第4章 异步电动机及其控制
三相交流异步电动机y-δ降压启动控制原理及特点
三相交流异步电动机y-δ降压启动控制原理及特点1. 介绍三相交流异步电动机三相交流异步电动机是工业中常见的电动机类型，其结构简单、可靠性高、使用范围广泛，被广泛应用于风机、泵、压缩机等领域。
在实际应用中，为了满足设备的启动需求，常常需要采用降压启动方式，而y-δ降压启动控制就是一种常见的方式。
2. y-δ降压启动控制原理y-δ降压启动控制原理是通过改变电动机的绕组接法，从而实现起动时的降压启动。
在此控制方式下，电动机起动时首先采用星形连接，待电动机达到一定转速后，再切换为三角形连接，最终使电动机达到额定运行状态。
这种控制方式可以减小电动机启动时的起动电流，降低启动时的机械冲击，并且能够提高电动机的效率。
3. y-δ降压启动控制特点3.1 起动电流小采用y-δ降压启动控制方式可以显著降低电动机起动时的电流，减小对电网的冲击，有利于提高配电系统的稳定性。
3.2 机械冲击小降压启动通过起始时串联绕组使得电动机在起步阶段扭矩较小，减小了机械设备的冲击，延长了设备的使用寿命。
3.3 运行效率高降压启动控制方式可以减小起动时的电压波动，有利于电动机的平稳启动，并且可以提高电动机的运行效率。
4. 个人观点和理解从我个人的角度来看，y-δ降压启动控制是一种非常实用的启动方式。
它可以有效地减小电动机起动时的电流冲击和机械冲击，提高设备的稳定性和使用寿命。
也有利于电动机的高效运行，有助于节能减排。
在实际工程中，我会优先考虑采用y-δ降压启动控制方式来实现电动机的启动。
5. 总结通过对y-δ降压启动控制原理及特点的介绍和分析，我们可以看到，这种启动方式在实际工程中具有重要的应用意义。
它不仅可以降低设备的起动冲击，延长设备的使用寿命，同时也有利于提高设备的运行效率，是一种非常值得推广和应用的启动方式。
以上就是对三相交流异步电动机y-δ降压启动控制原理及特点的文章，希望能够对您有所帮助。
三相交流异步电动机y-δ降压启动控制原理及特点在工业生产中，电动机是一种非常重要的设备，它们被广泛应用于各种机械设备中，如风机、泵、压缩机等。
三相异步电动机的电气控制
三相异步电动机的电气控制项目情境创设在各行各业广泛使用的电气设备和生产机械中，其自动控制线路大多以各类电动机或者其他执行电器为被控对象。
根据一定的控制方式用导线把继电器、接触器、按钮、行程开关、保护元件等器件连接起来组成的自动控制线路，通常称作电器控制线路。
其作用是对被控对象实现自动控制，以满足生产工艺的要求和实现生产过程自动化。
三相笼型异步电动机由于结构简单、价格便宜、坚固耐用等优点获得了广泛应用。
在生产实际中，它的应用占到了使用电机的80％以上。
所以本章主要讲解三相笼型异步电动机的控制线路。
三相笼型异步电动机的控制线路大都由继电器、接触器和按钮等有触点的电器组成。
下面介绍基本的控制线路。
一、项目基本技能根据生产机械的工作性质及加工工艺要求，利用各种控制电器的功能，实现对电动机的控制，其控制线路是多种多样的。
然而任何控制线路，包括最复杂的线路都是由一些比较简单的、基本的控制线路所组成的，所以熟悉和掌握基本控制线路是学习、阅读和分析电气控制线路的基础。
常见的基本控制线路的主要任务是承担电动机的供电和断电，另外还担负着电动机的保护任务。
当电动机或电源发生故障时，控制电路应能发出信号或自动切除电源，以避免事故进一步扩大。
任务一电动机的点动与连续运行控制一、电动机的点动控制机械设备中如机床在调整刀架、试车，吊车在定点放落重物时，常常需要电机短时的断续工作，即需要按下按钮，电动机就转动，松开按钮，电动机就停转。
实现这种动作特点的控制就叫点动控制。
如图2-1所示为采用带有灭弧装置的交流接触器的点动控制线路图。
此电路是由刀开关QS，熔断器FU，启动按钮SB，接触器KM及电动机M组成的。
接触器的主触头是串接在主线路中的。
工作原理：合上开关QS，按下启动按钮SB，接触器线圈KM得电，，使衔铁吸合，带动接触器常开主触头闭合，电机运转；当松开启动按钮SB，接触器线圈断电，电机停止转动。
图2-1 点动控制线路二、电动机的自锁连续控制图2-2 自锁连续控制线路在要求电动机启动后能连续运转时，采用点动正转控制就不行，为实现电动机的连续运转，可采用接触器自锁正转控制线路。
三相异步电动机课件ppt课件
