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1、学习情境3 三相异步电动机的启动、三相异步电动机的启动、调速、反转与制动调速、反转与制动任务任务3.1 认识三相异步电动机认识三相异步电动机任务任务3.2 三相异步电动机的启动、调速、反转与制动三相异步电动机的启动、调速、反转与制动 任务任务3.3 三相异步电动机点动、连续运行控制线路的装三相异步电动机点动、连续运行控制线路的装接与调试接与调试 任务任务3.4 三相异步电动机双向互锁运行控制线路的装接三相异步电动机双向互锁运行控制线路的装接与调试与调试任务任务3.5 三相异步电动机三相异步电动机YD降压启动控制线路的装接降压启动控制线路的装接与调试与调试 电机控制与维修化学工业出版社化学工业出
2、版社 学习情境3 三相异步电动机的启动、三相异步电动机的启动、调速、反转与制动调速、反转与制动【任务目标】【任务目标】技能目标：技能目标：1.1.能认识三相异步电动机；能认识三相异步电动机；2.2.能认识各种常规控制电器；能认识各种常规控制电器；3.3.能根据电路图，正确选择合适组件完成三相异步电动机的能根据电路图，正确选择合适组件完成三相异步电动机的启动、调速、反转与制动控制线路的装接与调试。启动、调速、反转与制动控制线路的装接与调试。知识目标：知识目标：1.1.了解三相异步电动机的结构和工作原理；了解三相异步电动机的结构和工作原理；2.2.了解各种常规控制电器的组成和工作原理；了解各种常规
3、控制电器的组成和工作原理；3.3.掌握三相异步电动机的启动、调速、反转与制动的控制方掌握三相异步电动机的启动、调速、反转与制动的控制方法。法。电机控制与维修 任务3.1 认识三相异步电动机【任务描述】【任务描述】电动机是把电能转换成机械能的设备，它是利用通电线圈在磁场中受电动机是把电能转换成机械能的设备，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，力转动的现象制成。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定
4、子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子与转子组成。与转子组成。交流电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、交流电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。产、交
5、通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。各种电动机中应用最广的是三相异步电动机（又称感应电动机）。它各种电动机中应用最广的是三相异步电动机（又称感应电动机）。它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固。随着现代电力电子技术的进使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固。随着现代电力电子技术的进步，三相异步电动机功率因数较低、调速困难的缺点也得到有效解决。步，三相异步电动机功率因数较低、调速困难的缺点也得到有效解决。本任务主要研究三相异步电动机的结构、工作原理、机械特性以及基本任务主要研究三相异步电动机的结构、工作原理、机械特性以及基本试验。本试验。电机控制与维修任务3.1 认识三
6、相异步电动机【子任务目标】【子任务目标】技能目标：技能目标：1.能认识三相异步电动机；能认识三相异步电动机；2.能认识三相异步电动机各组成部分；能认识三相异步电动机各组成部分；3.学会三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用。学会三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用。知识目标：知识目标：1.了解三相异步电动机的特点、用途和分类；了解三相异步电动机的特点、用途和分类；2.了解三相异步电动机的结构和工作原理；了解三相异步电动机的结构和工作原理；3.了解三相异步电动机铭牌；了解三相异步电动机铭牌；4.了解三相异步电动机的机械特性。了解三相异步电动机的机械特性。电机控制与维修（一）（一）三相异步电
