第2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
《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。
002 第二章 三相异步电动机基础知识 2-1 三相异步电动机
（4）转子转速公式
返 回
结 束
一、三相异步电动机工作原理
上一页 下一页 返 回 结 束 2、三相异步电动机的电磁特性
二、三相异步电动机的机械特性 1、机械特性定义及曲线
2、启动转矩（堵转转矩 ）“TST ”
3、额定转矩“TN”
4、最大转矩“TM”
5、过载倍数“λ”
• 在任何情况下，负载转矩不能大于最大转矩
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返 回
结 束
二、三相异步电动机的机械特性
三、三相异步电动机的调速 • 1、变极调速
• 2、变转差率调速
• 3、变频调速
• ⑴在基频以下的变频调速
• 当电源频率较高时调整电源频率调速的特点
• 当电源频率较低时调整电源频率调速的特点
• ⑵在基频以上的变频调速
第二章 三相异步电动机基础知识 上一页
下一页 返 回 结 束 三、三相异步电动机的调速
2、三相异步电动机的电磁特性 (1)定子中产生的感应电动势Ｅ1的计算公式 (2)电源电压Ｕ1与频率f1和主磁通Φm的关系 (3)电动机工作时要求保持主磁通Φm恒定
即要保持电动机的转矩恒定
(4)对电动机进行变频调速时,必须同时改变电源
电压的大小,即保证频率与电压之比为常数
(5)电压补偿(转矩提升)
一、三相异步电动机
第2章三相异步电动机控制线路模板ppt课件
特 点：
起动按钮的常开触点并联；停止按钮的常闭触点串联。
操作
无论操作哪个启动按钮都可以实现电动机的起动； 操作任意一个停止按钮可以打断自锁电路，使电动机停止运行。
SB1乙
SB1甲
SB2甲
KM
2、工作台前进至终点自动停车； 3、工作台在终点时，启动电机只能反转； 4、工作台后退至原位自动停车； 5、工作台在前进或后退途中均可停车，再 启动后既可进也可退。
实现方法：在生产机械行程的终点和原位安装行程开关
运动过程
按下SB2 工作台正向运行 至终点位置撞开SQ2 电机停车
（反向运行同样分析）
SB2乙
K M
甲地
乙地
SB1甲、SB2甲实现就地控制； SB1乙、SB2乙实现远方控制。
（a）
（b）
多点控制电路
2.2.5 自动循环控制
正程：电动机正转； 逆程：电动机反转。
控制要求：
工作台 B
后退 前进
SQ4 SQ1
床身
工作台 A
SQ2 SQ3
机床工作示意图
1、工作台在原位时，启动电机只能正转；
（1）工作台在原位时： 启动后只能前进，不能后退。 （2）A前进到终点时： 立即后退，退回到原位自动停。
（3）A在途中时： 可停车；再启动时，既可前进也可后退。 （4）A在途中时，若暂时停电，复电时，A不会自行运动。 （5）A在途中若受阻，在一定时间内电机应自行断电而停车。
基本电路的结构特点： 1. 自锁——接触器常开触点与按钮常开触点相并联。 2. 互锁——两个接触器的常闭触点串联在对方线圈的电路
第2章 基本控制环节1
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第一节 电气控制系统图的基本知识
相关国家标准： GB4728—85《电气图常用图形符号》 GB5226—85《机床电气设备通用技术条件》 GB7159—87《电气技术中的文字符号制定通则》 GB6988—86《电气制图》 GB5094—85《电气技术中的项目代号 》
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2.点动控制 电气原理图：
工作原理：
L1
L2 L3
FU1
