新版建筑电工第三章 第五节三相异步电动机.docx

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新版建筑电工第三章第五节三相异步电动机

第五节三相异步电动机

一、教学目标

1、初步了解三相异步电动机的基本结构

2、知道三相异步电动机的工作原理

3、了解三相异步电动机的型号与铭牌数据

4、掌握三相异步电动机的启动与制动

5、知道三相异步电动机的使用与维护保养

二、过程与方法

1、通过观察日常生活中使用的各式电动机，培养学生应用知识的能力（理论与实际相结合）

2、通过对三相异步电动机的学习，培养学生选用和安装使用电机的能力。

三、情感态度与价值观

1、通过对三相异步电动机的学习，激发学生用所学知识解决建筑工地电机安装与使用的能力。

2、从了解三相异步电动机的型号与铭牌数据，增强学生的节能意识。

四、教学重点及难点

1、三相异步电动机的启动与制动

2、三相异步电动机的接线与维护

五、教学方法

使用多媒体展示三相异步电动机的内部结构、结合实物讲解

教学内容：

三相异步电动机是把电能转换为机械能的电气设备。

它的特点是：

构造简单，价格低廉，工作稳定可靠，控制维护方便，在生产实践中得到广泛应用。

　　三相异步电动机分类：

可分为鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机两种，在建筑工地上使用的电动机，绝大部分都是三相鼠笼式异步电动机。

一、三相异步电动机的基本结构（如图）

1、定子

　定子一般由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。

（1）定子铁心

　定子铁心有两个作用：

它是电机磁路的一部分，可以用来嵌放定子绕组。

为了减少磁滞损耗和涡流损耗，定子绕组用0.5mm厚的硅钢片叠合而成，放在机座内；在铁心的内表面分布有与转轴平行的槽，用来安放定子绕组。

（2）定子绕组　

定子绕组是异步电动机的电路部分，由三相对称绕组组成，其作用是产生旋转磁场。

（3）机座　

机座常用铸铁和铸钢制成，其作用是固定定子铁心和定子绕组，并以前后端盖支撑转子轴，它的外表面铸有散热筋，以增加散热面积，提高散热效率。

（4）定子绕组的接线

2、转子（组成如图）

（1）转子铁心　

转子铁心有两个作用：

它是电机磁路的一部分，可以用来嵌放转子绕组。

为了减少磁滞损耗和涡流损耗，转子绕组用0.5mm厚的硅钢片叠合而成。

（2）转子绕组　

转子绕组的作用：

切割定子磁场，产生感应电动势和电流，并在旋转磁场的作用下受力而使转子转动。

输出机械转矩。

（3）转子绕组的分类：

根据构造的不同转子绕组分为：

鼠笼式转子和绕线式转子两种。

鼠笼式转子绕组是在转子铁心的槽内嵌放铜条和铝条，导体两端各用一个端环联接。

如果去掉铁心，其形状像一个鼠笼，所以称为鼠笼式转子，具有鼠笼式转子的电动机称为鼠笼式异步电动机。

绕线式转子的绕组是在转子铁心的槽内嵌放对称的三相绕组，并做星形联接，每相绕组的首端分别接到装在轴上的三个彼此绝缘的铜制滑环上，再通过压在旋转滑环上的电刷与外电路的电阻器等设备连接，具有绕线式转子的电动机称为绕线式异步电动机。