7、动机的特点、用途和分类三相异步电动机的特点、用途和分类1.1.三相异步电动机的特点三相异步电动机的特点 三相异步电动机实例见图三相异步电动机实例见图3.1.1 和图和图3.1.2 所示。所示。三相异步电动机的优点是结构简单、运行可靠、效率三相异步电动机的优点是结构简单、运行可靠、效率高、制造容易、成本低，维修方便；缺点是功率因数低，高、制造容易、成本低，维修方便；缺点是功率因数低，调速性能差。调速性能差。电机控制与维修任务3.1 认识三相异步电动机【知识准备】【知识准备】图图3.1.1 三相异步电动机实例三相异步电动机实例 图图3.1.2 三相异步电动机实例三相异步电动机实例 放大（一）（一）
8、三相异步电动机的特点、用途和分类三相异步电动机的特点、用途和分类2.2.三相异步电动机的用途三相异步电动机的用途 三相异步电动机广泛应用于工农业生产、交通运输及各行三相异步电动机广泛应用于工农业生产、交通运输及各行各业，容量从几十瓦到数千千瓦。在轧钢厂中被用来拖动中、各业，容量从几十瓦到数千千瓦。在轧钢厂中被用来拖动中、小型轧机，在矿山上被用来拖动卷扬机和鼓风机。对于不需要小型轧机，在矿山上被用来拖动卷扬机和鼓风机。对于不需要调速的生产机械，例如风机、水泵、皮带运输机等通用生产机调速的生产机械，例如风机、水泵、皮带运输机等通用生产机械，一般都把三相异步电动机用作原动机。图械，一般都把三相异步电
9、动机用作原动机。图3.1.3 和图和图3.1.4 是是三相异步电动机的应用举例。三相异步电动机的应用举例。电机控制与维修任务3.1 之【知识准备】【知识准备】图图3.1.3 汽车底盘综合测试系统汽车底盘综合测试系统 图图3.1.4 龙门起重机龙门起重机 放大（一）（一）三相异步电动机的特点、用途和分类三相异步电动机的特点、用途和分类3.3.三相异步电动机的分类三相异步电动机的分类 按转子结构可分为鼠笼型异步电动机和绕线型异步电按转子结构可分为鼠笼型异步电动机和绕线型异步电动机。如图动机。如图3.1.5.3.1.6 所所示。示。电机控制与维修图图3.1.5 鼠笼型异步电动机鼠笼型异步电动机 图图
10、3.1.6 绕线型异步电动机绕线型异步电动机 按机壳防护型式分为防护式、封闭式和开启式；按机座按机壳防护型式分为防护式、封闭式和开启式；按机座号分为小型电机、中型电机和大型电机；按安装方式分为立号分为小型电机、中型电机和大型电机；按安装方式分为立式和卧式电机；按冷却方式分为空气冷却和液体冷却电机。式和卧式电机；按冷却方式分为空气冷却和液体冷却电机。任务3.1 之【知识准备】【知识准备】放大电机控制与维修（二）三相异步电动机的结构与工作原理（二）三相异步电动机的结构与工作原理1.1.三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构 三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基三相异步电动机的种类很
11、多，但各类三相异步电动机的基本结构是相同的，由定子和转子两大基本部分组成，在定子和本结构是相同的，由定子和转子两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。此外，还有端盖、轴承、接线盒、转子之间具有一定的气隙。此外，还有端盖、轴承、接线盒、吊环等其他附件，如图吊环等其他附件，如图3.1.7 所示。所示。图图3.1.7 笼型异步电动机的结构笼型异步电动机的结构 任务3.1 之【知识准备】【知识准备】放大电机控制与维修1.1.三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构1 1）定子部分）定子部分 定子是用来产生旋转磁场的。三相异步电动机的定子一般由外壳、定子定子是用来产生旋转磁场的。三相异步电动机
12、的定子一般由外壳、定子铁心、定子绕组等部分组成。三相电动机外壳包括机座、端盖、轴承盖、接铁心、定子绕组等部分组成。三相电动机外壳包括机座、端盖、轴承盖、接线盒及吊环等部件。线盒及吊环等部件。机座：铸铁或铸钢浇铸成型，其作用是保护和固定三相电动机的定子绕机座：铸铁或铸钢浇铸成型，其作用是保护和固定三相电动机的定子绕组。中、小型三相电动机的机座还有两个端盖支承着转子，是三相异步电动组。中、小型三相电动机的机座还有两个端盖支承着转子，是三相异步电动机机械结构的重要组成部分。通常，机座的外表要求散热性能好，所以一般机机械结构的重要组成部分。通常，机座的外表要求散热性能好，所以一般都铸有散热片。都铸有散
13、热片。端盖：用铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是把转子固定在定子内腔中心，端盖：用铸铁或铸钢浇铸成型，它的作用是把转子固定在定子内腔中心，使转子能够在定子中均匀地旋转。使转子能够在定子中均匀地旋转。轴承盖：也是铸铁或铸钢浇铸成型的，它的作用是固定转子，使转子不轴承盖：也是铸铁或铸钢浇铸成型的，它的作用是固定转子，使转子不能轴向移动，另外起存放润滑油和保护轴承的作用。能轴向移动，另外起存放润滑油和保护轴承的作用。接线盒：一般是用铸铁浇铸，其作用是保护和固定绕组的引出线端子。接线盒：一般是用铸铁浇铸，其作用是保护和固定绕组的引出线端子。吊环：一般是用铸钢制造，安装在机座的上端，用来起吊、搬抬三相电吊环
