第二章：三相异步电机的启动,调速与制动( 2 )

摘要近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。

特别是在乡镇企业及家用电器中，更需要有大量的中、小功率电动机。

由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。

电机是现代工农业生产和交通运输的重要设备，与电机配套的控制设备的性能已经成为用户关注的焦点。

电机的控制包括电机的起动、调速和制动。

异步电动机由于具有结构简单、体积小、价格低廉、运行可靠、维修方便、运行效率较高、工作特性较好等优点，因而在电力拖动平台上得到了广泛应用。

据统计，其耗电量约占全国发电量的40%左右。

当电机并入电网时，电机转速从静止加速到额定转速的过程称为电机的起动过程。

异步电动机的起动性能最重要的是起动电流和起动转矩。

因此在电机的起动过程中，如何降低起动电流，增大起动转矩，一直是机电行业的专家们探讨的重要课题。

电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。

本文是对三相异步电动机做出深入的剖析与设计。

三相异步电动机是一种具有高效率、低磨损、低噪声的电机机种.本设计在介绍三相异步电动机中，关于相数、极数、槽数及绕组连接方式的选择方法和应遵从的规律详细的加以说明和介绍。

文中主要介绍了几种常用的制动方式的特点，对不同制动方式进行了技术比较，分析了他们各自的实用场所，为实际应用提供了科学的理论依据。

关键词：三相异步电动机结构制动方式前言电动机是把电能转换成机械能的设备。

近几十年随着科技的发展电动机在机械、冶金、石油、煤炭、化学、航空、交通、农业以及其他各种工业中，被广泛地应用着。

随着工业自动化程度不断提高，需要采用各种各样的控制电机作为自动化系统的元件，人造卫星的自动控制系统中，电机也是不可缺少的。

此外在国防、文教、医疗及日常生活中(现代化的家电工业中)电动机也愈来愈广泛地应用起来与单相电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。

关于三相异步电动机的启动与制动问题的分析摘要现阶段，异步电动机的电力拖动已被广泛地应用在各个工业电气自动化领域中。

本文就三相异步电动机的启动、制动等技术问题进行分析。

关键词三相异步电动机；启动；制动；分析1 三相异步电动机的启动电动机接上电源，转速由零开始增大，直至稳定运转状态的过程，称为启动过程。

对电动机启动的要求是：启动电流小，启动转矩大，启动时间短。

当异步电动机刚接上电源，转子尚未旋转瞬间（n=0），定子旋转磁场对静止的转子相对速度最大，于是转子绕组感应电动势和电流也最大，则定子的感应电流也最大，它往往可达额定电流的5-7倍。

