实验四 三相异步电动机的起动与调速
三相异步电动机的起动与调速实验报告
三相异步电动机的起动与调速实验报告实验报告：三相异步电动机的起动与调速一、实验目的1.学会使用三相异步电动机进行起动和调速实验；2.理解三相异步电动机的工作原理和特性；3.掌握控制电源频率和电压对电动机起动和调速的影响。
二、实验原理1.三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动可以分为直接起动、通过降压启动器起动和通过自耦变压器起动等几种方式。
实验中我们采用的是直接起动方式。
直接起动是将三相电源直接接到电动机的定子绕组上，通过电源的三相电流激励定子绕组产生磁场，使得电动机启动转矩产生，从而实现电机的起动。
2.三相异步电动机的调速三、实验装置和仪器1.三相异步电动机：用于实现起动和调速实验。
2.控制电源：用于提供三相交流电源，调整电源频率和电压。
3.电压表和电流表：用于测量电源电压和电流。
4.转速计：用于测量电动机转速。
5.手动控制开关。
四、实验步骤1.连接实验电路：将三相异步电动机与控制电源、电压表和转速计连接起来，根据电路图正确接线。
2.起动实验：将控制电源调至合适的频率和电压，打开电源开关，记录电动机的起动时间，并观察电动机的起动转矩和转速情况。
3.调速实验：保持电动机运行状态，通过改变控制电源的频率和电压，逐渐增大或减小转速，同时记录相应的电源频率和电压。
五、实验结果与分析1.起动实验结果：记录电动机的起动时间，并观察电动机的起动转矩和转速情况。
2.调速实验结果：通过改变控制电源的频率和电压，记录相应的转速和电源频率和电压，并绘制转速和电源频率、电压的关系图。
六、实验结论通过实验我们可以得到以下结论：1.三相异步电动机可以通过改变电源频率和电压来实现起动和调速；2.电源频率和电压对电动机起动和调速有直接的影响；3.控制电源的频率和电压可以调整电动机的转速；七、实验总结通过本次实验，我深入了解了三相异步电动机的起动和调速原理和特性。
在实验中，我掌握了使用三相异步电动机进行起动和调速的操作方法，并学会了通过改变电源频率和电压来调整电动机的转速。
三相异步电动机的起动与调速实验原理
三相异步电动机的起动与调速实验原理三相异步电动机是工业和家庭使用中最普遍的电动机。
其结构简单、性能稳定、故障率低、使用寿命长、维护成本低等优点，使得其被广泛应用于各种机械设备、压缩机、水泵、风扇等领域。
起动和调速是三相异步电动机运行的两个重要参数。
起动是指当电动机停止工作后重新启动的过程，调速是指根据工况需要改变电动机转速的过程。
本实验旨在探究三相异步电动机的起动和调速原理，并提供相关实验过程和数据分析。
一、起动实验原理三相异步电动机旋转时，电机产生的磁通量与旋转的同步速度不同。
当电动机停止后，转子上的磁通量与定子绕组中的磁通量存在差异。
这种差异会产生感应电动势，从而产生电流，这个过程被称为转子电动势或者诱导电动势。
在起动过程中，需要通过外部直流电源加上励磁电流，与转子电动势产生作用，使转子开始旋转。
起动时，电源的直流电压加到电动机定子绕组上，电动机的转子开始旋转，开始产生诱导电动势。
当转子旋转速度接近同步速度时，电动机称为同步运行。
在起动期间，由于初始转矩低，转子转速较慢，同步速度不易达到。
这时候，为了防止电动机过载，需要启动电动机保护器，保护器中的热继电器会自动切断电源，从而保护电动机。
二、实验过程1. 实验设备准备：三相异步电动机、电源电缆、电池、保护器、电流表、万用表、转速表、电阻箱等。
2. 接线并设定电流值：将电动机与电源电缆接入，接线过程中需要注意接线正确。
设定适当的电流值，并开始记录数据。
3. 启动电动机：通过保护器开关启动电动机，等待电动机开始旋转。
4. 记录数据：记录电动机转速、电流和电压值，同时获得电动机启动时间和转矩。
5. 重复实验：重复上述步骤，多次进行实验并记录数据，以便进行平均数计算和结果验证。
三、数据分析在起动实验中，需要记录的数据包括电动机启动时间、电流、电压和转速值。
在多次实验后，根据数据计算出平均值，并进行结果分析。
启动时间：启动时间是电动机开始运转到转子开始旋转的时间间隔。
三相异步电动机启动制动和调速
软启动器的工作原理简单，它通过软硬件方法，实时检测定子电流、 电压、功率因数或电动机的转矩值，经过计算得到一个准确的晶闸管 的移相角，使加在电动机上的电压或启动电流按某一规律变化（如斜 坡电压软启动、恒流软启动等），优化异步电动机的启动性能。软启
动器也可用PWM方式实现。
21
4.2 三相异步电动机的制动
复杂度 最简单
一般 简单 较复杂
适用性 电机小于7.5kW
任意容量，轻载 正常 ，频繁启动 大容量，大负载
15
Y
自耦变压器
3 1 k
改善结构
通过改变鼠笼式异步电动机的结构，既减小启动电流，又能获得较大 的启动转矩，即通过改变结构来改善电动机的启动性能。
1、增大转子电阻 这种电动机又称为高转差率鼠笼型异步电动机，其转子导条不用普通 的铝条，而是采用电阻率较高的铝合金（ZL-14），通过适当加大转 子导条的电阻来改善启动性能。
如同直流电动机一样，异步电动机制动的目的有两个： • 使传动系统迅速减速或停车； • 限制位能性负载的下放速度。
如果三相异步电动机的电磁转矩Te和转速n的方向相反，电动机便 处于制动状态。在制动状态下，电动机的电磁转矩起反抗旋转的作 用，为制动性转矩。
异步电动机的制动方法有：回馈制动、反接制动和能耗制动 。
n0 n s n0
n n0 (1 s)
1、直流电动机使用静差率，利用理想空载转速和转速（转速降）来
