第章异步电动机的制动
异步电动机制动方法
异步电动机制动方法异步电动机的制动方法主要包括直接制动、间接制动和再生制动三种方式。
1. 直接制动：直接制动是通过断开电源，切断电动机的电流来实现的。
直接制动的方法有机械制动和电磁制动两种。
a) 机械制动：机械制动是通过外力，如制动器或摩擦制动器，使电动机停止转动。
机械制动的优点是简单可靠，但在制动时会产生较大的惯性力，对设备和电动机的损伤较大。
b) 电磁制动：电磁制动是通过在电动机内部产生磁场，利用磁场的相互作用来实现制动的方法。
电磁制动通常分为电容器制动和电阻制动。
- 电容器制动：在电动机的转子电路中加入一个电容器，使电动机在停电后能够产生转矩，使电动机快速停转。
电容器制动能够在较短的时间内使电动机停止转动，但由于电容器本身的限制，只适用于小功率的电动机。
- 电阻制动：在电动机的转子电路中加入一个外接电阻，使电动机在停电后通过电阻消耗能量，从而实现制动。
电阻制动的优点是结构简单，适用于大功率的电动机，但制动效果相对较差。
2. 间接制动：间接制动通常是通过改变电动机的供电方式或运行参数来实现制动。
a) 切换制动：在电动机的起动电路中加入切换器，当电机停转时，切断电源，使电机停止转动。
切换制动是一种简单可靠的制动方式，但由于切换时会产生较大的电压冲击，对电动机和电源造成一定损坏。
b) 反接制动：在电动机的定子绕组或转子绕组中加入交流供电装置，改变电动机的转子磁极，使电动机产生反向电动势，使电动机快速停转。
反接制动通常用于较大功率的电动机，但具有复杂的调节和控制系统。
3. 再生制动：再生制动是通过改变电动机的工作方式，将制动过程中产生的能量送回电网或其他负载来实现。
再生制动通常分为电动制动和电压源制动两种。
a) 电动制动：当电动机在超过额定转速时，将电动机作为发电机运行，将产生的电能反馈到电网中，从而实现制动。
电动制动是一种经济高效的制动方式，能够在制动过程中回收能量，减少能源浪费。
b) 电压源制动：通过在电动机的转子绕组或定子绕组中接入电压源，改变电动机的转子磁极，使电动机产生反向电动势，从而实现制动。
异步电动机的制动方法
异步电动机的制动方法
异步电动机是一种常用的电动机类型，其制动方法有多种。
本文将介绍异步电动机的几种常见制动方法，包括电阻制动、反接制动和电压降低制动。
一、电阻制动
电阻制动是通过在电动机电路中串接一个电阻器来实现的。
当需要制动时，通过控制电阻器的接入或断开，改变电动机的回路阻抗，使电动机转子的转速下降，从而实现制动效果。
电阻制动适用于制动过程较长、速度变化不大的情况，如起重机、卷扬机等。
二、反接制动
反接制动是通过改变电动机的电源接线方式来实现的。
通常电动机的电源接线方式为星形接法或三角形接法，而反接制动则是将电动机的两组绕组交换连接。
这样一来，在电动机绕组之间会产生较大的反电动势，从而产生制动力矩。
反接制动适用于制动时速度较高、制动时间较短的情况，如电梯、风机等。
三、电压降低制动
电压降低制动是通过降低电动机的供电电压来实现的。
通过降低电动机的供电电压，可以减小电动机的转矩，从而实现制动效果。
电压降低制动适用于制动过程较短、速度变化较大的情况，如车辆制动、机床制动等。
除了以上几种常见的制动方法，还有一些特殊的制动方法，如电流制动、反电动势制动等。
电流制动是通过改变电动机的电流大小来实现制动效果，通常通过调节电动机的励磁电流实现。
反电动势制动是通过利用电动机的反电动势产生制动力矩，通常在电动机的绕组之间串接一个外接电阻来实现。
总结起来，异步电动机的制动方法有电阻制动、反接制动、电压降低制动等几种常见的方法，还有一些特殊的制动方法。
根据不同的制动需求，可以选择合适的制动方法来实现电动机的制动。
三相异步电动机启动,调速,制动
任务3.三相异步电动机的制动及实现
（1）电源反接制动
三相异步电动机的电源反接制动是将三相电 源中的任意两相对调，使电动机的旋转磁场反 向，产生一个与原转动方向相反的制动转矩， 迅速降低电动机的转速，当电动机转速接近零 时，立即切断电源。
这种制动方法制动转矩大，效果好，但冲击 剧烈，电流较大，易损坏电动机及传动零件。
（4）绕线型异步电动机转子串 电阻起动
绕线型异步电动机的起动，只要在转子回 路串入适当的电阻，就既可限制起动电流， 又可增大起动转矩，但在起动过程中，需 逐级将电阻切除。现在多用在转子回路接 频敏变阻器起动。
任务1：三相异步电动机的起动及实现
任务1：三相异步电动机的起动及实现
3.三相异步电动机启动控制电 路
任务1：三相异步电动机的起动及实现
