笼形三相异步电动机转子起动和运行方式
电机学 chap10三相异步电动机的起动和调速
斜槽
对谐波磁场，相 当于分布绕组的 作用
槽配合
定转子一阶齿谐波
Z1 1 Z2 1
p
p
即：Z1 Z2 , Z1 Z2 2 p
为要消除齿谐波同步转矩，定子齿数与
转子齿数不应相等，它们之间的差数也 不应等于极数。
异步电动机的调速与制动
一、异步电动机调速方法
异步电动机的转速
n 60 f 1 s
第10章 异步电动机的起动、 调速和制动
异步电动机的起动性能
1. 起动电流倍数 2. 起动转矩倍数 3. 起动时间 4. 起动时能量消耗与发热 5. 起动设备的简单性和可靠性 6. 起动中的过渡过程
一、起动电流和起动转矩
起动：从禁止不动到加速到工作转速的过程
要求：在起动时有较大的起动转矩（倍数），较小 的起动电流（倍数）
内层鼠笼有较大的漏抗，电流较小，功率因数较 低，所产生的电磁转矩也较小。
外层鼠笼仅有非常小的漏抗，电流较大，且电阻 较大，起动时所产生的电磁转矩也较大。层鼠笼 又称起动鼠笼。
2．起动过程结束后
转子电流的频率很小，内层鼠笼的漏抗很小， 两个鼠笼转子的电流分配决定于电阻。
内层鼠笼电阻较小，电流较大，运行时在产生 电磁转矩方面起主要的作用，内层鼠笼称为运 行鼠笼。
•由于电流的分布不均匀，等效槽导体的 有效面积减小——集肤效应使槽导体电阻 增加；
•集肤效应作用使槽漏磁通有所减少，转 子漏抗也有所减少，二者均促使起动转矩 增大，改善了起动特性。
•启动瞬间，由于磁路饱和，转子漏抗将 明显减小。
等效截面
深槽式异步电动机
2．正常运行时 在正常运行时，由于转子电流的频率很低，槽导体的 漏抗比电阻小得多，槽中电流将依电阻而均匀分布， 转子电阻恢复到固有的直流电阻。
关于三相异步电动机的启动与制动问题的分析
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。
三相异步电动机的起动方法
三、三相绕线式异步电动机起动电阻的计算（略）
三相异步电动机起动
~ ~
KM1 KM2
W1 U1 I 2 a 1 W2 U 2 I1
起动时接触器KM2和KM3 的主触头闭合，转速上升到 一定值时，KM2和KM3断开 KM1闭合，电机全压运行。
M 3~
KM3
三相异步电动机起动
起动电流和起动转矩
I st U1 U1 U1 a 1 a U1 U 2 I 2 U1
三相异步电动机起动
二、转子串频敏变阻器起动
三相异步电动机起动
铁心损耗越大，则Rm越大。而铁耗与磁通的频率（等于转 子频率f2=sf1）的平方成比例。开始起动时，s较大，故f2较 大，Rm也较大；随着起动过程的进行，s逐渐变小，所以f2 变小，所以Rm变小。 起动完毕后，将转子回路短路。 频敏变阻器静止无触点，结构简单，成本低，所以应用较 为广泛
~~
三相异步电动机起动
M 3~
三相异步电动机起动
1C闭合，2C,3C,4C断开，额定电压，串入电阻 （R'+R''+R'''）,起动点在3的a点，起动转矩T2<TM; 转速上升到b时，T=T1,闭合2C，切除电阻R'''，则工作点 从3的b跳到2的c,T=T2 转速上升到d时，T=T1,闭合3C，切除电阻R''，则工作点 从2的d跳到1的e,T=T2 转速上升到f时，T=T1,闭合4C，切除电阻R'，则工作点 从1的f跳到0的g,T=T2 转速继续上升经h到达稳定运行点j。 起动电阻器有金属丝电阻器/铸铁电阻器/水电阻器等，但 都按短时方式设计。
三相鼠笼式异步电动机的起动方法 起动方法有：直接起动/降压起动 一、直接起动（全压起动） 通过三相闸刀或磁力起动器直接接通额定电压电源 方法简单，操作方便，起动电流大（4~7倍额定电流）
