三相异步电动机论文篇1
电子式过电流继电器通过内部各相电流互感器检测故障电流信号，经电子电路处理后执行相应的动作。电子电路变化灵活，动作功能多样，能广泛满足各种类型的电动机的保护。其特点是：
①多种保护功能。主要有三种：过载保护，过载保护十断相保护，过载保护十断相保护+反相保护。
②动作时间可选择(符合GBl4048．4-93标准)。
标准型(10级)：7．2In(In为电动机额定电流)，4-1Os动作，用于标准电动机过载保护，速动型(10A级)：7．2In时，2-1Os动作，用于潜水电动机或压缩电动机过载保护。慢动型(30级)：7．2In时，9-30s动作，用于如鼓风机电机等起动时间长的电动机过载保护。
③电流整定范围广。其最大值与最小值之比一般可达3-4倍，甚至更大倍数(热继电器为1．56倍)，特别适用于电动机容量经常变动的场合(例如矿井等)。
④有故障显示。由发光二极管显示故障类别，便于检修。
固态继电器它是一种从完成继电器功能的简单电子式装置发展到具有各种功能的微处理器装置。其成本和价格随功能而异，最复杂的继电器实际上只能用于较大型、较昂贵的电动机或重要场合。它监视、测量和保护的主要功能有：最大的起动冲击电流和时间；热记忆；大惯性负载的长时间加速；断相或不平衡相电流；相序；欠电压或过电压；过电流(过载)运行；堵转；失载(机轴断裂，传送带断开或泵空吸造成工作电流下跌)；电动机绕组温度和负载的轴承温度；超速或失速。
上述每一种信息均可编程输入微处理器，主要是加上需要的时限，以确保在电动机起动或运转过程中产生损坏之前，将电源切断。还可用发光二极管或数字显示故障类别和原因，也可以对外向计算机输出数据。
软起动器软起动器的主电路采用晶闸管，控制其分断或接通的保护装置一般做成故障检测模块，用来完成对电动机起动前后的异常故障检测，如断相、过热、短路、漏电和不平衡负载等故障，并发出相应的动作指令。其特点是系统结构简单，采用单片机即可完成，适用于工业控制。
2温度检测型保护装置
双金属片温度继电器它直接埋入电动机绕组中。当电动机过载使绕组温度升高至接近极限值时，带有一触头的双金属片受热产生弯曲，使触点断开而切断电路。产品如JW2温度继电器。
热保护器它是装在电动机本体上使用的热动式过载保护继电器。与温度继电器不同的是带2个触头的碗形双金属片作为触桥串在电动机回路，既有流过的过载电流使其发热，又有电动机温度使其升温，达到一定值时，双金属片瞬间反跳动作，触点断开，分断电动机电流。它可作小型三相电动机的温度、过载和断相保护。产品如sPB、DRB型热保护器。
检测线圈测温电动机定子每相绕组中埋入1-2个检测线圈，由自动平衡式温度计来监视绕组温度。
热敏电阻温度继电器它直接埋入电动机绕组中，一旦超过规定温度，其电阻值急剧增大10-1000倍。使用时，配以电子电路检测，然后使继电器动作。产品如JW9系列船用电子温度继电器。
保护装置与三相交流异步异步电动机的协调配合
为了确保异步电动机的正常运行及对其进行有效的保护，必须考虑异步电动机与保护装置之间的协调配合。特别是大容量电网中使用小容量异步电动机时，保护的协调配合更为突出。
a.过载保护装置与电动机的协调配合
过载保护装置的动作时间应比电动机起动时间略长一点。由附图可见，电动机过载保护装置的特性只有躲开电动机起动电流的特性，才能确保其正常运转；但其动作时间又不能太长，其特性只能在电动机热特性之下才能起到过载保护作用。
过载保护装置瞬时动作电流应比电动机起动冲击电流略大一点。如有的保护装置带过载瞬时动作功能，则其动作电流应比起动电流的峰值大一些，才能使电动机正常起动。
过载保护装置的动作时间应比导线热特性小一点，才能起到供电线路后备保护的功能。
b.过载保护装置与短路保护装置的协调配合一般过载保护装置不具有分断短路电流的能力。一旦在运行中发生短路，需要由串联在主电路中的短路保护装置(如断路器或熔断器等)来切断电路。若故障电流较小，属于过载范围，则仍应由过载保护装置切断电路。故两者的动作之间应有选择性。短路保护装置特性是以熔断器作代表说明的，与过载保护特性曲线的交点电流为Ij，若考虑熔断器特性的分散性，则交点电流有Is及IB两个，此时就要求Is及以下的过电流应由过载保护装置来切断电路，Ib及以上直到允许的极限短路电流则由短路保护装置来切断电路，以满足选择性要求。显然，在Is-IB范围内就很难确保有选择性．因此要求该范围应尽量小。