（4）鼠笼式电机与绕线式电机的比较

鼠笼式结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电机的机械特性。

绕线式结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。

二、三相异步电动机的工作原理

1、原理：

电生磁：

三相对称绕组通入三相对称电流产生旋转磁场。

磁生电：

旋转磁场切割转子导体产生感应电动势和电流。

电磁力：

转子载流体在磁场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电机旋转。

2、三相异步电动机的转速

当定子三相绕组通入三相对称交流电时，就会在空间产生一个旋转磁场。

转子导体中的感应电流在定子旋转磁场的作用下受到力的作用，形成电磁转矩，使转子沿着旋转磁场的方向转动起来。

由于转子转速和旋转磁场的转速不同，所以称为异步电动机。

3、转差率S

转差率表示转子转速与旋转磁场转速相差的程度。

异步电动机旋转磁场的转速（同步转速）与转子转速之间的转速差与旋转磁场的转速之比，称为异步电动机的转差率。

，S的变化范围在0~1之间，启动时n等于零，S为1，电机在额定运行时，S一般为2%~5%。

（也有1%~6%的说法）

3、三相异步电动机的旋转速度

转子转速即为三相异步电动机的旋转速度。

三、三相异步电动机的型号与铭牌数据

要正确使用电动机，必须要看懂铭牌。

现以Y132M-4型电动机为例，来说明铭牌上各个数据的意义。

（一）型号

中小型异步电机：

Y：

产品代号，表示异步电动机。

Y2：

产品代号，表示第二次改进设计的异步电动机。

132M-4：

规格代号，表示中心高132mm，M中机座，4，是4极电机。

大型异步电机：

Y63010/1180

Y：

产品代号，异步电动机，规格代号630是功率，10是磁极对数，1180mm是定子铁心外径。

（二）额定值

1、额定电压UN（380V）

　电动机额定运行时加在定子绕组上的线电压。

2、额定电流IN（15.4A）

电动机额定运行时加在定子绕组上的线电流。

3、额定功率PN（7.5KW）

电动机在额定状态下工作（U=UN，I=IN），转轴上输出的机械功率。

4、效率η

输出功率与输入功率的比值。

5、定子绕组的接法

　一般3kW以下的电动机接成星形联接，3kW以上的电动机接成三角形联接。

6、额定转速n

电动机在额定工作状态下，转子的转速。

7、功率因数cosφ

　电动机的有功功率和视在功率之比。

Y系列电动机的功率因数为0.7～0.9

8、电动机的工作方式

　连续工作：

可以按铭牌规定的各项额定值长期连续工作，这种电动机的负荷较稳定。

　短时工作：

电动机的工作时间较短，停歇的时间较长。

　断续工作：

电动机周期性地工作→停歇→工作，如此反复运行。

四、三相异步电动机的电磁转矩

1、电磁转矩T

　转子绕组中的感应电流在旋转磁场的作用下产生的电磁力对转子转轴形成的转矩的总和。

电磁转矩的单位用牛·米（N·m），电磁转矩与电源电压的平方成正比。

2、额定电磁转矩TN

电动机在额定电压下，带动额定负载，转轴上输出的转矩TN。

3、最大电磁转矩Tm

电动机输出转矩的最大值叫做最大转矩Tm。

4、电动机的过载能力

电动机的最大转矩Tm与额定转矩TN的比值叫做电动机的过载系数λ。

，电动机的过载系数是衡量电动机的短时过载能力和运行稳定性的一个重要参数，异步电动机的过载能力系数为1.8～2.5。

五、三相异步电动机的启动

1、启动的概念

　电动机接通电源，转子转速由零到额定转速的过程。

2、启动的特点

电动机的启动时间较短，只有2～15s。

在电动机启动过程中定子电流和转子电流都比额定值大出许多，定子绕组中的启动电流是额定电流的4～7倍。

3、降压启动的方法

电动机启动时，降低加在定子绕组上的电压，以减小启动电流，到启动结束后，再给电动机通上额定电压。

（1）常用的鼠笼式异步电动机的降压启动方法

　　①定子绕组串电阻降压启动

　　②星形－三角形降压启动

　　③自耦变压器降压启动

（2）常用的绕线式异步电动机的降压启动方法

　　转子绕组串电阻降压启动、频敏变阻器降压启动。

六、三相异步电动机的调速

　由异步电动机的转速表达式

，可知，要调节异步电动机的转速，可采用改变电源频率f、磁极对数p以及转差率S这三种基本方法来实现。

1、改变电源频率

通过改变交流电源频率的方法来调节电动机同步转速n1，就可以实现调节电动机转速n的目的，这种方法调速范围大，转速变化较平滑，可以实现无级调速。

2、变极调速

　变极调速就是通过改变定子绕组接线方法，使电动机产生不同的磁极对数，以获得不同的转速。

3、改变转差率调速

绕线式转子异步电动机可以通过在转子电路中外接一个三相调速电阻器来进行调速。

七、三相异步电动机的制动

用某种手段来限制电动机的惯性转动，从而实现机械设备的紧急停车，常把这种停车的措施称为电动机的制动。

　异步电动机的制动方法有两类：

机械制动和电气制动。

　机械制动包括：

电磁离合器制动、电磁抱闸制动。

　电气制动包括：

反接制动、能耗制动。

1、反接制动

所谓反接制动，就是利用异步电动机定子绕组电源相序任意两相反接（交换）时，产生与原旋转方向相反的转矩，来平衡电动机的惯性转矩，达到制动的目的，所以称为反接制动。

2、能耗制动

能耗制动就是在电动机脱离交流电源后，接入直流电源，这是电动机定子绕组通过直流电，产生一个静止的磁场。

利用转子感应电流与静止磁场的相互作用产生制动转矩，达到制动的目的，使电机迅速而准确地停止。

八、电动机的使用与维护保养

1、电动机使用前的检查

　　①看电动机是否清洁，内部有无灰尘或脏物。

　　②拆除电动机出线端子上的所有接线，用兆欧表测量电动机各相绕组之间及每相绕组与机壳之间的绝缘电阻，看是否符合要求。

　　③根据电动机铭牌数据检查电动机的接法是否正确，电源电压、频率是否合适。

　　④检查电动机的轴承是否正常，要求转动灵活，无摩擦声。

　　⑤检查电动机的接地装置是否良好。

　　⑥检查电动机的启动设备和所带负载。

2、电动机启动中的注意事项

　　①电动机在通电试运行时，有关人员不应站在电动机和被拖动设备的两侧，以免旋转物飞出造成伤害事故。

　　②接通电源之前就应作好切断电源的准备，当出现电动机不能启动、启动缓慢或声音异常时，要立即切断电源。

　　③鼠笼式电动机采用全压启动时，启动次数不宜过于频繁，若电动机功率较大，应注意电动机的温升。

④绕线式电动机在接通电源之前，应让启动器的手柄处于“零位”。

接通电源后，再逐渐转动手柄，随着电动机转速的提高而逐渐切除启动电阻。

3、电动机在使用过程中应注意以下几点：

　　①电动机不要长时间过载。

　　②电动机在启动时不能缺相。

　　③电动机在运行中不能缺相。

　　④电动机不能长时间工作在高电压下。

　　⑤电动机不能长时间工作在低电压下。

　　⑥电动机上的电源电压应保持三相平衡。

　　⑦电动机在旋转过程中，不能出现堵转（转子被卡住，不能转动）。

4、电动机的维护

　　搞好电动机的维护对减少电动机故障、提高电动机的使用寿命具有重要意义。

注意防止灰尘、油污和水滴进入电动机，经常保持电动机的内外清洁。

要防止杂物堵塞电动机风道，保持电动机通风良好。

不要让电动机在阳光下曝晒。