4.1.2 三相异步电动机的基本工作原理
一、转动原理
1、电生磁：三相对称绕组通
往三相对称电流产生圆形旋转 磁场。
2、磁生电：旋转磁场切割
转子导体感应电动势和电流。
3、电磁力：转子载流（有功
分量电流）体在磁场作用下受 电磁力作用，形成电磁转矩， 驱动电动机旋转，将电能转化 为机械能。
V2
W1
n1
每个整距绕组由Nc个相同和线匝组成，每个整距线圈的 电动势:
E y1(y ) Nc Et1 4.44 fNc 1
第4章 三相异步电动机
三、短距线圈的电动势 每个短距线圈的电动势:
E y1( y ) 4.44 fNcΦ1k y1
ky1
E y1(yτ) E y1(yτ)
sin(
Fp1 2 Fq1k y1 0.9( 2 qNc ) k y1kq1Ic
第4章 三相异步电动机
3、相绕组的磁动势
每个极下的磁动势和磁阻构成一条分支磁路。若电机有p 对磁极，就有p条并联的对称分支磁路，所以一相绕组的基波 磁动势就是该绕组在一对磁极下线圈所产生的基波磁动势，若 每相电流为Ip:
第4章 三相异步电动机
双层绕组的特点：
1）线圈数等于槽数；
2）线圈数组数等于极数，也等于最大并联支路数；
3）每相绕组的电动势等于每条支路的电动势。
可组成较 多的并联 支路
可以选择最有利的节
距，使电动势和磁动
优 势波形更接近正弦波 点
所有线圈的形状 和尺寸相同，便 于实现机械化
端部排列整齐 机械强度高
部连线较长适用于q468等偶数的2极小型三相第4章三相异步电动机优点优点元件少结构简单嵌线方便槽内无层间绝缘槽内无层间绝缘元件少结构简单嵌线方便广泛应用于10kw以下的广泛应用于10kw以下的异步电动机定子绕组异步电动机定子绕组单层绕组为整距绕组整距绕组单层绕组为三相单层绕组的优缺点不适宜于大中型电机缺点电动势和磁动势波形较差势波形较差电动势和磁动铁损和噪声较大声较大铁损和噪起动性能较差第4章三相异步电动机423423三相双层绕组三相双层绕组双层绕组每个槽内放上下两层线圈的有效边线圈的每一个有效边放在某一槽的上层另一个有效边则放置在相隔为y的另一槽的下层
电工技术基础复习试题
电⼯技术基础复习试题第1章直流电路⼀、填空题：1. 任何⼀个完整的电路都必须有、和 3个基本部分组成。
电路的作⽤是对电能进⾏、和；对电信号进⾏、和。
2. 电路有、和三种⼯作状态。
当电路中电流0R U I S 、端电压U ＝0时，此种状态称作，这种情况下电源产⽣的功率全部消耗在 _____上。
3.从耗能的观点来讲，电阻元件为元件；电感和电容元件为元件。
4. 电路图上标⽰的电流、电压⽅向称为，假定某元件是负载时，该元件两端的电压和通过元件的电流⽅向应为⽅向。
⼆、选择题：1. 当元件两端电压与通过元件的电流取关联参考⽅向时，即为假设该元件（）功率；当元件两端电压与通过电流取⾮关联参考⽅向时，即为假设该元件（）功率。
A 、吸收；B 、发出。
2. 当电流源开路时，该电流源内部（）A 、有电流，有功率损耗；B 、⽆电流，⽆功率损耗；C 、有电流，⽆功率损耗。
3. 某电阻元件的额定数据为“1K Ω、2.5W ”，正常使⽤时允许流过的最⼤电流为（）A 、50mA ；B 、2.5mA ；C 、250mA 。
三、简答题1. 什么是电流参考⽅向？什么是关联参考⽅向？2.为什么不能使实际电压源短路？四、计算题1. 已知电路如图1.4所⽰，其中E 1=15V ，E 2=65V ，R 1=5Ω，R 2=R 3=10Ω。
试求R 1、R 2和R 3三个电阻上的电压。
2. 试⽤⽀路电流法，求图1.6电路中的电流I 3。
3. 已知电路如图1.10所⽰。
试应⽤叠加原理计算⽀路电流I和电流源的电压U。
教材P25页24、25、28第2章正弦交流电路⼀、填空题：1. 表征正弦交流电振荡幅度的量是它的；表征正弦交流电随时间变化快慢程度的量是；表征正弦交流电起始位置时的量称为它的。
三者称为正弦量的。
2. 在RLC串联电路中，已知电流为5A，电阻为30Ω，感抗为40Ω，容抗为80Ω，那么电路的阻抗为，该电路为性电路。
电路中吸收的有功功率为，吸收的⽆功功率为。
第4章 三相异步电动机的基本原理
A B C
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三、三相单层绕组