三相异步电动机论文篇2
同步电机和异步电机是电机学中两大主要电机。为充分发挥各自不同性能，通常被安放在不同工作领域。为能够让理论上异步电机既可做电动机又可做发电机在实际中得以实现，本文在前人基础上，简单介绍如何将异步电机改为所需要的同步电机。
首先，简单介绍异步电机和同步电机。
在结构上，同步电机和异步电机都主要由定子，转子及端盖和风扇之类的部分构成，在定子和转子中，都有相应的定子绕组和转子绕组。
在分类上，异步电机按相数分，有单相异步电机、三相异步电机；按转子结构分，有鼠笼式异步电机和绕线式异步电机。同步电机按用途来分，有发电机、电动机和调相机；按结构形式分，有旋转电枢式和旋转磁极式。在旋转磁极式中，按磁极形状又可分为隐极式同步电机和凸极式同步电机。
在工作原理中，异步电机是电机转速N1和旋转磁场转速N不相同的电机。在工作时，定子绕组接到三相电源，输入三相对称电流，便在气隙中建立基波圆形旋转磁动势，从而产生基波旋转磁场，其转速N1=60F/P，方向与定子电流相序一致。
若转子不转，该气隙磁场与转子绕组有相对运动，便切割转子绕组，转子绕组产生电动势，方向可由右手定则判断。由于转子电路是闭合的，在转子绕组中产生相应的电流，电流的有功分量的方向与电动势同相。
转子带电导体在变化的磁场中会受电磁力的作用，受力方向可用右手定则判断。因此便产生电磁转矩，方向与旋转磁动势相同。这样，转子便在该方向上旋转起来。转子旋转起来后，转速为N，只要N
同步电机是电机转速N1和旋转磁场转速N相同的电机。在工作时，原动机将同步发电机拖动到同步转速，转子绕组同入直流励磁电流，定子绕组开路（称为空载运行）或带负载（称为对称负载运行）。电机中有励磁电流IF，产生励磁磁动势，建立励磁磁场。在电枢绕组中感应出对称的三相电动势，若接上负载，则三相绕组中流过三相对称电流，定子绕组中会产生电枢磁动势。励磁磁动势和电枢磁动势一起产生合成次动势，从而产生出电能。无论是对于隐极还是凸极式同步发电机都要注意不考虑饱和和考虑饱和这两种情况
根据上述所说的原理，要将一台异步电机改装成为同步电机，首先在运行工作原理上要加以改动。要把异步机的三相电流输入定子绕组改为直流励磁通入转子绕组。由于外界是三相交流电，在把直流励磁通入转子之前，需要把交流变为直流，下面介绍如何将三相交流电变为直流电。
交流变直流通常要经过变压，整流，滤波，稳压这四个步骤，如图。
1、电源变压器：将电网交流电压（220V或380V）变换成符合需要的交流电压，此交流电压经过整流后可获得电子设备所需的直流电压。因为大多数电子电路使用的电压都不高，这个变压器是降压变压器。
2、整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件，把方向和大小都变化的50Hz交流电变换为方向不变但大小仍有脉动的直流电。在这我们用三相全控桥整流电路。利用二极管的单向导电性组成整流电路，可将交流电压变为单向脉动电压。为便于分析整流电路，把整流二极管当作理想元件，即认为它的正向导通电阻为零，而反向电阻为无穷大。那么三相整流电路中各个二极管如何导电？基本原则仍然是二极管的阳极电位高于阴极电位时二极管导电，反之不导电。在图1中根据各相波形相交的情况，按30°为一段进行时间段的划分，在图的最下方用1、2、3、4、5、6、7、…表示。
图1电阻负载三相桥式整流电路 图2三相桥式整流电路的波形图
三相桥式电阻负载整流电路的输出电压波形见图2的下半部分，它是由相应时间段导电二极管所对应的两相电压之差得到的。由于输出电压是以共阳极线为参考地电位，对于其中时间段1，可由A相和B相电压之差得到，见图3，同理可得到其他时间段的输出波形。这样在一个工频周期内，输出电压有六个波头，相当于300赫兹，这有利于提高输出电压的平均值，同时有利于滤波，减小输出的纹波。
图3三相桥式整流电路输出电压波形的合成