笼型异步电动机的启动方法有直接启动（全压启动）和降压启动两种。

1.1 直接启动直接启动也称全压启动。

启动时，电动机定子绕组直接接入额定电压的电网上。

这是一种最简单的启动方法，不需要复杂的启动设备，但是，它的启动性能恰好与所要求的相反，即：1）启动电流I大。

对于普通笼型异步电动机，启动电流是额定电流的4—7倍。

启动电流大的原因是：启动时n＝0，s＝1，转子电动势很大，所以转子电流很大，根据磁通势平衡关系，定子电流也必然很大。

2）启动转矩TST不大。

对于普通笼型异步电动机，启动转矩倍数KST＝1-2。

由上可见，笼型异步电动机直接启动时，启动电流大，而启动转矩不大，这样的启动性能是不理想的。

过大的启动电流对电网电压的波动及电动机本身均会带来不利影响，因此，直接启动一般只在小容量电动机中使用，如：7.5kW以下的电动机可采用直接启动。

如果电网容量很大，就可允许容量较大的电动机直接启动。

若电动机的启动电流倍数K1、容量与电网容量满足下列经验公式：则电动机便可直接启动，否则应采用下面介绍的降压启动方法。

1.2 降压启动降压启动的目的是为了限制启动电流，但问题是在限制启动电流的同时，启动转矩也受限制，因此它只适用于在空载或轻载情况下启动。

启动时，通过启动设备使加到电动机上的电压小于额定电压，待电动机转速上升到一定数值时，再使电动机承受额定电压，保证电动机在额定电压下稳定工作。

三相异步电动机教案第一章：三相异步电动机概述1.1 学习目标了解三相异步电动机的定义和工作原理掌握三相异步电动机的结构特点和分类理解三相异步电动机在工业中的应用和重要性1.2 教学内容三相异步电动机的定义和工作原理三相异步电动机的结构特点和分类三相异步电动机在工业中的应用和重要性1.3 教学方法采用多媒体教学，展示三相异步电动机的图片和动画通过实物展示三相异步电动机的结构特点案例分析，让学生了解三相异步电动机在实际工业中的应用1.4 教学评估进行小组讨论，让学生分享对三相异步电动机的理解进行小组实验，观察三相异步电动机的工作原理第二章：三相异步电动机的启动和停止2.1 学习目标掌握三相异步电动机的启动和停止方法理解不同启动和停止方法的优缺点和适用场合2.2 教学内容三相异步电动机的启动方法：直接启动、自耦启动、星角启动三相异步电动机的停止方法：直接停止、软停止、反接制动2.3 教学方法通过实验演示不同启动和停止方法的效果采用模拟电路，让学生了解不同启动和停止方法的电路原理2.4 教学评估进行小组实验，让学生实际操作三相异步电动机的启动和停止进行小组讨论，让学生分析不同启动和停止方法的优缺点和适用场合第三章：三相异步电动机的调速3.1 学习目标掌握三相异步电动机的调速方法和原理了解不同调速方法的优缺点和适用场合3.2 教学内容三相异步电动机的调速方法：变频调速、电阻调速、电容调速三相异步电动机的调速原理和电路3.3 教学方法通过实验演示不同调速方法的效果采用模拟电路，让学生了解不同调速方法的电路原理3.4 教学评估进行小组实验，让学生实际操作三相异步电动机的调速进行小组讨论，让学生分析不同调速方法的优缺点和适用场合第四章：三相异步电动机的维护和故障排除4.1 学习目标掌握三相异步电动机的维护方法和故障排除技巧了解三相异步电动机的常见故障和原因4.2 教学内容三相异步电动机的维护方法：定期检查、清洁、润滑三相异步电动机的故障排除技巧：故障诊断、故障分析、故障排除4.3 教学方法通过实验演示三相异步电动机的维护方法案例分析，让学生了解三相异步电动机的常见故障和原因4.4 教学评估进行小组实验，让学生实际操作三相异步电动机的维护进行小组讨论，让学生分享对三相异步电动机故障排除的经验和技巧第五章：三相异步电动机的节能和环保5.1 学习目标掌握三相异步电动机的节能措施和环保意义了解三相异步电动机节能和环保的重要性5.2 教学内容三相异步电动机的节能措施：变频调速、优化运行、减少损耗三相异步电动机的环保意义：减少能源消耗、减少噪音和排放5.3 教学方法通过实验演示三相异步电动机的节能效果案例分析，让学生了解三相异步电动机节能和环保的实际应用5.4 教学评估进行小组实验，让学生实际操作三相异步电动机的节能措施进行小组讨论，让学生分享对三相异步电动机节能和环保的认识和体会第六章：三相异步电动机的保护6.1 学习目标掌握三相异步电动机的保护装置和功能了解三相异步电动机保护的重要性6.2 教学内容三相异步电动机的保护装置：过载保护、短路保护、过电压保护、欠电压保护三相异步电动机保护的功能和工作原理6.3 教学方法通过实验演示三相异步电动机保护装置的作用采用模拟电路，让学生了解不同保护装置的电路原理6.4 教学评估进行小组实验，让学生实际操作三相异步电动机的保护装置进行小组讨论，让学生分析不同保护装置的功能和适用场合第七章：三相异步电动机的选用和安装7.1 学习目标掌握三相异步电动机的选用方法和步骤了解三相异步电动机的安装要求和技术要点7.2 教学内容三相异步电动机的选用方法：根据负载特性、工作环境、转速要求等选择合适的电动机三相异步电动机的安装要求和技术要点：固定、接线、绝缘、防护措施7.3 教学方法通过实验演示三相异步电动机的选用过程现场参观，让学生了解三相异步电动机的安装实际情况7.4 教学评估进行小组实验，让学生实际操作三相异步电动机的选用过程进行小组讨论，让学生分享对三相异步电动机安装的认识和体会第八章：三相异步电动机的运行控制8.1 学习目标掌握三相异步电动机的运行控制方法和电路了解不同运行控制方法的功能和适用场合8.2 教学内容三相异步电动机的运行控制方法：手动控制、自动控制、远程控制三相异步电动机的控制电路和控制元件8.3 教学方法通过实验演示三相异步电动机的运行控制过程采用模拟电路，让学生了解不同运行控制方法的电路原理8.4 教学评估进行小组实验，让学生实际操作三相异步电动机的运行控制进行小组讨论，让学生分析不同运行控制方法的功能和适用场合第九章：三相异步电动机在工业中的应用9.1 学习目标了解三相异步电动机在工业中的典型应用掌握三相异步电动机在不同工业领域的应用特点和优势9.2 教学内容三相异步电动机在工业中的典型应用：机械制造、石油化工、电力系统、交通运输三相异步电动机在不同工业领域的应用特点和优势9.3 教学方法现场参观，让学生了解三相异步电动机在实际工业中的应用情况案例分析，让学生分享对三相异步电动机应用的认识和体会9.4 教学评估进行小组讨论，让学生分享对三相异步电动机在工业中应用的认识和体会进行小组报告，让学生展示对不同工业领域三相异步电动机应用的研究成果第十章：三相异步电动机的未来发展10.1 学习目标了解三相异步电动机的发展趋势和新技术掌握三相异步电动机的节能环保和可持续发展方向10.2 教学内容三相异步电动机的发展趋势：高效节能、智能化、绿色环保三相异步电动机的新技术：变频调速、无级调速、永磁同步电动机10.3 教学方法案例分析，让学生了解三相异步电动机的发展趋势和新技术小组讨论，让学生分享对三相异步电动机未来发展的认识和体会10.4 教学评估进行小组报告，让学生展示对三相异步电动机未来发展的研究成果进行小组讨论，让学生分析三相异步电动机节能环保和可持续发展的重要性重点和难点解析重点环节1：三相异步电动机的定义和工作原理需要重点关注的内容：电动机的结构特点、旋转磁场的作用、转子与旋转磁场的相对运动、电动机的转速与同步速度的关系。

