三相异步电动机的工作原理及控制电路
三相异步电动机和其他电动机想比较，具有结构简单，制造方便、运行可靠、价格低廉等一系列优点，因此应用广泛。
三相异步电动机的原理和结构
一、三相异步电动机的工作原理 （一）、三相交流电机的旋转磁场
1、旋转磁场的产生：三相交流电通给三相定子绕组（三个线圈彼此互隔1200分布在
定子铁心内圆的圆周上）
经过画图分析不同时间产生的磁场的位置，发现旋转磁场，并找出其特点
2、旋转磁场的特点：大小不变，以一个转速向某一个方向旋转，这个转速把它命名
为旋转磁场的同步转速n1
n1 =60 f / p
（f为电源频率；p为磁极对数）
3、思考：如何改变旋转磁场的方向？
方法：任意调换三相电源中的任意两根相线（交换两根相线即改变了三相电源的相序，从而可以改变旋转磁场的方向）
（二）、 三相异步电动机的工作原理
1、分析工作原理：三相电通给定子绕组，产生旋转磁场，静止的转子相对于旋转磁场有一个相对的切割磁力线的运动，产生感应电动势，产生感应电流，转子绕组上有了电流，在磁场中会受到电磁力的作用，形成电磁转矩T，驱动转子旋转起来，实现了电能转换成机械能的目的。
2、体会“三相异步电动机”名称的由来： “三相”：三相电通入三相定子绕组
“异步”：不同步，肉眼看不见的旋转磁场转速n1 和看到的转子转速n2大小不同（方向相同），且n1 >n2
“电动机”：最终实现了电能转换成机械能 3、简化模型：
在三相异步电动机的工作原理中：给定子绕组通电，然后转子绕组通过电磁感应产生电，这一点与变压器相似（一次侧通电，二次侧感应出电），所以经常为了分析的方便将三相异步电动机的结构比作变压器，如右图：
定子绕组 转子绕组
4、思考：如何改变转子旋转的方向？ 方法：通过任意调换两相电流的相序，改变旋转磁场的方向，就改变了转子的旋转方向 5、转差率 S=（n1-n）/n1
转子从静止开始运行，转差率S是从1趋向于0（但不能等于0，0 二、 三相异步电动机的基本结构 1、 三相异步电动机的结构 基本结构：定子有定子铁心和定子绕组 转子有转子铁心和转子绕组 定子与转子之间的气隙 材料：铁心均由硅钢片叠压而成； 转子绕组：可分为笼型和绕线型（其中笼型因结构简单等得到广泛应用） 三、 三相异步电动机的铭牌数据 1、额定容量（功率）PN （单位：KW） 含义：指转轴上输出的机械功率 表达式：机械功率=电动机的有功功率?电动机效率 2、额定电压UN （单位：V）：加在定子绕组上的线电压 3、额定电流IN （单位：A）：输入定子绕组的线电流 4、额定转速nN （单位：r/min） 5、额定频率 fN（单位：HZ）：我国工频为50HZ 6、绝缘等级 7、接法： 定子绕组有Y和△两种接法 三相异步电动机的起动 一、起动要求： 1. 应有足够大的起动转矩TS ； 2. 在保证TS 足够大前提下，起动电流IS越小越好 二、笼型异步电动机的起动 （一）、直接起动（全压起动） 1、分析过程： 在起动瞬间n=0，切割旋转磁场的速度最快，所以产生的感应电动势和感应电流最大，相对应的定子绕组的起动电流过大，是额定电流（4-7）倍； 2、存在问题： （1）起动电流过大，引起电网电压明显降低和电机发热 （2）起动转矩由于磁通和功率因素低，所以起动转矩TS 并不大，若低于负载转矩，则无法带动负载起动 故一般直接起动只适用于小型的笼型异步电动机（与电源容量相比），可按经验公式来确定是否能直接起动 （二）、 笼型异步电动机的减压起动 为了能安全起动，对笼型异步电动机实行减压起动 1. 定子串接电抗器或电阻的减压起动 方法：起动时，电抗器或电阻接入定子电路；起动后，切除电抗器或电阻，进行正常运行 特点：能耗较大，实际应用不多，不深入研究。 2. Y-△起动 方法：起动时将定子接成Y形，运行时定子绕组接成△形 研究起动情况： IsY= 1/3 * Is △ TsY= 1/3 * Ts △ 适用场所：运行于△形的笼型异步电动机，轻载起动 3. 自耦变压器起动 方法：起动时接入自耦变压器，运行时切除自耦变压器全压运行 研究起动情况：Is’= k2 * Is Ts’ = k2 * Ts （k为变压比且k <1） 适用场所：轻载起动 总结：笼型异步电动机的降压起动可以降低起动电流的大小，但与此同时起动转矩也减小了，所以它只适用于轻载起动 三、 三相异步电动机的调速 由转差率公式 S=（n1-n）/n1 得：n= n1 (1-S)=60f1(1-s)/p 所以调速方法有：1、改变定子绕组的磁极对数p-----变极调速 2、改变供电电网的频率f1-----------变频调速 3、改变定电动机的转差率S，方法有改变电压 调速、绕线式电机转子串电阻调速和串级调速。 （一）、变极调速 方法：通常用改变定子绕组的接法来改变磁极对数，转子均采用笼型转子 原理：将定子绕组串联，p大，电动机低速运行；将定子绕组并联，p小，电动机高 速运行 接线方式：△（低速）/YY（高速）、Y（低速）/YY（高速）等 （二）、 变频调速 方法：改变电源频率 注意点：电源频率降低调速时，若电源电压不变时，则磁通将增加，是铁心饱和， 从而导致铁损增加，这是不允许的。因此在变频调速的同时，为了保证磁通不变，就必须降低电源电压。使U1/f1 为常数。 （三）、改变转差率S 1、改变定子电压调速 适用场所：笼型异步电动机，向下调速 特点：调速范围很宽，缺点是低压时机械特性太软，转速变化大 2、转子串电阻调速 适用场所：中、小容量的绕线转子异步电动机，向下调速 特点：方法简单 四、 三相异步电动机的反转与制动 （一）、 三相异步电动机的反转 1、方法：改变三相电中任意两相电流相序，从而改变旋转磁场的方向，达到改变三相异步电动机的转子转动的方向 （二）、 三相异步电动机的制动 制动状态：转速方向n与电磁转矩T相反 制动结果：1、位能性负载一般处于制动状态是使其保持一定的运行速度 2、机械负载制动时一般是停车 制动方法：分为机械制动和动力制动两类 1、机械制动：采用电磁抱闸闸制动 2、动力制动： （1）、能耗制动 方法：切断电动机三相电源的同时，在任意二相绕组中接入直流电，并在定子回路中串入电阻用以限制强大的制动电流。 原理：在任意二相绕组中接入直流电流，在转子空间获得一个大小、方向不变的恒定磁场，从而使转子产生一个与电动机原转向相反的电磁转矩以实现制动。其实质是：用直流磁场消耗掉转子的动能，所以这种方法又叫动能制动或直流制动。 （2）、电源反接制动 方法：改变电动机定子绕组与电源联接相序 原理：产生一个与转速相反的电磁转矩T 注意点： a、为了限制制动电流和增大制动转矩，在转子回路串入制动电阻 b、当转速接近为0时，需立即切断电源，让电机停车