14、：一般是用铸钢制造，安装在机座的上端，用来起吊、搬抬三相电动机。动机。任务3.1 之【知识准备】【知识准备】电机控制与维修1 1）定子部分）定子部分 定子铁心是三相异步电动机磁路的一部分，定子铁心是三相异步电动机磁路的一部分，由由 0.35mm0.5mm厚厚表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成，如图表面涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成，如图3.1.8 所示。由于硅钢片较所示。由于硅钢片较薄而且片与片之间是绝缘的，所以减少了由于交变磁通通过而引起的铁薄而且片与片之间是绝缘的，所以减少了由于交变磁通通过而引起的铁心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽口，用来嵌放定子绕圈。心涡流损耗。铁心内圆有均匀分布的槽口，
15、用来嵌放定子绕圈。图图3.1.8 定子铁心及冲片示意图定子铁心及冲片示意图 定子绕组是三相异步电动机的电路部分。三相电动机有三相绕组，定子绕组是三相异步电动机的电路部分。三相电动机有三相绕组，通入三相对称电流时，就会产生旋转磁场。通入三相对称电流时，就会产生旋转磁场。任务3.1 之【知识准备】【知识准备】放大电机控制与维修1.1.三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构2 2）转子部分）转子部分 转子的作用是带动其它机械设备旋转。转子由转子铁心、转子绕组转子的作用是带动其它机械设备旋转。转子由转子铁心、转子绕组及转轴等部件组成，如图及转轴等部件组成，如图3.1.7 所示。所示。转子铁心是用转子
16、铁心是用 0.5mm厚的硅钢片叠压而成，套在转轴上，作用和定厚的硅钢片叠压而成，套在转轴上，作用和定子铁心相同，一方面作为电动机磁路的一部分，另一方面用来安放转子子铁心相同，一方面作为电动机磁路的一部分，另一方面用来安放转子绕组。绕组。转子绕组分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式是在转子铁心的每一个转子绕组分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式是在转子铁心的每一个槽中插入一根铜条，在铜条两端各用一个铜环把导条连接起来，称为铜槽中插入一根铜条，在铜条两端各用一个铜环把导条连接起来，称为铜排转子；也可用铸铝的方法，把转子导条和端环风扇叶片用铝液一次浇排转子；也可用铸铝的方法，把转子导条和端环风扇叶片用铝液一次浇
17、铸而成，称为铸铝转子，如图铸而成，称为铸铝转子，如图3.1.9 所示所示。绕线式与定子绕组也是一个三。绕线式与定子绕组也是一个三相绕组。相绕组。图图3.1.9 笼形转子绕组笼形转子绕组任务3.1 之【知识准备】【知识准备】放大电机控制与维修（二）三相异步电动机的结构与工作原理（二）三相异步电动机的结构与工作原理2.2.三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 当定子三相当定子三相绕组绕组接至接至电电源后，定子源后，定子绕组绕组中有中有对对称三相称三相电电流流流流过过，电电流表达式如下：流表达式如下：各相电流随时间而变化的曲线如各相电流随时间而变化的曲线如图图3.1.10 所所示。示。图
18、图3.1.10 三相三相电电流随流随时间时间而而变变化的曲化的曲线线任务3.1 之【知识准备】【知识准备】放大电机控制与维修 2.2.三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 为了分析方便，假设电流为正值时，从每相线圈的首端流出，由线圈末为了分析方便，假设电流为正值时，从每相线圈的首端流出，由线圈末端流入，电流为负值时，从每相线圈的末端流出，由线圈首端流入。用符号端流入，电流为负值时，从每相线圈的末端流出，由线圈首端流入。用符号 表示电流流出，用表示电流流出，用表示电流流入。表示电流流入。当当 t=0，t=120，t=240，t=360的瞬间，将各相电流方向表示的瞬间，将各相电流方向表
