三相异步电动机启动转矩与转子所串电阻
三相异步电动机启动,调速,制动
任务3.三相异步电动机的制动及实现
（1）电源反接制动
三相异步电动机的电源反接制动是将三相电 源中的任意两相对调，使电动机的旋转磁场反 向，产生一个与原转动方向相反的制动转矩， 迅速降低电动机的转速，当电动机转速接近零 时，立即切断电源。
这种制动方法制动转矩大，效果好，但冲击 剧烈，电流较大，易损坏电动机及传动零件。
（4）绕线型异步电动机转子串 电阻起动
绕线型异步电动机的起动，只要在转子回 路串入适当的电阻，就既可限制起动电流， 又可增大起动转矩，但在起动过程中，需 逐级将电阻切除。现在多用在转子回路接 频敏变阻器起动。
任务1：三相异步电动机的起动及实现
任务1：三相异步电动机的起动及实现
3.三相异步电动机启动控制电 路
任务1：三相异步电动机的起动及实现
自锁(自保): 依靠接触器自身辅助常开 触头
而使线圈保持通电的控制方 式 自锁触头: 起自锁作用的辅助常开触 头 工作原理： 按下按钮（SB1），线圈（KM）通 电，电机起动；同时，辅助触头 （KM）闭合，即使按钮松开，线圈 保持通电状态，电机 连续运行。
图为单向连续运行控制电路
K1为起动电流倍数：Ist为电动机的起动电流(A)；In为电 动机的额定电流(A)；Sn为电源变压器总容量；Pn为电 动机的额定功率。
Hale Waihona Puke 任务1：三相异步电动机的起动及实现
（2）.星-三角降压起动 正常运行时，接成△形的鼠笼电动机，在起动时接成 星形，起动完毕后再接成△，称星-三角起动。
任务1：三相异步电动机的起动及实现
任务3.三相异步电动机的制动及实现
3.反接制动控制电路
任务3.三相异步电动机的制动及实现
4.能耗制动控制电路
《电机与电气控制技术》第2版 习题解答 第二章 三相异步电动机
《电机与电气控制技术》第2版习题解答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。
一、转子绕组串接电阻启动控制线路
绕线转子异步电动机的控制线路
绕线转子三相异步电动机，可以通过滑环在 转子绕组中串接电阻来改善电动机的机械特性， 从而达到减小启动电流、增大启动转矩以及调节 转速的目的。
YR系列
符号
一、转子绕组串接电阻启动控制线路
1.转子串接三相电阻启动原理 启动时，在转子回路串入作Y形连接、分级切换 的三相启动电阻器，以减小启动电流、增加启动转矩。 随着电动机转速的升高，逐级减小可变电阻。启动完 毕后，切除可变电阻器，转子绕组被直接短接，电动 机便在额定状态下运行。
SB1 KM KM 3 KH
M
3～
KA1 KM KA2
KA动合触头 闭合 因启动电流 大,KA1,KA2. R3 KA3的动断触 头断开,继续串 R2 联全部电阻启 R1 动
KM1 KM2
KM3 KM3 KA3 KM2 KA2 KM1 KA1
KA3
KM
KA
KM1
KM2 KM3
QS L1 L2 L3 FU1
KM3
QS L1 L2 L3
FU2
KH SB5
FU1 KM
KM 3 KH M 3～ KM3 R3 KM2 R2 KM1 R1 KM KM1 KM2 SB1 KM1 SB2 KM2 SB3 SB4 KM3
松开SB4
电动机继续运 行
KM3
3.时间继电器自动控制线路
L1 L2 L3
QS
FU2 KH FU1 KM 3 SB2 KM
KA3
KM
KA
KM1
KM2 KM3
QS L1 L2 L3 FU1
FU2
KH SB2
KA
SB1 KM KM 3 KH
M
3～
三相异步电动机的起动与调速实验原理
三相异步电动机的起动与调速实验原理三相异步电动机是工业和家庭使用中最普遍的电动机。
其结构简单、性能稳定、故障率低、使用寿命长、维护成本低等优点，使得其被广泛应用于各种机械设备、压缩机、水泵、风扇等领域。
起动和调速是三相异步电动机运行的两个重要参数。
起动是指当电动机停止工作后重新启动的过程，调速是指根据工况需要改变电动机转速的过程。
本实验旨在探究三相异步电动机的起动和调速原理，并提供相关实验过程和数据分析。
一、起动实验原理三相异步电动机旋转时，电机产生的磁通量与旋转的同步速度不同。
当电动机停止后，转子上的磁通量与定子绕组中的磁通量存在差异。
这种差异会产生感应电动势，从而产生电流，这个过程被称为转子电动势或者诱导电动势。