自锁(自保): 依靠接触器自身辅助常开 触头
而使线圈保持通电的控制方 式 自锁触头: 起自锁作用的辅助常开触 头 工作原理： 按下按钮（SB1），线圈（KM）通 电，电机起动；同时，辅助触头 （KM）闭合，即使按钮松开，线圈 保持通电状态，电机 连续运行。
图为单向连续运行控制电路
K1为起动电流倍数：Ist为电动机的起动电流(A)；In为电 动机的额定电流(A)；Sn为电源变压器总容量；Pn为电 动机的额定功率。
Hale Waihona Puke 任务1：三相异步电动机的起动及实现
（2）.星-三角降压起动 正常运行时，接成△形的鼠笼电动机，在起动时接成 星形，起动完毕后再接成△，称星-三角起动。
任务1：三相异步电动机的起动及实现
任务3.三相异步电动机的制动及实现
3.反接制动控制电路
任务3.三相异步电动机的制动及实现
4.能耗制动控制电路
关于三相异步电动机的启动与制动问题的分析
关于三相异步电动机的启动与制动问题的分析摘要现阶段，异步电动机的电力拖动已被广泛地应用在各个工业电气自动化领域中。
本文就三相异步电动机的启动、制动等技术问题进行分析。
关键词三相异步电动机；启动；制动；分析1 三相异步电动机的启动电动机接上电源，转速由零开始增大，直至稳定运转状态的过程，称为启动过程。
对电动机启动的要求是：启动电流小，启动转矩大，启动时间短。
当异步电动机刚接上电源，转子尚未旋转瞬间（n=0），定子旋转磁场对静止的转子相对速度最大，于是转子绕组感应电动势和电流也最大，则定子的感应电流也最大，它往往可达额定电流的5-7倍。
笼型异步电动机的启动方法有直接启动（全压启动）和降压启动两种。
1.1 直接启动直接启动也称全压启动。
启动时，电动机定子绕组直接接入额定电压的电网上。
这是一种最简单的启动方法，不需要复杂的启动设备，但是，它的启动性能恰好与所要求的相反，即：1）启动电流I大。
对于普通笼型异步电动机，启动电流是额定电流的4—7倍。
启动电流大的原因是：启动时n＝0，s＝1，转子电动势很大，所以转子电流很大，根据磁通势平衡关系，定子电流也必然很大。
2）启动转矩TST不大。
对于普通笼型异步电动机，启动转矩倍数KST＝1-2。
由上可见，笼型异步电动机直接启动时，启动电流大，而启动转矩不大，这样的启动性能是不理想的。
过大的启动电流对电网电压的波动及电动机本身均会带来不利影响，因此，直接启动一般只在小容量电动机中使用，如：7.5kW以下的电动机可采用直接启动。
如果电网容量很大，就可允许容量较大的电动机直接启动。
若电动机的启动电流倍数K1、容量与电网容量满足下列经验公式：则电动机便可直接启动，否则应采用下面介绍的降压启动方法。
1.2 降压启动降压启动的目的是为了限制启动电流，但问题是在限制启动电流的同时，启动转矩也受限制，因此它只适用于在空载或轻载情况下启动。
启动时，通过启动设备使加到电动机上的电压小于额定电压，待电动机转速上升到一定数值时，再使电动机承受额定电压，保证电动机在额定电压下稳定工作。
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
国家开放大学 电气传动与调速系统章节测试参考答案
《电气传动与调速系统》章节测试参考答案第一章电气传动的动力学基础1-1 电气传动系统的运动方程、多轴系统和机械特性一、单选题1.电气传动系统中，除了电源和生产机械外，还有（）A. 发动机、传动机构和控制设备B. 电动机、传动机构和控制设备C. 电动机、传动机构和显示设备D. 电动机、传动机构和显示设备2.动态转矩时，系统处于（）A. 加速运动的过渡状态B. 恒转速稳定状态C. 静止状态D. 减速运动的过渡状态3.电动机为发电状态时，传送到电机的功率（）工作机构轴上的功率A. 小于B. 等于C. 均有可能D. 大于4.在电动机转子、工作机构和传动机构中，飞轮矩所占比重最大的是（）A. 均有可能B. 传动机构C. 工作机构D. 电动机转子5.对于反抗性恒转矩负载，n为正方向时TL为正值，n为负方向时TL也为负值，所以反抗性恒转矩负载特性曲线应在（）内A. 第二和第四象限B. 第二和第三象限C. 第一和第二象限D. 第一和第三象限6.图示机械特性曲线中，（C）是恒功率负载特性。
A. B.C. D.二、判断题7.由电气传动系统作旋转运动时的运动方程可知，T与TL都是有方向的变量，电磁转矩T的正方向与n相同，负载转矩TL的正方向与n相反。
（√）8.将多轴系统折算为一个等效的单轴系统后，折算前后系统传递的功率及系统所存储的动能不变。