3、滤波电路：利用储能元件电容器C两端的电压不能突变的性质，把电容C与整流电路的负载RL并联，就可以将整流电路输出中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电。在小功率整流电路中，经常使用的是电容滤波。
电容滤波电路滤波原理
滤波电容容量大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。
当u2为正半周并且数值大于电容两端电压uC时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。当uC>u2，导致D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，uC按指数规律缓慢下降。
当u2为负半周幅值变化到恰好大于uC时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，u2再次对C充电，uC上升到u2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对RL放电，uC按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。
4、稳压电路：当电网电压或负载电流发生变化时，滤波电路输出的直流电压的幅值也将随之变化，因此，稳压电路的作用是使整流滤波后的直流电压基本上不随交流电网电压和负载的变化而变化
最后，交流电就变成了直流电。
在把交流电转变为所需要的直流电后，下面就要把转变而来的直流点加入到转子绕组中。
对转子绕组加入直流电的方式有两种，一种是将转子任意两个线圈并联，再与另一个线圈串联后连到直流电源上。另一种是将转子任意一个线圈开路，将另两个线圈接到直流上。这两种方法只要在滑环外面改变接线即可，不必改变转子内部接线，如图所示。
当把要改装的异步机的转子通入直流电后，还需要一个原动机拖动转子转动。在定子绕组外部接入负载。把所需要的原动机和转子相连，在输入直流励磁电流的同时，开动原动机，使原动机拖动转子转动，一直拖动到同步转速。这样，转子上所需要的机械能和电能都给予了提供。在产生的磁场的作用下，在电枢绕组中感应出对称的三相电动势，在负载中就会流过的电流。这样，就把一台异步电动机改装成了一台同步发电机。
作者单位：东南大学成贤学院
作者简介：许家文（1986年），男，汉族，江苏南京人，东南大学成贤学院2005级电力系统及其自动化本科生。
三相异步电动机论文篇3
关键词 ：鼠笼式异步电动机；启动方法；Matlab/Simulink
0引言
在日常生活和社会生产中，电动机几乎遍布各个方面，尤其是异步电动机，因为其在性能方面良好的表现而获得了广泛的应用。异步电动机的分类方式有很多种，按照转子结构形式的不同，异步电动机可以分为绕线式异步电动机［1］和鼠笼式异步电动机［2］。相比绕线式异步电动机，鼠笼式异步电动机在结构和制造工艺上更为简单、成本更低、运行维护更方便，所以被广泛应用于工农业生产中。作为电力拖动的原动机，我们日常接触到的异步电动机主要是鼠笼式异步电动机。
任何电动机的使用都必须经历从静止状态到稳定运行状态的中间暂态过程，即启动过程［3］，鼠笼式异步电动机当然也是如此。作为现代工农业生产中广泛使用的一种动力机械，其启动性能也是电动机性能的重要衡量指标，故对其启动过程有如下要求：其一，要具有足够大的启动转矩，以确保异步电动机可以正常启动；其二，要具有尽量小的启动电流，不至于对电动机本身造成冲击；其三，启动设备结构简单、操作方便，以减小工作人员的执行操作量及维护量；其四，启动过程中能量损失越小越好，这样才能更好地利用异步电动机提供的机械能。
本文以鼠笼式异步电动机为研究对象，对其结构进行详细描述，分析各种启动方式的应用场合和不同特点，然后选取直接启动方式进行重点研究，在Matlab/Simulink中搭建鼠笼式异步电动机直接启动的仿真模型，对仿真结果进行分析，验证直接启动方式下鼠笼式异步电动机的启动性能及特点。
1鼠笼式异步电动机结构及工作原理