三相异步电动机的起动与调速实验报告（2）实验五三相异步电动机的起动与调速⼀．实验⽬的通过实验掌握异步电动机的起动和调速的⽅法。

⼆．预习要点1．复习异步电动机有哪些起动⽅法和起动技术指标。

2．复习异步电动机的调速⽅法。

三．实验项⽬1．异步电动机的直接起动。

2．异步电动机星形——三⾓形（Y-△）换接起动。

3．绕线式异步电动机转⼦绕组串⼊可变电阻器起动。

4．绕线式异步电动机转⼦绕组串⼊可变电阻器调速。

四．实验设备及仪器1．SMEL 电⼒电⼦及电⽓传动教学实验台主控制屏。

2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（NMEL-13F ）。

3．电机起动箱（NMEL-09）。

5．⿏笼式异步电动机（M04）。

6．绕线式异步电动机（M09）。

7．开关板（NMEL-0B5）。

五．实验⽅法1．三相笼型异步电动机直接起动试验。

按图5-1接线，电机绕组为△接法。

起动前，把转矩转速测量实验箱（NMEL-13F ）中“转矩设定”电位器旋钮逆时针调到底，“转速控制”、“转矩控制”选择 “转矩控制”，检查电机导轨和NMEL-13F 的连接是否良好。

a ．把三相交流电源调节旋钮逆时针调到底，合上绿⾊“闭合”按钮开关。

调节调压器，使输出电压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转。

（电机起动后，观察NMEL-13F 中的转速表，如出现电机转向不符合要求，则须切断电源，调整次序，再重新起动电机。

）图5-1 异步电动机直接启动接线图b ．断开三相交流电源，待电动机完全停⽌旋转后，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值，读取电压值U K 、电流值I K 、转矩值T K ，填⼊表5-1中。

U N ：电机额定电压，V ；图5-3 绕线式异步电动机转⼦绕组串电阻启动接线图2．星形——三⾓形（Y-△）起动按图5-2接线，电压表、电流表的选择同前，开关S 选⽤MEL-05。

a ．起动前，把三相调压器退到零位，三⼑双掷开关合向右边（Y ）接法。

低压电工培训教材（第一版）前言电工是一种特殊工种，不仅作业技能的专业性强，而且对作业的安全保护有特殊要求。

因此，对从事电工作业的人员，在上岗前，都必须进行作业技能和安全保护的专业培训，经过考核合格后，才允许上岗作业。

从各个国家的情况来看，均由从事电力供应的电力部门来承担这任务。

不仅电力系统内的电工须经培训，各企业的电工同样需经过培训，合格后才准从事电工行业。

低压电工教材的主要内容有：电工测量；电动机与电动机拖动；变压器；低压电器及成套装置；电气设备的安装和故障排除；电气照明；安全用电、防雷、防火；电气实际操作等内容。

这套教材以低压电气的主要元件为主线条，以检修技术为基调编写的。

在编写时，充分注意了知识的覆盖面，以适应对低压电工培训的需要；并且注重了教材的实用性，尽可能多介绍些实际操作方面的技能；增添了一实际操作的范例，使教材更具有实用性。

