实践证明，在对称三相绕组中流过对称三相交流电时会产生这种旋转磁场。
二、三相异步电动机的工作原理
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
1、对称三相绕组
所谓对称三相绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔1200,对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组。
三相绕组的首端分别用字母U1、V1、W1表示，末端分别用U2、V2、W2表示。
U1
V2
W1
V1
W2
U2
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
2、对称三相电流
由电网提供的三相电压是对称三相电压，由于对称三相绕组组成的三相负载是对称三相负载，每相负载的复阻抗都相等，所以流过三相绕组的电流也必定是三相电流。
对称三相电流的函数式表示为：
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
3、旋转磁场的产生
由于三相电流随时间的变化是连续的，且极为迅速，为了能考察它所产生的合成磁效应，说明旋转磁场的产生，选取ωt = 0°、ωt = 90°、ωt = 210°、ωt = 330°四个时刻，如图所示。并规定：
①电流为正值时，从每相线圈的首端入、末端出；电流为负时，从每相线圈的末端入、首端出；
②由于磁力线是闭合曲线，对它的磁极的性质作如下假定：磁力线由定子进入转子时，该处的磁场呈现N极磁性，反之，则呈现S极磁性。
结论： 当三相对称电流通入对称三相绕组，必然会产生一个大小不变，且在空间以一定的转速不断旋转的旋转磁场。
产生旋转磁场的条件：一是空间对称的三相定子绕组;
二是通入三相对称电流。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
S
N
N
S
S
N
S
N
( a )
iU
U1
W1
V1
U2
W2
V2
iV
iW
( b )
iV
iU
iW
i
ωt
0°
90°
210°
330°
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
由图可以看出，当某一相绕组中的电流达到最大值时，旋转磁场的轴线方向与该相绕组的轴线重合。三相电流是按相序先后达到正向最大值的，所以，旋转磁场的旋转方向取决于绕组中三相电流的相序。
图中，三相电流相序为U—V—W，三相绕组U1U2 、V1V2 、W1W2按顺时针方向排列，绕组中的电流按顺时针方向先后达到最大值，故旋转磁场的转向为顺时针。
如果将定子绕组的三相电源线中的任意两相交换，则绕组中三相电流的相序即由顺时针变为逆时针，旋转磁场也相应地逆时针反向旋转。
*
异步电动机原理模型
e
i
磁铁
闭合线圈
人为转动
感应电流受力而旋转
感生电流
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
旋转磁场的转速 n1（同步转速） 取决于电流频率 f 和磁极对数 p。
4、旋转磁场的转速
5、工作原理
三相交流电源接通三相定子绕组
定子绕组产生三相对称电流
三相对称电流在电机内部建立旋转磁场
旋转磁场与转子绕组产生相对运动 ( 切割 )
转子绕组中产生感应电流
感应电流转子绕组(感应电流)在磁场中受到电磁力的作用
在电磁力作用下，转子顺时针方向开始旋转，转速为n 。
iA
A
C
B
X
Z
Y
iB
iC
三相异步电动机原理简图
三相对称电流
旋转磁场
感应电流
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
因为异步电动机是通过一旋转的磁场，与感应在转子绕组内所感生的电流相互作用，而产生电磁转矩来实现转动。转子绕组中的电流由电磁感应产生，并非外部输入，故异步电动机又称感应电动机。
异步电动机中，转子因旋转磁场的电磁感应作用而产生电磁转矩，并在电磁转矩的作用下而旋转，其旋转方向与旋转磁场的转向相同，但转子的转速n不能等于旋转磁场的同步速n1，否则磁场与转子之间便无相对运动，转子就不会有感应电势、电流与电磁转矩，转子也就根本不可能转动了。因此，异步电动机的转子转速总是略小于旋转磁场的同步速，即与旋转磁场“异步”地转动，所以称这种电机为“异步”电动机。