鼠笼式异步电动机主要包括定子部分和转子部分。定子部分是指固定不动的部分，分为定子铁芯和定子绕组，定子铁芯属于电机磁路的一部分，一般是由几百微米厚、表面具有绝缘层的硅钢片叠压而成的，且在铁芯的内圆上冲有均匀分布的槽，用来嵌放定子绕组；定子绕组是电机电路的一部分，其是由3个在空间上互差120°电角度、结构相同的绕组对称排列而成，当在定子线圈中通入三相交流电时，会产生旋转磁场。转子是指鼠笼式异步电动机的旋转部分，也分为两部分：转子铁芯和转子绕组。转子铁芯也是电机磁路的一部分，由硅钢片叠压而成，硅钢片的外圆开有均匀分布的孔，用来安放转子绕组；转子绕组是由插入转子槽中的多根导条和两个闭合的端环组成的，去掉绕组时就像一个鼠笼一样，故称为鼠笼式异步电动机。小型的鼠笼式异步电动机一般采用铸铝转子绕组，而100 kW以上的电动机则采用铜条和铜端环焊接而成。
当在鼠笼式异步电动机定子绕组中通入三相交流电后，会产生旋转磁场，转子上的闭合导条切割磁感线，从而产生出电动势和电流，在磁场力的作用下转子发生旋转，这就是鼠笼式异步电动机的工作原理。
2鼠笼式异步电动机启动方式
鼠笼式异步电动机的启动方式有很多种，基本可以分为直接启动（又称全压启动）和降压启动。
直接启动可以保证电动机具有较大的启动转矩，能够拖动负载正常启动，但由于启动时所接的三相电压较大，启动瞬间电流也会变得很大，这样对鼠笼式异步电动机的定子线圈和转子线圈都会产生比较大的冲击力。
降压启动是指配备限制电机启动电流的设备达到降低启动电压，从而降低启动电流的效果，常用的降压启动方式有：定子串接电抗器或电阻启动［4］、Y-降压启动、自耦变压器降压启动［5］和延边三角形降压启动。定子串接电抗器或电阻启动是指在定子绕组中串入电抗器或电阻，降低启动电流和电压，但同时也大大降低了启动转矩，所以定子串电抗器或电阻启动只适用于电动机轻载启动，在负载较大的情况下可能会出现启动失败；Y-降压启动是指在异步电动机启动瞬间，定子绕组三相接线采用Y型连接，当启动结束后，定子绕组接线方式改变，此时采用型接线，从中可以发现，这种启动方式只适用于正常运行情况下定子绕组接线为型接线的鼠笼式异步电动机，此外，该启动方法也是只适用于电动机的轻载启动；自耦变压器降压启动也存在同样的问题，那就是在降压的同时会使得启动转矩下降得更快，从而难以实现重载启动，此外，自耦变压器自身不允许频繁启动，这在很大程度上也限制了其广泛使用；采用延边三角形方式启动的电动机存在结构难以改变，使用不够灵活的弊端，所以应用范围也受到了限制，不是十分广泛。
在以上各种启动方法中，直接启动方式产生的启动转矩大，但启动电流也大，降压启动方法在降低启动电流方面有着较好的表现，但启动转矩很难满足负载需要，所以都只能用在轻载启动的情况下，两种方法各有利弊，在实际使用中具体选用何种启动方法，需要视情况而定。
本文以直接启动方式为研究对象，通过建立仿真模型，研究启动电流和启动转矩在启动过程中的变化情况，以检验理论分析的正确性。
3鼠笼式异步电动机直接启动仿真分析
本文以鼠笼式异步电动机的直接启动方法为研究对象，在Matlab/Simulink中搭建其仿真模型，分析仿真结果得出结论。其中，鼠笼式异步电动机的仿真参数如下：定子额定功率Pn=10 kW、定子额定电压Un=380 V（连接）、定子每相电阻r1=1.33 Ω、定子每相漏抗x1=2.45 Ω、转子每相电阻折算值r′2=1.12 Ω、转子每相漏抗折算值x′2=4.4 Ω、励磁电阻rm=7 Ω忽略、励磁漏抗xm=90 Ω、电机转动惯量J=0.074 7 kg·m2、摩擦系数F=0、负载转矩为30 N·m。
仿真图形中，三相交流电经过三相电压电流测量器连接到三相断路器的左端，其右端接鼠笼式异步电动机定子绕组，启动瞬间将断路器接通，电动机采用直接启动的方式，测量转子A相电流、定子A相电流、转子转速和转矩这4个相关变量，鼠笼式异步电动机直接启动仿真结果如图1所示。