描述，它们都是转子的转速，是机械运动；
2、异步电动机使用转差率，利用旋转磁场的转速和转子的转速来描述， 同步转速非机械转速，也不是理想空载转速；
3、转差率与空载转速无关，更不能等同于转速降。
U L 3U P UL UP
三相异步电动机的起动与调速
三相异步电动机的起动与调速
三相异步电动机是由三条相线和三个电感器组成的电动机，它可以用来调整电动机的
转速，用于驱动各种各样的机械设备和机械设备，如泵、制冷设备、风机、纺织机械和研
磨机械等。
在使用过程中，我们需要正确的起动和调速，以确保电动机的正常运行。
三相异步电动机的起动主要有直接起动和绕组起动两种方式，分别用于低功率和大功
率的电动机。
直接起动只需要将电动机的三个相绕组连接到对应的电源，即可起动电动机。
而绕组起动则需要用一个外置的起动电动机来帮助启动大功率的电动机，以确保电动机的
正常运行。
三相异步电动机调速是指改变电动机的转速和功率输出，从而达到调节电动机运行状
态的目的。
为了调整电动机的转速，可以使用变频器、变阻器和磁控管来实现。
其中，变
频器是利用可变的频率，来控制电动机的转速和功率，而变阻器则是改变电流的大小来调
整速度，而磁控管则是利用可调大小的磁字段，在定宽度脉冲调节之下，改变磁场大小，
以此改变电动机的转速，从而达到调节电动机转速的目的。
三相异步电动机起动与调速既是安全又是关键，一旦有不当的操作，可能会对电动机
的性能产生影响。
因此，在使用三相异步电动机调速之前，应充分考虑电动机的类型、功
率和负荷，以确保其正常运行。
同时，也要确保在安装和操作过程中，能够正确的安装起
动装置，以及恰当的设定和调整，以确保电动机的顺利运行。
实验四三相异步电动机的起动与调速
实验四三相异步电动机的起动与调速一．实验目的通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法;二．实验项目1．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动;2．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速;三．实验方法1．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动;实验线路如图3-7,电机为M09绕线式异步电动机,额定参数为：U N=220VY型接线,I N=,P N=100W,n N=1420r/min;电机定子绕组Y形接法;转子串入的电阻由刷形开关来调节,调节电阻采用MEL-09的绕线电机起动电阻分0,2,5,15,∞五档,MEL-13中“转矩控制”和“转速控制”开关扳向“转速控制”,“转速设定”电位器旋钮顺时针调节到底;a．起动电源前,把调压器退至零位,起动电阻调节为零;b．合上交流电源,调节交流电源使电机起动;注意电机转向是否符合要求;c．在定子电压为180伏时,逆时针调节“转速设定”电位器到底,绕线式电机转动缓慢只有几十转,读取此时的转矩值I st和I st;d．用刷形开关切换起动电阻,分别读出起动电阻为2Ω、5Ω、15Ω的起动转矩T st和起动电流I st,填入表3-9中;注意：实验时通电时间不应超过20秒的以免绕组过热;2．绕线式异步电动机绕组串入可变电阻器调速;实验线路同前如图3-7,电机为M09绕线式异步电动机,额定参数为：U N=220VY型接线,I N=,P N=100W,n N=1420r/min;电机定子绕组Y 形接法;MEL-13中“转矩控制”和“转速控制”选择开关扳向“转矩控制”,“转矩设定”电位器逆时针到底,“转速设定”电位器顺时针到底;MEL-09“绕线电机起动电阻”调节到零;a．合上电源开关,调节调压器输出电压至U N=220伏,使电机空载起动;b．调节“转矩设定”电位器调节旋钮,使电动机输出功率接近额定功率并保持输出转矩T2不变,改变转子附加电阻,分别测出对应的转速,记录于表3-10中;表3-10 U=220伏T2=四．实验分析1.绕线式异步电动机转子绕组串入电阻对起动电流和起动转矩的影响;2.绕线式异步电动机转子绕组串入电阻对电机转速的影响;由实验数据可知,随着转子绕组串入电阻的增大,起动电流逐渐减小,起动转矩先增大后减小,其转速也相应减小;五．思考题1.起动电流和外施电压正比,起动转矩和外施电压的平方成正比在什么情况下才能成立当电网频率和三相交流异步电机的阻抗参数都为常数时,电机的最大转矩、起动转矩均与外施电压的平方成正比;2.起动时的实际情况和上述假定是否相符,不相符的主要因素是什么不相符,主要是因为负载是感性的,电启动中电流和电压是变化的。
三相交流异步电动机的启动调速及制动
三相交流异步电动机的启动调速及制动一、三相交流异步电动机的启动电动机从接入电网开始转动，逐渐增加转速一直达到正常转速为止，这段过程为启动过程，通常只有几十分之一描到几秒钟。
启动电流与启动转矩是衡量电动机好坏的主要依据。
电动机开始转动时转子电路中感应电动势最大，一般为额定情况下的20倍左右。
但由于此时转子电抗也最大，故转子电流为额定情况下的5-8倍。
由于异步电动机转子电能是由定子绕组供给的，所以定子绕组中的电流亦将为额定时的4-7倍。
起动时虽然转子电流较大，但此时电抗也很大，则使转子功率因数COS①2很小，所以启动转矩并不大。
启动电流大，电网电压降大，影响其他电气设备的正常工作；其次对于频繁开、停的设备将使其电动机发热，影响电动机的寿命。
启动转矩小，电动机不能带负载启动或是启动时间过长而使电动机温升过高。