旋转磁场的转速与转子（电动机）的转速之差称为转差，转差与旋转磁场的转速之比称为转差率，用s表示，即：
6、转差率
转差率s是异步电动机运行时的一个基本变量，反映“异步”的程度。负载变化时，s也随之改变，空载时，s＜0.005，满载时，s＜0.06。
U1
V2
W2
V1
W1
U2
n1
n
电动机转速
旋转磁场转速
异步电动机满载时，s＜0.06故异步电动机的额定转速略小于磁场同步转速，由此可知同步转速 n1 = 750 r/min , p = 4 ，2p = 8 。
空载转速 n0 = ( 1－s0 ) n1 = ( 1－0.267 % )×750 = 748 r/min
额定转差率
例题： 某三相异步电动机，电源频率为50Hz，空载转差率s0 = 0.00267，额定转速nN = 730 r/min。试求：电机的极数2p 、同步转速n1 、空载转速n0 、额定转差率sN。
【解】旋转磁场的同步转速为：
转差率反映了转子转速和定子旋转磁场转速的相对运动速度。它与电动机的转速、电流和力矩等有着密切关系。决定了转子电动势及其频率。
静止时，转差率s =1；
异步运行时,0 < s < 1;
额定负荷运行时，其转差率在0 01 0 06范围内
转子转速与同步转速的差值对同步转速的比值:
任务二 三相异步电动机的启动
学习情境二
三相异步电动机的检验
异步电动机满载时，s＜0.06故异步电动机的额定转速略小于磁场同步转速，由此可知同步转速 n1 = 750 r/min , p = 4 ，2p = 8 。
空载转速 n0 = ( 1－s0 ) n1 = ( 1－0.267 % )×750 = 748 r/min
额定转差率
例题： 某三相异步电动机，电源频率为50Hz，空载转差率s0 = 0.00267，额定转速nN = 730 r/min。试求：电机的极数2p 、同步转速n1 、空载转速n0 、额定转差率sN。
【解】旋转磁场的同步转速为
一、异步电机的三种运行状态
（1）电动机运行状态
异步电机转子拖动所带机械设备转动，异步电机转子转速小于定子旋转磁场，且方向相同
转子导体中的电流与旋转磁场相互作用，总会产生一个与旋转磁场转向相同的驱动性质的电磁力矩
电动机运行状态的转差率范围：0 < S < 1
（2）发电机运行状态
异步电机所带机械设备拖动转子转动，使异步电机的转速超过同步速。
转子导体切割旋转磁场的方向与电动机运行状态相反，因此感应电动势和电流的方向也发生变化，产生的电磁力形成的电磁力矩的方向与转子的转动方向相反。即电磁力矩变为制动力矩。此时，机械设备由负荷变成了原动机，其输入的机械能通过异步电机转化为电能。
发电机运行状态的转差率范围：S < 0
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
异步电机在某种外力的作用下，其转子逆着旋转磁场的方向旋转，如起重机放下重物时 。
转子导体将以高于同步速度的速度切割旋转磁场，切割方向电动机运行状态时相同，因此，转子导体中的电动势、电流以及电磁力矩的方向都与电动机运行状态时相同，但这时的电磁力矩方向与转子的转向不同，电磁力矩对外力起制动作用
（3）电磁制动运行状态
电磁制动运行状态的转差率范围：S > 1
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
三 相 异 步 电 动 机
型号 Y90L-4 电压 380V 接法 Y
功率 1.5kW 电流 3.7A 工作方式 连续
转速 1400r/min 功率因数 0.79 温升 75℃
频率 50Hz 绝缘等级 B 出厂年月 ×年×月
×××电机厂 产品编号 重量 公斤
电机产品的型号一般采用大写印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。其中汉语拼音字母是根据电机的全名称选择有代表意义的汉字，再用该汉字的第一个拼音字母组成。例如Y系列三相异步电动机表示如下：
二、异步电动机的铭牌参数
(一)、型号
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
大型异步电动机型号:
中小型异步电动机型号:
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
我国生产的异步电动机种类很多，下面列出一些常见的产品系列。
