三相异步电动机教案.docx
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三相异步电动机教案
三相异步电动机教案
山西财贸职业技术学院教案
课程名称电工电子教学对象
任课教师薛香娥授课日期
课
三相异步电动机题
1（知识方面:
了解三相异步电动机的基本结构、理解工作原理、电
教
磁转矩和机械特性，理解起动、调速、制动方法。
学
2.德育方面:
科学技术就是生产力。
目
3.技能方面:
识别三相异步电动机的基本结构。
的
教
1（三相异步电动机的工作原理学
重
2（机械特性点
与
难
点
《电工电子技术基础》沈国梁—机械工业出版社参
考《电路与电工技术》陆国和—高等教育出版社资
料
山西财贸职业技术学院教案
课时分配:
100分钟
一、复习（10分）
二、三相异步电动机的基本结构（25分）
三、三相异步电动机的工作原理（20分）
四、三相异步电动机的电磁转矩和机械特性（15分）
五、起动、调速、制动方法（25分）
机动（5分）
教学环节及内容教学方法说明
一、复习:
一、复习:
磁场和磁路提问启发
师生互动:
二、由问题导入新课二、由问题导入新课
磁场和磁路应用引入电动机结构
三、新知识内容三、新知识内容
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教学环节及内容教学方法说明
12.2（1三相异步电动机的结构
三相异步电动机主要由定子和转子构成。
定子和转子都
有铁心和绕组。
定子的三相绕组为AX、BY、CZ。
转子分为
鼠笼式和绕线式两种结构。
鼠笼式转子绕组有铜条和铸铝两
实物结构展示种形式。
绕线式转子绕组的形式与定子绕组基本相同，3个绕及PPT图示
组的末端连接在一起构成星形连接，3个始端连接在3个铜集
电环上，起动变阻器和调速变阻器通过电刷与集电环和转子
绕组相连接。
除些还有机座、端盖、风扇等。
12.2（2三相异步电动机的工作原理
1（旋转磁场
把三相定子绕组接成星形接到对称三相电源，定子绕组中便有对称三相电流流过。
（1）在对称的三相绕组中通入三相电流，可以产生在空间旋转的合成磁场。
（2）磁场旋转方向与电流相序一致。
电流相序为A-B-C时磁场顺时针方向旋转;电流相序为A-C-B时磁场逆时针方向旋转。
（3）磁场转速（同步转速）与电流频率有关，改变电流频率可以改变磁场转速。
对两极（一对磁极）磁场，电流变化一周，则
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磁场旋转一周。
同步转速no与磁场磁极对数p的关系为:
f601n,r/minop
2三相异步电动机的转动原理
静止的转子与旋转磁场之间有相对运动，在转子导体中
产生感应电动势，并在形成闭合回路的转子导体中产生感应
录像电流，其方向用右手定则判定。
转子电流在旋转磁场中受到
磁场力F的作用，F的方向用左手定则判定。
电磁力在转轴PPT图示分析
上形成电磁转矩。
电磁转矩的方向与旋转磁场的方向一致。
电动机在正常运转时，其转速n总是稍低于同步转速no，因而称为异步电动机。
又因为产生电磁转矩的电流是电磁感应所产生的，所以也称为感应电动机。
异步电动机同步转速和转子转速的差值与同步转速之比称为转差率，用s表示，即:
n,nos,，100%
no
转差率是异步电动机的一个重要参数。
异步电动机在额定负载下运行时的转差率约为1%~9%。
12.2（2三相异步电动机的电磁转矩和机械特性1三相异步电动机的电磁转矩
三相异步电动机的电磁转矩T是由旋转磁场的每极磁通
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与转子电流I相互作用而产生的，故电磁转矩与转子电流2
Icos,的有功分量及定子旋转磁场的每极磁通,成正比，即:
22
T,K,Icos,T22
cos,式中K是一个与电动机结构有关的常数。
将I、的T22
PPT图示分析及实,表达式及与U的关系式代入上式，得三相异步电动机电磁1例分析
转矩公式的另一个表示式:
2sRU21T,K22R，（sX）220
式中K是一常数。
可见电磁转矩T也与转差率s有关，并且与定子每相电压U的平方成正比，电源电压对转矩影响1
较大。
同时，电磁转矩T还受到转子电阻R的影响2
2三相异步电动机的机械特性
起动转矩
电动机刚起动（n=0，s=1）时的转矩称为起动转矩。
额定转矩
电动机在额定负载下工作时的电磁转矩称为额定转矩，忽略空载损耗转矩，则额定转矩等于机械负载转矩。
最大转矩
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最大转矩
R2dT,s对应于最大转矩的转差率s可由,0求得，为m。
mXds20
最大转矩为:
PPT图示分析
2U1T,Kmax2X20
Tmax,,过载系数:
TN
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12.2（4三相异步电动机的使用
1（三相异步电动机铭牌数据
三相异步电动机
型号Y132M—4功率7.5KW频率50HZ
电压380V电流15.4A接法?
