《电机与控制》教案第4章三相异步电动机.doc

PAGE 【课题】 第四章三相异步电动机 新授课 【教学目标】 1．知识目标：了解日用电器中使用的其他类型电动机（三相异步电动机、单相同步电动机、步进电动机）的基本结构、原理和应用。 2．能力目标：能够对日常使用电器中的电动机的类别进行判别，并能够了解他们的工作原理，为故障维修打下理论基础。 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，锻炼实际分析能力，培养动手能力。 【教学重点】 日常使用电器中的电动机的类别判别。 【教学难点】 三相异步电动机、同步电动机的结构和工作原理。 【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） 提问： 以前介绍过的几种电动机的结构及其工作原理。 〖新课〗 第一节三相异步电动机的结构和工作原理 一、三相异步电动机的结构 定子：绕组为三相绕组，空间分布上完全对称。可星形或角形联结。 转子：笼型或绕线型两种。 二、三相异步电动机的工作原理 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、三相异步电动机的的单向运行 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。该状态导致电动机绕组被烧坏。 第二节三相同步电动机的运行特性 一、三相异步电动机的机械特性 三相异步电动机的机械特性曲线，如图，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A–C段的工作区域。 二、三相异步电动机的运行性能 三相异步电动机的运行性能： 1．曲线的A–C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（n = n0，s = 0，T = 0）到满载的B点（额定运行点），转速仅下降2 ~ 6 %，可见三相异步电动机在A–C段的工作区域有较“硬”的机械特性。 2．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。 3．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C–D段，在C–D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A–C段与C–D段交界点，所以称为“临界点”，该点对应的转差率均为临界值。 电动机产生的最大转矩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1.8 ~ 2.2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1.8 ~ 2.2 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。 4．起动状态：D点称为“起动点“。在电动机起动瞬间，n = 0，s = 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。 第三节三相异步电动机的反转、起动和