（√）9.电动机带动工作机构旋转时，传动损耗由工作机构负担。
（×）10.下放重物时，重物在重力作用下拉着整个系统反向运动，电动机的电磁转矩是制动转矩，传动机构的损耗由电动机承担。
（×）11.起重机的重物升降运动中，重物不论是做提升还是下放运动，重物的重力所产生的负载转矩的方向总是不变的。
（√）12.泵类负载的生产机械中，介质对机器叶片的阻力与转速成正比关系。
（×）1-2 电气传动系统稳定运行条件一、单选题1.电气传动系统稳定运行的必要条件是，电动机的机械特性曲线与负载的机械特性曲线（）A. 要经过原点B. 一定要有交点C. 要在第一象限D. 一定不能有交点2.恒转矩负载稳定运行的充分条件为（）。
三相异步电动机的起动、调速和制动
一、三相异步电动机的起动 3、绕线式电动机转子电路串电阻起动
起动电阻
定子
转子
R
R R
•
电刷
滑环
起动时将适当的R 串入转子电路中，起动后将R 短路。
一、三相异步电动机的起动 3、绕线式电动机转子电路串电阻起动
1）、转子串电阻起动
一、三相异步电动机的起动 3、绕线式电动机转子电路串电阻起动
2）、转子串频敏变阻器起动
Z
W1
V2 V1
U2
起动
正常运行
降压起动时的电流 为直接起动时的 1
3
I lY 1 I l 3
一、三相异步电动机的起动 2、降压起动 (2) Y－ 起动
U V W QS1 FU
U1 V1
W1 △ (运行) QS2
U2 V 2
W2
Y(起动)
Y-△起动线路图
一、三相异步电动机的起动 2、降压起动 (2) Y－ 起动
M 3~
直接起动线路
一、三相异步电动机的起动 2、降压起动
能否直接起动的经验公式：
I st 3 供电 变压 器容 量 ( KVA) IN 4 4 电动 机容 量KW ) (
一、三相异步电动机的起动 2、降压起动 其目的就是要减小起动电流， 但同时也限制了起动转矩，因此 只适用于轻载或空载情况下起动。
注意： 反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。
即切割磁力线的速度很大，造成 I 2 ，引起 I 1 。
为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。
三、三相异步电动机的制动 4.发电反馈制动 当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的 电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进 入制动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。
三相异步电动机的启动、制动与调速
三相异步电动机的启动、制动与调速摘要：随着人类对生活环境和生产生活能耗比的重视，绿色、节能、环保成为人们长久发展的共识，在生产生活中能耗最高的当属电动机。
提高电动机的功率因数一直是国家电网的要求，降低能耗也是国家环保一直努力的方向。
自从世界上出现第一台电动机开始，电机控制问题就伴随着人们的生产生活，而且在实际生产生活中，电动机的应用存在的很多的电能浪费现象，合理的控制电机的运转是节约能耗的关键点。
三项异步电动机应用十分广泛，三项异步电动机的控制包括启动、制动、和调速，合理的控制这三个过程是降低能耗的关键，当然还有提升电动机的生产工艺。
其中启动控制方式有软启动、降压启动、直接启动、转子串电阻启动、转子串频敏变阻器启动。
制动方式有反接制动、能耗制动、回馈制动。
传统的调速方式有变极调速、变转差率调速，还有现在流行的变频调速、适量控制、和直接转矩控制。
关键词：三项异步电动机；能耗；启动控制；调速；适量控制1.绪论1.1研究背景随着电子科技的不断发展，控制精度不断地提升，工业4.0马上就要到来。
在我们工业生产中电动机的能耗比例越来越重，怎么能够有效的提高电动机能耗比是工厂节能减排的重要的一个关键点。
当然对于整个的生产设备来说，合适的电动机控制方案可以有效的提高整个机械运转系统的稳定性。
1.2发展现状对于三相异步电动机的状态控制分为三大类型：电动机启动、电动机制动、电动机调速。
对于电动机启动随着电子技术的发展已经得到比较完善的解决方案，所以对于电动机的启动研究一直是附加在对电动机的调速控制和精准控制上。
虽然对电动机的制动方式的研究也已经有很多的优秀方案，但是从能量回收再利用方面还需要努力，现在大多数的制动方式还是以转化为热能释放在空气中的方式来解决的，随着超级电容技术的成熟应用，未来在大型设备的电动机制动能量的回收一定有完善的解决方案。