Y系列为小型鼠笼全封闭自冷式三相异步电动机。用于金属切削机床、通用机械、矿山机械、农业机械等。也可用于拖动静止负载或惯性负载较大的机械，如压缩机、传送带、磨床、锤击机、粉碎机、小型起重机、运输机械等。
JQ2 和JQO2系列是高起动转矩异步电动机，用在起动静止负载或惯性负载较大的机械上。JQ2 是防护式，JQO2是封闭式的。
JS系列是中型防护式三相鼠笼异步电动机。
JR系列是防护式三相绕线式异步电动机。用在电源容量小、不能用同容量鼠笼式电动机起动的生产机械上。
JSL2 和JRL2系列是中型立式水泵用的三相异步电动机，其中JSL2 是鼠笼式，JRL2是绕线式。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
JZ2 和JZL2系列是起重和冶金用的三相异步电动机，JZ2是鼠笼式，JZL2是绕线式。
JD2 和JDO2系列是防护式和封闭式多速异步电动机。
BJO2 系列是防爆式鼠笼异步电动机。
JPZ系列是旁磁式制动异步电动机。
JZZ系列是锥形转子制动异步电动机。
JZT系列是电磁调速异步电动机。
其他类型的异步电动机可参阅产品目录。
(二)、额定值
额定功率：
额定运行时转轴输出的机械功率，千瓦(kW)。
2. 额定电压：
额定运行时三相定子绕组的线电压，伏（V）或千伏（kV）
3. 额定电流：
额定运行时三相定子绕组的线电流，安（A）或千安（kA）
4. 额定频率：
我国额定工频为50Hz。赫兹（Hz）
5. 额定功率因数：
额定运行时，定子相电流与相电压之间的相位差。
6. 额定效率：
额定运行时，输出机械功率与输入有功功率之比。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
7. 接线组别
额定运行时，三相定子绕组应采用的连接方式。有些电动机铭牌上有两个电压数值220/380V，接线组别也有两种：三角形和星形，这表示电网电压为220V时定子绕组应接成三角形，电压为380V时，定子绕组应接成星形。
8. 额定转速
额定运行时的转速，r/min。
9. 运行方式（定额）
电动机运行的持续时间。分“连续”、“短时”、“断续”3种
10.绝缘等级
电动机定子所用绝缘材料的等级，它决定了电动机的允许温升，有些电动机铭牌上只标允许温升。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
当三相异步电动机稳定地负载运行时，从电源输入的功率为:
定子损耗：定子铜耗 :
定子铁耗 :
送到转子的电磁功率 ：
补充知识：
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
转子损耗：转子铜耗 ：
其它损耗：轴承摩擦及风阻的损耗 ：
高次谐波、转子的横向电流等引起的附加损耗 ：
转轴上输出的机械功率 ：
式中
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
异步电动机的功率转换过程:
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
三、异步电动机的机械特性
在一定的电源电压U1和转子电阻R2之下，转矩与转差率的关系曲线T=f（s）或转速与转矩的关系曲线n =f（T），称为电动机的机械特性曲线。
在机械特性曲线上，我们要讨论4个特殊点，由这些特殊点可以基本确定机械特性曲线的形状和电动机的性能。它们是：
三相异步电动机的T=f(s)曲线 n=f(T)曲线
AB段（s较大）：为双曲线，T与S成反比。
BO段(s很小)：为直线，T与S成正比。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
电动机起动点对应于图中的A点，其特点是:
起动转矩倍数KT=TS/TN ，一般取0.8-1.8。
起动点A：
由于异步电动机转子转子转速与同步转速的关系为 ：
所以同步点（理想空载点）对应于图中的O点，其特点是：
同步点O：
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
电动机临界工作点对应于图中的B点其特点是:
此时异步电动机的电磁转矩具有最大值，该转矩Tm称为最大转矩，对应于最大转矩的转差率 称为临界转差率。
临界点B：
临界转差率:
只与转子电阻有关. 取0.1-0.2.
