电机与控制电子教案：三相异步电动机.doc

【课题】 第章 新授课 【教学目标】 1．知识目标： 2．能力目标：3．情感目标：激发学生浓厚的学习兴趣，培养学生严谨的科学态度 【教学重点】【教学难点】 【教学方法】 读书指导法、分析法、演示法、练习法。 【课时安排】 2课时（90分钟）。 【教学过程】 〖导入〗（3分钟） 〖新课〗 第节一、、 三相对称交流电流流入对称的三相定子绕组，在定子绕组的空间可产生一个圆形的旋转磁场，旋转磁场与转子导体之间有相对运动，转子导体中产生感应电流，感应电流在磁场中受到电磁力的作用，从而顺着旋转磁场的方向旋转起来。旋转磁场的产生可以用下图说明。 思考： 为什么对称的三相定子绕组通过以对称的三相交流电流，能够产生旋转磁场？旋转磁场的转速和转向分别由什么决定？ 分析解答：因为三相交流电在相位上互差120(，而且是对称的，所以能产生一个圆形旋转磁场，使电动机的运行更加平稳，起动和过载能力、效率和功率因数都强于单相异步电动机。旋转磁场的转速与电源频率成正比，与磁极对数成反比。旋转磁场的转向由电源的相序决定。 三、 三相异步电动机的单相运行是指三相电动机在只有单相电源的场合，通过改变绕组的接法，作为一台单相电动机，也能运行。绕组接线如图所示，图（a）中，绕组“2”和“3”组成单相电动机的主绕组，“1”作为辅助绕组与外加电容器C串联；图（b）中，绕组“1”为单相电动机的主绕组，“3”和电容C串联组成辅助绕组电路，绕组“2”对辅助绕组电流的大小和相位有影响。 三相电动机在单相运行时，辅助绕组只串一个电容器，是不能获得圆形旋转磁场的，一般还需再串联一个电阻。若把一台三相异步电动机改接成单相电容运转式电动机，其有效功率只有原来额定功率的65%75%。 缺相运行状态三相异步电动机正常运行时，突遭一相电源断路，也就变成了一台单相电动机，在脉振磁场下继续旋转。导致电动机绕组被烧坏。第节A、B、C、D点分别为电动机的同步点、额定运行点、临界点和起动点。由图可见电动机在D点起动后，随着转速的上升转矩随之上升，在达到转矩的最大值后（C点），进入AC段的工作区域。 曲线的AC段：近似于线性，随着异步电动机的转矩增加而转速略有下降，从同步点A（，= 0，T = 0）到满载的B点（额定运行点），转速仅下降26 %，可见三相异步电动机在AC段的工作区域有较“硬”的机械特性。 额定运行状态：在B点，电动机工作在额定运行状态，在额定电压、额定电流下产生额定的电磁转矩，以拖动额定的负载，此时对应的转速、转差率均为额定值（额定值均用下标“N”表示）。电动机工作时应尽量接近额定状态运行，以使电动机有较高的效率和功率因数。 临界状态：C点被称为“临界点”，在该点产生的转达矩为最大转矩Tm ，它是电动机运行的临界转矩，因为一旦负载转矩大于Tm ，电动机因无法拖动而使转速下降，工作点进入曲线的CD段，在CD段随着转速的下降转矩继续减小，使转速很快下降至零，电动机出现堵转。C点为曲线AC段与CD段交界点，所以称为“临界点”，该点对应的转差率均为临界值。 转矩Tm与额定转矩TN之比称为电动机的过载能力λ，即 一般三相异步电动机的λ在1.82.2之间，这表明在短时间内电动机轴上带动的负载只要不超过1.82.2 TN ，电动机仍能继续运行，因此一定的λ表明电动机所具有的过载能力的大小。 起动状态：D点称为“起动点“。在电动机起动瞬间，= 0，= 1，电动机轴上产生的转矩称为起动转矩Tst（又称为“堵转转矩”）。Tst必须大于负载转矩，电动机才能起动，否则电动机将无法起动。 电动机产生的起动转矩Tst与额定转矩TN之比称为电动机的起动能力，即 一般三相异步电动机的起动能力在1 ~ 2之间第节、 三相异步电动机采用改变三相电源相序的方法来改变旋转磁场和转向, 从而改变电动机的转向。方法是: 将三根电源线的任意两根对调, 就可以改变电动机的转向，如图所示。 思考： 为什么对调任意两个电源线，即可改变三相电源的相序？从而改变旋转磁场以及电动机的旋转方向？ 二、 起动要求起动转矩Tst要大，以减小起动时间；起动电流Ist要小，以免导致电网电压下降，影响其它同一电网的设备正常运行和自身使用寿命。另外，起动方法和设备要求简单、经济、易操作。 视与电源容量的相对大小，三相异步电动机可直接起动或降压起动。 直接起动 电动机在额定电压、额定频率下进行的，起动电流大、起动转矩较大，且简单、方便，因此一般都作为首选采用。降压起动 一般20 kW以上较大容量的三相异步电动机，须采用以下各种降压起动的方法来限制起动电流，但应注意在降压起动时，起动转矩会因电压下降而会下降得更多。常用的降压起动方法有： 定子串电阻或电抗的降压起动 在定子绕组上串联电阻或电抗2．星—三角降压起动 正常运行时定子绕组为