单层绕组的每一个槽内只有一个线圈边，整个绕组 的线圈数等于总槽数的一半。用定子槽数为24，两 极电机的定子绕组为例，说明单层绕组构成。
Q1 24 12 1、计算极距 2 p 2 1 Q1 24 4 2、计算每极每相槽数 q 2m p 2 3 1
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二、交流绕组的排列和联接 假设给定电机极数2p=4，槽数Q1=24（三相单层叠绕组）
1、极距的计算， 若2p=4，Q1=24，则 τ=6
Q1 24 6 2 p 2 2 2、节距， 单层绕组采用整矩
y 6
3、相带—— 每个极距内属于同相的槽所占有的区域称为 度。 p 360 ４、槽距角， 30 “相带”，q=Q1/(2mp)；每个相带为60°电角
C
Y
10,11,12 13,14,15 16,17,18
19,20,21 22,23,24 25,26,27 28,29,30 31,32,33 34,35,36
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组成线圈组
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第四节
三相异步电动机的定子磁动势及磁场
一、单相绕组的磁动势——脉振磁动势 （一）、整距线圈的磁动势
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定子冲片和定子线圈
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17
机座
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18
2、转子 异步动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。
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笼型转子
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202）绕线型绕组山东工商学院信电学院21
3、气隙
定子与转子之间的间隙；0.2-2.5mm气隙越大，功率因数 越低。气隙过小，装配困难
第四章三相异步电动机试题和答案解析
第四章 三相异步电动机一、 填空（每空1分）1. 如果感应电机运行时转差率为s ，则电磁功率，机械功率和转子铜耗之间的比例是 2:P :e Cu P p Ω= 。
答 s :s)(1:1-2. ★当三相感应电动机定子绕组接于Hz 50的电源上作电动机运行时，定子电流的频率为 ，定子绕组感应电势的频率为 ，如转差率为s ，此时转子绕组感应电势的频率 ，转子电流的频率为 。
答 50Hz ，50Hz ，50sHz ，50sHz3. 三相感应电动机，如使起动转矩到达最大，此时m s = ,转子总电阻值约为 。
答 1， σσ21X X '+4. ★感应电动机起动时，转差率=s ，此时转子电流2I 的值 ，2cos ϕ ,主磁通比，正常运行时要 ，因此起动转矩 。
答 1，很大，很小，小一些，不大5. ★一台三相八极感应电动机的电网频率Hz 50，空载运行时转速为735转/分，此时转差率为 ，转子电势的频率为 。
当转差率为0.04时，转子的转速为 ，转子的电势频率为 。
答 0.02，1Hz ， 720r/min ，2Hz6. 三相感应电动机空载时运行时，电机内损耗包括 ， ， ，和 ，电动机空载输入功率0P 与这些损耗相平衡。
答 定子铜耗，定子铁耗，机械损耗，附加损耗7. 三相感应电机转速为n ，定子旋转磁场的转速为1n ，当1n n <时为 运行状态；当1n n >时为 运行状态；当n 与1n 反向时为 运行状态。
答 电动机， 发电机，电磁制动8. 增加绕线式异步电动机起动转矩方法有 ， 。
答 转子串适当的电阻， 转子串频敏变阻器9. ★从异步电机和同步电机的理论分析可知，同步电机的空隙应比异步电机的空气隙要 ，其原因是 。
答 大，同步电机为双边励磁10. ★一台频率为 160Hz f =的三相感应电动机，用在频率为Hz 50的电源上（电压不变），电动机的最大转矩为原来的 ，起动转矩变为原来的 。