相信经过培训后大部分人员将达到初级以上或中级维修电工的水平。

由于编者水平有限，并且时间较紧，本书中肯定有很多谬误之处，请大家批评指正。

目录第一章：电工测量 (6)一、电工常用携带式仪表的应用 (6)（一）万用表的应用 (6)（二）钳形电流表的应用 (7)（三）兆欧表的使用 (9)二、直流电阻的测量 (11)（一）电压、电流表法 (11)（二）万用表法和欧姆表法 (11)（三）直流单臂电桥（惠斯顿电桥）测量法 (11)（四）直流双臂电桥（凯尔文电桥）测量法 (14)三、接地电阻的测量 (18)四、电能的测量 (20)第二章：电动机与电动机拖动 (23)一、三相异步电动机 (23)（一）三相异步电动机的结构 (23)（二）三相异步电动机的维护与检修 (25)（三）三相异步电动机的常见故障及修理方法 (28)二、三相交流异步电动机的启动、调速及制动 (29)（一）三相交流异步电动机的启动 (29)（二）三相交流异步电动机的调速 (32)（三）三相交流异步电动机的制动 (34)三、电动机的使用和维护 (36)（一）电动机的日常运行和维护 (36)（二）异步电动机的常见故障及处理 (39)四、直流电动机 (44)（一）直流电动机的分类 (44)（二）直流电动机的接线 (44)（三）直流电动机的结构 (46)（四）直流电动机的维护 (47)（五）直流电动机的检修 (48)（六）直流电动机的常见故障及处理方法 (49)五、电焊机的维护与检修 (50)（一）交流电焊机 (50)（二）直流电焊机 (52)第三章：变压器 (54)一、电力变压器的基本结构 (54)二、变压器基础知识 (54)（一）概述 (54)（二）变压器的工作原理 (55)（三）变压器的技术数据 (56)三、电力变压器的检查维护及故障处理 (57)（一）电力变压器的检查维护项目 (57)（二）电力变压器故障分析及处理 (58)四、电力变压器的修理 (59)（一）变压器修理的一般规定 (59)（二）电力变压器的一般修理 (60)（三）电力变压器器身解体修理 (60)五、变压器运行中的检查和维护 (64)（一）变压器的巡视检查 (64)（二）变压器异常运行和常见故障分析 (65)（三）变压器的检修和试验 (67)六、附电力变压器的试验规程 (69)（一）常规预防性试验项目 (69)（二）交接验收及大修试验项目（常规预防性试验项目+以下试验项目） (69)（三）电力变压器的试验周期和要求 (70)第四章：低压电器及成套装置 (74)一、常用低压电器的分类 (74)二、开关电器 (74)三、保护电器 (78)四、控制电器 (80)第五章：电气设备的安装和故障排除....................................................................... 错误！未定义书签。

三相异步电动机的工作原理及控制电路三相异步电动机和其他电动机想比较，具有结构简单，制造方便、运行可靠、价格低廉等一系列优点，因此应用广泛。

三相异步电动机的原理和结构一、三相异步电动机的工作原理（一)、三相交流电机的旋转磁场1、旋转磁场的产生:三相交流电通给三相定子绕组（三个线圈彼此互隔1200分布在定子铁心内圆的圆周上）经过画图分析不同时间产生的磁场的位置，发现旋转磁场，并找出其特点2、旋转磁场的特点：大小不变,以一个转速向某一个方向旋转，这个转速把它命名为旋转磁场的同步转速n1n1=60 f / p （f为电源频率;p为磁极对数)3、思考:如何改变旋转磁场的方向？方法：任意调换三相电源中的任意两根相线（交换两根相线即改变了三相电源的相序,从而可以改变旋转磁场的方向）（二）、三相异步电动机的工作原理1、分析工作原理：三相电通给定子绕组，产生旋转磁场,静止的转子相对于旋转磁场有一个相对的切割磁力线的运动，产生感应电动势,产生感应电流，转子绕组上有了电流,在磁场中会受到电磁力的作用,形成电磁转矩T，驱动转子旋转起来，实现了电能转换成机械能的目的。