最大转矩:
与电源电压U12成正比 。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
电动机额定工作点对应于图中的C点其特点是
0< SN 额定电磁转矩等于额定负载转矩，即：
额定点C：
当负载转矩超过最大转矩时，电动机就带不动负载，发生所谓“闷车”现象。
最大转矩也表示电动机短时容许过载能力。
电动机的额定转矩TN比Tmax要小，两者之比称为过载系数λ，即
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
例：一台四极的三相异步电动机额定数据为：
求该电动机的功率因数、额定转矩、额定转差率和最大电磁转矩。
四、异步电动机的启动
（一）、启动性能
1、启动电流 : 电动机在起动瞬间的电流称为启动电流。当启动频繁时，由于热量的积累，可以电动机过热；另外，过大的启动电流还会使电网产生过大的电压降，而影响接在电网上的其他电动机和电气设备的正常运行。
2、启动转矩 : 启动转矩过小，就不能在满载状态下起动。但启动转矩过大，会使传动机构受到冲击而损坏。一般机床的主电动机都是空载起动（起动后再切削），对启动转矩没有什么要求。
3、启动时间
4、启动设备的简易性和可靠性
要求：足够大的启动转矩，但启动电流不要太大，往往这两个要求相互矛盾。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
（二）、启动问题
（1）使电网电压降低而影响其他电气设备
（2）使电动机过热而加速绝缘老化
（3）过大的电磁力冲击使电动机定子绕组端部变形
对于鼠笼式电动机，启动电流倍数为5~8（KI=IS/IN），而启动转矩倍数只有0.8~1.8 (KT=TS/TN)，启动性能不好。
造成的不良影响：
（1）降低电源电压
（2）转子串适当电阻
减小启动电流的方法：
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
1、降低定子电压的人为机械特性——“变瘦”
当定子电压U1 降低时，电磁转矩T与U1 的平方成正比，故同步转速不变，Sm不变，最大转矩Tm 和起动转矩TS 随电压平方降低。
降低电源电压的机械特性曲线
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
2、转子串电阻的人为机械特性——“变软”
当转子回路串电阻时，同步点不变，Sm与转子电阻成正比，转速随电阻增加而减小，最大转矩Tm保持不变，在一定范围内起动转矩有所增加.
转子串电阻的机械特性曲线
（三）、鼠笼式异步电动机的启动
1、直接启动——全压启动
直接给电动机加上额定电压使之启动的方法称为直接起动，也称为全压启动。
一般10KW以下的电动机都可以直接启动。
如果功率大于10KW的电动机，能符合下列经验公式要求者，也允许直接启动。
优点：操作简单，不需要专门的起动设备,设备投资和维护费用少。
缺点：启动电流大，对电网影响大。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
2、降压启动
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
降压起动是指电动机在起动时降低加在定子绕组上的电压，起动结束时加额定电压运行的起动方式；
降压起动虽可减小起动电流，但由于电动机的转矩与电压的平方成正比，因此 降压起动时电动机的转矩也减小较多；
故此法一般适用于电动机空载或轻载起动。
（1）定子回路串电抗启动
电压降为1/k，
启动电流也降为1/k，
启动转矩降为1/k2。
启动时在定子回路中串入电抗器，起分压作用，以降低电压，减小启动电流；启动完毕，切除电抗器。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
定子串电抗器起动，降低了起动电流，但起动转矩降低得更多。因此，定子串电抗器起动，只能用于空载和轻载。
若定子回路串电阻起动，也属于降压起动，也可以降低起动电流。但由于外串的电阻上有较大的有功功率损耗，特别对中型、大型异步电动机更不经济，因此实际应用不多。
（2）星-三角换接启动
启动时，定子绕组接成星形，降低定子绕组电压；启动完毕，换接成三角形。
相电压降为
启动电流也降为1/3，
启动转矩降为1/3。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
适用于无载或者轻载起动的场合。并且同任何别的减压起动器相比较，其结构最简单，价格也最便宜。
注：起动电流是指线路电流而不是指定子绕组的电流。
如果起动的时候是Δ接，这样，相电压等于线电压 每相起动电流为 ，则线上的起动电流为 。
而如果起动时定子绕组Y接，如图（b）所示，每相绕组起动电压为 ，电流为
其中,
因此
采用起动时,对供电变压器造成冲击的起动电流是直接起动时的1/3.