转速1440r/min绝缘等级B工作方式连续
启发式年月日编号电机厂，，
图示分析
2（型号:
结合PPT图及实例Y132M—4分析三相异步电动机磁极数（4极）
机座中心高度（132mm）机座长度代号（中机座）功率:
电动机在铭牌规定条件下正常工作时转轴上输出的机械功率，称为额定功率或容量。
电压:
电动机的额定线电压。
电流:
电动机在额定状态下运行时的线电流。
频率:
电动机所接交流电源的频率。
。
转速:
额定转速。
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2三相异步电动机的起动
直接起动:
直接起动是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到额定电压上的起动方式，又叫全压起动。
启发式优点:
起动简单。
图示分析
缺点:
起动电流较大，将使线路电压下降影响负载正常工作。
结合PPT图分析适用范围:
电动机容量在10kW以下，并且小于供电变压器容量的20,。
降压起动:
Y-Δ换接起动:
在起动时将定子绕组连接成星形，通电后电动机运转，当转速升高到接近额定转速时再换接成三角形。
适用范围:
正常运行时定子绕组是三角形连接，且每相绕组都有两个引出端子的电动机。
优点:
起动电流为全压起动时的1,3。
缺点:
起动转矩均为全压起动时的1,3。
自耦降压起动:
利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低，以达到减小起动电流的目的。
自耦变压器备有40,、60,、80,等多种抽头，使用时要根据电动机起动转矩的要求具体选择。
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绕线式异步电动机转子绕组串入附加电阻后，既可以降
低起动电流，又可以增大起动转矩。
3三相异步电动机的调速
60f1,（1,）,（1,）nsns三相异步电动机的转速:
op
变极调速:
通过改变电动机的定子绕组所形成的磁极对
数p来调速。
因磁极对数只能是按1、2、3、…、的规律变化，所以用这种方法调速，电动机的转速不能连续、平滑地进行启发式调节。
图示分析
变频调速:
通过变频器把频率为50Hz工频的三相交流电
结合PPT图分析源变换成为频率和电压均可调节的三相交流电源，然后供给三相异步电动机，从而使电动机的速度得到调节。
变频调速属于无级调速，具有机械特性曲线较硬的特点。
变转差率调速:
通过改变转子绕组中串接调速电阻的大小来调整转差率实现平滑调速的，又称为变阻调速。
调速电阻的接法与起动电阻相同。
这种方法只适用于绕线式异步电动机。
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三相异步电动机的反转
因为三相异步电动机的转动方向是由旋转磁场的方向决
定的，而旋转磁场的转向取决于定子绕组中通入三相电流的
相序。
因此，要改变三相异步电动机的转动方向非常容易，只要将电动机三相供电电源中的任意两相对调，这时接到电启发式动机定子绕组的电流相序被改变，旋转磁场的方向也被改变，图示分析
电动机就实现了反转。
结合PPT图分析4三相异步电动机的制动
能耗制动:
电动机定子绕组切断三相电源后迅速接通直流电源。
感应电流与直流电产生的固定磁场相互作用，产生的电磁转矩方向与电动机转子转动方向相反，起到制动作用。
特点:
是制动准确、平稳，但需要额外的直流电源。
反接制动:
电动机停车时将三相电源中的任意两相对调，使电动机产生的旋转磁场改变方向，电磁转矩方向也随之改变，成为制动转矩。
注意:
当电动机转速接近为零时，要及时断开电源防止电动机反转。
特点:
简单，制动效果好，但由于反接时旋转磁场与转子间的相对运动加快，因而电流较大。
对于功率较大的电动机制
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动时必须在定子电路（鼠笼式）或转子电路（绕线式）中接
入电阻，用以限制电流。
发电反馈制动:
电动机转速超过旋转磁场的转速时，电
磁转矩的方向与转子的运动方向相反，从而限制转子的转速，起到了制动作用。
因为当转子转速大于旋转磁场的转速时，启发式有电能从电动机的定子返回给电源，实际上这时电动机已经图示分析
转入发电机运行，所以这种制动称为发电反馈制动。
结合PPT图分析5（三相异步电动机的选择
合理选择电动机关系到生产机械的安全运行和投资效益。
可根据生产机械所需功率选择电动机的容量，根据工作环境选择电动机的结构形式，根据生产机械对调速、起动的要求选择电动机的类型，根据生产机械的转速选择电动机的转速
6（电动机的安装与接地
电动机的安装应遵循如下原则:
（1）有大量尘埃、爆炸性或腐蚀性气体、环境温度40?