第4章 三相异步电动机及控制讲解
（1）直接起动
直接起动是利用刀开关或接触器将电动机直接接到额定电压上 的起动方式，又叫全压起动。 优点：起动简单。 缺点：起动电流较大，而起动转矩不大，还会引起网压波动。 适用范围：电动机容量在10kW以下，并且小于供电变压器 容量的20％；还可以用下面的经验公式来判断，若电动机的 起动电流倍数 ( Ist I N ) 满足 I st 电网容量（kV A） 3＋ I N 电动机容量（kW） 则电动机便可直接起动，否则应采用降压起动
Ist 7.0I N 7.0 30.7A 214.9A
Tst 2.0TN 2.0 147.68N m 295.36N m
Tmax 2.1TN 2.1147.68N m 310.03N m
15
第4章 汽车中的电机 2. 人为机械特性
(1)降低定子电压时的人为机械特性
图4-2 定子铁心
转子铁心是也是由 0.5mm厚的硅钢片叠 压制成，在其外圆冲 有分布的槽。 转子铁心可嵌放转子 绕组，构成电机磁路 的另一部分。
定子绕组是由铜导线绕制而成。构成 电动机电路的一部分。 机座是电动机的支架，一般用铸铁 或铸钢制成。
转子铁心冲片
铸铝笼形转子 铜条笼形转子
转子绕组大部分由浇铸铝构成，大功率 也有由由铜条制成的笼型转子导体，构 成电机电路的一部分。由转轴输出机械 能。
4.2 三相异步电动机的工作原理
4.2.1 三相异步电动机的转动原理
(1)旋转磁场的产生
i
i1
i2
i3
i1 ωt
电流流入 S N
合成磁场的轴线与U相 绕组的轴线重合 0
电力机车电机第4章 三相交流异步牵引电动机
一、异步电动机变频运行的机械特性
二、异步牵引电动机的运行方式及其机械特性
1. 保持额定磁通的恒磁通运行
E1 1） f 恒定运行 1
U1 / f1 恒定运行（或恒定子电流运行） 2）
2. 保持电压为额定值的恒电压运行 3. 恒转差频率运行 4. 恒功率运行
1. 三相异步电动机的调速方法 2. 各种调速方法的特点 1）变极对数调速 2）变频调速 3）串级调速 4）绕线式电动机转子串电阻调速
5）定子调压调速
6）电磁调速电动机调速 7）液力偶合器调速
二、交-直-交变频调速系统的工作原理
1. 交-直-交变频调速基本电路
2. 逆变器基本原理
1）电压型逆变器
引电动机。此后西班牙、法国、瑞士、德国亦相继采用过， 但是由于这种系统的接触网和受流器的结构过于复杂（需2 根绝缘的接触导线），且电动机的调速性能不能满足牵引要 求，致使这些铁路后来牵引电动机的类型
三相交流牵引电动机，可分为异步型与同步型两种类型。
一、三相异步电动机的调速方法及特点
3. 电机定额和通风
4. 绝缘性能 1）绝缘电阻 2）承受对地耐压性能 5. 电机的噪声 6. 特性曲线试验
7. 制造偏差
1）转矩偏差 2）损耗偏差 3）电流偏差
三、典型交-直-交电力机车中三相交流异步牵引电 动机的结构特点和技术参数
1. YJ85A型交流牵引电机 1）电机的额定参数
2）电机的结构
一、机车牵引运行的调节区域 二、恒转矩特性的变频调节 三、恒功率特性的变频调节
1. 恒功率变电压变频调节 2. 恒功率恒电压变频调节
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4. 电流 电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。 例如：Y/ 6.73/11.64 A 表示星形联结下 电机的线电流为6.73A；三角形联结下线电流 为11.64A。两种接法下相电流均为 6.73A。
结构：
I
双金 属片
扣板
常闭触头
工作原理： 发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金 属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其 向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。
热继电器的符号
FR 串联在主电路中
发热元件
常闭触头
FR
串联在控制电路中
1.笼式异步电动机的起动
（1）直接起动（全压起动） (a) 小容量的电动机（二三十千瓦以下）； (b) 电源容量足够大时。 （2）降压起动