启动： 按下起动按钮SB→接触器KM线圈得电 KM →KM主触头闭合→电动机M启动运行。 停止： 松开按钮SB→接触器KM线圈失电→KM 主触头断开→电动机M失电停转。
SB
M 3～
KM
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第二节 三相异步电动机全压启动控制
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第一节 电气控制系统图的基本知识
一、图形符号和文字符号
2.文字符号 补充文字符号原则： 在不违背国家标准文字符号编制原则的条件下，可采用国 家标准中规定的电气文字符号。 在优先采用基本和辅助文字符号的前提下，可补充国家标 准中未列出的双字母文字符号和辅助文字符号。 使用文字符号时，应按电气名词术语国家标准或专业技术 标准中规定的英文术语缩写而成。 基本文字符号不得超过两位字母，辅助文字符号一般不超 过三位字母。文字符号采用拉丁字母大写正体字，且拉 丁字母中“I”和“O”不允许单独作为文字符号使用。
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第一节 电气控制系统图的基本知识
电气控制线路： 实现对电力拖动系统的启动、正反 电气控制线路的作用： 转、制动、调速和保护，满足生产 工艺要求，实现生产过程自动化。
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第一节 电气控制系统图的基本知识
电气控制与PLC应用(电子教案)目录第2章
图2-7 连续运行控制线路
2.2.1 三相笼型电动机直接起动控制
既能点动又能长动控制：
图 2 ∣ 8 长 动 与 点 动 控 制
2.2.2 三相笼型电动机减压起动控制
三相笼型电动机直接起动时，电流一般可达额 定电流的4～7倍，过大的起动电流会减低电动机 的寿命，还会引起电源电压波动，所以对于容量 较大的电动机来说必须采用减压起动的方法，以 限制起动电流。 减压起动虽然可以减小起动电流，但也降低了 起动转矩，因此仅适用于空载或轻载起动。 三相笼型电动机的减压起动方法有定子绕组串 电阻（或电抗器）起动、自耦变压器减压起动、 星-三角形减压起动、延边三角形起动等。
2.1.2 电气原理图
图2-3 电动机正反转横坐ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ图示法电气原理图
2.1.3 电气元件布置图
电气元件布置图主要是用来表明电气设备上所 有电机、电器的实际位置，是机械电气控制设备 制造、安装和维修必不可少的技术文件。布置图 根据设备的复杂程度或集中绘制在一张图上，或 将控制柜与操作台的电器元件布置图分别绘制。 绘制布置图时机械设备轮廓用双点划线画出，所 有可见的和需要表达清楚的电器元件及设备，用 粗实线绘制出其简单的外形轮廓。电器元件及设 备代号必须与有关电路图和清单上的代号一致。
GB6988—1987《电气制图》
GB7159—1987《电气技术中的文字符号制订通则》 规定从1990年1月1日起，电器控制线路中的图形 和文字符号必须符合最新的国家标准。
2.1.1 电器控制线路常用的图形、文字符号
国家标准GB7159—1987《电气技术中的文 字符号制订通则》规定了电气工程图中的文 字符号、它分为基本文字符号和辅助文字符 号。
电机与电气控制教案第二章.三相异步电动机
教案授课日期9.14 授课班级12中机授课课时 2课时授课形式讲授授课章节名称2.1 三相异步电动机的基本结构2.2 三相异步电动机的基本原理使用教具投影仪教学目的1.掌握电动机旋转磁场是如何产生的2.掌握三相异步电动机的转动原理3.掌握转差率的概念教学重点旋转磁场的产生和转动原理教学难点同上更新、补充、删减课外作业1.旋转磁场是如何产生的？2.电动机的同步转速和异步转速概念3.什么是转差率，在电动机正常运行的时候转差率是多少？教学后记三相交流异步电动机是怎么转动起来的？为什么给电动机通上电就能使他转起来？这节课结合电磁学的相关知识来学习三相异步电动机的基本原理，但首先要熟悉电磁方面的厂家知识、定律。