衡量电动机启动性能的好坏，主要有如下三点：1、启动电流尽可能小；2、启动转矩尽可能大些；3、启动设备简单、经济，操作方便二、三相鼠笼式异步电动机的启动1、全压启动把电动机直接接到电压与电动机额定电压相等的电网上则称为全压启动。
这种方法的优点是操作简便，成本低；但启动电流较大。
为了保证电动机启动时不引起电网电压下降太多，电动机的额定容量满足下列经验公式的要求时才允许全压启动：Ist∕IR<3∕4+上述表达式中ISt表示电动机起动电流，IR表示电动机额定电流，一般情况下1st大约为4〜7倍，因为电动机的额定容量不超过电源变压器容量的15%〜20%时都允许全压启动。
2、降压启动降压起动是用降低电动机端电压的办法来减小启动电流。
当电压降低时起动转矩按电压的平方成正比例下降，故此种方法适用于空载或轻载情况下起动。
降压起动有三种方法：a.串电阻降压起动：这种方法是在三相定子绕组中串接相同电阻（或变阻器）。
分手动与自动控制两种。
b.星形一三角形降压起动：这种起动方法适用于工作时定子绕组为三角形接法的电动机。
三相异步电动机的起动与调速实验报告
三相异步电动机的起动与调速实验报告实验报告：三相异步电动机的起动与调速引言：一、实验目的：1.了解三相异步电动机的起动原理；2.熟悉三相异步电动机的转子启动方法；3.掌握三相异步电动机的调速控制原理；4.实验验证电压调制调速与变频器调速的效果。
二、实验仪器与设备：1.三相异步电动机；2.电动机启动电容器；3.电源；4.变压器；5.变频器。
三、实验原理：1.三相异步电动机的起动原理：三相异步电动机的起动有直接启动和间接启动两种方法。
直接启动是将电动机直接连接到电源上，通过电流大小的限制和时间延迟来确保电动机的安全起动。
间接启动是通过在电动机的主回路中加入启动电容器来增加电动机的起动转矩，使电动机能够正常起动。
2.三相异步电动机的调速原理：四、实验步骤与结果：1.实验起动部分：（1）将电动机的U、V、W三相绕组分别与电源的U、V、W相连接；（2）通过开关将电容器接入电动机的主回路；（3）按下启动按钮，记录电动机的起动时间；（4）重复实验3次，取平均值。
2.实验调速部分：（1）使用电压调制调速方法，通过改变电源的电压大小，观察电动机的转速变化；（2）使用变频器调速方法，通过改变变频器的输出频率，观察电动机的转速变化；（3）记录不同电压或频率下电动机的转速，并绘制转速-电压（或频率）曲线。
五、实验讨论与分析：1.起动部分：根据实验结果，我们可以得到电动机的起动时间。
通过与电动机的技术手册对比，可以验证实验结果与理论值的一致性。
2.调速部分：通过对转速-电压（或频率）曲线的分析，我们可以发现电压或频率与电动机的转速之间存在一定的线性关系。
在电压调制调速方法中，电压越高，电动机的转速越大；在变频器调速方法中，频率越高，电动机的转速越大。
这与我们之前学到的电动机调速原理是一致的。
六、实验总结：通过本次实验，我们深入了解了三相异步电动机的起动方法和调速控制原理，并通过实验验证了电压调制调速与变频器调速的效果。
掌握了这些知识和技能，有助于我们在实际工程中更好地应用与操作三相异步电动机。
实验四PLC三相异步电动机的星三角换接起动
实验四三相异步电动机的星/三角换接启动控制在三相异步电动机的星/三角换接启动控制实验区完成本实验注意：（本实验只能在实验台上完成），由于电机正反转换接时，有可能因为电动机容量较大或操作不当等原因，使接触器主触头产生较为严重的起弧现象，如果电弧还未完全熄灭时，反转的接触器就闭合，则会造成电源相间短路。
用PLC来控制电机则可避免这一问题。
一、实验目的1、掌握电机星/三角换接启动主回路的接线。
2、学会用可编程控制器实现电机星/三角换接降压启动过程的编程方法。
二、实验要求合上启动按钮后，电机先作星形连接启动，经延时6秒后自动换接到三角形连接运转。
三、三相异步电动机的星/三角换接启动控制的实验面板图6-3-1上图下框下的SS、ST、FR分别接主机的输入点I0.0、I0.1、I0.2；将KM1、KM2、KM3分别接主机的输出点Q0.1、Q0.2、Q0.3；M端与主机的1L端相连；本实验区的+24V端与主机的L+相连，主机的1M与主机的M相连。
KM1、KM2、KM3的动作用发光二极管来模拟。
实验装置已将三个CJ0-10接触器的触点引出至面板。
学生可按图示的粗线，用专用实验连接导线连接。
380V电压已引至三相开关SQ的U、V、W端。
A、B、C、X、Y、Z与三相异步电动机（400W）的相应六个接线柱相连。
将三相闸刀开关拨向“开”位置，三相380V电即引至U、V、W三端。
注意：接通电源之前，将三相异步电动机的星/三角换接启动实验模块的开关置于“关”位置（开关往下扳）。
因为一旦接通三相电，只要开关置于“开”位置（开关往上扳），这一实验模块中的U、V、W端就已得电。
所以，请在连好的实验接线后，才将这一开关接通，请千万注意人身安全。
四、编制梯形图并写出程序实验参考程序梯形图如下图所示：五、动作过程分析启动：按启动按钮SS，I0.0的动合触点闭合，M10.0线圈得电，M10.0的动合触点闭合，Q0.1线圈得电，即接触器KM1的线圈得电，1秒后Q0.3线圈得电，即接触器KM3的线圈得电，电动机作星形连接启动；同时定时器线圈T37得电，当启动时间累计达6秒时，T37的动断触点断开，Q0.3失电，接触器KM3断电，触头释放，与此同时T37的动合触点闭合，T38得电，经0.5秒后，T38动合触点闭合，Q0.2线圈得电，电动机接成三角形，启动完毕。
三相异步电动机的调速方法与特性
里仅就其原理做简要介绍。
变极调速的电动机往往
被称为多极电动机，其定子