直接起动时起动转矩为 ， Y-Δ起动时起动转矩为 ，则：
Y-Δ起动可以用于拖动 的轻负载。
在轻载起动条件下，应该优先采用。
注意：这种方法只适用于绕组在起动的时候是星形接法，而运行的时候是三角形接法。
（3）用自耦变压器启动
启动时，投入自耦变压器，降低定子绕组电压；启动完毕，切除自耦变压器。
电压降为1/ka，
启动电流也降为1/ka2，
启动转矩降为1/ka2。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
实际上起动用的自耦变压器，备有几个抽头(变比K是抽头百分比的倒数)供选用，比较灵活，可以实现不同要求的降压。
例如QJ2型有三种抽头，分别为55%（即=55%）、64%、73%（出厂时接在73%抽头上）；QJ3型也有三种抽头，分别为40％、 60%、80%（出厂时接在 60％抽头上）等。
但是，自耦变压器体积大，价格高，也不能带重负载起动。自耦变压器降压起动在较大容量鼠笼异步电动机上广泛应用。
三角形联接，
试求：（1）
（2）全压起动时的起动电流；
（3）Y— 起动时的起动电流；起动转矩;采用Y— 起动时，
能否拖动额定负载启动？
(4)采用中间抽头为60%的自耦变压器降压启动时的起动电流和起动转矩。能否拖动额定负载启动？
例题1：有一台三相异步电动机，
上述几种降压起动方式起动线路比较简单，不需要增加额外起动设备，但其起动电流冲击一般还很大，起动转矩比较小，经常用于对起动要求不高的场合。
在一些对起动要求较高的场合，可选用软起动装置，这是利用了可控硅的移相调压原理来实现电动机的调压起动，主要用于电动机的起动控制，起动效果好但成本较高。
但是因使用了可控硅元件，可控硅工作时谐波干扰较大，对电网有一定的影响。
电网的波动也会影响可控硅元件的导通，特别是同一电网中有多台可控硅设备时。
因此可控硅元件的故障率较高，因为涉及到电力电子技术，因此对维护技术人员的要求也较高。
（4）软启动
变频器是现代电动机控制领域技术含量最高，控制功能最全、控制效果最好的电机控制装置，它通过改变电网的频率来调节电动机的转速和转矩。因为涉及到电力电子技术，微机技术，因此成本高，对维护技术人员的要求也高，因此主要用在需要调速并且对速度控制要求高的领域。
（5）变频器
在以上几种起动控制方式中，星三角起动，自藕减压起动因其成本低，维护相对软起动和变频控制容易，目前在实际运用中还占有很大的比重。但因其采用分立电气元件组装，控制线路接点较多，在其运行中，故障率相对还是比较高。
从事过电气维护的技术人员都知道，很多故障都是电气元件的触点和连线接点接触不良引起的，在工况环境恶劣(如粉尘，潮湿)的地方，这类故障更多，但检查起来确颇费时间。
另外有时根据生产需要，要更改电机的运行方式，如原来电机是连续运行的，需要改成定时运行，这时就需要增加元件，更改线路才能实现。有时因为负载或电机变动，要更改电动机的起动方式，如原来是自藕起动，要改为星三角起动，也要更改控制线路才能实现。
在以上几种起动控制方式中，星三角起动，自藕减压起动因其成本低，维护相对软起动和变频控制容易，目前在实际运用中还占有很大的比重。但因其采用分立电气元件组装，控制线路接点较多，在其运行中，故障率相对还是比较高。
从事过电气维护的技术人员都知道，很多故障都是电气元件的触点和连线接点接触不良引起的，在工况环境恶劣(如粉尘，潮湿)的地方，这类故障更多，但检查起来确颇费时间。
另外有时根据生产需要，要更改电机的运行方式，如原来电机是连续运行的，需要改成定时运行，这时就需要增加元件，更改线路才能实现。有时因为负载或电机变动，要更改电动机的起动方式，如原来是自藕起动，要改为星三角起动，也要更改控制线路才能实现。
1）反抗性恒转矩负载
反抗性恒转矩负载是指负载转矩的大小不变，但负载转矩TL的
方向始终与生产机械运动的方向相反。如生产机械的摩擦转矩。
2）位能性恒转矩负载
位能性恒转矩负载是指不论生产机械运动的方向变动与否，负
载转矩TL的大小和方向始终不变。如起重装置的吊钩及重物所产