19、示在各相线圈剖面图上，见图在各相线圈剖面图上，见图3111 a）、）、b）、）、c）、）、d）图所示。）图所示。图图3.1.11 两极旋转磁场示意图两极旋转磁场示意图 任务3.1 之【知识准备】【知识准备】放大电机控制与维修2.2.三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 三相交流三相交流电电通入定子通入定子绕组绕组后，便形成了如后，便形成了如图图3.1.11 所示的所示的旋旋转转磁磁场场，其，其转转速速 n1 为为：式中式中 n1 旋旋转转磁磁场转场转速，也叫同步速，也叫同步转转速；速；f 定子定子绕组绕组通入的交流通入的交流电频电频率；率；p 旋旋转转磁磁场场磁极磁极对对数。数。若
20、若转转子子绕组绕组不不动动，转转子子绕组导绕组导体与旋体与旋转转磁磁场场之之间间有相有相对对运运动动，导导体中便有感体中便有感应电动势应电动势，其方向由右手定，其方向由右手定则则确定。确定。转转子子绕组绕组是一个是一个闭闭合回路，于是合回路，于是转转子子导导体中就有体中就有电电流，不考流，不考虑电动虑电动势势与与电电流的相位差，流的相位差，电电流方向同流方向同电动势电动势方向。方向。这样这样，导导体就在体就在磁磁场场中受到中受到电电磁力的作用，其方向可用左手定磁力的作用，其方向可用左手定则则确定。由此确定。由此电电磁力磁力产产生生电电磁磁转转矩矩T。任务3.1 之【知识准备】【知识准备】电机控
21、制与维修 2.2.三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 由图由图3.1.12 可以看出，电磁转矩的方向与旋转磁场的方可以看出，电磁转矩的方向与旋转磁场的方向一致，于是在电磁转矩的作用下，异步电动机的转子便向一致，于是在电磁转矩的作用下，异步电动机的转子便沿着旋转磁场的方向以沿着旋转磁场的方向以 n 转速旋转起来。转速旋转起来。可见，在定子旋转磁场为一对磁极（磁极对数可见，在定子旋转磁场为一对磁极（磁极对数 p=1）的情况下，定子电流变化的情况下，定子电流变化一周，旋转磁场也变化一一周，旋转磁场也变化一周。周。如果改变定子三相绕如果改变定子三相绕组中电流的相序，将会改组中电流的相序，
22、将会改变旋转磁场的旋转方向，变旋转磁场的旋转方向，电动机的旋转方向也将会电动机的旋转方向也将会随之改变。随之改变。图图3.1.12 三相异步电动机的工作原理示意图三相异步电动机的工作原理示意图 任务3.1 之【知识准备】【知识准备】放大电机控制与维修（二）三相异步电动机的结构与工作原理（二）三相异步电动机的结构与工作原理3.3.三相异步电动机的转差率三相异步电动机的转差率 旋旋转转磁磁场转场转速速 n1与与转转子子转转速速 n 之差与同步之差与同步转转速速 n1之比称之比称为为异步异步电动电动机的机的转转差率差率 s，即即 转转差率是异步差率是异步电动电动机的一个基本参数，机的一个基本参数，对
23、对分析和分析和计计算算异步异步电动电动机的运行状机的运行状态态及其机械特性有着重要的意及其机械特性有着重要的意义义。当。当异步异步电动电动机机处处于于电动电动状状态态运行运行时时，电电磁磁转转矩矩T和和转转速速n同向。同向。转转子尚未子尚未转动时转动时，n=0，s=（n10）/n1=1；当；当 n=n1时时，s=（n1 n）/n1=0，可知异步，可知异步电动电动机机处处于于电动电动状状态时态时，转转差率的差率的变变化范化范围总围总在在 0 和和 1 之之间间，即，即0s1。任务3.1 之【知识准备】【知识准备】电机控制与维修（三）三相异步电动机的铭牌（三）三相异步电动机的铭牌 在三相电动机的外
24、壳上钉有一块牌子，称为三相异步电动在三相电动机的外壳上钉有一块牌子，称为三相异步电动机的铭牌，如图机的铭牌，如图3.1.13 3.1.13 所示。所示。图图3.1.13 三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌 任务3.1 之【知识准备】【知识准备】电机控制与维修（三）三相异步电动机的铭牌（三）三相异步电动机的铭牌 铭铭牌上注明牌上注明这这台三相异步台三相异步电动电动机的主要技机的主要技术术数据，是数据，是选选择择、安装、使用和修理三相异步、安装、使用和修理三相异步电动电动机的重要依据，机的重要依据，铭铭牌的主牌的主要内容如下：要内容如下：1.1.型号型号 国国产产中小型三相中小型三相电动电动