2、体会“三相异步电动机"名称的由来:“三相”：三相电通入三相定子绕组“异步”：不同步，肉眼看不见的旋转磁场转速n1 和看到的转子转速n2大小不同（方向相同）,且n1 〉n2“电动机”：最终实现了电能转换成机械能3、简化模型：在三相异步电动机的工作原理中：给定子绕组通电，然后转子绕组通过电磁感应产生电，这一点与变压器相似（一次侧通电，二次侧感应出电），所以经常为了分析的方便将三相异步电动机的结构比作变压器，如右图:4、思考：如何改变转子旋转的方向?方法：通过任意调换两相电流的相序，改变旋转磁场的方向，就改变了转子的旋转方向5、转差率 S=（n 1-n ）/n 1转子从静止开始运行，转差率S 是从1趋向于0（但不能等于0，0<S ≤1)二、 三相异步电动机的基本结构1、 三相异步电动机的结构基本结构：定子有定子铁心和定子绕组转子有转子铁心和转子绕组材料：铁心均由硅钢片叠压而成；转子绕组：可分为笼型和绕线型（其中笼型因结构简单等得到广泛应用）三、 三相异步电动机的铭牌数据1、额定容量（功率）P N （单位：KW ）含义：指转轴上输出的机械功率表达式：机械功率=电动机的有功功率⨯电动机效率2、额定电压U N （单位：V ）：加在定子绕组上的线电压3、额定电流I N （单位:A ）：输入定子绕组的线电流4、额定转速n N （单位：r/min ）5、额定频率 f N （单位：HZ ）：我国工频为50HZ6、绝缘等级7、接法: 定子绕组有Y和△两种接法三相异步电动机的起动一、起动要求:1.应有足够大的起动转矩T S ；2.在保证T S 足够大前提下,起动电流I S越小越好二、笼型异步电动机的起动（一）、直接起动(全压起动）1、分析过程：在起动瞬间n=0，切割旋转磁场的速度最快，所以产生的感应电动势和感应电流最大，相对应的定子绕组的起动电流过大，是额定电流（4—7）倍；2、存在问题:（1）起动电流过大，引起电网电压明显降低和电机发热（2)起动转矩由于磁通和功率因素低，所以起动转矩T S 并不大,若低于负载转矩，则无法带动负载起动故一般直接起动只适用于小型的笼型异步电动机(与电源容量相比），可按经验公式来确定是否能直接起动（二)、笼型异步电动机的减压起动为了能安全起动，对笼型异步电动机实行减压起动1.定子串接电抗器或电阻的减压起动方法：起动时，电抗器或电阻接入定子电路；起动后，切除电抗器或电阻,进行正常运行特点:能耗较大，实际应用不多，不深入研究。

三相异步电动机的制动控制制动：就是给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转(或限制其转速)。

制动的方法一般有两类：机械制动和电气制动。

机械制动：利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法叫机械制动。

机械制动常用的方法有：电磁抱闸和电磁离合器制动。

电气制动：电动机产生一个和转子转速方向相反的电磁转矩，使电动机的转速迅速下降。

三相交流异步电动机常用的电气制动方法有能耗制动、反接制动和回馈制动。

一、反接制动1.反接制动的方法异步电动机反接制动有两种，一种是在负载转矩作用下使电动机反转的倒拉反转反接制动，这种方法不能准确停车。

另一种是依靠改变三相异步电动机定子绕组中三相电源的相序产生制动力矩，迫使电动机迅速停转的方法。

反接制动的优点是：制动力强，制动迅速。

缺点是：制动准确性差，制动过程中冲击强烈，易损坏传动零件，制动能量消耗大，不宜经常制动。

因此反接制动一般适用于制动要求迅速、系统惯性较大，不经常启动与制动的场合。

2.速度继电器（文字符号KS）速度继电器是依靠速度大小使继电器动作与否的信号，配合接触器实现对电动机的反接制动，故速度继电器又称为反接制动继电器。

感应式速度继电器是靠电磁感应原理实现触头动作的。

从结构上看，与交流电机类似，速度继电器主要由定子、转子和触头三部分组成。

定子的结构与笼型异步电动机相似，是一个笼型空心圆环，有硅钢片冲压而成，并装有笼型绕组。

转子是一个圆柱形永久磁铁。

速度继电器的结构原理图速度继电器的符号速度继电器的轴与电动机的轴相连接。

转子固定在轴上，定子与轴同心。

当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，绕组切割磁场产生感应电动势和电流，此电流和永久磁铁的磁场作用产生转矩，使定子向轴的转动方向偏摆，通过定子柄拨动触头，使常闭触头断开、常开触头闭合。

当电动机转速下降到接近零时，转矩减小，定子柄在弹簧力的作用下恢复原位，触头也复原。

常用的感应式速度继电器有JY1和JFZ0系列。

JY1系列能在3000r/min的转速下可靠工作。

常州冶金技师学院教育标准中级工业电气维修技术专业《电机变压器》模块教学实施大纲（高级工中级鉴定）C YJ 03. 03（2）—2009 一说明1 模块的性质和内容本模块是维修电工专业的专业基础模块。

本模块的主要内容是：直流电机、变压器、交流异步电动机、同步电机与特种电机、单相电机。

2 模块的任务和要求通过本模块的学习，使学生（1）掌握直流电机、交流异步电动机、变压器的结构、工作原理、主要特性、使用和维护的知识；（2）了解同步电机与特种电机的结构特点，主要性能和用途；（3）培养对电机、变压器的一般试验和一般故障的分析、判断和处理的能力。

（4）了解与本课程有关设备的新技术和新工艺，初步具有查阅电机、变压器有关资料和手册的能力。

3 教学中应注意的问题本模块是一门理论性较强、实践性很丰富的课程。

针对培养中级技术工人的目标，在教学中必须切实注意理论与实践相结合；必须注意运用直观教学、现场教学、电化教学和实验教学等手段和方法，从而培养学生分析和解决生产中的技术问题的能力和实际动手能力。

