三相异步电动机的运行特性
三相异步电动机连续控制电路
三相异步电动机连续控制电路一、引言三相异步电动机是工业生产中最常用的电动机之一。
它具有结构简单、使用可靠、运行平稳等特点，被广泛应用于各种机械设备中。
在实际应用中，为了满足不同的工艺要求和实现自动化控制，需要对三相异步电动机进行连续控制。
本文将介绍三相异步电动机连续控制电路的相关知识。
二、三相异步电动机基础知识1. 三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机由定子和转子两部分组成。
定子上布置着三个对称排列的同心圆形线圈，称为定子绕组。
转子上也布置着类似的线圈，称为转子绕组。
当通过定子绕组通以交流电时，在定子内形成旋转磁场，磁场旋转速度等于供电频率除以极对数。
由于转子中也存在磁场，因此在磁场作用下，转子会受到一个旋转力矩，并随着旋转磁场而旋转。
2. 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机具有以下运行特性：（1）起动特性：三相异步电动机的起动需要通过一定的方法来实现，常用的方法有直接启动、降压启动和星-三角启动等。
（2）空载特性：当三相异步电动机处于空载状态时，其转速会略高于额定转速。
（3）负载特性：当三相异步电动机处于负载状态时，其转速会下降，但不会低于额定转速。
三、三相异步电动机连续控制电路1. 三相异步电动机连续控制原理三相异步电动机连续控制是指通过改变电源对电机的供电方式和供电参数，来实现对电机的运行状态进行调节。
常用的控制方式有调速、正反转和制动等。
其中调速是最常见的一种控制方式。
2. 三相异步电动机调速控制原理调速是通过改变供电频率或改变供电电压来实现对三相异步电动机转速进行调节。
常用的调速方法有变频调速和降压调速两种。
（1）变频调速变频调速是指通过将交流供电源经过整流、滤波、逆变等处理后，得到一个可变频率、可变幅值的交流输出，从而实现对电机转速的调节。
变频调速的优点是调速范围大，控制精度高，但成本较高。
（2）降压调速降压调速是指通过改变电源对电机的供电电压来实现对电机转速的调节。
常用的降压调速方法有自耦降压启动、稳压变压器降压启动和可控硅降压启动等。
电机与电气控制技术三相异步电动机的空载负载运行及工作特性
5）由损耗分析法求额定负载时的效率
任务小结
1.总结本次课程的重难点和学生实际掌握的情况
2.鼓励学生自主解决问题的意识，养成主动思考独立思考，培养理论联系实际的学习方法。学会电动机的拆装下线。
考核评价
考核方法与工具
采用过程考核和绩效考核两种方法。
教法学法设计
课程的学习方法，理论联系实际，在实训中加深对理论的理解，提升学生课堂参与度，在实践中促进学生主动思考。因此，本课程教学本着以学生为中心，少讲多练多问的原则，以问题为导向，以促使学生自主学习为目的，布置任务。包括学习引入、指导看书、回答问题、分析问题、动手实操5个部分。
学习引入：三相异步电动机的定子和转子之间只有磁的耦合，没有电的直接联系，它是靠电磁感应作用，将能量从定子传递到转子。
能力目标：
1.三相异步电动机的空载、短路（堵转）及负载试验的方法
素质目标：促使学生养成自主的学习习惯；学会电动机实验方法和数据分析的方法
主要教学内容
1.三相异步电动机的空载运行
2.三相异步电动机的负载运行及等效电路
3.三相异步电动机的功率、转矩平衡方程式及工作特性
4.实训：三相异步电动机的空载、短路（堵转）及负载试验
讲解并指导学生看书：三相异步电动机的空载、负载运行的磁通分布及等效电路，总结笔记；教师指导学习方法和答疑；
实操：三相异步电动机的空载、短路（堵转）及负载试验，参数分析
教学实施
1.提出问题，相异步电动机的定子和转子之间只有磁的耦合，没有电的直接联系，它是靠电磁感应作用，将能量从定子传递到转子。磁场是怎么分布的？
重点与难点
重点：
1.三相异步电动负载运行及等效电路
7.6三相异步电动机的机械特性
2 R s X 2 2 2
) n f (I2 ) n f (cos 2
s R2
2 R s X 2 2 2
r1
I1
x1
rm
x2
I2
E 1 E2
r2
U1
Im
1 s r2 s
• 起动时的情况
– “起动”即是转子堵转状态。 – n＝0，s＝1； – 附加电阻为0，电路为短路状态。 – 起动电流很大，功率因素较低。
r1
I1
x1
rm
x2
I2
E 1 E2
r2
U1
Im
1 s r2 s
xm