25、机机型号的系列型号的系列为为 Y系列，是按国系列，是按国际电际电工委工委员员会会 IEC 标标准准设计设计生生产产的三相异步的三相异步电动电动机，它是以机，它是以电电机机中心高度中心高度为为依据依据编编制型号制型号谱谱的，如的，如 异步电动机机座中心高度100mm机座长度（S短机座M中机座L长机座）2极Y 100 L2任务3.1 之【知识准备】【知识准备】电机控制与维修（三）三相异步电动机的铭牌（三）三相异步电动机的铭牌2.2.额定功率额定功率 PN 额额定功率是指在定功率是指在满载满载运行运行时时三相异步三相异步电动电动机机轴轴上所上所输输出的出的额额定机械定机械功率，用功率，用 PN表示，
26、以千瓦（表示，以千瓦（kW）或瓦（）或瓦（W）为单为单位。位。对对于三相异步于三相异步电动电动机，其机，其额额定功率定功率为为 对对 380V的低的低压压异步异步电动电动机，其机，其 cosN和和N 的乘的乘积积大致在大致在 0.8 左右，左右，计计算得算得任务3.1 之【知识准备】【知识准备】电机控制与维修（三）三相异步电动机的铭牌（三）三相异步电动机的铭牌3.3.额定电压额定电压 UN 额额定定电压电压是指接到是指接到电动电动机机绕组绕组上上的的线电压线电压，用，用 UN 表示。三相异步表示。三相异步电动电动机要求所接的机要求所接的电电源源电压值电压值的的变动变动一般不一般不应应超超过额过
27、额定定电压电压的的 5%。电压过电压过高，高，电动电动机容易机容易烧烧毁毁；电压过电压过低，低，电动电动机机难难以以启启动动，即使启，即使启动动后后电动电动机也可能机也可能带带不不动负载动负载，容易，容易烧烧坏。坏。4.4.额定电流额定电流 IN 额额定定电电流是指三相流是指三相异步异步电动电动机在机在额额定定电电源源电压电压下，下，输输出出额额定功率定功率时时，流入定子流入定子绕组绕组的的线电线电流，用流，用 IN 表示，以安（表示，以安（A）为单为单位。若超位。若超过额过额定定电电流流过载过载运行，三相异步运行，三相异步电动电动机就会机就会过热过热乃至乃至烧烧毁毁。5.5.额定频率额定频率
28、 fN 额额定定频频率是指率是指电动电动机所接的机所接的交流交流电电源每秒源每秒钟钟内周期内周期变变化的次数，用化的次数，用 fN表示。我国表示。我国规规定定标标准准电电源源频频率率为为 50Hz。6.6.额定转速额定转速 nN 额额定定转转速表示三相异步速表示三相异步电动电动机在机在额额定工作情况下运行定工作情况下运行时时每分每分钟钟的的转转速，速，用用 nN 表示，一般是略小于表示，一般是略小于对应对应的同步的同步转转速速 n1。如。如 n1=1500 r/min，则则 nN=1440 r/min。任务3.1 之【知识准备】【知识准备】电机控制与维修7.7.绝缘等级绝缘等级 绝缘等级是指三
29、相异步电动机所采用的绝缘材料的耐热能力，它表明三绝缘等级是指三相异步电动机所采用的绝缘材料的耐热能力，它表明三相异步电动机允许的最高工作温度。相异步电动机允许的最高工作温度。8.8.接法接法三相异步三相异步电动电动机定子机定子绕组绕组的的连连接方法有星形（接方法有星形（Y Y）和三角形（）和三角形（）两种，）两种，如如图图所示。定子所示。定子绕组绕组的的连连接只能按接只能按规规定方法定方法连连接，不能任意改接，不能任意改变变接法，接法，否否则则会会损损坏三相异步坏三相异步电动电动机。机。（a）星形连接 （b）三角形连接图图3.1.14 定子绕组的连接方法定子绕组的连接方法 9.9.防护等级防护
30、等级 防护等级表示三相异步电动机防护等级表示三相异步电动机外壳的防护等级，其中外壳的防护等级，其中IPIP是防护等是防护等级标志符号，其后面的两位数字分级标志符号，其后面的两位数字分别表示电机防固体和防水能力。数别表示电机防固体和防水能力。数字越大，防护能力越强，如字越大，防护能力越强，如 IP44 IP44中第一位数字中第一位数字“4”“4”表示电机能防表示电机能防止直径或厚度大于止直径或厚度大于 1mm 1mm的固体进入的固体进入电机内壳。第二位数字电机内壳。第二位数字“4”“4”表示表示能承受任何方向的溅水。能承受任何方向的溅水。任务3.1 之【知识准备】【知识准备】放大电机控制与维修
31、例例3-1-13-1-1 一台三相异步一台三相异步电动电动机，机，额额定功率定功率 PN=55 kW，电电网网频频率率为为50Hz，额额定定电压电压UN=380V，额额定效率定效率N=0.79，额额定功率因数定功率因数cosN=0.89，额额定定转转速速 nN=570 r/min，试试求：求：同步同步转转速速n1；极极对对数数 p；额额定定电电流流 IN；额额定定负载时负载时的的转转差率差率 sN。解解 因因电动电动机机额额定运行定运行时转时转速接近同步速接近同步转转速，所以同步速，所以同步转转速速为为 600 r/min.任务3.1 之【知识准备】【知识准备】电机控制与维修（四）三相异步电动