生的转矩。
三相异步电动机的检验
２、恒功率负载
恒功率负载是指负载所需的功率为恒定值。因
　 所以负载转矩与转速成反比。如车床的切削加工，粗加工时，切
削量大，用低速；精加工时，切削量小，用高速。
３、通风机型负载
通风机型负载是指负载转矩TL的大小与转速n的平方成正比的生
产机械，即TL=Kn2。如鼓风机、水泵、油泵等的叶片所受的阻转矩。
三相异步电动机的检验
　　
二、三相异步电动机的调速
在近代工业生产中，为提高生产率和保证产品质量，常要求生产机械能在不同的转速下进行工作，但三相异步电动机的调速性能远不如直流电动机。近年来，随着电力电子技术的发展，异步电动机的调速性能大有改善，交流调速应用日益广泛，在许多领域有取代直流调速系统的趋势。
调速是指在生产机械负载不变的情况下，人为地改变电动机定子、转子电路中的有关参数，来达到速度变化的目的。
三相异步电动机的检验
从异步电动机的转速关系式
可以看出，异步电动机调节器速可分为以下三大类。
1、改变定子绕组的磁极对数p—变极调速；
2、改变供电电网的频率f1—变频调速；
3、改变电动机的转差率s。方法有改变电压调速、绕线式电机转子串电阻调速和串级调速。
三相异步电动机的检验
1、变极调速
在电源频率不变的条件下，改变电动机的极对数，电动机的同步转速就会发生变化，从而改变电动机的转速。若极对数减少一半，同步转速就提高一倍，电动机转速也几乎升高一倍。
变极调速所需设备简单、重量轻，具有较硬的机械特性，稳定性好。但这种调速是有级调速，且绕组结构复杂、引出头较多，调速级数少。
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2、变频调速
从公式 可知,改变三相异步电动机电源频率，可以改变旋转磁通势的同步转速，达到调速的目的。
额定频率称为基频，变频调速时，可以从基频向上调，也可以从基频向下调。
1)从基频向下变频调速
在变频调速中,由定子电势方程式 可以看出,当降低电源频率f1调速时,若U1或E1不变,则磁通Φm将增加,
三相异步电动机的检验
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
使铁心饱和,从而导致励磁电流和铁损耗大量增加,电机升温增高,这是不允许的.因此在变频调速的同时,为保持磁通Φm不变,就必须保持 或 为常数.
2)从基频向上变频调速
升高电源电压是不允许的，因此升高频率向上调速时，只能保持电压为UN不变，频率越高，磁通Φm越低，是一种降低磁通升速的方法，类似他励直流电动机弱磁升速情况。
三相异步电动机的检验
三相异步电动机变频调速具有以下几个特点：
①从基频向下调速，为恒转矩调速方式；
从基频向上调速，近似为恒功率调速方式；
②调速范围大；
③转速稳定性好；
④运行时损耗小，效率高；
⑤频率可以连续调节，变频调速为无级调速。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
主要缺点是变频调速系统较复杂、成本较高。
随着晶闸管整流和变频技术的迅速发展，异步电动机的变频调速应用日益广泛，有逐步取代直流调速的趋势。
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3、改变电动机的转差率s
1）改变电压调速
适用于鼠笼式异步电动机。
电动机可以获得较宽的调速范围，但低压时机械特性太软，转速变化大，可采用带速度负反馈的闭环控制系统来解决该问题。
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2）转子串电阻调速
只适用于绕线式异步电动机。
转子串电阻调速的优点是方法简单，缺点是低速运行时，转子损耗大，电动机效率不高。主要用于中、小容量的绕线式异步电动机，如桥式起动机等。
3）串级调速
只适用于绕线式异步电动机。
所谓串级调速，就是在异步电动机的转子回路串入一个三相对称的附加电势 ，改变 的大小和相位，就可以调节电动机的转速.