授课主要内容或板书设计2.1三相异步电动机的工作原理2.2.1旋转磁场的产生2.2.2三线异步电动机的工作过程课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤组织教学复习提问新授此处学生较为难理解，对学生理论知识的支撑要求较高。
点名，整顿纪律1.变压器常见的故障有哪些？2.三相变压器连接方式的区别和特点。
2.2 三相异步电动机的工作原理2.2.1旋转磁场的产生下面用简单、形象的图解法来分析旋转磁场的形成，以加深对三相交流绕组旋转磁场的理解。
(1)用图解法分析旋转磁场的步骤绘出对称三相交流电流的波形；选定几个瞬时，并将各瞬时电流的实际方向标示在三相绕组中；根据右手螺旋定则，确定各瞬间合成磁通势的方向；观察各瞬时合成磁通势的方向，能形象地看到磁场在旋转。
(2)过程分析图4.7为用图解法分析旋转磁场的电机绕组结构图。
图中交流电机的定子上安放着对称的三相绕组U1-U2、V1-V2、W1-W2。
三相对称交流电流的波形如图4.8所示。
假定电流从绕组首端流入为正，流出为负；末端流出为正，流入为负。
电流的流入端用符号表示，流出端用符号⊙表示。
对称三相交流电流通入讲授合成磁场时必须先让学生掌握楞次定律、电磁感应定律和右手螺旋定则对称三相绕组时，便产生一个旋转磁场。
《电机与拖动》电机与电气控制技术第3版答案
习题集第一章 变压器1-1 在分析变压器时，对于变压器的正弦量电压、电流、磁通、感应电动势的正方向是如何规定的？。
答： 1）电源电压 U 正方向与其电流 I 正方向采用关联方向，即两者正方向一致。
2）绕组电流 I 产生的磁通势所建立的磁通 φ ，这二者的正方向符合右手螺旋定则。
3）由交变磁通 φ产生的感应电动势产，二者的正方向符合右手螺旋定则，即它 的正方向与产生该磁通的电流正方向一致。
1-2 变压器中的主磁通和漏磁通的性质和作用是什么？答：交变磁通绝大部分沿铁心闭合且与一、 二次绕组同时交链， 这部分磁通称为。
主磁通 φ；另有很少的一部分磁通只与一次绕组交链， 且主要经非磁性材料而闭。
合，称为一次绕组的漏磁通 φσ1 。
根据电磁感应定律，主磁通中在一、二次绕组。
中分别产生感应电动势 E 1 和 E 2 ；漏磁通 φσ1 ；只在一次绕组中产生感应电动势E 1 ，称为漏磁感应电动势。
二次绕组电动势E 2 对负载而言即为电源电动势，其空载电压为 U 20 。
1-3 变压器空载运行时，空载电流为何很小？答：变压器空载运行时， 原边额定电压不仅降落在原边电阻 r 1 上，而且还有漏磁压降，还有主磁通产生的压降，由于 - E 1 很大，或者说 Z m =r m +jx m 很大，致使励 磁电流很小。
1-4 一台单相变压器，额定电压为 220V ／110V ，如果将二次侧误接在 220V 电源上，对变压器有何影响？答 副边励磁电流将非常非常大。
因为原边接额定电压时主磁通 φm 为设计值，铁心磁路接近饱和，最大磁密 B m 接近饱和值；这时副边电压为 U 2≈E 2，即 E 2。
=110V不慎把到边接到 220V 时，副边漏阻抗也很小，电压与电势近似相等，因此有＝220V ，与原边接 220V 时相比，副边电势大小增大到原来的二倍。
我们E 2≈U 2知道， E 2＝ 4.44fw 2φm 因此 φm 也增大到原来的二倍，磁密 B m 也增大到原来的二 倍。
第二节 三相异步电动机的点动、长动电气控制
电动机的点动控制电路
1. 主电路
主电路由电源开关QS、熔断器FU1、 接触器KM的主触点及电动机M组成。
2. 控制电路
控制电路由熔断器FU2、点动按钮SB、 接触器KM的线圈组成。