32、机的机械特性（四）三相异步电动机的机械特性 机械特性是指在一定条件下，电动机的转速与转矩之间机械特性是指在一定条件下，电动机的转速与转矩之间的关系，即的关系，即 n=f（T），如图），如图 所示。所示。图图3.1.15 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性任务3.1 之【知识准备】【知识准备】电机控制与维修（四）三相异步电动机的机械特性（四）三相异步电动机的机械特性为为了正确使用异步了正确使用异步电动电动机，机，应应注意注意 n=f（T）曲曲线线上的两个区域和三个重要上的两个区域和三个重要转转矩。矩。1.1.稳定区和不稳定区稳定区和不稳定区以最大以最大转转矩矩 Tm 为为界，机械特
33、性分界，机械特性分为为两个区，上两个区，上边为稳边为稳定运行区（定运行区（ac 段），段），下下边为边为不不稳稳定区（定区（cd 段）。段）。当当电动电动机工作在机工作在稳稳定区上某一点（如定区上某一点（如 b点）点）时时，电电磁磁转转矩矩 T 与与轴轴上的上的负载转负载转矩矩 TL 相平衡而保持匀速相平衡而保持匀速转动转动。如果。如果负载转负载转矩矩 TL 变变化，化，电电磁磁转转矩矩 T 将自将自动动适适应应随之随之变变化达到新的平衡而化达到新的平衡而稳稳定运行。定运行。由于某种原因引起由于某种原因引起负载转负载转矩突然增加，矩突然增加，则则在在该该瞬瞬间间 TTL，于是，于是转转速速 n
34、 下下降，工作点将沿机械特性曲降，工作点将沿机械特性曲线线下移，下移，电电磁磁转转矩自矩自动动增大，直到增大到增大，直到增大到 T=TL时时，n 不再降低，不再降低，电动电动机便在机便在较较低的低的转转速下达到新的平衡。速下达到新的平衡。可可见见，无，无论负载论负载怎怎样变样变化，在化，在 TL不超不超过过 Tm的情况下，的情况下，电动电动机机轴轴上上输输出出转转矩矩必定随必定随负载负载而而变变化，最后达到化，最后达到转转矩平衡，并矩平衡，并稳稳定运行。定运行。这说这说明明电动电动机具有适机具有适应应负载变负载变化的能力。化的能力。如果如果电动电动机工作在不机工作在不稳稳定区，定区，则电则电磁
35、磁转转矩不能自矩不能自动动适适应负载转应负载转矩的矩的变变化，化，因而不能因而不能稳稳定运行。定运行。任务3.1 之【知识准备】【知识准备】电机控制与维修（四）三相异步电动机的机械特性（四）三相异步电动机的机械特性2.2.三个重要转矩三个重要转矩1 1）额额定定转转矩矩 TN 额额定定转转矩是矩是电动电动机在机在额额定定电压电压下，以下，以额额定定转转速运行，速运行，输输出出额额定功定功率率时时，其，其轴轴上上输输出的出的转转矩，如下所示：矩，如下所示：2 2）最大）最大转转矩矩 Tm 最大最大转转矩矩 Tm 是是电动电动机能机能够够提供的极限提供的极限转转矩。由于它是机械特性上矩。由于它是机
36、械特性上稳稳定区和不定区和不稳稳定区的分界点，故定区的分界点，故电动电动机运行中的机械机运行中的机械负载负载不可超不可超过过最最大大转转矩，否矩，否则电动则电动机的机的转转速将越来越低，迅速速将越来越低，迅速导导致堵致堵转转。异步。异步电动电动机机堵堵转时电转时电流最大，一般达到流最大，一般达到额额定定电电流的流的 4 47 7 倍，倍，这样这样大的大的电电流如果流如果长时间长时间通通过过定子定子绕组绕组，会使，会使电动电动机机过热过热，甚至，甚至烧烧毁毁。因此，异步。因此，异步电动电动机在运行中机在运行中应应注意避免出注意避免出现现堵堵转转，一旦出，一旦出现现堵堵转应转应立即切断立即切断电电
37、源，并源，并卸掉卸掉过过重的重的负载负载。任务3.1 之【知识准备】【知识准备】电机控制与维修（四）三相异步电动机的机械特性（四）三相异步电动机的机械特性 为为了描述了描述电动电动机允机允许许的瞬的瞬时过载时过载能力，通常用最大能力，通常用最大转转矩与矩与额额定定转转矩的比矩的比值值 Tm/TN 来表来表 示，称示，称为过载为过载能力能力m，即，即一般三相异步一般三相异步电动电动机的机的过载过载能力能力为为 1.82.2。3 3）起）起动转动转矩矩 Tst 电动电动机在接通机在接通电电源被起源被起动动的最初瞬的最初瞬间间，n=0，s=1，这时这时的的转转矩称矩称为为起起动转动转矩矩 Tst。如
38、果起。如果起动转动转矩小于矩小于负载转负载转矩，即矩，即 TstTL，则电动则电动机不能起机不能起动动。这时这时与堵与堵转转情况一情况一样样，电动电动机的机的电电流达到最大，容易流达到最大，容易过热过热。因此当。因此当发现电发现电动动机不能起机不能起动时动时，应应立即断开立即断开电电源停止起源停止起动动，在减，在减轻负载轻负载或排除故障以后或排除故障以后再重新起再重新起动动。如果起如果起动转动转矩大于矩大于负载转负载转矩，即矩，即 Tst TL，则电动则电动机的工作点会沿着机的工作点会沿着 n=f（T）曲）曲线线从底从底 部上升，部上升，电电磁磁转转矩矩 T 逐逐渐渐增大，增大，转转速速 n