第十一章 异步电动机(题库考试要点和相关试题)
题库考试要点的分析归纳P162以下是本教材所归纳和总结的低压电工作业考试题库中与本章内容相关的考点, 是学员必须掌握的知识要点, 请学员熟记。
1.异步电动机结构和工作原理的相关考点(1)三相异步电动机虽然种类繁多,但基本结构均由定子和转子两大部分组成。
按其外壳的防护方式的不同可分为开启式、防护式、封闭式三大类。
（P151和P154）按电机相数分类，还可分为单相电机及多相(常用三相)电机。
按电机的容量或尺寸大小分类，可分为大型、中型、小型、微型电机。
电机还可按其他方式(如频率、转速、运动形态、磁场建立与分布等)，也可按电机的的使用环境条件、用途、外壳防护型式、通风冷却方法和冷却介质、结构、性能、绝缘、励磁方式和工作制等特征进行分类。
开启式电机机壳未全封闭，机身、前后端盖都留有散热孔，无散热风扇，自冷。
简单的说就是电机的端盖有开口，从外部能看到内部的线包，电机转动时风扇的风能通过端盖的开口将线包的温度带走，叫开启式电机。
适用于干燥、室内、外部环境条件好的地方。
(2)三相异步电动机的转子导体中会形成电流,其电流方向可用右手定则判定。
电动机工作时定子要通电（形成旋转磁场）, 而转子一般不带电。
（会产生感应电流而受到电磁力作用转动）（课本没有，看ppt记住）(3)电动机定子铁芯作为电动机磁通的通路,要求材料有良好的导磁性能。
（课本没有，看ppt记住）(4)电动机在额定工作状态下运行时,定子电路所加的线电压叫额定电压, 允许输出的机械功率叫额定功率。
（参考课本P154）(5)异步电动机的转差率是旋转磁场的转速与电动机转速之差与旋转磁场的转速之比。
某四极（两对P=2）电动机的转速为1440r/min,则这台电动机的转差率为4%。
（参考课本P152 n1=60f/p=60*50/2=1500）2.异步电动机特性和技术参数的相关考点(1)交流电动机铭牌上的频率是此电机使用的交流电源的频率。
（参考课本P154）(2)电动机按铭牌数值工作时,短时运行的定额工作制用S2表示。
三相笼型异步电动机Y-△降压启动
（3）若采用降压比k为0.64的自耦变压器降压启动，求启动 电流和启动转矩。
解：IN=PN/(√3UNηNcosφN) =40×103/(1.732×380×0.9×0.9)=75A 由于Ist/IN=6.5，所以Ist=IN×6.5=487.5A。 k为0.64时，启动电流Ist'=k2Ist=0.642×487.5=200A； 启动转矩Tst'=k2Tst=0.642×Tst=0.64×312=127.8N.m。
2）启动转矩仅为全压启动时的1/3，只适合于电动 机能空载或轻载启动的场合。 3）启动电压不能按实际需要调节，因而可能得不 到实际所需要的启动转矩。
应用： Y-△降压启动应用广泛。
容量在4kW及以上的Y系列三相笼型异步电动机，定子绕组额 定接线方式皆为△，具备采用Y-△降压启动的结构条件。
八、读图分析
八、读图分析
7. 若KM2和KM3同时得电，会怎样？
会造成三相电源短路。
自锁
8.请在图中标出自锁环节。
电气互锁
9.请在图中标出互锁环节， 并指明互锁类型。
10. KM1中文名称是什么？交流型还是直流型？判断依据呢？
接触器；交流型；它的主触头上流过的是交流电。
11.该电路有哪些保护措施？分别由哪些电器元件来实现？
M全压运行
五、两接触器控制的Y-△降压启动线路
注意事项：
KM2辅助常闭触头接于主电路中，由于辅助触头只允许通过 小电流，所以该线路只适用于功率较小（ 4-13kW）的三相 笼型电动机的降压启动。