2.三相异步电动机状态控制分析2.1总体概述三相异步电动机是生产生活中应用比较早的电动机类型，从转子的结构来分分为：一是鼠笼式异步电动机，二是绕线式异步电动机。
三相异步电动机的三种制动方式
三相异步电动机的三种制动方式最经济:回馈制动最迅速:反接制动能制停:能耗制动时间:2010-04-27 16:47来源:作者:点击:次三相异步电动机与直流电动机一样，也有再生回馈制动、反接制动和能耗制动三种方式。
它们的共同点是电动机的转矩M与转速n的方向相反，以实现制动。
此时电动机由轴上吸收机械能，并转换成电能。
一、再生回馈制动再生回馈制动是在外加转矩的作用下，转子转速超过同步转速，电磁转矩改变方向成为制动转矩的运行状态。
再生回馈制动与反接制动和能耗制动不同，再生回馈制动不能制动到停止状态。
以下是再生回馈制动存在：（1）当电网的频率突然下降或者电机的极数突然增高，电机可能工作在发电状态，此时的电机将机械能转变成电能回馈给电网。
如图1，当电机在电动状态下运行时工作于P点，在突然变极或者变频时，电机的工作特性会突然在a线1段部分（蓝线部分），电机的转矩突然变负，其制动作用，直到最后重新稳定工作于P点为止，电机又回到电动状态。
2图1（2）当电机在位能负载（如吊车、提升机）的作用下，使其转速n高于同步转速n，此时，电机的输出转矩变负，电机由轴上吸收机械能，当电机的转矩（制0点），此动转矩）与负载的位能转矩相平衡时，电机既稳定运行（如图2中P3时电机以高于同步转速的速度运行。
在转子电路中串入不同的电阻，可得到不同的人为机械特性，并可得到不同的稳定速度，串入的电阻越大，稳定速度越高，一般在回馈制动时不串入电阻，以免转速过高。
图2二、反接制动反接制动是在电机定子三根电源线中的任意两根对调而使电机输出转矩反向产生制动，或者在转子电路上串接较大附加电阻使转速反向，而产生制动。
（1）电源两相反接的反接制动：点稳定运行，为使电机停转，将定子三根电源线中如图3所示，电机原在P1的任意两根对调，使旋转磁场反向，电机的转矩反向，起制动作用，电机运行在a线段。
当电机制动停止时，应及时将电机与电网分离，否则电机会反转。
电源两相反接反接制动的优点是制动效果强，缺点是能量损耗大，制动准确度差。
第六节 三相异步电动机制动控制
反接制动
1．工作原理
电路分析： 反接制动控制电路 如图4-19所示，图中 KM1为单向旋转接触 器，KM2为反接制动 接触器，KS为速度继 电器，R为反接制动 电阻。
图4-19 反接制动控制电路
反接制动
工作原理：
（1）合上电源开关QS。 （2）按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈 得电并自锁，电动机带电旋转；此时，与电 动机同轴相联的速度继电器也一起旋转，当 转速达到120r/min时，其动合触点KS闭合， 为反接制动做好准备。 （3）需制动时，按下复合按钮SB1，其 动断触点打开，接触器KM1线圈失电，电动 机定子绕组断电，但电动机因惯性仍高速旋 转；将复合按钮SB1按到底，其动合触点闭 合，接触器KM2线圈得电并自锁，电动机定 子绕组接上反序电源，电动机进入制动状态 降低于120r/min时，速度继 电器触点KS恢复原位，自动切断接触器KM2 线圈，电动机脱离反序电源，自然停车至速 度为零。
图4-18 能耗制动控制电路
能耗制动
2. 工作特点
能耗制动具有制动准确、平稳、能量消耗小等优 点。但是，这种制动方式制动力较弱，特别是在低速 时尤为突出； 此外还需要直流电源，故适用于要求制动准确、平 稳的场合，如磨床、龙门刨床及组合机床的主轴定位 等。
三、反接制动
反接制动的实质是当电动机需制动时，改变电动机绕组 中的三相电源相序，产生与原转动方向相反的转矩，从而起 到制动作用。 当电动机正方向运行时，如果把电源反接，电动机转速 由正转急速下降到零。如果反接电源不及时切除，则电动机 又要从零速反向起动运行。所以我们必须在电动机制动接近 零速时，将反接电源切断，电动机才能真正停下来。 控制电路中通常采用速度继电器检测接近零速度信号， 以直接反映控制过程的转速，“判断”电动机的停与转。一 般情况下，当转速在120～3000r/min范围内时，速度继电器 触点动作，当转速低于120r/min时，速度继电器触点恢复原 位。
三相异步电动机的制动控制
三相异步电动机的制动控制制动：就是给电动机一个与转动方向相反的转矩使它迅速停转(或限制其转速)。
制动的方法一般有两类：机械制动和电气制动。