绕组的接线方式很多，其中 常见的一种是角接/双星接， 即△/YY，如图所示。
图变极调速定子接线图
由定子绕组展开图知： 只要改变一相绕组中一半元 件的电流方向即可改变磁极 对数。当T1、T2、T3外接三 相交流电源，而T4、T5、T6 对外断开时，电动机的定子 绕组接法为△，极对数为2P， 当T4、T5、T6外接三相交流 电源，而T1、T2、T3连接在 一起时，电动机定子绕组的 接法为YY，极对数为P，从 而实现调速，其控制电路图 如所示。
1．定子调压调速
图为定子调压的机械特性曲线， 由图可知对恒转矩负载而言，其调 速范围很窄，实用价值不大，但对 于随转通速风的机变负化载而而变言化，，其如负图载中转虚矩线TL 所示。可见其调速范围很宽，所以 目前大多数的风扇采用此法。
但是这种调速方法在电动机转 速较低时，转子电阻上的损耗较大， 使电动机发热较严重，所以这种调 速方法一般不宜在低速下长时间运 图 行。
定子调压调速 机械特性曲线
2．转子串接电阻调速
该方法仅适用于绕线形异步
电动机，其机械特性如图所示。
图中曲线是一Βιβλιοθήκη 电源电压不变，而转子电路所串电阻值不同的机
械特性曲线。从图中不难看出，
当串入电阻越大时，稳定运行速 度越低，且稳定性也越差。
转子串电阻调速的优点是方
法简单，设备投资不高，工作可
靠。但调速范围不大，稳定较差，
em
L
实现降速的调速。
当附加电动势的相位与转子电动势相位相同时，
为
E
正值，使串电动势后的转子电流大于原来的电流，
f
则
＞Tem ， TL
三相异步电动机的调速方法与特性(精)
由定子绕组展开图知： 只要改变一相绕组中一半元 件的电流方向即可改变磁极 对数。当T1、T2、T3外接三 相交流电源，而T4、T5、T6 对外断开时，电动机的定子 绕组接法为△，极对数为2P， 当T4、T5、T6外接三相交流 电源，而T1、T2、T3连接在 一起时，电动机定子绕组的 接法为YY，极对数为P，从 而实现调速，其控制电路图 如所示。
5.5 三相异步电动机的调速
由 可知，若要改变异步电动机的转速，可以有 以下三种方法： （1）改变电动机的磁极对数p。 （2）改变电动机的电源频率f1。 （3）改变电动机的转差率s。 下面对各种调速方法的原理及特点做一简单 介绍。
60 f1 n n1 (1 s ) (1 s ) p
5.5.1 变极调速
△/YY变极调速控制原理图
其工作情况为：合上刀开 关QS后，当KM3闭合而KM1、 KM2断开时，电动机定子绕组 为D接法，电动机低速启动。当 KM3断开，而KM2、KM1闭合 时，电动机的定子绕组接成YY， 电动机高速运行。△/YY接法的 调速方式适用于恒功率负载， 其机械特性如图4.25所示。 由机械特性知，变极调速 时电动机的转速几乎是成倍的 变化，因此调速的平滑性差， 但是稳定性较好，特别是低速 启动转矩大。
1 1 1 N 1 1 N N
1 1
1 1
1 1
1
1
1
5.5.3 改变转差率调速
改变转差率的方法主要有三 种：定子调压调速、转子电路串电 阻调速和串级调速。下面分别介绍。 1．定子调压调速 图为定子调压的机械特性曲线， 由图可知对恒转矩负载而言，其调 速范围很窄，实用价值不大，但对 于通风机负载而言，其负载转矩TL 随转速的变化而变化，如图中虚线 所示。可见其调速范围很宽，所以 目前大多数的风扇采用此法。 但是这种调速方法在电动机转 速较低时，转子电阻上的损耗较大， 使电动机发热较严重，所以这种调 速方法一般不宜在低速下长时间运 图 行。
三相异步电动机的启动、调速和制动
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调
速三
和相
制异 三
动步 电
相 异
动 机 的
步 电 动 机
启的
动启
、动
1.1
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1 笼型异步电动机的启动
（2）降压启动
Ist IL
3IPΔ
3 U1N Z
调
速三
和相
制异 三
动步 电
相 异
动 机 的
步 电 动 机
启的
动启
、动
1.1
1 笼型异步电动机的启动
（2）降压启动
① Y–Δ降压启动 这种方法适用于正常运转时定子绕组进 行三角形连接的电动机。在启动时，可先 将定子绕组连接成星形，启动结束时再连 接成三角形。这样，启动时定子绕组上的
电压就降为了额定电压的1/ 3 。
启动时，将开关扳到“启动”位置，自耦变压 器一次侧接电源，二次侧接电动机定子绕组，实现 降压启动。当转速接近额定值时，再将开关扳向 “运行”位置，切除自耦变压器，使电动机直接接 电源运行。
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调
速三
和相
制异 三
动步 电
相 异
动 机 的
步 电 动 机
启的
动启
、动
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因自耦变压器的一、二次电压之比等于一、二次绕组的匝数 之比，以及启动电流与启动电压成正比，可得出引入自耦变压 器前后启动电流的关系为：
电 工 电 子 技 术
自耦变压器备有多个抽头，可根据所要求的启动转矩来选择不同的电压 （如电源电压的73%、64%、55%）。但这种启动方法的设备费用高，不宜频 繁启动。
三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速