以上以及水中作业等场所，应该选择具有合适防护型式的电动机。
（2）一般场所安装电动机，要注意防止潮气。
不得已的情况
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下要抬高基础，安装换气扇排潮。
（3）通风条件要良好。
环境温度过高会降低电动机的效率，多媒体教学甚至使电动机过热烧毁。
（4）灰尘少。
灰尘会附在电动机的线圈上，使电动机绝缘电阻降低、冷却效果恶化。
（5）安装地点要便于对电动机的维护、检查。
电动机的绝缘如果损坏，运行中机壳就会带电。
一旦机壳带电而电动机又没有良好的接地装置，当操作人员接触到机壳时，就会发生触电事故。
因此，电动机的安装、使用一定要有接地保护。
在电源中性点直接接地系统，采用保护接中性线，在电动机密集地区应将中性线重复接地。
在电源中性点不接地系统，应采用保护接地。
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课后小结:
作业布置:
见学生学习任务书
抽阅记录:
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课程名称电工电子教学对象
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课
常用低压电器
题
1（知识方面:
了解常用低压电器的分类作用、;掌握常用继电器的教
结构和特点，了解常用低压电器的电气图形和符号学
2.德育方面:
抓住事物的特点，控制其变化趋势。
目
3.技能方面:
初步会使用常用低压控制与保护电器的
教
学
1（低压电器中的触点和电弧重
点
2（空气断路器、交流接触器与
难
点
《电工电子技术基础》沈国梁—机械工业出版社参
考《电路与电工技术》陆国和—高等教育出版社资
料
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课时分配:
100分钟
一、复习（10分）二、常用低压电器的功能作用、分类（20分）三、常用低压控制与保护电器（65分）
机动（5分）
教学环节及内容教学方法说明
一、复习:
一、复习:
区分低压和高压范围
:
二、由问题导入新课二、由问题导入新课
提问启发由低压电路引入控制和完成该电路工作的电器师生互动
三、新知识内容三、新知识内容
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13.1常用低压控制电器功能、作用
电器:
是指能自动或手动接通和断开电路，以及对电路
或非电路现象能进行切换、控制、保护、检测、变换和调节
的元件。
低压电器:
通常是指交流1000V及以下与直流1200V及
以下电路中起通断、控制、保护和调节作用的电气设备。
13.2常用低压控制电器分类
按控制作用分类实物及多媒体
执行电器:
用来完成某种动作或传递功率。
例如:
电磁铁。
结合PPT图分析控制电器:
用来控制电路的通断。
例如:
开关、继电器。
主令电器:
用来控制其它自动电器的动作，以发出控制“指令”。
例如:
按钮、转换开关等。
保护电器:
用来保护电源、电路及用电设备，使它们不致在短路、过载状态下运行，免遭损坏。
例如:
熔断器、热继电器等。
按动作方式分
自动切换电器:
按照信号或某个物理量的变化而自动动作的电器。
接触器、继电器等。
非自动电器:
通过人力操作而动作的电器。
开关、按钮等
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按动作原理分类
电磁式电器:
它是根据电磁铁的原理工作的。
例如:
接触器、
继电器等。
非电磁式电器:
它是依靠外力（人力或机械力）或某种非电
量的变化而动作的电器。
例如:
行程开关、按钮、速度继电
器、热继电器等。
图示分析
13.2常用低压控制与保护电器
结合PPT图分析许多低压控制与保护电器不能截然分开。
1（低压电器中的触点和电弧现象
触头系统:
由动触头、触头弹簧、静触头、支架等组成
（1）作用:
接通和断开电路的作用
（2）材料:
铜、银
黄铜—指式;银铜合金—桥式
（3）结构形式
桥式触头（双断点）:
点按触:
电流不大;
面按触:
大电流的场合
指形触头:
通电次数多、电流大的场
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电弧现象:
在载流情况下的触头分断时，当电流超过某
数值（0.25-1A）或电压超过某一数值（12-20V）则触头之间
易产生电弧。
是游离和去游离的统一体。
电弧的危害:
使电路仍然保持导通状态，延迟了电路的
开断。
会烧损触点，缩短电器的使用寿命。
灭弧措施:
使电弧拉长，使弧柱冷却，把电弧分成若干图示分析
短弧等方法。