3. 工作原理
（1）合上电源开关QS，按下点动按钮 SB，接触器 KM的线圈得电，其动合主触点 闭合，电动机M通电起动旋转。
【课后作业】
教材“复习思考题”4-5。
Байду номын сангаас
第四章 机床电气控制基本环节
第二节 三相异步电动机的点动、长动 电气控制
第二节 三相异步电动机的点动、 长动电气控制
【教学目标】 1.了解三相异步电动机点动、长动控制的意义； 2. 掌握三相异步电动机点动、长动控制电路的画 法和控制原理； 3. 掌握“自锁”的概念； 4. 学会分析不同形式的实现三相异步电动机点动 与长动控制的电路； 5. 能初步判断电气控制原理图的正误并改正错误。
图4-6 点动与长动控制电路
第二节 三相异步电动机的点 动、 长动电气控制
例题 4-1
如图4-7所示为某学生设计 的具有过载保护的控制电路， 要求能完成：
（1）起动和停止控制； （2）具有过载保护。试分 析该控制电路的错误。
图4-7 具有过载保护的控制电路
第二节 三相异步电动机的点 动、 长动电气控制
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第2章
三相异步电动机Βιβλιοθήκη 2. 转子转子是电动机中的旋转部分，一般由转轴、转子铁 心、转子绕组、风扇等组成。转轴用碳钢制成，两端 轴颈与轴承相配合，轴端铣有键槽，用以固定皮带轮 或联轴器。转轴是输出转矩、带动负载的部件。转子 铁心也是电动机磁路的一部分，由0.5mm 厚的硅钢 片(图4-15)叠压成圆柱体，并紧固在转子轴上。转子 铁心的外表面有均匀分布的线槽，用以嵌放转子绕组。 三相交流异步电动机按照转子绕组形式的不同，一般 可分为笼型异步电动机和绕线型异步电动机。
3. 转子的旋转速度
转子的旋转速度一般称为电动机的转速，用n 表示。根据前面 的工作原理可知，转子是被旋转磁场拖动而运行的，在异步电动机处 于电动状态时，它的转速恒小于同步转速n1，这是因为转子转动与 磁场旋转是同方向的，转子比磁场转得慢，转子绕组才可能切割磁力 线，产生感生电流，转子也才能受到磁力矩的作用。假如有n = n1情 况，则意味着转子与磁场之间无相对运动，转子不切割磁力线，转子 中就不会产生感生电流，它也就受不到磁力矩的作用了。如果真的出 现了这样的情况，转子会在阻力矩(来自摩擦或负载)作用下逐渐减 速，使得 n<n1。当转子受到的电磁力矩和阻力矩(摩擦力矩与负载力 矩之和)平衡时，转子保持匀速转动。所以，异步电动机正常运行时，总 是n<n1，这也正是此类电动机被称作“异步”电动机的由来。 又因为转子中的电流不是由电源供给的，而是由电磁感应产生的，所 以这类电动机也称为感应电动机。
第2章
三相异步电动机
第2章
三相异步电动机
第2章
三相异步电动机
3. 气隙
所谓气隙就是定子与转子之间的空隙。中小型异步 电动机的气隙一般为0.2mm～1.5mm。气隙的大小对电 动机性能影响较大。气隙大，磁阻也大，产生同样大小 的磁通，所需的励磁电流也越大，电动机的功率因数也 就越低。但气隙过小，将给装配造成困难，运行时定、 转子容易发生摩擦，使电动机运行不可靠。。
第2章
三相异步电动机
2.3 三相异步电动机的基本结构、铭牌和主要系列 2.3.1 三相异步电动机的结构
⒈ 定子由机座、定子铁心、定子绕组组成：
（1）机座起固定和支撑定子铁心的作用，一般用铸铁制造。 （2）定子铁心：定子铁心是电动机磁路的一部分。为了减 小涡流和磁滞损耗，由厚0.5mm的硅钢片冲叠而成，铁心内 开有均布的槽，嵌放定子绕组。 （3）定子绕组：是电动机的电路部分，也是最重要的部分， 一般是由绝缘铜(或铝)导线绕制的绕组联接而成，它的作用 就是利用通入的三相交流电产生旋转磁场。槽内绕组匝间、 绕组与铁心之间都要有良好的绝缘。由完全相同的三个绕组 组成，空间互差120度，可接成Y、Yn或Δ。