工艺与装备143三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速刘宗涛毕强(九江职业技术学院，九江332000)摘要：通过对概念的解释和详尽的分析，对三相异步电动机的四个方面进行阐述，即三相异步电动机的机 械特性、启动、制动以及调速。
对三相异步电动机的一些特点进行描述，如结构较为简单、费用低、维护方便等。
现代社会，异步电动机的电力拖动应用非常广泛。
在解析三相异步电动机机械特性的基础上，对异步电动机的启 动、制动以及调速的一些技术问题进行了详尽的说明与分析。
关键词：三相异步电动机机械特性启动制动调速异步电动机具备许多的特性，其中包括结构简单、价 格相对较低、维护方便等。
所以，在电力拖动系统中经常 能够看到异步电动机的身影。
电子技术以及交流调速技术 的不断发展和逐渐成熟，极大地优化了异步电动机的调速 技能。
到现在为止，在许多工业电气自动化领域中，异步 电动机的电力拖动都得到了广泛运用。
以三相异步电动机 的机械特性作为基本出发点，文章对电动机的启动、制动 以及调速等方面进行了分析阐述。
1三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性简单概括就是：在电动机的 定子电压、频率还有绕组参数不变的情况下，电动机的转速 或转差率与电磁转矩之间的关系，即n=f (T)或s=f(T)转速与转差率有某种程度上的对应关系。
机械特性可以用 函数来表示，也可以用曲线来表示。
用函数表达机械特性 曲线时有三种表达形式，包括物理表达式、参数表达式以 及实用表达式。
物理表达式描述的是异步电动机电磁转矩 是如何产生的，可知是因为主磁通与转子有功电流互相作 用得以产生的电磁转矩。
参数表达式描述的是电动机和电 源参数和电磁转矩的关系。
应用这一关系式，能够很便捷 地描述参数变化对电磁转矩以及人为特性的影响。
实用表 达式简单方便，有利于记忆，常常出现在工程计算中。
三相异步电动机的机械特性包括固有机械特性和人为 机械特性。
固有机械特性指的是异步电动机在工作时达到 额定电压和额定频率时，电动机按照正确的接线方式，在 定子还有转子中没有外接电容电抗电阻时得到的机械特性 曲线。
三相异步电动机的起动与调速实验报告
三相异步电动机的起动与调速一．实验目的通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。
二．预习要点1．复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。
2．复习异步电动机的调速方法。
三．实验项目1．异步电动机的直接起动。
2．异步电动机星形——三角形（Y-△）换接起动。
3．自耦变压器起动。
四．实验设备及仪器1．NMCEL系列电机系统教学实验台主控制屏（含交流电压表）。
2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MMEL-13）。
3．鼠笼式异步电动机（M04）。
五．实验方法1．三相笼型异步电动机直接起动试验。
按图3-1接线，电机绕组为△接法。
起动前，把转矩转速测量实验箱（MMEL-13）中“转矩设定”电位器旋钮逆时针调到底，“转速控制”、“转矩控制”选择开关扳向“转矩控制”，检查电机导轨和MEL-13的连接是否良好。
仪表的选择：交流电压表为数字式或指针式均可，交流电流表则为指针式。
a．把三相交流电源调节旋钮逆时针调到底，合上绿色“闭合”按钮开关。
调节调压器，使输出电压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转。
（电机起动后，观察MMEL-13中的转速表，如出现电机转向不符合要求，则须切断电源，调整次序，再重新起动电机。
）b．断开三相交流电源，待电动机完全停止旋转后，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值。
c．断开三相交流电源，将调压器退到零位。
用起子插入测功机堵特孔中，将测功机定转子堵住。
d ．合上三相交流电源，调节调压器，观察电流表，使电机电流达2~3倍额定电流，读取电压值U K 、电流值I K 、转矩值T K ，填入表中，注意试验时，通电时间不应超过10秒，以免绕组过热。
对应于额定电压的起动转矩T ST 和起动电流I 比按下式计算：K KST ST T I I T 2)(= 式中I k ：起动试验时的电流值，A ； T K ：起动试验时的转矩值，N.m ；K KNST I U U I )(= 式中U K ：起动试验时的电压值，V ；2．星形——三角形（Y-△）起动按图3-2接线，电压表、电流表的选择同前，开关S 选用MMEL-05B 。
三相异步电动机简述及起动方式调速方法
三相异步电动机简述及起动方式调速方法概述：自从1887年发明了三相异步电机后，三相异步电动机在全世界得到广泛的应用。
三相异步电机结构简单，无需电刷和换向器，可长期高速运行，只需对轴承进行维护。
相对其他类型电动机而言故障率较低。
我厂500多台电动机基本均为三相异步电动机。
工作原理简述：在三相交流电动机定子上布置有结构完全相同在空间位置各相差120电角度的三相绕组，分别通入三相交流电，则在定子与转子的空气隙间所产生的合成磁场是沿定子内圆旋转的，故称旋转磁场。
转速的大小由电动机极数和电源频率而定。
转子在磁场中相对定子有相对运动，切割磁杨，形成感应电动势。
转子铜条（铝条）是短路的，有感应电流产生而产磁场。
在磁场中受到力的作用。
转子就会旋转起来。