结合PPT图分析a.电动力灭弧:
双断口触头系统，特点:
无需专门的灭弧装置，一般用于交流电器。
（见动画一）
b.磁吹灭弧:
在触头电路中串入一个磁吹线圈，广泛用于直流接触器中。
c.窄缝灭弧:
用于AC或DC接触器上。
d.金属栅片灭弧:
栅片灭弧的原理
2（按钮
按钮的触点分常闭触点（动断触点）和常开触点（动合触点）两种。
常闭触点是按钮未按下时闭合、按下后断开的触点。
常开触点是按钮未按下时断开、按下后闭合的触点。
按钮按下时，常闭触点先断开，然后常开触点闭合;松开后，依靠复位弹簧使触点恢复到原来的位置。
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3（开关电器
开关电器是在控制电路中用于不频繁地接通或断开电路
的开关，或用于机床电路电源的引入开关。
刀开关:
刀开关又叫闸刀开关，一般用于不频繁操作的低压
电路中，用作接通和切断电源，或用来将电路与电源隔离，有时也用来控制小容量电动机的直接起动与停机。
图示分析
刀开关由闸刀（动触点）、静插座（静触点）、手柄和绝缘底
结合PPT图分析板等组成。
1、刀开关种类很多。
按极数分为单极、双极和三极;按结构分为平板式和条架式;按操作方式分为直接手柄操作式、杠杆操作机构式和电动操作机构式;按转换方向分为单投和双投等。
2、刀开关一般与熔断器串联使用，以便在短路或过负荷时熔断器熔断而自动切断电路。
3、刀开关额定电压通常为250V和500V，额定电流在1500A下。
4、安装刀开关时，电源线应接在静触点上，负荷线接在与闸刀相连的端子上。
对有熔断丝的刀开关，负荷线应接在闸刀下侧熔断丝的另一端，以确保刀开关切断电源后闸
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刀和熔断丝不带电。
在垂直安装时，手柄向上合为接通电源，
向下拉为断开电源，不能反装。
5、刀开关的选用主要考虑回路额定电压、长期工作电流
以及短路电流所产生的动热稳定性等因素。
刀开关的额定电
流应大于其所控制的最大负荷电流。
用于直接起停3kW及以下的三相异步电动机时，刀开关的额定电流必须大于电动机图示分析
额定电流的3倍。
结合PPT图分析组合开关
组合开关又叫转换开关，是一种转动式的闸刀开关，主要用于接通或切断电路、换接电源、控制小型鼠笼式三相异步电动机的起动、停止、正反转或局部照明。
组合开关有若干个动触片和静触片，分别装于数层绝缘件内，静触片固定在绝缘垫板上，动触片装在转轴上，随转轴旋转而变更通、断位置。
行程开关
行程开关也称为位置开关，主要用于将机械位移变为电信号，以实现对机械运动的电气控制。
当机械的运动部件撞击触杆时，触杆下移使常闭触点断开，常开触点闭合;当运动部件离开后，在复位弹簧的作用下，触杆回复到原来位置，
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各触点恢复常态。
4（主令电器
主令电器是自动控制系统中用于接通或断开控制电路的图示分析
电器设备，用以发送控制指令或用作程序控制。
按其作用可
结合PPT图分析分为:
按钮，行程开关，接近开关，万能转换开关，主令控制器及其它。
它的信号指令将通过继电器、接触器和其它电器的动作，接通和分断被控制电路，以实现对电动机和其它生产机械的远距离控制。
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5（空气断路器
—自动开关或空气开关
自动开关:
正常情况下过流脱扣器的衔铁是释放着的，
严重过载或短路时，线圈因流过大电流而产生较大的电磁吸
力，把衔铁往下吸而顶开锁钩，使主触点断开，起过流保护
作用。
欠压脱扣器在正常情况下吸住衔铁，主触点闭合，电图示分析
压严重下降或断电时释放衔铁而使主触点断开，实现欠压保
结合PPT图分析护。
电源电压正常时，必须重新合闸才能工作。
兼有刀开关
和熔断器的作用。
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6（交流接触器
线圈通电时产生电磁吸引力将衔铁吸下，使常开触点闭
合，常闭触点断开。
线圈断电后电磁吸引力消失，依靠弹簧
使触点恢复到原来的状态。
根据用途不同，交流接触器的触点分主触点和辅助触点两种。
主触点一般比较大，接触电阻较小，用于接通或分断图示分析
较大的电流，常接在主电路中;辅助触点一般比较小，接触
结合PPT图分析电阻较大，用于接通或分断较小的电流，常接在控制电路（或称辅助电路）中。
有时为了接通和分断较大的电流，在主触点上装有灭弧装置，以熄灭由于主触点断开而产生的电弧，防止烧坏触点。
接触器是电力拖动中最主要的控制电器之一。
在设计它的触点时已考虑到接通负荷时的起动电流问题，因此，选用接触器时主要应根据负荷的额定电流来确定。