39、越来越高，很快越越来越高，很快越过过最大最大转转矩矩 Tm，然后随着，然后随着 n 的升高，的升高，T 又逐又逐渐渐减小，直到减小，直到 T=TL时时，电动电动机就以某一机就以某一转转速速稳稳定运行。由此可定运行。由此可见见，只要异步，只要异步电动电动机的起机的起动转动转矩大于矩大于负负载转载转矩，一矩，一经经起起动动，便迅速，便迅速进进入机械特性的入机械特性的稳稳定区运行。定区运行。任务3.1 之【知识准备】【知识准备】电机控制与维修 异步异步电动电动机的起机的起动动能力通常用起能力通常用起动转动转矩与矩与额额定定转转矩的比矩的比值值 Tst/TN 来来表示，称表示，称为为起起动动能力能力s
40、t，即即（五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用（五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用 对长对长期期搁搁置未用的三相异步置未用的三相异步电动电动机或机或检检修后的三相异步修后的三相异步电动电动机在正式投入使机在正式投入使用前用前应进应进行必要的行必要的检查检查和和试验试验合格后方能投入使用，以免合格后方能投入使用，以免发发生不必要的事故。生不必要的事故。1.1.检查检查1）了解）了解电动电动机原来的使用情况。机原来的使用情况。如原来如原来该电动该电动机的运行是否正常，是否出机的运行是否正常，是否出现过现过异常情况，异常情况，电动电动机停用的机停用的时间长时间长短，短，电动电动机机
41、搁搁置的置的场场地是否使地是否使电动电动机受潮等。机受潮等。2）检查检查接接线线情况。情况。目前我国生目前我国生产产的三相异步的三相异步电动电动机的机的额额定定电压电压一般是一般是 380V。其定子其定子绕组绕组的的连连接形式，在接形式，在额额定功率定功率 4kW 以下的小容量以下的小容量电动电动机中大多采用星形机中大多采用星形联联结结，4kW 以上的以上的电电 动动机机则则采用三角形采用三角形联结联结。因此在使用三相。因此在使用三相异步异步电动电动机机时时，不，不仅仅要注意要注意电动电动机的机的额额定定电压电压是否和是否和电电源源电压电压相符合，相符合，还还要注意要注意电动电动机机绕组应绕组
42、应采取的采取的连连接形式。接形式。额额定定电压电压和和绕组绕组接法等各接法等各项项参数都参数都标标明在明在电动电动机的机的铭铭牌上，按牌上，按铭铭牌上牌上标标明的要求明的要求进进行接行接线线。任务3.1 之【知识准备】【知识准备】电机控制与维修 3）检查检查机械部分。机械部分。将三相异步将三相异步电动电动机的外表清机的外表清扫扫干干净净，看，看电动电动机的端机的端盖、盖、轴轴承盖、承盖、风风扇等安装是否符合要求，扇等安装是否符合要求，紧紧固部分是否牢固可靠，固部分是否牢固可靠，转动转动部分部分应轻应轻便灵活，便灵活，转动时应转动时应没有磨擦声和异常声响。没有磨擦声和异常声响。4）将三相定子）将
43、三相定子绕组绕组出出线线端端连连接点拆开接点拆开，用万用表欧姆档，用万用表欧姆档测测量定子三相量定子三相绕组绕组的通断情况，以判断三相定子的通断情况，以判断三相定子绕组绕组有无断路有无断路现现象。如三相象。如三相绕组绕组正常，正常，则测则测出的各相出的各相电电阻阻值应值应基本一致。基本一致。5）用兆欧表）用兆欧表测测量定子三相量定子三相绕组绕组的的对对地地绝缘电绝缘电阻和相阻和相间绝缘电间绝缘电阻阻值值。供供电电局局规规定：定：对对于于额额定定电压为电压为 380V 的的电动电动机，每相机，每相绕组绕组和机壳和机壳间间的的绝缘绝缘电电阻阻应应不低于不低于 0.22M，各相，各相绕组间绕组间的的
44、绝缘电绝缘电阻阻应应不低于不低于 0.38M。但一。但一般情况不般情况不论绕组论绕组与与绕组绕组之之间间，还还是是绕组绕组与机壳之与机壳之间间，只要它，只要它们们之之间间的的绝绝缘电缘电阻大于阻大于 0.5M时时，就，就认为认为此此电动电动机可安全使用。如果在机可安全使用。如果在 0.5M以下以下，说说明此明此电动电动机机绕组绕组已受潮，或已受潮，或绕组绝缘绕组绝缘很差，需很差，需进进行烘干行烘干处处理或重新理或重新进进行浸漆行浸漆处处理。如果理。如果测测得得绝缘电绝缘电阻阻为为零，零，说说明此明此电动电动机机绕组绕组接地，必接地，必须须进进行修理，排除故障后方能使用。行修理，排除故障后方能使