4教学设备电机实验、实习设备一套._______________________________________________________________________ 常州冶金技师学院2006-07-01批准 2006-09-01实施C YJ 03. 03（2）—2009 二电机变压器模块表(见附表)第三学期（共28天）详见附表1—3C YJ 03. 03（2）—2009C YJ 03. 03（2）—2009C YJ 03. 03（2）—2009C YJ 03. 03（2）—2009模块一:变压器教学要求：（1）了解电力变压器的结构；（2）了解变压器的分类及用途；（3）理解变压器空载运行时电压平衡关系、变比公式及负载运行时的电势平衡关系、原副边能量传递关系；（4）了解变压器的外特性及损耗与效率；（5）初步掌握变压器的检修知识及一般试验方法。

上海市高等教育自学考试数控技术应用专业（专科）（A080744）机床设备电气与PLC控制（1668）自学考试大纲上海电机学院自学考试办公室编上海市高等教育自学考试委员会组编2007年7月版I、课程性质及其设置的目的和要求一、本课程的性质与设置的目的本课程是一门研究电机原理特性、电气控制及PLC控制的专业基础课程。

数控技术应用专业作为一个理工类的专门化专业，电力传动控制装置和电器自动控制装置已经成为现代机床设备不可缺少的部分，本课程就是使学生了解机床设备电器控制的一般知识，掌握各类电动机、控制电器与执行电器的工作原理、特性运用和选用的方法，掌握PLC的组成与工作原理、编程方法及在工业中的应用。

二、本课程的基本要求通过本课程的学习，要求掌握以下几个方面的内容：1.交流电动机的基本原理及其特性；2.直流电动机和常用控制电机的基本原理及其特性；；3.机床继电器-接触器控制的基本环节及其设计；4.PLC基本逻辑指令及其应用。

三、与相关课程的联系机床设备电气与PLC控制作为一门控制课程，渗透在技术基础课和专业课程的各个方面，例如电工学、电子技术是本课程的基础，本课程也是数控机床、机械制造工艺等课程的基础。

II、课程内容与考核目标第一章交流电动机的基本原理及特性一、学习目的和要求掌握交流电动机的基本结构及工作原理；了解交流电动机的机械特征；掌握交流电动机的启动、调速及电气制动的原理和方法。

二、课程内容第一节三相异步电动机的结构(一)定子(二)气隙(三)转子第二节三相异步电动机转动原理（一）旋转磁场（二）转动原理（三）转差率第三节三相异步电动机的电路分析(一)定子电路(二)转子电路第四节三相异步电动机的功率及转矩（一）功率及功率转换过程（二）转矩平衡方程（三）转矩公式（四）机械特性曲线第五节三相异步电动机的启动(一)启动性能(二)启动方法第六节三相异步电动机的调速（一）变频调速（二）变极调速（三）变转差率调速第七节三相异步电动机的制动（一）能耗制动（二）反接制动（三）发电反馈制动三、考核知识点（一）三相异步电动机结构（二）旋转磁场的方向、速度（三）转差率（四）三相异步电动机的机械特性（五）三相异步电动机的启动（六）三相异步电动机的调速（七）三相异步电动机的制动四、考核要求1、识记：（1）三相异步电动机的结构；（2）三相异步电动机的转动原理；（3）转差率；（4）三相异步电动机的机械特性2、领会：（1）旋转磁场性质；（2）三相异步电动机的启动、调速及制动原理3、简单应用：（1）三相异步电动启动方法；（2）三相异步电动机调速方法；（3）三相异步电动制动方法4、综合应用：三相异步电动机启动、调速及制动过程中各参数的变化。

常州冶金技师学院教育标准中级工业电气维修技术专业《电机变压器》模块教学实施大纲（中级鉴定）C YJ 03. 03（1）—2009 一说明1 模块的性质和内容本模块是维修电工专业的专业基础模块。

本模块的主要内容是：直流电机、变压器、交流异步电动机、同步电机与特种电机、单相电机。

2 模块的任务和要求通过本模块的学习，使学生（1）掌握直流电机、交流异步电动机、变压器的结构、工作原理、主要特性、使用和维护的知识；（2）了解同步电机与特种电机的结构特点，主要性能和用途；（3）培养对电机、变压器的一般试验和一般故障的分析、判断和处理的能力。

（4）了解与本课程有关设备的新技术和新工艺，初步具有查阅电机、变压器有关资料和手册的能力。

3 教学中应注意的问题本模块是一门理论性较强、实践性很丰富的课程。

针对培养中级技术工人的目标，在教学中必须切实注意理论与实践相结合；必须注意运用直观教学、现场教学、电化教学和实验教学等手段和方法，从而培养学生分析和解决生产中的技术问题的能力和实际动手能力。