如一台Y112M-4三相异步电动机，额定功率4kW，额定电流为8.8A，选用主触点额定电流为10A的交流接触器即可。
除电流之外，还应满足接触器的额定电压不小于主电路额定电压。
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7（熔断器
熔断器主要作短路或过载保护用，串联在被保护的线路中。
线路正常工作时如同一根导线，起通路作用;当线路短路或
过载时熔断器熔断，起到保护线路上其他电器设备的作用。
选择熔体额定电流的方法如下:
（1）电灯支线的熔体:
熔体额定电流?
支线上所有电灯的工图示分析
作电流之和。
结合PPT图分析
（2）一台电动机的熔体:
熔体额定电流?
电动机的起动电流?
2.5如果电动机起动频繁，则为:
熔体额定电流?
电动机的起动电流?
（1.6~2）
（3）几台电动机合用的总熔体:
熔体额定电流=（1.5~2.5）×容量最大的电动机的额定电流+其余电动机的额定电流之和
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13.1（4继电器
继电器是一种根据特定输入信号而动作的自动控制电
器，其种类很多，有中间继电器、热继电器、时间继电器等
类型。
与接触器的区别
继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接
触器只有在一定的电压信号下动作。
继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器则用来控制大电流电路，因此，继电器触头容量较小（不大于5A），图示分析
且无灭弧装置。
结合PPT图分析1（热继电器
热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电器，在电路中用作电动机的过载保护
双金属片的热继电器，下层金属膨胀系数大，上层的膨胀系数小。
当主电路中电流超过容许值而使双金属片受热时，双金属片的自由端便向上弯曲超出扣板，扣板在弹簧的拉力下将常闭触点断开。
触点是接在电动机的控制电路中的，控制电路断开便使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路。
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II
FR发热元件双金属片
发热元件常闭触点
弹簧FR复
位常闭触点扣板按
钮
2（压力继电器
压力继电器是一种非电继电器，是一个带有电器触点的图示分析
弹簧压力计。
结合PPT图分析3（中间继电器
中间继电器通常用来传递信号和同时控制多个电路，也
可用来直接控制小容量电动机或其他电气执行元件。
中间继电器的结构和工作原理与交流接触器基本相同，与交流接触器的主要区别是触点数目多些，且触点容量小，只允许通过小电流。
在选用中间继电器时，主要是考虑电压等级和触点数目
KAKAKA
常闭触点常开触点线圈
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4（时间继电器
时间继电器是利用电磁原理或机械原理实现触点延时闭合或延时断开的自动控制电器。
图示分析
常用的种类有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式。
结合PPT图分析用途
通电延时空气式时间继电器利用空气的阻尼作用达到动作延时的目的。
吸引线圈通电后将衔铁吸下，使衔铁与活塞杆之间有一段距离。
在释放弹簧作用下，活塞杆向下移动。
在伞形活塞的表面固定有一层橡皮膜，活塞向下移动时，膜上面会造成空气稀薄的空间，活塞受到下面空气的压力，不能迅速下移。
当空气由进气孔进入时，活塞才逐渐下移。
移动到最后位置时，杠杆使微动开关动作。
KTKTKT
线圈常闭触点
常开触点
13.1（5常用低压电器的电气图形和符号
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课后小结:
作业布置:
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抽阅记录:
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三相异步电动机点动和直接控制电路题
教1（知识方面:
理解三相异步电动机的点动和直接控制电路组成、原学理，控制方法。
目2.德育方面:
总结事物变化规律遵循客观规律办事。
的3.技能方面:
能够用实物进行实际控制电路连接的方法。
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