45、用。任务3.1 之【知识准备】【知识准备】（五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用（五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用 1.1.检查检查电机控制与维修2.2.试验试验1 1）空载试验）空载试验 空载试验的目的：测定电动机空载电流空载试验的目的：测定电动机空载电流 I I0 0 和空载损耗功率和空载损耗功率 P P0 0；检；检查电动机的装配质量和运行状况。查电动机的装配质量和运行状况。空载试验接线如图空载试验接线如图3.1.16 3.1.16 所示。试验中应测量：三相电压、三相所示。试验中应测量：三相电压、三相绕组空载电流及三相输入功率。当三相电源电压对称且等于额定电压绕组空载
46、电流及三相输入功率。当三相电源电压对称且等于额定电压 U UN N 时，电动机三相绕组中任一相的时，电动机三相绕组中任一相的空载电流与三相电流平均空载电流与三相电流平均值的差值，均不得大于三值的差值，均不得大于三相电流平均值的相电流平均值的 10%10%。空。空载时，电动机不输出机械载时，电动机不输出机械功率，此时的输入功率就功率，此时的输入功率就是电动机的空载损耗功率是电动机的空载损耗功率 P P0 0。图图3.1.16 空载试验接线图空载试验接线图任务3.1 之【知识准备】【知识准备】（五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用（五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用放大电机控制与
47、维修2.2.试验试验2）短路试验短路试验 短路试验的目的：测定电动机短路电压和短路损耗。接短路试验的目的：测定电动机短路电压和短路损耗。接线方法如图线方法如图3.1.16 3.1.16 所示。短路试验时，要把电动机的转轴所示。短路试验时，要把电动机的转轴卡住，不让转子转动，接通电源，调节调压器逐渐升高电压，卡住，不让转子转动，接通电源，调节调压器逐渐升高电压，使定子电流达到额定值，此时的电压即为短路电压。使定子电流达到额定值，此时的电压即为短路电压。任务3.1 之【知识准备】【知识准备】（五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用（五）三相异步电动机的检测、接线和简单操作使用图图3.1.16
48、 空载试验接线图空载试验接线图电机控制与维修3.实施内容与步骤：实施内容与步骤：引导问题为：引导问题为：（1）异步电动机有什么用处？按转子结构是如何分类的）异步电动机有什么用处？按转子结构是如何分类的？（2）异步电动机的主要结构有哪几部分？简述异步电动）异步电动机的主要结构有哪几部分？简述异步电动机的工作原理。机的工作原理。（3）异步电动机的主要额定值有哪几个？说明额定功率、）异步电动机的主要额定值有哪几个？说明额定功率、额定电压、额定电流、额定转速的意义以及额定功率、额定额定电压、额定电流、额定转速的意义以及额定功率、额定电压、额定电流之间的关系。电压、额定电流之间的关系。（4）什么叫转差率
49、？为什么异步电动机的转差率）什么叫转差率？为什么异步电动机的转差率小于小于1？（5）画出三相异步电动机的机械特性曲线，并在图上标）画出三相异步电动机的机械特性曲线，并在图上标出三个重要转矩的位置。出三个重要转矩的位置。任务3.1 之【任务实施】【任务实施】电机控制与维修3.实施内容与步骤：实施内容与步骤：3）教师通过图片、实物或多媒体分析演示让学生了解三相异步电动机）教师通过图片、实物或多媒体分析演示让学生了解三相异步电动机结构、原理、铭牌参数、机械特性，或指导学生自学。结构、原理、铭牌参数、机械特性，或指导学生自学。4）实际观察几种三相异步电动机，并进行三相异步电动机绝缘电阻测）实际观察几种
50、三相异步电动机，并进行三相异步电动机绝缘电阻测试。试。（1）分组观察几种三相异步电动机外形，观察结果记录在表）分组观察几种三相异步电动机外形，观察结果记录在表3-1-1 中。中。表表3-1-1 三相异步电动机观察结果记录表三相异步电动机观察结果记录表序号三相异步电动机型号额定功率（KW）额定电压（V）额定电流（A）额定频率（Hz）额定转速（r/min）绝缘等级接法防护等级1234任务3.1 之【任务实施】【任务实施】电机控制与维修3.实施内容与步骤：实施内容与步骤：（2）检测三相异步电动机绝缘电阻，用兆欧表测量定子三相绕组的对）检测三相异步电动机绝缘电阻，用兆欧表测量定子三相绕组的对地绝缘电阻