电机转动要有三个条件：第一要有旋转磁场，第二转子转动方向与旋转磁场方向相同，第三转子转速必须小于同步转速，否则导体不会切割磁场，无感应电流产生，电机就速度减慢产生转速差，所以只要有旋转磁场存在，转子总是落后同步转速在转动。
起动方式：三相异步电机起动方式有：1、直接起动,电机直接接额定电压起动。
2、降压起动: (1)定子串电抗降压起动; (2)星形三角形启动器起动; (3)软起动器起动; (4)用自耦变压器起动。
（5）转子绕线式电机采用转子绕组接电阻分段起动（或碱液水电阻起动），转子绕组接频敏变阻器起动两种方式。
3、变频起动及分段变频起动。
直接起动:直接起动是最好的起动方式之一，它是将电动机的定子绕组直接接入额定电压起动，因此也称为全压起动。
全压起动具有起动转矩大、起动时间短、起动设备简单、操作方便、易于维护、投资省、设备故障率低等优点。
为了能够利用这些优点，目前设计制造的笼型感应电动机都按全压起动时的冲击力矩与发热条件来考虑其机械强度与热稳定性。
所以，只要被拖动的设备能够承受全压起动的冲击力矩，起动引起的压降不超过允许值，就应该选择全压起动的方式。
有人误认为降压起动比全压起动好，将负荷较重的电机也采用了降压起动方式，因而降低了起动转矩，延长了起动时间，使电动机发热更加严重，且设备复杂，投资增加，这是一个误区，应当引起重视。
三相异步电动机启动、调速、正反转的常用方法
三相异步电动机启动、调速、正反转的常用方法
三相异步电动机是工业中常见的一种电动机类型，常用于驱动各种设备和机械。
下面介绍三相异步电动机的启动、调速、正反转的常用方法。
1. 启动方法：
(1) 直接启动：将电动机直接接通电源，并通过起动器启动，使电动机正常运转。
(2) 降压启动：采用降压起动器，通过降低电动机起动时的供电电压，减小启动电流，实现平稳起动。
(3) 自耦变压器启动：使用自耦变压器，先将电动机通过变压器接通降压启动，然后再切换到全压运行。
2. 调速方法：
(1) 换向极调速：在电机的定子绕组上安装两个或多个绕组，通过选择并联或串联不同的绕组，改变定子磁通路径，实现调速。
(2) 变频调速：通过改变电源的频率，控制电动机的转速。
常用的方法包括整流变频调速、逆变变频调速等。
3. 正反转方法：
(1) 切换反向起动器：在启动过程中，根据需要切换反向起动器，使电动机按照相反的方向旋转。
(2) 通过控制电源的相序：调整电源的相序，使电动机启动时的旋转方向相反。
总结起来，三相异步电动机的常用启动方法包括直接启动、降
压启动和自耦变压器启动；常用调速方法包括换向极调速和变频调速；常用正反转方法包括切换反向起动器和控制电源相序。
这些方法可以根据具体的工业应用需求进行选择和组合使用。
第14章三相异步电机的启动及速度调节
' s ' 2 2
& UN
I&s''
N1
N2
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第14章三相异步电机的启动及速度调节
3.定子绕组串电阻或者电抗器启动 3.定子绕组串电阻或者电抗器启动 在定子绕组的电路中串 入一个三相电阻器或者电 抗器来产生一定的电压降， 抗器来产生一定的电压降， 使得达到降低启动电流的 目的。 目的。 串电阻器启动时， 串电阻器启动时，要消 耗较大的功率； 耗较大的功率；串电抗器 启动时， 启动时，当K2短接启动电 抗器时还会产生较大的短 路电流， 路电流，所以串电抗器适 合于启动转矩要求不大且 启动不频繁的场合。 启动不频繁的场合。
1
电源容量（ 电源容量（kVA )
降压起动多用于空载或轻载起动 降压起动多用于空载或轻载起动
I stY 1 = I st ∆ 3 TstY 1 = Tst ∆ 3
第14章三相异步电机的启动及速度调节
对于正常运行时定子 绕组采用“ 联结的异步电 绕组采用“D”联结的异步电 动机，起动时定子“ 联结 联结， 动机，起动时定子“Y”联结， 起动完毕后换成“ 联结 联结。 起动完毕后换成“D”联结。 这样起动时，每相起动电压 这样起动时， 大小和直接起动时每相电压 大小之间的关系： 大小之间的关系：
自耦变压器一般有三个分接头可供选用。 自耦变压器一般有三个分接头可供选用。
第14章三相异步电机的启动及速度调节
电动机降压起动时电流为 Is ，与直接起动时的 '' 起动电流 Is之间关系为
I N2 U = = Is UN N1
自耦变压器高压侧的起动 ' '' 电流 Is ，与 Is 之间的关系为
三相异步电动机的启动、调速、反转与制动(一)
解： （1）Ist =7 IN =720=140A
（2） I st Y = Ist /3=140/3=47A
（3）自耦变压器降压启动：
I sta
'
1 I 2 st K
优点： 缺点：
1、不论电动机定子绕组采用Y或都可使用； 2、启动电压可根据需要选择，使用灵活，适用于不同的负载。
设备体积大、笨重，成本高。
本模块结束
性能都优于鼠笼式异步机，但其结构复
杂，维修不易且造价较高。
三、 三相异步电动机的反转
四、 三相异步电动机的制动（刹车）
电动机断电后由于机械惯性总要经过一段时间才能停 下来。为了提高生产效率及安全，采用一定的方法让高速 运转的电动机迅速停转，就是所谓的制动。 1、能耗制动
当电动机三相定子绕组与交流电源断开后，把直 流电通入两相绕组，产生固定不动的磁场n0。 电动机由于惯性仍在运转。
电机及控制技术
——三相异步电动机的启动、 调速、反转与制动
电子课件
徐州工业职业技术学院
三相异步电动机的启动、调速、反转与制动 能力目标：
1、能分析交流电动机的机械特性 2、能根据交流电动机的类型和使用场合，分析交流电动机 的启动、调速和制动