★两接触器控制的Y-△降压启动控制线路分析
合上QS 按下SB2
三相鼠笼式异步电动机启动方式分析
ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ1 02010 3资源，而应想法子将这些资源应用到教学中去。
５.建立“从做中学”的制度在职业教育中逐步推行“校企”合作制度，使学生学过知识后，有“用武”之地。
以湖南的校企合作发展为例，现已建立起１８个职业教育集团，使学生在寒暑假能去工厂见习、实习，让学生能把一个学期所学的知识，充分运用到生产实践中去，通过生产实践又反过来影响其知识理论的提高。
这样，在学生毕业的时候，企业能找到自己需要的人才，而学生也可以顺利实现自己的就业，在职业生涯中走得更顺利。
６.虚拟实验软件的开发在设备条件不能满足某些恶劣工作环境的操作情况下，可以采取开发更多虚拟软件的办法，使学生在实验里也可以体会到和真实工作环境一样的情境。
例如，数控专业中的一些设备比较昂贵，学校不可能达到每人一台数控机器的条件。
在这种情况下，可以通过众多学校联合集中开发虚拟实验软件的办法解决此问题。
７.更加注重学生协作学习和协作学习能力的培养在工作中，没有一个人能包揽一切，只有会合作的人才能获得职业生涯的成功。
然而，目前的职业教育一般都强调个人去完成某项任务，而不是通过集体共同去完成某项任务。
对此，在培养将来的“职业”人才时，应根据学生的学习兴趣设立各个合作的小组，让他们在学习中不断合作，完成他们共同的学习技能目标。
８.进一步提高“双师型”教师的比例引进一批企业中的工程师、技师来院校教学，让他们“走进来”。
同时，让学校的教师“走出去”，如组织教师定期去企业顶岗学习。
通过这两个途径，使学校的教师既能教授书本知识，又能传授实际的技能。
９.建立以完成某个实际任务为考试方式的制度目前，在职业教育考试中，主要是针对学生基础理论的考察。
在今后的职业教育发展中，如果能以具体的技能操作为考试形式，就可以进一步加强学生以任务为中心的学习目的，更加注重职业能力的培养，而不仅是书本上的文字记忆。
10.树立学生终生学习、信息化学习的意识科学和技术的发展日新月异，不可能指望“一技定终身”。
三相鼠笼异步电机直接启动降压启动和星三角启动实验报告总结
三相鼠笼异步电机直接启动降压启动和星三角启动实验报告总结实验目的：本实验旨在通过对三相鼠笼异步电机直接启动、降压启动和星三角启动三种方式的实验研究，探究不同启动方式对电机性能的影响，并总结各种启动方式的优缺点。
一、实验原理1. 三相鼠笼异步电机简介三相鼠笼异步电机是一种常见的交流电机，由于其结构简单、工作可靠等特点，被广泛应用于工业生产中。
它由定子和转子两部分组成，定子上绕有三组对称分布的绕组，转子则采用鼠笼形状。
2. 直接启动直接启动是最简单也是最常用的一种启动方式。
在直接启动过程中，将电机直接连接到额定电压下供电，通过开关将电源与电机连接。
3. 降压启动降压起动是通过降低起始时刻的供电电压来减小起始时刻的起动电流。
通过将一个稳压变压器或自耦变压器连接在供电线路上，使得起始时刻的供电电压较低。
4. 星三角启动星三角起动是通过将一个三角形绕组和一个星形绕组连接在一起，实现起动的一种方式。
起动时，电机首先以星形绕组连接供电，然后再切换到三角形绕组连接供电。
二、实验步骤1. 直接启动实验步骤：（1）将三相鼠笼异步电机的定子线圈接入三相交流电源。
（2）打开电源开关，观察电机的启动情况。
（3）记录电机启动过程中的转速、起动时间等参数。
2. 降压启动实验步骤：（1）将稳压变压器或自耦变压器连接在供电线路上。
（2）通过调节稳压变压器或自耦变压器的输出电压，使得起始时刻的供电电压较低。