在起动过程中，需要通过外部直流电源加上励磁电流，与转子电动势产生作用，使转子开始旋转。
起动时，电源的直流电压加到电动机定子绕组上，电动机的转子开始旋转，开始产生诱导电动势。
当转子旋转速度接近同步速度时，电动机称为同步运行。
在起动期间，由于初始转矩低，转子转速较慢，同步速度不易达到。
这时候，为了防止电动机过载，需要启动电动机保护器，保护器中的热继电器会自动切断电源，从而保护电动机。
二、实验过程1. 实验设备准备：三相异步电动机、电源电缆、电池、保护器、电流表、万用表、转速表、电阻箱等。
2. 接线并设定电流值：将电动机与电源电缆接入，接线过程中需要注意接线正确。
设定适当的电流值，并开始记录数据。
3. 启动电动机：通过保护器开关启动电动机，等待电动机开始旋转。
4. 记录数据：记录电动机转速、电流和电压值，同时获得电动机启动时间和转矩。
5. 重复实验：重复上述步骤，多次进行实验并记录数据，以便进行平均数计算和结果验证。
三、数据分析在起动实验中，需要记录的数据包括电动机启动时间、电流、电压和转速值。
在多次实验后，根据数据计算出平均值，并进行结果分析。
启动时间：启动时间是电动机开始运转到转子开始旋转的时间间隔。
三相异步电动机的部分习题及答案
5.1 有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50HZ，满载时电动机的转差率为0.02求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。
n0=60f/p S=(n-n)/ n=60*50/2 0.02=(1500-n)/1500 =1500r/min n=1470r/min电动机的同步转速1500r/min.转子转速1470 r/min,转子电流频率.f2=Sf1=0.02*50=1 HZ5.2将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，此电动机是否会反转？为什么？如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调,例如将B,C 两根线对调,即使B相遇C相绕组中电流的相位对调,此时A相绕组内的电流导前于C相绕组的电流2π/3因此旋转方向也将变为A-C-B向逆时针方向旋转,与未对调的旋转方向相反.5.3 有一台三相异步电动机，其nN =1470r/min,电源频率为50HZ。
设在额定负载下运行，试求：①定子旋转磁场对定子的转速；1500 r/min②定子旋转磁场对转子的转速；30 r/min③转子旋转磁场对转子的转速；30 r/min④转子旋转磁场对定子的转速；1500 r/min⑤转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。
0 r/min5.4当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？因为负载增加n 减小,转子与旋转磁场间的相对转速( n0-n)增加,转子导体被磁感线切割的速度提高,于是转子的感应电动势增加,转子电流特增加,.定子的感应电动使因为转子的电流增加而变大,所以定子的电流也随之提高. 5.5 三相异步电动机带动一定的负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机的转矩、电流及转速有无变化？如何变化？若电源电压降低, 电动机的转矩减小, 电流也减小. 转速不变. 5.6 有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。
试求：①线电压为380V 时，三相定子绕组应如何接法？ ②求n 0,p,S N ,T N ,T st ,T max 和I st ； ③额定负载时电动机的输入功率是多少？① 线电压为380V 时，三相定子绕组应为Y 型接法. ② T N =9.55P N /n N =9.55*3000/960=29.8Nm Tst/ T N =2 Tst=2*29.8=59.6 Nm T max / T N =2.0 T max =59.6 Nm I st /I N =6.5 I st =46.8A一般n N =(0.94-0.98)n 0 n 0=n N /0.96=1000 r/min SN= (n 0-n N )/ n 0=(1000-960)/1000=0.04 P=60f/ n 0=60*50/1000=3 ③ η=P N /P 输入 P 输入=3/0.83=3.615.7 三相异步电动机正在运行时，转子突然被卡住，这时电动机的电流会如何变化？