机械制动：利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法叫机械制动。
机械制动常用的方法有：电磁抱闸和电磁离合器制动。
电气制动：电动机产生一个和转子转速方向相反的电磁转矩，使电动机的转速迅速下降。
三相交流异步电动机常用的电气制动方法有能耗制动、反接制动和回馈制动。
一、反接制动1.反接制动的方法异步电动机反接制动有两种，一种是在负载转矩作用下使电动机反转的倒拉反转反接制动，这种方法不能准确停车。
另一种是依靠改变三相异步电动机定子绕组中三相电源的相序产生制动力矩，迫使电动机迅速停转的方法。
反接制动的优点是：制动力强，制动迅速。
缺点是：制动准确性差，制动过程中冲击强烈，易损坏传动零件，制动能量消耗大，不宜经常制动。
因此反接制动一般适用于制动要求迅速、系统惯性较大，不经常启动与制动的场合。
2.速度继电器（文字符号KS）速度继电器是依靠速度大小使继电器动作与否的信号，配合接触器实现对电动机的反接制动，故速度继电器又称为反接制动继电器。
感应式速度继电器是靠电磁感应原理实现触头动作的。
从结构上看，与交流电机类似，速度继电器主要由定子、转子和触头三部分组成。
定子的结构与笼型异步电动机相似，是一个笼型空心圆环，有硅钢片冲压而成，并装有笼型绕组。
转子是一个圆柱形永久磁铁。
速度继电器的结构原理图速度继电器的符号速度继电器的轴与电动机的轴相连接。
转子固定在轴上，定子与轴同心。
当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，绕组切割磁场产生感应电动势和电流，此电流和永久磁铁的磁场作用产生转矩，使定子向轴的转动方向偏摆，通过定子柄拨动触头，使常闭触头断开、常开触头闭合。
当电动机转速下降到接近零时，转矩减小，定子柄在弹簧力的作用下恢复原位，触头也复原。
常用的感应式速度继电器有JY1和JFZ0系列。
JY1系列能在3000r/min的转速下可靠工作。
第九章 三相异步电动机的基本结构及运行分析
第九章 异步电动机
第一节 基本结构、分类及铭牌
３．气隙
异步电机的气隙是很小的，中小型电机一般为０．２～２ ｍｍ。气隙越大，磁阻越大，要产生同样大小的磁场，就需要 较大的励磁电流。由于气隙的存在，异步电机的磁路磁阻远比 变压器为大，因而异步电机的励磁电流也比变压器的大得多。 变压器的励磁电流约为额定电流的３％，异步电机的励磁电流 约为额定电流的 ３０％。励磁电流是无功电流，因而励磁电 流越大，功率因数越低。为提高异步电机的功率因数，必须减 少它的励磁电流，最有效的方法是尽可能缩短气隙长度。但是 气隙过小会使装配困难，还有可能使定、转子在运行时发生摩 擦或碰撞，因此，气隙的最小值由制造工艺以及运行安全可靠 等因素来决定。
第一节 基本结构、分类及铭牌
一、三相异步电动机的基本结构
三相异步电动机由固定的定子和旋转的转子两个基本部分组 成，转子装在定子内腔里，借助轴承被支撑在两个端盖上。 为了保证转子能在定子内自由转动，定子和转子之间必须有 一间隙，称为气隙。
１．定子
定子由定子三相绕组、定于铁心和机座组成。 定子三相绕组是异步电动机的电路部分，在异步电动机的运行 中起着很重要的作用，是把电能转换为机械能的关键部件。 定子三相绕组的结构是对称的，一般有六个出线U1U 2 V1V2 W1W2 置于机座外侧的接线盒内，根据需要接成星形或三角形
（７）极相组
极相组是指一个磁极下属于同一相的线圈按一定方式串联成的 线圈组。
第九章 异步电动机
第二节 交流绕组
２．交流绕组的基本要求
（１）在一定的导体数下，绕组的合成电势和磁势在波形上应 尽可能为正弦波，在数值上尽可能大，而绕组的损耗要小，用 钢量要省。 （２）对三相绕组，各相的电势和磁势要求对称而各相的电阻和 电抗都相同。为此必须保证各绕组所用材料、形状、尺寸及匝数 都相同且各相绕组在空间的分布应彼此相差１２０°电角度。
第六章异步电机(一)—三相异步电动机的基本原理
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第二节 三相异步电动机的铭牌数据
铭牌上标注额定数据，包括：
额定功率PN—电动机在额定运行状态下输出的机械功率。 额定电压UN—额定运行状态下,电网加在定子绕组的线电压。 额定电流IN—电动机在额定电压下使用, 输出额定功率时, 定 子绕组中的线电流. PN 3 U N I N cos N ηN 额定频率fN—我国规定标准工业用电频率为50HZ. 额定转速nN—电机在额定电压, 额定频率及额定功率下的转速.