（3）打开电源开关，观察电机的启动情况。
（4）记录电机启动过程中的转速、起动时间等参数。
3. 星三角启动实验步骤：（1）将三角形绕组和星形绕组分别与供电线路相连。
（2）打开星三角切换开关，将供电从星形绕组切换到三角形绕组。
（3）观察并记录电机的启动情况，包括转速、起动时间等参数。
三、实验结果与分析1. 直接启动实验结果与分析：在直接启动过程中，电机能够迅速启动并达到额定转速。
直接启动的优点是操作简单，无需额外设备；缺点是起动电流大，对电网冲击较大。
鼠笼式三相异步电动机结构
鼠笼式三相异步电动机结构一、引言鼠笼式三相异步电动机是一种常见的工业用电动机，其结构简单、可靠性高、维护方便，广泛应用于各个领域。
它采用了一种特殊的转子结构，使得电动机能够在三相交流电源的激励下产生旋转磁场，从而实现机械能的转换。
二、鼠笼转子的结构鼠笼式三相异步电动机的转子由许多平行排列的导体棒组成，这些导体棒通常是铜或铝制成。
导体棒的两端通过两个短路环连接起来，形成了一个类似于鼠笼的结构，因此被称为鼠笼转子。
这种结构简单、坚固，能够承受高电流和高转速的工作条件。
三、定子的结构鼠笼式三相异步电动机的定子由三个相互平衡的线圈组成，每个线圈都被均匀地分布在定子的周围。
这三个线圈分别连接到三相交流电源上，通过电流的流动产生旋转磁场。
定子的结构通常采用铁芯绕组，以提高磁场的强度和稳定性。
四、工作原理当三相交流电源通电时，定子中的电流会产生一个旋转磁场，这个磁场的方向和大小随着电源电压和频率的变化而变化。
而鼠笼转子中的导体棒处于这个旋转磁场中，由于导体棒本身的电阻，导体棒中会产生感应电流。
这些感应电流在导体棒中形成了一个与旋转磁场方向相反的磁场，产生了一个电磁力，使得转子开始旋转。
由于导体棒是短路的，感应电流会在导体棒之间形成环流，使得转子继续旋转。
这样，电动机就完成了能量的转换，将电能转化为机械能。
五、优点和应用鼠笼式三相异步电动机具有结构简单、可靠性高、维护方便等优点，因此被广泛应用于各个领域。
它常用于电动机驱动的机械设备，如风机、泵、压缩机等。
由于其可靠性高，即使在恶劣的工作环境下，也能够正常工作。
此外，鼠笼式三相异步电动机的启动电流较小，能够节约能源，降低电网负荷。
六、总结鼠笼式三相异步电动机是一种结构简单、可靠性高的电动机。
其通过鼠笼转子的特殊结构，利用定子中的旋转磁场产生感应电流，从而将电能转化为机械能。
由于其优点和应用广泛，鼠笼式三相异步电动机在各个领域都有着重要的地位。
我们在日常生活和工业生产中都能够看到它的身影，为我们的生活和工作提供了便利。
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笼形三相异步电动机转子起动和运行方式
三相异步电动机转子绕组有笼形和绕线型两种。
其中笼形又可分为铸铝和铜条两种，所有导条通过两端的端环连接成通电的闭合回路，就像前面讲过的金属环一样。
当定子通入三相交流电并产生旋转磁场后，处在磁场中的转子绕组就会因切割该磁力线而产生感生电流，并进一步产生电磁力和转矩，使转子转动起来，旋转方向同定子旋转磁场的方向。
但如前所述，转子的转速（用符号n表示）会永远低于定子磁场的转速，其转速差值叫做“转差”，用百分数表示叫做“转差率”，用符号s(%)表示。
“同步转速”用符号ns表示，“转差率”用符号s表示，用符号n表示转子的转速，则有：
转差率的大小与负载的轻重有关，负载越大，转差率也就越大。
普通中小型电动机的转差率在0.5%～5%之间。
容量小的数值较大，反之较小，例如100kW以上的电动机一般在1%以内。
专用的高转差
率电动机最高可达12%。