图1自上而下4幅图分别为转子A相电流、定子A相电流、转子转速和转矩的仿真结果。由图可知，在启动过程中，转子A相电流和定子A相电流波动都较大，这说明了直接启动对转子绕组和定子绕组的冲击都很大，启动过程结束后，因为转子绕组为鼠笼型两端闭合绕组，没有电流流通，所以转子电流减小为0，但定子绕组中仍然存在波动的小幅电流；在启动过程中，转子转速上升缓慢，使电动机发热加剧，同时震动会对电动机造成机械损坏，缩短电动机寿命；而且，启动过程中转矩一直都比较大，完全可以满足负载转矩的需要。
4结语
鼠笼式异步电动机是异步电动机中受到广泛欢迎的一种类型，其在日常生活和各种工业生产过程中也是十分常见的。在实际使用过程中，启动性能的优良与否十分重要，这在很大程度上决定了使用者对异步电动机的选择。如果一个电动机的启动性能很好的话，就可以实现平滑稳定地拖动负载启动，既可以很好地保护自身机械结构的完好性，又不会对所拖动的负载造成任何的破坏，同时还减少了由于震动所产生的能量损失，有助于能量的高效利用。正是因为如此，对鼠笼式异步电动机启动方法的研究从来不曾间断。
文中提到的两类启动方式各自都有利弊。在采用直接启动方式时，启动转矩很大，但同时启动电流也比较大，从第三部分的仿真结果中可以验证其启动性能；在采用降压启动方法时，启动电流有所降低，但是启动转矩的下降幅度更大，同时，这些降压启动方法也都不是平滑调节，所以在启动结束时，会对异步电动机造成多次冲击。
为了改善传统启动过程中存在的这些不足之处，随着电力电子技术的兴起和电力电子器件性能的不断提升，有学者提出了软启动的概念，所谓软启动就是利用电力电子装置集成多种功能，限制启动电流大小，实现启动过程的连续平滑调节。无论如何，直接启动都是最简单最直接的启动方式，在某些场合仍然发挥着非常重要的作用。所以，本文通过对鼠笼式异步电动机的启动方式分析和比较，明确了各种启动方法的特点和应用场合，通过建立模型进行仿真，从仿真结果直观地展现了直接启动过程中各种参量的变化趋势，这与理论分析相吻合，也为后续的启动方法研究提供了一定的实验基础。
［
参考文献］
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［4］苏建国.三相异步电动机的几种降压启动方式探讨［J］.天津航海，2011（2）：17-18.
三相异步电动机论文篇4
三相异步电动机具有结构简单,运行可靠,坚固耐用,价格便宜,维修方便等一系列优点。与同容量的直流电动机相比,异步电动机还具有体积小,重量轻,转动惯量小的特点。，调速。因此,在工矿企业的电机拖动系统中异步电动机得到了更为广泛的应用。
一、三相异步电动机基本的转动原理
三相异步电动机是利用旋转磁场工作的，其工作原理可通过以下演示实验来直观地了解。一个装有手柄的蹄性磁铁以轴座01为支撑自由转动；在蹄性磁铁两磁极之间有一个鼠笼转子，鼠笼转子以轴座02为支撑自由转动；轴座01和轴座02在同一条轴线上。蹄性磁铁和鼠笼转子之间没有摩擦力和机械连动关系，两者均可独立自由转动或保持静止。当摇动手柄使蹄性磁铁顺时针方向旋转时，磁场的磁力线就切割鼠笼转子上的铜条，相当于转子铜条逆时针方向切割磁感线，闭合的铜条中就会产生感生电流，其方向可用右手定则判断。由于感生电流处在蹄性磁铁的磁场中，因此铜条要受到磁场力的作用而使转子转动，磁场力的方向可根据左手定则判断，从判定的结果可知转子转动方向与蹄性磁铁旋转方向一致。，调速。
二、三相异步电动机的重载起动
1、小功率三相异步电动机的重载起动
这种情况的主要问题是起动转矩不足,而小功率三相异步电动机一般为鼠笼型,解决的办法是用特殊电机获得高起动转矩,主要有高转差率电机、深槽式电机和双笼型电机.从起动电流公式和起动转矩公式可以看出,增大转子电阻既可限制起动电流又可提高起动转矩。
高转差率异步电动机的转子导条不是普通的铝条,而是采用电阻率较高的铝合金.这种电机过载能力强,但功率因数低,正常运行时损耗较大,效率较低.所以只适用于频繁起动的场合,主要是起重运输机械.深槽式异步电动机是利用起动过程中转子导条内的集肤效应使起动时的转子电阻增大,改善起动性能又不降低正常运行效率,但功率因数和过载能力有所降低,适用于需要重载起动而对过载能力要求不高的场合.双笼型异步电动机利用集肤效应改善了起动性能,又保证了基本的运行性能,但电机价格较高,一般用于要求起动转矩较高的场合.