4教学设备电机实验、实习设备一套._______________________________________________________________________ 常州冶金技师学院2006-07-01批准 2006-09-01实施C YJ 03. 03（1）—2009 二电机变压器模块表(见附表)第三学期（共28天）详见附表1—3C YJ 03. 03（1）—2009C YJ 03. 03（1）—2009C YJ 03. 03（1）—2009C YJ 03. 03（1）—2009模块一:变压器教学要求：（1）了解电力变压器的结构；（2）了解变压器的分类及用途；（3）理解变压器空载运行时电压平衡关系、变比公式及负载运行时的电势平衡关系、原副边能量传递关系；（4）了解变压器的外特性及损耗与效率；（5）初步掌握变压器的检修知识及一般试验方法。

.一、三相异步电动机变频调速原理由于电机转速 n 与旋转磁场转速 n1接近，磁场转速 n1改变后，电机转速 n 也60 f 1可知，改变电源频率 f 1，可以调节磁场旋转，从就随之变化，由公式 n1p而改变电机转速，这种方法称为变频调速。

根据三相异步电动机的转速公式为60 f1n1 1 sn 1 sp式中 f 1为异步电动机的定子电压供电频率；p 为异步电动机的极对数；s为异步电动机的转差率。

所以调节三相异步电动机的转速有三种方案。

异步电动机的变压变频调速系统一般简称变频调速系统，由于调速时转差功率不变，在各种异步电动机调速系统中效率最高，同时性能最好，是交流调速系统的主要研究和发展方向。

改变异步电动机定子绕组供电电源的频率 f 1，可以改变同步转速n ，从而改变转速。

如果频率 f 1连续可调，则可平滑的调节转速，此为变频调速原理。

三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电压为U 1E1 4.44 f 1N 1k m m式中 E1为气隙磁通在定子每相中的感应电动势；f1为定子电源频率； N1为定子每相绕组匝数； k m为基波绕组系数，m为每极气隙磁通量。

如果改变频率 f 1，且保持定子电源电压U1不变，则气隙每极磁通m 将增大，会引起电动机铁芯磁路饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机，这是不允许的。

因此，降低电源频率 f 1时，必须同时降低电源电压，已达到控制磁通m 的目的。

.1、基频以下变频调速为了防止磁路的饱和，当降低定子电源频率 f 1时，保持U1为常数，使气每f 1极磁通m 为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。

这时，电动机的电磁转[1][8]m 1 pU r 2r 21m 1 p U 1 2f 1ss 1T矩为222 f 1r 2 22 f 1r 2x 12r 1x 2r 1x 1 x 2ss上 式 对 s 求 导 ， 即dT ，有最大转矩和临界转差率为ds12U2f11111T m22 f 1 r 1222 2 f1f 1r 1 22r 1x 1 x 2r 1 x 1 x 2s mr 2由上式可知：当U1常数时，在 f 1 较高时，即接近额22f 1x 1 x 2r 1定频率时， r 1 = x 1 x 2 ，随着 f 1 的降低， T m 减少的不多； 当 f 1 较低时， x 1 x 2较小； r 1 相对变大，则随着 f 1 的降低， T m 就减小了。

第二章三相异步电动机2-1三相异步电动机的旋转磁场是如何产生的？答：在三相异步电动机的定子三相对称绕组中通入三相对称电流，根据三相对称电流的瞬时电流来分析由其产生的磁场，由于三相对称电流其大小、方向随正弦规律变化,由三相对称电流建立的磁场即合成磁极在定子内膛中随一定方向移动。

当正弦交流电流变化一周时,合成磁场在空间旋转了一定角度,随着正弦交流电流不断变化,形成了旋转磁场。

2-2三组异步电动机旋转磁场的转速由什么决定？对于工频下的2、4、6、8、10极的三相异步电动机的同步转速为多少？答：三相异步电动机旋转磁场的转速由电动机定子极对数P交流电源频率f1决定，具体公式为n1=60f1/P。

对于工频下的2、4、6、8、10极的三相异步电动机的同步转速即旋转磁场的转速n1分别为3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min、600r/min.2—3试述三相异步电动机的转动原理，并解释“异步”的意义。

答:首先，在三相异步电动机三相定子绕组中通入三相交流电源，流过三相对称电流,在定子内膛中建立三相旋转磁场,开始转子是静止的，由于相对运动，转子导体将切割磁场，在转子导体中产生感应电动势，又由于转子导体是闭合的，将在其内流过转子感应电流，该转子电流与定子磁场相互作用，由左手定则判断电磁力方向，转子将在电磁力作用下依旋转磁场旋转方向旋转。

所谓“异步”是指三相异步电动机转子转速n与定子旋转磁场转速n1之间必须有差别，且n<n1。

2—4旋转磁场的转向由什么决定？如何改变旋转磁场的方向?答：旋转磁场在空间的旋转方向是由三相交流电流相序决定的，若要改变旋转磁场的方向，只需将电动机三相定子绕组与三相交流电源连接的三根导线中的任意两根对调位置即可。