异步电动机起动时起动电流的大小与负载轻重无关
• 发电机运行
n1
n1
n1
外转矩使转子逆着旋转磁场的 方向旋转，此时电磁转矩方向 仍和旋转磁场方向一致，但与 外转矩方向相反，电磁转矩仍 是制动性质的。
异步电动机，转速略低 于同步转速，电磁转矩 是拖动性质的。
用一外在转矩拖动异步电机， 使转速超过同步转速，此时电 磁转矩是制动性质的，异步电 机从转子轴上输入机械功率。
1、降低定子端电压的人为机械特性
异步电机磁路在额定电压下已有点饱和，故不宜再升高电压。 只能讨论降低定子端电压时的人为机械特性。
U 3 Tm ' 21 ( X1 X 2 )
' U12 R2 3 Tst ' 2 ' 2 1 ( R1 R2 ) ( X1 X 2 )
几种异步电机的典型运行情况
6三相异步电动机学习课件PPT
sN=
n0－nN n0
=
3 000－2 940 3 000
= 0.02
(2) 定子三相绕组为三角形联结
I1P =
IN 3
= 42.2 3
A = 24.36 A
(3) 输入有功功率
P1N= 3 UN IN N = 3×380×42.2×0.89 W = 24.8 kW
(4)
效率
N =
PN 100% = P1N
例1：三相异步电动机 p=3，电源f1=50Hz，电机额定 转速n=960r/min。
求：转差率s
同步转速：n0
60 f1 p
60 50 3
1000
r
/ min
转差率： s n0 n 1000 960 0.04
n0
1000
转矩平衡
电机输出转矩T2等于电磁转矩T减去空载转矩T0。即：
c
载的变化而自动调整，这种 s=1 能力称为自适应负载能力。
T TL Ts Tm
启动： Ts>TL (负载转矩)，电机启动
转速n，转矩T
c点：转矩达最大Tm ，转速n继续，T，沿cb走
b点：T=TL，转速n不再上升，稳定运行
若TL ，暂时T< TL,n s I2 T
例3：三相异步电动机，额定功率PN=10kW，
§6.1 三相异步电动机的结构与工
作原理
磁铁
磁场旋转
n0 f
n
N
ei
e方向用 右手定则
确定
f方向用 左手定则
确定
S
闭合 线圈
磁极旋转
导线切割磁力线产生感应电动势
e B l v （右手定则）
磁感应强度 导线长 切割速度
第十章三相异步电动机的机械特性及各种运转状态
第十章 三相异步电动机的机械特性及各种运转状态
10.1 三相异步电动机机械特性的三种表达式
Tst
m1 0
(R2
U
2 x
R2
R1)2 ( X1
X 2 )2
(10-6)
另外起动转矩也是电动机的一个重要参数：只有起动转矩大于负 载转矩，电动机才可起动。
定义:
起动转矩 Tst 与额定转矩 TN 的比值定义为起动转矩倍数Kst ，
即：
起动转矩倍数
Kst
Tst TN
（10－7）
转子电路接入并联阻 抗时的电路图和人为 机械特性
第十章 三相异步电动机的机械特性及各种运转状态
转子电路接入并联阻抗 时的转子等效电路图
• 特点：在转子频率较高时，电阻值比电抗值小，转子 频率低时，电阻值比电抗值大。起动时，转子电流几 乎全部流过电阻，相当于短接了电抗，但额定转速时， 电流几乎全部流过电抗，电阻相当于被短接了。
一物理表达式tctmi2cos2101pm1w1kw1ct异步电动机的转矩系数2m异步电动机每极磁通e2i2转子电流的折算值2r2sx22r2scos2转子电路的功率因数r2s2x22第十章三相异步电动机的机械特性及各种运转状态ne2nn01si22r2s2x2n0在图101上绘出nfi2nfcos2nn0s0时cos21cos2r2si20当s较小时r2sx2x2可忽略i2i2与s成正比地增加t当s较大时r2s相对变小x2不可忽略i2增加缓慢同时cos2随s增大而下降ti2cos2将nfi2nfcos2图101两条曲线相乘即得nftnfi2nfcos2nft第十章三相异步电动机的机械特性及各种运转状态n当n0时虽然i2较大但cos2较小t值不大但当n从n0减小时i2增加较快n0cos2较大转矩t增加较快
三相异步电机87Hz特性应用
技术创新59三相异步电机87HN特性应用◊克拉玛依职业技术学院胡小东本文对三相异步电机在变频器驱动下实现0到87Hz恒磁通调速进行了讨论，介绍了87Hz基本工作点的计算方法，以西门子G120系列变频器为例说明87Hz运行的参数设置。
随着高效节能电机的大规模普及，国外很多电机厂家纷纷推出了能够在87 Hz以下恒磁通运行的三相异步电机，这就是所谓的87 Hz技术。