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1.旋转磁场的产生
◆旋转磁场: 极性和大小不变，以一定转速旋转的磁场。 ◆产生原理 条件: 定子为三相对称绕组, 通以三相互差120°的交流电
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◆p=1时的旋转磁场
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电流角度变化: 120° 磁场转过角度: 120° 转动方向: UV
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电流角度变化: 240°
电流角度变化: 360° 磁场转过角度: 360° 转动方向: UVWU
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4)画定子槽的展开图
归纳： 一般三相绕组的排列和连接方法为： ① 计算极距τ ② 计算每极每相槽数q ③ 划分相带 ④ 组成线圈组 ⑤ 按极性对电流方向的要求分别构成一相绕组。
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Q1=24, m=3, p=2
τ τ
τ = 6, q = 2, α=30°
τ τ
1 2 相带
3 4 5 67 8 相带
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二、交流绕组的排列和连接
排列方法: 先确定一相的线圈在定子槽内的排列以及线圈的
连接, 其余两相按空间互差120°电角度的原则进行排列。 如: 给定2p=4, 槽数Q1=24, 先确定一相绕组
1)极距的计算 τ = Q1/2p=24/4=6, 一个极距跨6个槽。 2)线圈中电流方向 每个极距下摆放一个线圈边, 另一个线圈边相距一个极距, 相邻极距下线圈边中的电流方向相反。
第九章异步电机的理论分析与运行
转子绕组内感应电动势。主磁通与转子电 流共同作用产生有用的电磁转矩，实现电 能转换为机械能。 在数量上φ m表示每极的基波磁通量。 60 f1 以同步速旋转 n1 p 主磁通途经五段磁路：空气隙、定子齿、 转子齿、定子轭和转子轭。
主磁路（主磁通经过的路径）：
n=0，s=1。 在 理 想 空 载 情 况 下 ， 无 阻 力 转 矩 ， 则 n=n1 ， s=0，转子转速便达到同步转速。 当负载转矩愈大时，必须有较大的转子电流和 电势，因而必须有较大的转差率。 在实际的电动机运行情况下，因拖动着机械负 载，电磁转矩必须要克服负载阻力转矩，n＜n1， 故电动机的转子必须有适当的转差率。
转子绕组
转轴
一、异步电动机的定子
定子铁心——磁路部分，放置定子绕组。 一般采用导磁性能良好和比损耗小的电工硅钢 片叠成。 为了嵌放定子绕组，在定子铁心内圆冲出许多 形状相同的槽——定子槽。 定子绕组——电路部分——感应电势。 机座——固定和支撑定子铁心。
1. 定子铁心
1. 定子铁心
2．定子槽形
二、异步电机的磁场
总结： 转子电流产生的旋转磁动势的转速与定子电流产生的 旋转磁动势的转速相同，都等于同步转速n1，它们在 空间保持相对静止，与转子的转速无关。气隙磁场由 转子磁场和定子磁场合成。这样异步电机定转子磁场 与变压器一二次磁场一样，都符合磁动势平衡原则。
主磁通和漏磁通
一、主磁通φ m 主磁通——由基波磁势产生的互磁通。
成型绕组
散嵌绕组
半闭口槽—小型异步电机，绕组用圆导线绕成。 半开口槽—低压中型异步电机，绕组是成型线圈。 开口槽 — 高压大中型异步电机，绕组是用绝缘带包扎并浸漆 处理过的成型线圈。
2.4三相异步电动机的制动控制
U
V
W
QS FU1 FU2 FR
SB1 KM1 KM2 SB2 KM1 n KS
KM1
FR KM2 M 3~
KM1
KS
KM1
KM2
图2-19单向反接制动线路图*
U
V W QS FU1 FU2
正转
FR
反转
正转
反转
SB1
KM1
KM2 SB2 KA1 KA1 KA4 SB3 KA2 KA2 KA3 n KS-Z n KS-F KA1 KA2
二、反接制动控制线路 1．线路设计思想 反接制动是一种电气制动方法，通过改变电 动机电源电压相序使电动机制动。由于电源相序 改变，定子绕组产生的旋转磁场方向也与原方向 相反，而转子仍按原方向惯性旋转，于是在转子 电路中产生相反的感应电流。转子要受到一个与 原转动方向相反的力矩的作用，从而使电动机转 速迅速下降，实现制动。
2.4 三相异步电动机制动控制
三相异步电动机从切断电源到安全停止转动， 由于惯性的关系总要经过一段时间，影响了劳动 生产率。在实际生产中，为了实现快速、准确停 车，缩短时间，提高生产效率，对要求停转的电 动机强迫其迅速停车，必须采取制动措施。
三相异步电动机的制动方法分为两类：机械 制动和电气制动。机械制动有电磁抱闸制动、电 磁离合器制动等；电气制动有反接制动、能耗制 动、回馈制动等。
所示为定子电路中串接对称电阻或不对称电阻。
U
V W
U
V W
QS FU1
QS FU1
KM1
KM2 R
KM2 R
FR
M 3 ~
M 3 ~
图2-18(a)定子电路中串接对称电阻
(b) 定子电路中串接不对称电阻
三相异步电动机的反接制动
授课时间授课班级上课地点 教学单元名称三相异步电动机的反接制动 课时数 0.4 教学目标 1.三相异步电动机的反接制动几种方式。
2.培养学生分析问题、解决问题的能力。