(a) Y－ 降压起动：
适用于：正常运行为△联结的电动机。 ▲ Y型起动的起动电流： ▲ Y型起动的起动转矩： ▲ Y－ 降压起动的特点：
IsY =
TsY =
5. 功率与效率 额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机 械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率 P1。
P1 3U N I Ncos
P2 P1
鼠笼电机
=72~93％
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6. 功率因数 三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载 时约为 0.7 ~ 0.9。空载时功率因数很低，只有 0.2 ~ 0.3。额定负载时，功率因数最高。
cos
O
7. 额定转速
PN
注意：实用中应选 择容量合适的电机， 防止出现 “大马拉 P2 小车” 的现象。
电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。
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n1 nN 额定转差率s N n1 如： n N =1440 转/分 sN = 0.04
8. 绝缘等级 指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分 为A、E、B、F、H五级，A级最低(105º C)，H级最 高(180º C)。
是四极，即 p 2 。所以:
n0 n 1500 1480 sN 0.013 n0 1500
P2 45 103 N m=290.4N m （3） TN 9.55 9.55 n 1480
TM TM ( )TN 2.2 290.4Nm=638.9Nm TN TS TS ( )TN 1.9 290.4Nm=551.8Nm TN
（四）安装型式的选择
各种生产机械因整体设计和传动方式的不同，而在 安装结构上对电动机也会有不同的要求。国产三相 异步电动机的几种主要安装结构型式主要有卧式和 立式两种。
4.6 常用低压电器
配电 电器
低压 电器 控制 电器
开关 熔断器 ……
接触器
继电器
起动器
时间继电器 热继电器 ……
……
一、 刀闸开关
接触器主触头－－用于主电路 （流过的电流大，需加灭弧装置） 接触器辅助触头－－用于控制电路 （流过的电流小，无需加灭弧装置）
常开 常闭
接触器控制对象：电动机及其它电力负载
接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。
简单的接触器控制 优点：安全，方便
刀闸起隔离作用
A
B
C
停止 按钮 起动 按钮
特点：小电流控 制大电流。
2. 结构型式的选择 根据工作环境的条件选择不同的结构型式， 如开启式、防护式、封闭式电动机。 （1）防护式，代号为IP23，电动机的机座和端盖下 方有通风孔，散热好，能防止水滴和铁屑等杂物从上 方落入电动机内，但潮气和灰尘仍可进入。 （2）封闭式，代号为IP44，电动机的机座和端盖上 均无顶风孔，完全是封闭的。外部的潮气和灰尘不 易进入电动机，多用于灰尘多、潮湿、有腐蚀性气体 、易引起火灾等恶劣环境中。 （3）密封式，代号为IP68，电动机的密封程度高， 外部的气体和液体都不能进入电动机内部，可以浸在 液体中使用，如潜水泵电动机。
电路符号
IF t
安秒特性
一般电机：
IF
1 1 ~ I st 3 2.5
频繁起动 的电机：
IF
1 1 ~ I st 1.6 2
三、控制按钮
复合按钮 常开(动合)按钮
SB
电路符号
常闭(动断)按钮
SB
SB
电路符号
电路符号
复合按钮： 常开按钮和 常闭按钮做在一起。
M 3~
自保持
六、 继电器
继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，触发器 的主触头可以通过大电流，而继电器的 触头只能通过小电流。 所以，继电器只能用于控制电路中。
中间继电器
电压继电器
继电器类型： 电流继电器
时间继电器（具有延时功能）
热继电器（做过载保护） …...