对电动机有何影响？电动机的电流会迅速增加,如果时间稍长电机有可能会烧毁.5.8 三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能启动？而在运行时断了一线，为什么仍能继续转动？这两种情况对电动机将产生什么影响？三相异步电动机断了一根电源线后，转子的两个旋转磁场分别作用于转子而产生两个方向相反的转矩，而且转矩大小相等。
三相异步电动机的起动与调速实验报告（2）
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。
变转差率调速
三相异步电动机的变转差率S调速三相交流异步电动机的变转差率调速包括绕线转子异步电动机的转子串电阻调速、串级调速和三相交流异步电动机的定子调压调速等。
1.定子调压调速该调速方法主要用于笼型异步电动机。
由于最大转矩和启动转矩与电压的平方成正比，如当电压降到额定电压的50%时，最大转矩和启动转矩则降到了降压之前的25%。
所以这种调速方式的启动能力与带负载能力都是较低的，其调速的机械特性曲线如图2.90所示由以上调速机械特性曲线可知，随着加在定子绕组上电压的降低，最大转矩、启动转矩都会减小，电动机的带负载能力因此渐弱，所以调压调速适用于转矩随转速降低而减小的负载(如通风机负载)。
2.绕线转子异步电动机转子串电阻调速绕线转子异步电动机的转子回路串接对称电阻调速时的机械特性曲线，由机械特性曲线可知，当负载转矩一定时，转子串入附加电阻时，n、T不变，但s增大，机械特性曲线的斜率增大，工作点的转差率随着转子串接电阻阻值的增大而增大，电动机的转速随转子串接电阻值的增大而减小。
3.串级调速串级调速就是指在转子回路串接与转子电动势同频率的附加电动势，通过改变附加电动势的幅值或相位来实现调速的方式。
串级调速完全克服了转子串电阻调速的缺点，它具有高效率、无级平滑调速及低速时机械特性较硬等优点。
当调节串接在转子回路中附加电动势的幅值或相位时，转子回路的电流发生了变化，从而改变了电动机的电磁转矩，最终使电动机的转速发生变化。
因为输入功率P基本不变，当要降低转速时，则将较大的转差功率sP通过晶闸管逆变回送电网，使输出机械功率降低，从而使转速下降。
当要升高转速时，则将回送的转差功率Sp:减小，使输出机械功率变大，转速增加。
若通过转子变流器将电功率从转子输入，则可使转速超过同步速度，实现超同步调速。
电工技术：三相异步电动机的转矩与机械特性
二、机械特性
2.人为机械特性
人为地改变电动机地任一个参数（如U1、f1、p、定子回路电阻或电抗、转子 回路电阻或电抗)的机械特性称为人为机械特性。
R2 m1 p U s T 2 R2 ' 2 2f1 ( R1 ) ( X1 X 2 ) s
2 1
二、机械特性
一、电磁转矩
2.参数表达式
Pem T 1
2 m1 I 2
R2 2 R2 m1 pU1 S S 2 2f 1 R2 2 2f 1 R1 ＋ X 1 X 2 p S
T与电源参数（Ｕ1、f1）、结构参数（R、X、m、p）和运行参数（s）有关。 参数表达式用来分析或计算参数的变化对三相异步电动机运行性能的影响。
适用于绕线型异步电动机。
三相异步电动机的人为机械特性很多：
• 降低定子端电压的人为特性； • 改变转子回路的电阻的人为特性；
• 改变定转子回路电抗的人为特性；
• 改变极数后的人为特性； • 改变输入频率的人为特性等 一般重点研究降低定子端电压的人为特性和改变转子回路电阻的人为特性。
二、机械特性
（1） 降ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ时的人为机械特性
一、电磁转矩
3.实用表达式
2Tmax T S Sm Sm S
TN 9.55 PN nN
实用表达式应用于工程计算中。 通过铭牌数据求取电动机转矩的方法。
Tmax
PN mTN 9.55m nN
S m S N m 2 m 1
二、机械特性
电动机电磁转矩与转速之间的关系曲线，称为电动机的机械特性。
电压下降： • 理想空载速度不变； 定子电压 变化