教学重点 反接制动几种方式教学难点反接制动几种方式 目标群体 普专教学环境 实训室教学方法 项目驱动、讲练结合等时间安排 教学过程设计1. 转速反向反接制动（或称倒拉反向反接制动）图4-36电动机转速反向反接制动电路图转速反向反接制动如图4-36，异步电机转子串接较大电阻接通电源，起动转矩方向与重物G 产生的负载转矩的方向相反，而且T st <T L ，在重物G 的作用下，迫使电机反T st 的方向旋转，并在重物下放的方向加速。
其转差率s 为1)(11>--=n n n s （4-12） 随|-n|的增加，s 、I 2及T em 都增大，直到满足T=T L (图4-37B 点)，电机转速为-n 2稳定运行，重物匀速下放。
图4-38中所示机械特性的第四象限(实线部分)，即为异步电机转速反向反接制动的机械特性。
图4-37转速反向反接制动时的异步电机特性转速反向反接制动适用于低速匀速下放重物。
电动机工作在反接制动状态时，它由轴上输入机械功率，定子又通过气隙向转子输送电功率，这两部分功率都消耗在转子电路的总电阻上。
2. 定子两相反接的反接制动图4-38 异步电机定子两相反接的电路图与机械特性（a)电路图；（b)机械特性设异步电动机带反抗性负载原来稳定运行于电动状态如图4-38)的A 点，为了迅速停车或反转，可将定子两相反接，并同时在绕线式异步电动机转子回路中接电阻R f ，如图4-38)所示，由于定子相序的改变，使旋转磁场的方向发生改变，从而使异步电动机的工作点从原来电动机运行机械特性上的A 点，转移到新的机械特性(通过-n 1的特性)上的B 点。
此时，由于转子切割磁场的方向与电动状态时相反，则感应电动势的方向也改变。
此时的转差率为1n n n n n n s 111>+=---= （4-13）由上式可知，s>1是反接制动的特点(含转速反向和两相反接两种制动)。
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第章异步电动机的制动§7 三相异步电动机的制动与直流电动机制动相同点:转矩、工作象限、能量转换§7－1 回馈制动一、 条件：0n nn s ,n .n 000<-=> 二、 功率平衡关系：电动机发电运行P FesPemPcur=P f P 1P M P0P2转差功率=Pem·s(4-82)输入有功功率电磁功率机械功率轴上输出功率P0＝Pfv+Ps=风摩损耗＋杂散损耗（含各谐波损耗）回馈Er=Es'··Is·Im ·Ir'·＋－0S <不计电动机本身损耗P0时，轴上输出的机械功率0R ss 1I 3P P 'r 2'rM 2<-＝＝ (4-80)电磁功率0sR I3P 'r2'rem<= （4－78）制动时电机轴上机械能被转化为电能由转子侧传送到定子侧。
Er=Es'··'·Is·Im·Us ·jIrXr·''Ir ·'Rr/s '-Es·IsRs ·jIsXs ·Φrm·φ φs >90o >90o 0s 0r 'r'r 'r'r'r2'r2'r'rr 9090X I j sR I E ,0X)s /R (s /R cos >φ⇒>φ+=<+=φ•••0cos I U 3P s s s 1<φ=由转子侧送定子侧的功率最终回送电网。
三、 机械特性()]X X s R R [f 2S R pU 3T 2'r s 2'r s 'r2sem++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+π=(4-93),S<0 n Ts 01回馈制动电动n0S<0四、 回馈制动的产生 ·变极或变频调速时nTs 01回馈制动电动n0T Lf1或P＝1f2或P＝20S<0·下放位能负载n T1回馈制动反向电动n0T LT L TMT LT MS<0§7－2反接制动转子实际旋转方向与定子磁场旋转方向相反：n 与n0方向相反。
转差率1n nn s 00>-=。
0R ss 1I 3P P 'r 2'rM 2<-＝＝0sRI3P 'r2'rem >= 电动机输入功率为'r 2'rem 2R I 3P P =+－:反接制动时，电动机即从轴上输入机械功率，也从电网输入电功率，并全部消耗在转子绕组电阻中。
机械特性：n Ts=0反接制动电动n0T Ln0'快速停车s=0s>1电源刚反相序时，转子绕组中的感应电动势比起动时还大， 使用时应适当考虑限流措施。
对笼型电机，因转子回路无法串电阻，反接制动不能过于频繁。
n T s 01电动n0反接T LT LT重载低速下放反接制动（绕线转子）T NN S L1s>1§7－3能耗制动将需制动的三相异步电动机断开交流电源后 立即在定子绕组中通入直流，建立一恒定磁场。
φnf T右能耗制动UV WI ZI Z30oFv FwFz由4－27式，p2Ik N 24p I k N 9.0F 1N 11N 11m π== ∴当直流电流Iz 流过V 、W 绕组时，每相绕组所产生的磁通势相等，基波幅值为p2k N I 4F F Nss z w v π==，(I 2I z =）合成磁通势的基波幅值为：p2k N I 4330cos F 2F Nss z 0v z π==若将Fz 看成是有效值为Is 的三相交流电流所产生的， 由4－27、4－38式，有p2k N I 2423F Nss s 1π⨯=令z 1F F =,可得：z s I 32I =,即相当于由有效值为z I 32 的三相交流电流所产生的合成磁通势。