转子铁心：由厚0.5mm的硅钢片冲叠而成，铁心 内开有均布的槽，嵌放转子绕组、或浇铸铝。
第2章
三相异步电动机
三相绕线式异步电动机结构图
第2章
三相异步电动机
三相鼠笼式异步电动机结构图
第2章
三相异步电动机
封闭式三相异步电动机的结构
1-端盖 2-轴承 3-机座 4-定子绕组 5-转子 6-轴承 7-端盖 8-风扇 9-风罩 10-接线盒
第2章
三相异步电动机
2.3.2 三相异步电动机的铭牌数据
三相异步电动机在出厂时，机座上都固定着一块铭牌，铭 牌上标注着电动机的型号和额定数据。
1、额定数据 —— 电动机在额定情况下，轴上输出的 （1） 额定功率P N 机械功率。单位：KW。 电动机额定运行时加在定子绕组上的 （2）额定电压U—— N 线电压。单位：V或KV。 ——电动机在额定电压下，轴上有额定功 （3）额定电流IN 率输出时，定子绕组中的线电流。 单位：A。
异步电动机的型号主要包括产品代号、设计序号、规 格代号和特殊环境代号等，产品代号表示电机的类型，如 电机名称、规格、防护型式及转子类型等，一般采用大写 印刷体的汉语拼音字母表示。设计序号是指电动机产品设 计的顺序，用阿拉伯数字表示。规格代号是用中心高、铁 芯外径、机座号、机座长度、铁芯长度、功率、转速或极 数表示。 型号中汉语拼音字母是根据电机的全名称选择有意义 的汉字，再用该汉字第一个拼音字母组成。常用的字母含 义是： J——交流异步电动机； Y——异步电动机（新系列）； O——封闭式（没有O是防护式）； R——绕线式转子（没有R为鼠笼式转子）； S——双鼠笼式转子； C——深槽式转子；
1、只要感应电动机的定子绕组产生旋转磁场，转子 绕组形成闭合回路，电动机就会旋转。 2、对异步电动机，转子的旋转速度n始终小于磁场 的旋转速度n1，即异步。 3、转子速度n与磁场速度n1的转差Δn，与磁场速度n1的 比值叫转差率s。很小，S =0.01~0.05
第2章
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三相异步电动机
2.2.2 旋转磁场的产生 1. 旋转磁场的旋转速度 旋转磁场的速度也称为“同步转速”，用n1表示，其 单位是“r/min”。它的大小由交流电源的频率及磁场的 磁极对数决定。旋转磁场的转速(同步转速)n为：
第2章
三相异步电动机
2.2 三相异步电动机的旋转原理
2.2.1 三相异步电动机的旋转原理
三相绕组通入交变电流产生旋转磁场，转子导体中产生感生电流， 载流导体在磁场的作用下产生与旋转磁场同方向的电磁转矩，使转子 随磁场同方向转动。
第2章
三相异步电动机
从上述分析可知，三相异步电动机的基本原理，即： 把对称的三相交流电通入彼此间隔120°电角度的三 相定子绕组，可建立起一个旋转磁场。根据电磁感应 定律可知，转子导体中必然会产生感生电流，该载流 导体在磁场的作用下产生与旋转磁场同方向的电磁转 矩，并使得转子随磁场同方向转动。注意：
• 6 0 f (r/min) • n1 p • 式中: f ——电流的频率； P ——定子绕组产生的磁极对数。 • 2. 旋转磁场的旋转方向 • 交流电动机旋转磁场的旋转方向与接入定子绕组的电 流相序有关，只要改变通入三相绕组中的电流相序，就可 实现旋转磁场的反向。
第2章
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三相异步电动机
第2章
三相异步电动机
（4） 额定频率f1=fN=50Hz （5） 额定转速—— nN 电动机在额定状态时转子的转速。 单位：r/min。 （6） 额定功率因数 记住这个公式：对于3相（异步）电机
PN
3U N I NN cos N
第2章
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三相异步电动机
2.3.3 三相异步电动机的主要系列