西门子、伦茨、SEW、诺德等国外电机厂商生产的45千瓦以下的中小型三相异步电机很多都支持87 Hz恒磁通运行，国内电机厂家也开始生产支持87 Hz运行的电机。
电机恒磁通运行在87 Hz时的额定转差和50 Hz时的额定转差相同，但是额定转速提高了很多，电机的效率也就提高了。
相关实验数据表明，电机工作在恒磁通87 Hz的情况下效率会比50Hz提高大约5%o本文将对异步电动机运行在87Hz的条件和调试方法进行讨论分析。
1三相异步电机87Hz运行下电压、频率和转矩之间的关系支持87Hz特性的电机一般可以采用三角形接法220V(230 V)、星型接法380V(或400V)的两种接法下运行，本文以西门子1LE0001-0DB3高效电机为例说明87Hz特性电机与普通电机的区别。
该电机可以运行在三角形和星型接法，铭牌数据为三角形接法额定电压220V,额定电流3.3A,星型接法额定电压380V,额定电流1.9A,两种接法下额定频率50Hz,额定功率0.75kW,效率79.6%,功率因数0.75,额定转速为1440r/min。
采用380V星型接法时，由于线电压为380V,每相绕组相电压还是运行在220 V下，不管电机接成星形还是三角形每相定子绕组都工储220 V。
电机50HzM定情况下接成星型接法的基本工作点为图中的A点(50Hz,380V),接成三角形接法基本工作点在图中的B点(50 Hz,220V),在这两个工作点上由于相电压和频率都相等，所以每相磁通都相等，产生的转距和功图150Hz与87Hz运行电压与频率的关系1.1按普通电机的调速运行变频器驱动该电机采用U/倦制时，如果采用星形接法带额定负载，频率和电压按照图从研始达到基本工作点A,电机每相压频比保持恒定，每相磁通保持在额定磁通，输出转矩为额定转矩，所以在线段OA段上电机工作在恒磁通调速状态下。
异步电动机的功率、转矩与运行性能
异步电动机的功率、转矩与运行性能三相异步电动机的功率与转矩关系一、功率关系异步电动机在负载时，负载时，P 1 从电源输入的电功率借助于气隙旋转磁场的作用，作用，从定子通过气隙P M 传送到转子，传送到转子，这部分功率称为电磁功率P mec再扣除转子的机械损耗pmec 再扣除转子的机械损耗P 和杂散损耗，可得转子轴 2 和杂散损耗p , 上输出的机械功率P2 上输出的机械功率消耗于定子绕组的电阻而变成铜耗pCu1消耗于定在转子电子铁心变阻上消耗为铁耗的铜耗pFepCu2pmec + p 正常运行时，转差率很小，正常运行时，转差率很小，转于中磁通的变化频率很低，于中磁通的变化频率很低，通常仅1~ 常仅~3Hz,所以转子铁耗，一般可略去不计。
因此，一般可略去不计。
因此，从传送到转子的电磁功率中扣除转子铜耗后，子铜耗后，可得转换为机械能的总机械功率功率方程式P = 3U1 I1 cos 1 1pcu1 = 3I R12 1PM : pCu 2 : Pm = 1: s : (1 s )可见，转速n越低，s越大，转子铜耗越大'2 2 ' 2pFe = 3I 02 RmR PM = P pCu1 pFe = 3I 1 s ' ' ' PM = 3E2 I 2 cos 2 = 3E2 I 2 cos 2′ ′ pcu 2 = 3I 22 R2 = sPMPm = PM pCu 2 = (1 s ) PM 转差功率P2 = Pm ( pm + pa )二、转矩关系功率等于相应的转矩与机械角速度的乘积。
功率等于相应的转矩与机械角速度的乘积。
P = T Pm = P2 + pm + paT = T2 + Tm + Ta = T2 + T0空载转矩电磁转矩电动机输出的机械转矩机械损耗转矩附加损耗转矩n Pm = (1 s ) PM = PM = PM 1 n1Pm PM = =T 1电磁转矩既等于总机械功率除以转子的机械角速度，电磁转矩既等于总机械功率除以转子的机械角速度，也等于电磁功率除以旋转磁场的同步角速度。
对三相异步电动机的机械特性启动制动与调速的总结
对三相异步电动机的机械特性启动制动与调速的总结
三相异步电动机是一种常用的电动机类型，具有机械特性启动、制动和调速的特点。
下面是对三相异步电动机的机械特性启动、制动和调速的总结：
1. 机械特性启动：
三相异步电动机通过旋转磁场的作用，使转子在磁场的作用下旋转，从而完成机械特性启动。
机械特性启动时，电流较大，容易产生电磁瞬变和热损耗，因此需要采取措施减少其影响。