2、大功率三相异步电动机的重载起动
此种情况下既要有较高的起动转矩又要限制起动电流,若高起动转矩的笼型异步电动机不能满足要求,可以采用绕线型异步电动机,在转子电路中串联合适的电阻,既可提高起动转矩又能降低起动电流.因而,要求起动转矩大或起动频繁的生产机械常采用绕线型异步电动机拖动.大功率电动机一般为绕线型。，调速。
三相绕线型异步电动机常用的起动方法有转子串固体电阻、频敏电阻或液体电阻.大功率绕线型异步电动机转子串固体电阻起动,不能无级调节,起动不够平滑。，调速。为了减小冲击,应在转子回路中串入多级对称电阻,并随着转速的升高逐渐切除起动电阻,因此设备投资大,操作、维修不便.串频敏电阻器起动,结构简单、维护方便,可以无级调节,但起动电流较大、功率因数低,使起动转矩受到限制,且不同容量的电动机要配不同规格的频敏变阻器.转子回路串液体电阻,能连续无级调节使电机平滑起动,具有起动转矩大、起动电流小、起动时间短、功率因数高、噪声小、温升低、结构简单的特点,并且可以通过调节液体浓度来改变阻值,使一台起动器适应不同功率的电动机,因此是大功率电动机重载起动的首选方案.
三、三相异步电动机的主要调速方法
三相异步电动机的调速方法包括：变极对数、定子调压、定子变频、串级调速、双馈调速、液力耦合、电磁转差离合器等，从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力耦合器调速，能量损耗在液力耦合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。下面就对改变转差率进行调速的几种方法进行阐述：
1、改变定子电压调速
异步电动机的转矩与定子电压的平方成正比，改变定子电压就可以改变电动机的机械特性和转矩，这种方法不适用于普通笼式电机，因为它的转子电阻很小，转速低时电流会急剧上升。，调速。可用于绕线式异步电动机，其转子回路可串电阻或频繁变阻器，大部分转差能量损耗被引到外接电阻或频繁变阻器上，减轻电动机的发热。
2、改变转子电阻调速
这种调速方法只适用于绕线式电动机，在异步电动机的转子电路内串入调速电阻，当负载一定时，转子回路中串接的电阻越大电动机的转速越低，越小转速越高。此方法设备简单，控制方便，初期投资少，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上，属有级调速，机械特性较软。
3、串级调速
目前，较先进的串级调速应用了可控硅逆变器控制的串级调速线路，其优点是能够获得较硬的机械特性，整流元件压降小，设备占地面积小，无旋转部分，噪声小，维护较简单，是绕线式电动机很有发展前途的调速方法之一，其缺点是，转子回路装有滤波用的电抗器，故功率因数较低。
四、使用过程中有必要加强三相异步电动机的过电流保护
为达到安全可靠的全面保护，只靠设计一种保护方法是不行的，必须全面分析各种故障引起的电流异常情况，采用智能保护器或多功能保护器来保护三相步电动机的安全运行，保护器的设计应具有下面的功能：
1、设置电流速断保护
用于电动机内部定子绕组以及进线所发生的相间短路故障或相间接地短路故障，短路电流很大时，迅速切断电源。，调速。
常见的电流速断保护是熔断器和低压断路器。熔断器的熔体串联在被保护的电路中，当电路正常工作时，熔断器不起作用，相当于一根导线，其上面的压降很小，可忽略不计。当电路短路时，很大的短路电流流过熔体，使熔体立即熔断，切断电动机电源，电动机停转，起到保护作用。同样，若电路中接入低压断路器，当再现短路时，低压断路器会立即动作，切断电源，使电动机停转。
2、设置定时限过流保护
作为电动机运行过程中短路保护的后备保护，以提高保护整定的灵活性。
3、设置反时的过负荷保护
防止电动机长时间过负荷运行而引起的电流过大，防止由于电流热效应的累积作用，使定子部分过热而引起的损坏。
4、设置负序电流保护
防止电动机的各类非接地性不对称故障。
5、设置起动时间过长保护防止由于各种原因使得电动机不能成功起动时，大起动电流对绕组的损坏以及起动转矩对轴承的损坏。
结语：为了保证三相异步电动机的安全、经济和稳定运行，就必须要掌握有关异步电动机的安全运行的基本原理，对三相异步电机应用中可能出现的问题进行深入的探讨与分析，做到尽可能合理地使用电动机，避免事故隐患的产生，确保电动机高效运行。
参考文献：
1、汤天浩《电机与拖动基础》[M]北京:机械工业出版社2004；
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3、马江鹏《浅析三相异步电动机的组成和工作原理》[J]现代经济信息2010（3）；