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三、三相异步电动机的反转与制动
1、三相异步电动机的反转
由三相异步电动机的工作原理可知，电动机的旋转方向取决于转子旋转磁场的旋转方向。因此，只要改变旋转磁场的旋转方向，就能使三相异步电动机反转。
旋转磁场的旋转方向是由通入三相绕组中的电流的相序决定的。即当通入对称三相绕组的对称三相电流的相序发生改变时，即将三相电源中的任意两相绕组接线互换，旋转磁场就会改变方向。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
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2、三相异步电动机的制动
当异步电动机的电磁转矩和转子的转速是同方向时，电动机运行于电动状态。在下述情况运行时，则属于电动机的制动状态。
1）在负载转矩为位能性负载转矩的机械设备中（如起重机下放重物时，运输工具在下坡运行时），使设备保持一定的运行速度。
2）在机械设备需要减速或停止时，电动机能实现减速和停止。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
三相异步电动机的检验
制动方法主要有机械制动和电气制动两类。
机械制动是利用机械装置使电动机从电源切断后能迅速停转。它的结构有好几种形式，应用较普遍的是电磁抱闸，它主要用于起重机械上吊重物时，使重物能迅速而又准确地停留在某一位置上。
电气制动是使异步电动机所产生的电磁转矩和转子转速的方向相反。电气制动通常可分为能耗制动、反接制动和回馈制动三类。
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1）能耗制动
方法：将运行着的异步电动机的定子绕组从三相交流电源上断开后，立即接到直流电源上。
工作原理：当定子绕组接通直流电源时，在电机中将产生一个恒定磁场。
当转子因机械惯性而按原转速方向继续旋转时，转子导体会切割这一恒定磁场，从而在转子绕组中产生感应电势和电流。
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任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
转子的感应电流又和恒定磁场相互作用产生电磁转矩T，根据右手定则可以判断电磁转矩的方向与转子转动的方向相反，则T为一制动转矩。在制动转矩作用下，转子转速将迅速下降，当n=0时，T=0，制动过程结束。这种制动方法
是将转子的动能转变为电能，并消耗在转子回
路的电阻上，所以称为能耗制动。
优点是制动力强，制动较平稳。
缺点是需要一套专门的直流电源供制动用。
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2）反接制动
反接制动分为电源反接制动和倒拉反接制动两种。
①电源反接制动
方法：改变电动机定子绕组与电源的联接相序。
工作原理：当电源的相序发生变化，旋转磁场n1立即反转，从而使转子绕组中的感应电势、电流和电磁转矩都改变方向。因机械惯性，转子转向未发生变化，则电磁转矩与转子的转速方向相反，电机进入制动状态。
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任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
注：如果是位能性负载必须使用机械抱闸装置，否则电机会反向起动旋转；一般为了限制制动电流和增大制动转矩，绕线式异步电动机在进行电源反接制动时，可在转子回路串入制动电阻。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
三相异步电动机的检验
②倒拉反接制动
方法：当绕线式异步电动机拖动位能性负载时，在其转子回路中串入很大的电阻。
当异步电动机提升重物时，如果在转子回路串入很大的电阻，电磁转矩小于负载转矩，转速下降，n=0时，电磁转矩仍小于负载，在位能负载的作用下，电动机反转，电机进入制动状态，直到电磁转矩等于负载转矩，电机才处于稳定运行状态。因这一制动过程是由于重物倒拉引起的，所以称为倒拉反转制动。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
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任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
进行反接制动停车，必须在转速降到n＝0时切断电动机电源并停车，否则电动机将会反向起动，三相异步电动机反接制动停车比能耗制动停车速度快，但能量损失较大。一些频繁正、反转的生产机械，经常采用反接制动停车接着反向起动，就是为了迅速改变转向，提高生产率。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
3）回馈制动
方法：电动机在外力（如起重机下放的重物）作用下，使其电动机的转速超过旋转磁场的同步速，即n>n1。
工作原理：起重机开始下放重物时，电动机处于电动状态，在位能性转矩的作用下，电动机的转速大于同步转速时，转子中感应电势、电流和转矩的方向都发生了变化，电磁转矩方向与转子转向相反，成为制动转矩。此时电动机将机械能转变为电能馈送电网，所以称为回馈制动。
任务一 电动机点动和直接起动控制电路的连接与检查
异步电动机各种运行状态时的转差率s的数值范围：
电动运行状态：0反接制动状态：s>1
回馈制动状态：s<0
，要求半载启动，
试求：（1）能直接启动吗？
（2）能用Y— 降压起动吗？
（3）若采用QJ2系列的自耦变压器（抽头为55%、 64% 、 73% ），选择合适的抽头使电动机启动。（课堂作业）
例题2：有一台鼠笼式三相异步电动机，
电网容量为1000KVA。
超链接：观看三相异步电动机安装拆卸维修视频

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