知识目标：
1、了解交流电机的结构，熟悉交流电机的工作原理 2、掌握交流电机的启动、调速与制动
（2）Y-Δ降压启动 适用范围： 优点：
正常运行时定子绕组为三角形连接。
启动电流为全压启动时的1／3。
缺点： TstY
L1 L2 L3 QS1 FU
1 TSt 不适合高启动转矩场合，适合空载或轻载启动 3
A
UP'
Z X Y C
启 正常 B 动 运行
三相异步电动机的起动与调速
三相异步电动机的起动与调速一、实验目的通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。
二、预习要点1、异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。
2、异步电动机的调速方法。
三、实验项目1、直接起动2、星形——三角形(Y-Δ)换接起动。
3、自耦变压器起动。
4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。
5、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。
四、实验方法1、实验设备序号型号名称数1 MET01 电源控制屏1台2 DD03 不锈钢电机导轨、测速系统及数显转速表1件3 DJ16 三相鼠笼异步电动机1台4 DJ17 三相线绕式异步电动机1台5 DJ23 校正直流测功机1台6 D51 波形测试及开关板1件7 DD05 测功支架、测功盘及弹簧秤（50N）1套图4-5 异步电动机直接起动2、屏上挂件排列顺序D513、三相鼠笼式异步电机直接起动试验(1) 按图4-5接线。
电机绕组为Δ接法。
异步电动机直接与测速发电机同轴联接，不联接校正直流测功机DJ23。
电流表用MET01上的数模双显交流电流表的指针表。
(2) 把交流调压器退到零位，开启钥匙开关，按下“启动”按钮，接通三相交流电源。
(3) 调节调压器，使输出电压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转，(如电机旋转方向不符合要求需调整相序时，必须按下“停止”按钮，切断三相交流电源)。
(4)再按下“停止”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，按下“启动”按钮，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值(按指针式电流表偏转的最大位置所对应的读数值定性计量)。
(5)安装DD05步骤：断开电源开关，将调压器调至零位，除去圆盘上的堵转手柄，然后用细线穿过圆盘的小孔，在圆盘外的细线上应打一小结卡住。
将细线在圆盘外凹槽内绕1~3圈，留有一定的长度便于和弹簧秤相连。
用内六角扳手将圆盘固定在电机左侧的联接轴上，将测功支架装在与实验操作人员面对着导轨的另一侧，用偏心螺丝固定，最后用细线将弹簧秤与测功支架相连即可。
实验四 双闭环三相异步电动机调压调速系统
实验四双闭环三相异步电动机调压调速系统实验四双闭环三相异步电动机调压调速系统实验四双闭环三相异步电动机调压调速系统（验证）一．实验目的1.熟悉相控交流调压调速系统的组成和工作。
2．了解双闭环三相异步电动机调压调速系统的原理及组成。
3.通过测量交流调压系统的静态和动态特性，进一步了解电流环和速度环在交流调压系统中的作用。
二．实验内容1.测量绕线式异步电动机转子串电阻时的人工机械特性。
2.测量双闭环交流调压调速系统的静态特性。
3.测量双闭环交流调压调速系统的动态特性。
三．实验系统组成及工作原理双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路为三相晶闸管交流调压器和三相绕线式异步电动机（转子回路串联电阻）。
控制系统由电流调节器（ACR）、速度调节器（ASR）、电流转换器（FBC）、速度转换器（FBS）、触发器（GT）、一组桥式脉冲放大器等组成。
系统原理图如图7-1所示。
整个调速系统采用了速度，电流两个反馈控制环。
这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。
在稳定运行情况下，电流环对电网波动仍有较大的抗扰作用，但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳起动的恒流特性，也不可能是恒转矩起动。
异步电动机调压调速系统结构简单。
采用双闭环系统时，静态误差率小，易于实现正向、反向、反向连接和能耗制动。
然而，在恒定转矩负载下，它不能长时间低速运行，因为在低速运行时，所有的转差功率都消耗在转子电阻中，导致转子过热。
四．实验设备和仪器1.MCL系列教学实验平台主控制面板。
2.Mcl-18组件。
3.Mcl-33组件。
4．三相绕线型异步电动机-负载直流发电机-测速发电机组5．mel―03三相可调电阻器。
6．mel―11组件。
7．双踪示波器。
．8．万用表。
五、预防措施1．接入asr构成转速负反馈时，为了防止振荡，可预先把asr的rp3电位器逆时针旋到底，使调节器放大倍数最小，同时，asr的“5”、“6”端接入可调电容（预置7μf）。
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实验四三相异步电动机的起动与调速一、实验目的
通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。
二、预习要点