热继电器
功能：过载保护
发热元件
第四节 三相异步电动机的起动与调速
二、三相异步电动机的调速 60 f1 n = (1－ s) n1 = (1－ s) p
调速方法：
1. 改变磁极对数 p 2. 改变转差率 s 3. 改变电源频率 f1 (变频调速)
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有级调速
无级或有级调速
无级调速
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变频调速
3~
50 Hz
（1）变压调速 n0 sM n UN
O
TL
T
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（2）转子串电阻调速
3~ n0 M 3~ n
R2
R2+RC
RC
T
O
TL
TM
变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调速 方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点 是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、 起重设备中。
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（二）种类和型式的选择
1. 种类的选择
选择电动机的种类是从交流或直流、机械特性、 调速与起动性能、维护及价格等方面来考虑的。 如果没有特殊要求，一般都应采用交流电动机。
一般应用场合应尽可能选用笼型电动机。 只有在需要调速、不能采用笼型电动机的场 合才选用绕线型电动机。 绕线型电动机的基本性能与笼型相同。 其特点是: 起动性能较好，并可在不大的范围内平滑调速。 但是它的价格较笼型电动机贵，维护也较不便。
4.5 三相异步电动机铭牌数据和选择
一、异步电动机铭牌数据
1. 型号 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。 例如： Y 132 M－4 磁极数( 极对数 p = 2 ) 机座长度代号 机座中心高（mm） 三相异步电动机 教材表4-1中列出了各种电动机的系列代号。
异步电动机产品名称代号
产品名称 异步电动机 绕线型异步电动机 防爆型异步电动机 高起动转矩异步电动机 新代号 Y YR YB YQ 汉字意义 异 异绕 异爆 异起
老代号
J、JO JR、JRO JB、JBO JQ、JQO
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2. 接法
W2 U2 U1 V1 V2
定子三相绕组的联接方法。通常
电机容量 3kW Y联结
电机容量 4kW 联结
接线盒
W1
U1
W2 U2 V2
W2 U2 V2 U1 V1 V1 接电源 W1 W1 V2
TM/TN 2.2
0.88
[解]（1）4～100kW的电动机通常都是380V，Δ联接。
3U cos 3 380 0.88 0.923 n 1500r/min 可知，电动机 （2）由已知 n 1480r/min， IN P2 103 45 103 A=84.2A
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W2 U2 V2 W2 U1 U1 V1 W1 U2 接电源
W1
Y 联结
V1
联结Hale Waihona Puke 上一页 下一页下一节
3. 电压 电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。 例如：380/220V、Y/ 是指线电压为 380V 时采 用 Y联结；线电压为 220V 时采用联结。
说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或低于 额定值的 5% 。因为在电动机满载或接近满载情况下 运行时，电压过高 或过低都会使电动机的电流大于 额定值, 从而使电动机过热。
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变极调速
U1 U1
×
U4 S N U2 U4
×
×
S
N U2
N
S
×
U3 U3
(a) p = 2 (b) p = 1 采用变极调速方法的电动机称作双速电机， 由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对 调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床 等机床上。
变转差率调速
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二、异步电动机的选择
（一）功率的选择
功率选得过大不经济，功率选得过小电动机 容易因过载而损坏。 1. 对于连续运行的电动机，所选功率应等于或 略大于生产机械的功率。
2.
对于短时工作的电动机，允许在运行中有短 暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机 械的功率。
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控制对象：380V， 5.5kW 以下小电机
考虑到电机较大的起动电流，刀 QS
闸的额定电流值应如下选择：
（3~5)倍异步电机额定电流
电路符号
二、熔断器
作用：用于短路保护。
FU
异步电机的起动电流 Ist=(5~7) ×额定电流。
选择熔体额定电流 （ IF ）时，必须 躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护 作用。通常用以下关系：