常用的方法有：阻抗启动、星角启动、自耦启动、电容启动等，其中阻抗启动和星角启动是较为常用的方法。
2. 机械特性制动：
机械特性制动是指通过改变电源的供电方式，使电动机磁场反转，从而使电动机逆向运转，达到减速、停止的目的。
机械特性制动时，需要考虑电动机回转的问题，为此可以采用反电动势励磁制动和短路制动等。
3. 调速：
三相异步电动机的调速方式有很多种，包括电压调速、变频调速、极对数调速、转子电流调速、波形调速等。
其中，变频调速是目前最为成熟的调速方法，可以实现宽范围的调速控制，且对电机影响小，控制稳定性好。
总之，三相异步电动机的机械特性启动、制动和调速等方面是该电机应用时需要注意的关键问题。
选择适当的启动和制动方法，以及合适的调速方式，可以提高电机的运行效率，并延长其使用寿命。
三相异步电机的机械特性
磁路
电流 I
磁通 φ
电动势 E
磁通势 F
电压降 U=IR 磁压降
电阻 R
磁阻 Rm Hl F Rm
欧姆定律
磁路欧姆定律
I U(E) R
F(NI )
Rm
AC
涡流：线圈中通交流时，产生的磁通是交变的。因此， 不仅要在线圈中产生感应电势，而且在铁心内也要产生 感应电势和感应电流，这种感应电流就叫做“涡流”。
直流电机的用途
采用直流电源（干电池、蓄电池）的电机 输出同样的力矩，要比交流电机小得多
（生活中需要电动机，又使用电池的便携产品）
热水器水泵电机、汽车散热风扇、电脑风扇、收录机电机、USB 吸尘器、电动自行车、飞机、剔须刀、VCD、激光扫描仪、激 光打字机、电动玩具、振动功能……
大型轧钢机、大型精密机床、矿井卷扬机等严格要求线速度一致 的地方；
T
K
SR2U12R22 SX 20 2KSR2U 2
R22 SX 20 2
5.27
U,U1---定子绕组相电压，电源电压；
R2------转子每相绕组的电阻；
X20-----n=0时转子每相绕组的感抗；
K-------三相异步电动机的转矩常数。K
m1P
2f1
选择合适的电机型号
第五章 交流电动机的工原理及特性
电动机铭牌上的额定数据 型号 如Y90S-4 额定功率PN (输出的机械功率) 额定电压 UN (220/380V △/Y) 额定频率f (50HZ) 额定电流IN (10.35/5.9A △/Y) 额定转速nN (额定转差率SN) 工作方式 (定额：连续,短时重复,短时 ) 温升(或绝缘等级) 电动机重量
因此选用高速电机较为经济.如极对数P＝1或2
三相异步电动机的启动特性
b.启动转矩较小 T s t (0 .8~ 1 .5 )T N
启动时 S1 ，转子功率因数 cos2
而启动转矩 T s tK mI2 sc t o 2 ss t却不大。
R2 R22 X220
很低，因
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Байду номын сангаас
异步电动机的固有启动特性如图所示：
显然，异步电动机的这种启动性能和生产机械的要求是相矛盾 的，为了解决这些矛盾，必须根据具体情况，采取不同的启动方法。
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二、线绕式异步电动机的启动方法 鼠笼式异步电动机的启动转矩小，启动电流大，因此不能满足
某些生产机械需要高启动转矩低启动电流的要求。
线绕式异步电动机由于能在转子电路中串电阻，因此具有较大 的启动转矩和较小的启动电流，即具有较好的启动特性。
在转子电路中串电阻的启动方法常用的有两种：逐级切除启动电 阻法和频敏变阻器启动法。
启动转矩为TA，加速转矩Ta1 = TA −TL，这里TL
为负载转矩。在加速转矩的作用下，转速沿曲线Ⅲ 上升，轴上输出转矩相应下降.
当转矩下降至TB时，加速转矩下降到 Ta2 = TB −TL，这时，为了使系统保持较大的加速 度，让3KM 闭合，使各相电阻中的Rst3被短接 （或切除），启动电阻由R3减为R2，电动机的机 械特性曲线由曲线Ⅲ变化到曲线Ⅱ，只要R2的大小
解：根据经验公式算出
356 k0 VA 7.7 5Ist6.5 4 42k0W IN 满足上述关系，故允许直接启动。
6.543456Pk0NVkW A
可算出，额定功率大于24kW的电动机不允许直接启动。
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2．电阻或电抗器降压启动 异步电动机采用定子串电阻或电抗器的降压启动原理接线图如