三相异步电动机论文篇5
三相异步电动机的动态数学模型是《电机控制技术》这门课“交流调速系统”部分的重要内容，也是正确理解异步电动机高性能控制方法的基础所在。由于三相异步电机的动态数学模型是一个非线性、强耦合、多变量系统[1]，因此这部分内容比较抽象和复杂，尤其是对于“动态”、“非线性”等概念，学生很难准确理解把握。作者在教学中总结了几点教学体会，供分享和交流。
1.遵循从一般到特殊的规律
如图1所示，对于旋转电机，通常采用动态耦合电路的分析方法，即将旋转电机看成是一组具有电磁耦合和相对运动的多绕组电路。分析的一般步骤为[2]：
①建立物理模型
②建立数学模型
③求解运动方程
④分析结果。
图1 旋转电机分析的一般步骤
图2 三相异步电机的物理模型
三相异步电机属旋转电机，因此对其分析也遵循这样的方法和步骤。首先根据三相异步电动机的结构，定子、转子两套绕组之间的关系，建立其物理模型，如图2所示;然后根据电路中基尔霍夫定律列出电压方程，根据电磁学定律列出磁链方程和转矩方程，根据牛顿力学定律列出转子运动方程;因列出的数学模型通常比较复杂，通常需采用坐标变换对其进行简化;最后对运动方程进行求解，并分析结果。
2.抓住关键所在，深刻理解“动态”的内涵
三相异步电机的数学模型，有“动态”和“稳态”之分。所谓“动态”模型，是指运动的、变化的、精确的模型。比如当异步电动机运行过程中，转子磁链、转子电阻等参数发生变化时，或者当负载转矩发生变化时，此时只能采用“动态”模型。而“稳态”模型，是指静止的、稳定的、近似的模型，比如三相异步电机的T型等效电路或简化稳态等效电路。很显然，三相异步电机的动态数学模型比稳态模型更为精确。
基于不同性质的数学模型，异步电机有不同的控制方法。基于异步电机稳态模型的控制方法有转速开环恒压频比控制、转速闭环转差频率控制等，适合于对调速性能要求不是太高的场合，如风机、水泵;基于异步电机动态模型的控制方法有按转子磁链定向的矢量控制、按定子磁链控制的直接转矩控制等，适合于对调速性能要求比较高的场合，如数控机床、机器人、电梯等。
3.深入理解“非线性、强耦合、多变量”的性质
满足叠加原理的系统为线性系统，反之为非线性系统。现实世界中，绝大部分系统属非线性系统。对于三相异步电动机这一非线性的系统，其非线性体现在旋转电动势、电磁转矩以及互感矩阵均包含变量。
耦合是指两个或两个以上的体系或两种运动形式间通过相互作用而彼此影响以至联合起来的现象。对于三相异步电动机，非线性耦合体现在电压方程、磁链方程与转矩方程中，故为强耦合的系统。而解耦就是用数学方法将两种运动分离开来处理问题。对于三相异步电动机这一非线性、强耦合系统而言，可以采用按转子磁链定向的矢量控制方法来实现电磁转矩和磁链之间的解耦控制，也可以基于非线性系统控制的理论，如反馈线性化、基于微分几何理论的精确线性化等方法来实现电磁转矩和磁链之间的解耦控制。
4.弄清数学模型与坐标变换之间的关系
三相异步电动机的原始的数学模型，基于三相静止坐标系（ABC坐标系），是一组复杂的非线性方程。为了分析问题的方便，通常利用坐标变换进行简化。进行坐标变换彼此等效的原则是磁动势守恒。常用的坐标变换有：三相坐标系和两相正交坐标系间的变换（3/2变换）、静止两相正交坐标系沪碌叫转正交坐标系dq的变换（2s/2r变换）等。图3所示为坐标变换关系图。
图3 坐标变换
经过从三相坐标系到两相坐标系的坐标变换，使得三相异步电动机的数学模型得到了简化。不同的坐标系上，对应着异步电动机不同的数学模型。控制系统中，通常采用异步电机在沪伦标系、dq坐标系上的数学模型。
5.通过仿真建模验证模型的准确性
建立三相异步电机数学模型的目的在于应用。应教会学生利用Matlab/Simulink等仿真软件，对建好的电机数学模型进行仿真验证及分析。通过S-function或Simulink中搭模块的方法来建立异步电动机的各种数学模型。并在此基础上，对三相异步电机的起动、空载、加载运行等情形仿真模拟，从而验证所建数学模型的准确性。这也为基于动态模型的异步电机高性能控制方法，如矢量控制、直接转矩控制等的实现打下基础。
6.结论
本文详细介绍了“电机控制技术”中三相异步电机动态数学模型教学中的几点体会。包括从模型如何建立、化简，到对性质的理解，以及模型的验证等。不仅可以加深学生对三相异步电机动态数学模型本质的理解，而且教会了他们学习与思考的方法，有助于提高学生知识的综合应用能力。
参考文献
[1]阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2009.