该磁通势与转子相对转速为(-n)，磁通势的转速即同步转速为pf 60n 0=能耗制动转差率定义为：0n nv -=机械特性：可推知能耗制动时异步电动机的机械特性为： 〖推导见参考文献1，P285～286〗()()ν+ν+Ω=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛Ω=]X X R [R X I 3X X v R v R X I 3T 2'r m 22'r 0'r2m 2s 2'r m 2'r0'r2m 2s em)X X (2X I 3T 'r m 2m2s 0m ax+Ω=,z s I 32I =； 临界能耗制动转差率'rm 'rcr X X R v +=改变直流励磁电流的大小或改变转子绕组附加电阻都可调节制动转矩。
n s 01能耗制动电动n0T Ln Ts 01能耗制动电动n0T 0Tmax变电阻变励磁例题与习题： 习题7－2绕线转子异步电动机22N T r rN rN N N N N m N 216GD ,77.0cos 9.2,0322.0R ,V 253E ,A 166I min,/r 577n ,A 133I ,V 380U ,kW 60P •==φ=λΩ=======(1) 串1级电阻起动，起动转矩0.4N T ,求串入电阻大小； (2) 以串入电阻作反接制动下放重物，N L T 8.0T =,求n ； (3) 以串入电阻作回馈制动下放重物，N L T 8.0T =,求n ；n T s 01电动n0反接T LT LT反接制动T NN S L1s>10.40.8Ts回馈制动S<0N L T T <,可用6－2式计算（1）Ω≈--=--=-=07.2)1)577600(4.0600(0322.0)1T 4.01n n n T (R )1T S S T (R R N 0N 0N r LL N N r n（2）00r nN L N L n n n 2)R R 1(T T S S -=≈+=,min /r 600n -=（3）回馈制动，S<0,min /r 600n 0-=, N L T 8.0T =不变，电阻不变2S L -=∴m in /r 1800))2(1(600)S 1(n n 0-=---=-=(1) 也可用（5－8）计算：m=1,0383.0600577600s N =-=起动转矩为N A T 4.0T =3.650383.04.01s T T s T T N L N mN A N ≈⨯===β Ω=-⨯=-β=-β=07.20322.00322.03.65R )1(R R R r r r n用（6－2）计算时：1s L =,得)1S T T (R R NL Nr n -= ，就是（5－8）式注：由图5－4，B T 不是起动转矩，故此处不能用（5－9） 例7－2绕线转子异步电动机3.2,V 164E ,A 6.20I min,/r 960n ,A 9.14I ,V 380U ,kW 5P T rN rN N N N N =λ======定子绕组Y 联结。
额定转速运行时以反接制动停车，要求起始制动转矩为2N T 求每相转子绕组应串附加电阻大小。
n Ts=0反接制动电动n0T N n0'快速停车s=0s>12T N-S L2S NS N 'S crScr2因（6－2）是在额定负载范围内前提下推出的近似计算公式 此处制动转矩为2倍额定，用（6－2）计算会有一定误差。
改用实用公式（4－105）和r cr R S ∝的关系来计算：Ω≈Ω⨯⨯=≈=-=-=⋅=⋅==18.06.20304.0164I 3S E R 04.010009601000n n n S mN 74.59m N 96059550n P 9550T rNN rN r 0N 0N N N N注：铭牌参数电压、电流均为线值，Y 接时线电流＝相电流，电压差3倍。
制动前：17.0)13.23.2(04.0)1(S S 22T T 1N 1cr =-+=-λ+λ=反接制动时：96.11000)960(1000n n n S 0N 02L =--=-＝反接制动时(4-105)推知：37.3)1T 2T 3.2T 2T 3.2(96.1)1T T T T (S S 2N N NN 2L N TLN T 2L 2cr =-⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⨯=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛λ+⋅λ= 由rcr R S ∝,有：t r r 2cr 1cr 2cr cr R R R S S S S +==Ω=Ω⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=39.318.0117.037.3R 1S S R r 1cr 2cr t用（6－2）计算时，Ω=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯=-=06.4104.0296.118.0)1S S T T (R R N L L N r t约有20％误差。
起始制动转矩会略小于2倍额定转矩。
·与直流电动机机械特性的比较T Lan Tc dn 1en 1'直流电动机的回馈制动nTs 01回馈制动电动n0T Lf1或P＝1f2或P＝20S<0特点：交于纵轴T Lan Tc de-T L n 0直流电动机的反接制动-n 0n Ts=0反接制动电动n0T Ln0'快速停车s=0s>1T L n T0den 1位能负载反接制动直流电动机的n T s 01电动n0反接T LT LT重载低速下放反接制动（绕线转子）T NN S L1s>1特点：交于横轴T Lan Tc d e-T Ln 1能耗制动位能负载能耗制动直流电动机的能耗制动n s 01能耗制动电动n0T L特点：通过原点。