1、复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。
2、复习异步电动机的调速方法。
三、实验项目
1、直接起动
2、星形——三角形(Y-Δ)换接起动。
3、自耦变压器起动。
4、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。
5、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。
四、实验方法
1、实验设备
2、屏上挂件排列顺序
D33、D32、D51、D31、D43
3、三相鼠笼式异步电机直接起动试验
图4-1 异步电动机直接起动
1) 按图4-1接线。
电机绕组为Δ接法。
异步电动机直接与测速发电机同轴联接，不联接负载电机DJ23。
2) 把交流调压器退到零位，开启电源总开关，按下“开”按钮，接通三相交流电源。
3) 调节调压器，使输出电压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转，(如电机旋转方向不符合要求需调整相序时，必须按下“关”按钮，切断三相交流电源)。
4)再按下“关”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，按下 “开”按钮，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值I m1(按指针式电流表偏转的最大位置所对应的读数值定性计量)。
5) 断开电源开关，将调压器退到零位，电机轴伸端装上圆盘（注：圆盘直径为10cm ）和弹簧秤。
6) 合上开关，调节调压器，使电机电流为2～3倍额定电流，读取电压值U K 、电流值I K ，转矩值T K (圆盘半径乘以弹簧秤力)， 试验时通电时间不应超过10秒，以免绕组过热。
对应于额定电压时的起动电流I St 和起动转矩T St 按下式计算：
式中 I K ——起动试验时的电流值，A ；
K
K
st
st K
K
N st K T I I T I U U
I D
F T )()()
2(22==⨯=
T K ——起动试验时的转矩值，N·m 。
表4-1
4、星形——三角形(Y-Δ)起动
图4-2 三相鼠笼式异步电机星形——三角形起动
1) 按图4-2接线。
线接好后把调压器退到零位。
2) 三刀双掷开关合向右边(Y 接法)。
合上电源开关，逐渐调节调压器使升压至电机额定电压220伏，打开电源开关，待电机停转。
3) 合上电源开关，观察起动瞬间电流，然后把S 合向左边，使电机(Δ)正常运行，整个起动过程结束。
观察起动瞬间电流表的显示值I m2以与其它起动方法作定性比较。
表4-2
5、自耦变压器起动。
1) 按图4-3接线。
电机绕组为Δ接法。
2) 三相调压器退到零位，开关S 合向左边。
自耦变压器选用D43挂箱。
3) 合上电源开关，调节调压器使输出电压达电机额定电压220伏，断开电
Y
源开关，待电机停转。
4) 开关S合向右边，合上电源开关，使电机由自耦变压器降压起动( 自耦变压器抽头输出电压为电源电压的60%)并经一定时间
图4-3 三相鼠笼式异步电动机自耦变压器法起动
再把S合向左边，使电机按额定电压正常运行，整个起动过程结束。
观察起动瞬间电流I M3以作定性的比较。
6、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动
电机定子绕组Y形接法
图4-4 线绕式异步电机转子绕组串电阻起动
1) 按图4-4接线。
2)转子每相串入的电阻可用DJ17-1起动与调速电阻箱。
3) 调压器退到零位，轴伸端装上圆盘和弹簧秤。
4) 接通交流电源，调节输出电压(观察电机转向应符合要求)，在定子电压为180伏，转子绕组分别串入不同电阻值时，测取定子电流和转矩。
5) 试验时通电时间不应超过10秒以免绕组过热。
数据记入表4-3中。
表4-3
7、线绕式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速
1) 实验线路图同图4-4。
同轴联接校正直流电机MG 作为线绕式异步电动机M 的负载，MG 的实验电路参考图2-5左接线。
电路接好后，将M 的转子附加电阻调至最大。
2) 合上电源开关，电机空载起动， 保持调压器的输出电压为电机额定电压220伏，转子附加电阻调至零。
3) 调节校正电机的励磁电流I f 为校正值(100mA 或50mA)，再调节直流发电机负载电流，使电动机输出功率接近额定功率并保持这输出转矩T 2不变，改变转子附加电阻(每相附加电阻分别为0Ω、2Ω、5Ω、
15Ω)， 测相应的转速记录于表4-4中。
表 4-4 U=220V I f = mA T 2= N ·m
五、实验报告
1、比较异步电动机不同起动方法的优缺点。
2、由起动试验数据求下述三种情况下的起动电流和起动转矩： (1) 外施额定电压U N 。
(直接法起动) (2) 外施电压为 。
(Y-Δ起动) (3) 外施电压为U K /K A ,式中K A 为起动用自耦变压器的变比。
(自耦变压器起
3
N U
动)。
3、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对起动电流和起动转矩的影响。
4、线绕式异步电动机转子绕组串入电阻对电机转速的影响。
六、思考题
1、起动电流和外施电压成正比，起动转矩和外施电压的平方成正比在什么情况下才能成立？
2、起动时的实际情况和上述假定是否相符，不相符的主要因素是什么？。