如果来绕组U1接电源L1、V1接L2、W1接L3为正转，要想反转U1仍接L1,但V1接L3、W1接L2即可。

2—5当三相异步电动机转子电路开路时，电动机能否转动？为什么？答：三相异步电动机转子电路开路时，电动机是不能转动的。

浅谈三相异步电动机的几种调速方法发表时间：2015-09-22T14:17:24.733Z 来源：《电力设备》第01期供稿作者：秦为惠[导读] 中国神华神东煤炭集团公司在调速的过程中，涉及到一定的能耗问题。

其中高效调速和低效调速方式是两种比较常见的调速形式，但是二者之间的差异相对较大。

秦为惠（中国神华神东煤炭集团公司 719315）摘要：在电动机机器设备应用的过程中，三相异步电动机是比较常见的机械类型。

但是从使用的过程中可以看出，三相异步电动机只有不断进行调速，才能够保证电动机运行的高效性。

三相异步电动机在应用的过程中，如果调速方式得到了改进和完善，通常情况下就可以直接达到省电的标准，符合可持续发展的基本要求。

本文中，笔者主要对三相异步电动机的调速方式进行深入介绍和分析，仅供参考。

关键词：三相异步电动机；调速方法；变频器在电动机应用的过程中，变频器调速设备是比较常见的辅助设备类型。

在使用的过程中，可以有效地提升三相异步电动机的使用性能，可见，这两种设备共同应用极大地提升了三相异步电动机的发展前景。

在对三相异步电动机进行调速的过程中，在提升电动机工作性能的基础上，也存在着一定的缺陷性。

接下来，笔者就对这一电动机类型进行深入介绍和分析，希望能够给相关的电动机应用工作人员提供借鉴和参考。

1.常用三相异步电动机的调速方法研究在使用三相异步电动机的过程中，必然会涉及到各种不同类型的调速方式，其中比较典型的就是变极对数，定子调压，定子变频等等。

在调速的过程中，涉及到一定的能耗问题。

其中高效调速和低效调速方式是两种比较常见的调速形式，但是二者之间的差异相对较大。

对于高效调速来说，指针的转差率保持不变，并不会出现损耗。

对于多速电动机以及变频调速来说，主要采用的是串级调速的形式。

在调速的过程中，如果出现了转差损耗的现象，则说明采用的是低效调速的形式。

其中，比较典型的就是转子串电阻调速方法，能量的消耗量相对较低。

另外，电磁离合器，液力耦合器等设备都需要进行调速。

三相异步电机的启动方法三相异步电动机的起动方法主要有直接起动、传统减压启动和软启动三种启动方法。

下面就分别做详细介绍。

2.2.1直接起动直接起动，也叫全压起动。

起动时通过一些直接起动设备，将全部电源电压（即全压）直接加到异步电动机的定子绕组，使电动机在额定电压下进行起动。

一般情况下，直接起动时起动电流为额定电流的3〜8倍，起动转矩为额定转矩的1〜2倍。

根据对国产电动机实际测量，某些笼型异步电动机起动电流甚至可以达到8〜12倍。

直接起动的起动线路是最简单的，如图2-2所示。

然而这种起动方法有诸多不足。

对于需要频繁起动的电动机，过大的起动电流会造成电动机的发热，缩短电动机的使用寿命；同时电动机绕组在电动力的作用下，会发生变形，可能引起短路进而烧毁电动机；另外过大的起动电流，会使线路电压降增大，造成电网电压的显著下降，从而影响同一电网的其他设备的正常工作，有时甚至使它们停下来或无法带负载起动。

这是因为Ts及Tm均与电网电压的平方成正比，电网电压的显著下降，可使Ts及Tm均下降到低于Tz0一般情况下，异步电动机的功率小于7.5kW时允许直接起动。

如果功率大于7.5kW,而电源总容量较大，能符合下式要求的话，电动机也可允许直接起动。

I1st1：电源总容量（kv八）1K3I1N4起动电动总功率（kw）如果不能满足上式的要求，则必须采用减压启动的方法，通过减压，把启动电流Ist限制到允许的数值。

图2-2直接启动原理图2.2.2传统减压起动减压起动是在起动时先降低定子绕组上的电压，待起动后，再把电压恢复到额定值。

减压起动虽然可以减小起动电流，但是同时起动转矩也会减小。

因此，减压起动方法一般只适用于轻载或空载情况。

传统减压起动的具体方法很多，这里介绍以下三种减压起动的方法：(1)定子用接电阻或电抗起动定子绕组用电阻或电抗相当于降低定子绕组的外加电压。

由三相异步电动机的等效电路可知：起动电流正比于定子绕组的电压，因而定子绕组用电阻或电抗可以达到减小起动电流的目的。