三相异步电动机论文篇6
交流异步电动机本身就是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。本文从静止两相坐标系下的鼠笼异步电动机模型出发，推导出基于定子磁链磁场定向的电动机模型，并采用Matlab进行仿真[2]。
2、异步电动机动态数学模型
2.1三相异步电动机的多变量非线性数学模型
三相异步电机的多变量非线性数学模型，用结构图表示出来如下图所示。
由图可知异步电机数学模型的下列具体性质：
（1）异步电机可以看作一个双输入双输出的系统，输入量是电压向量和定子输入角频率，输出量是磁链向量和转子角速度。
（2）非线性因素存在于Φ1（・）和Φ2（・）中，即存在于产生旋转电动势 er 和电磁转矩 Te 两个环节上，还包含在电感矩阵L中，旋转电动势和电磁转矩的非线性关系和直流电机弱磁控制的情况相似，只是关系更复杂一些。
（3）多变量之间的耦合关系主要也体现在 Φ1（・）和Φ2（・）两个环节上，特别是产生旋转电动势的Φ1对系统内部的影响最大。
异步电机数学模型之所以复杂，关键是因为有一个复杂的6×6电感矩阵，它体现了影响磁链和受磁链影响的复杂关系。因此，要简化数学模型，须从简化磁链关系入手。
2.2三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型
异步电机的数学模型比较复杂，坐标变换的目的就是要简化数学模型。异步电机数学模型是建立在三相静止的ABC坐标系上的，如果把它变换到两相坐标系上，由于两相坐标轴互相垂直，两相绕组之间没有磁的耦合，仅此一点，就会使数学模型简单了许多。
2.2.1三相异步电动机在两相坐标系上的状态方程
异步电机控制系统的数学模型，过去经常使用矩阵方程，近来越来越多地采用状态方程的形式，因此有必要再介绍一下状态方程。这里讨论两相静止αβ坐标系上的状态方程。
在两相坐标系上的电压源型变频器―异步电机具有4阶电压方程和1阶运动方程，因此其状态方程也应该是5阶的，须选取5个状态变量，而可选的变量共有9个，即转速ω，4个电流变量和4个磁链变量。转子电流是不可测的，不宜用作状态变量，因此只能选定子电流和转子磁链；定子电流和定子磁链。也就是说，可以有两组状态方程。
2.2.2两相静止坐标系中按定子磁链定向的状态方程[3]
本设计内容为以异步电动机在静止坐标系中为状态变量的状态方程结构为核心，构建异步电动机仿真模型。
两相静止，将（2-1）式磁链方程代入（2-2）式电压方程可得静止坐标系中状态方程为
3、模型实现
3.1.1Simulink模型设计
模型主要有3/2转换模型，定子磁链电动机模型，2/3转换模型三个子系统组成。根据状态方程可画出经过分组封装的模型如图2所示。模型的输入是电动机的定子电压和电流及转子转速，输出定子磁链和电流及转距，实际电流和估计电流可以用来调整模型的精度[4]。
3.2.2模型参数设置
模型建立以后，下一步就是设置模型的参数。需要设置的参数是定子电阻Rs，转子电阻Rr，主电感L，转子侧漏感Lσ和极对数np，需要输入的量是定子电压、电流和转子电角速度（机械角速度和极对数的乘积），输出量是定子磁链Ψs，定子电流ir及转距Td。观察空载起动和加载过程的转速仿真波形，观察异步电动机稳态电流波形，观察定子磁链波形。需设置阶跃输入模拟空载和加载的转速仿真[5]。
3.2.3仿真结果
三相异步电动机论文篇7
Key words： research study; teaching model; curriculum design; teaching reform
中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）08-0271-02
0引言
《电机与电力拖动》是一门技术基础课，此门课在专业学习中占有相当重要的地位。该课程既有较强的理论性，又有很强的应用性，同时，它又可以作为一门独立的技术应用课，直接为工业生产服务。在教学中要求学生在掌握基本理论的同时，还要注意培养实践操作技能和计算方法，这必然使学生的学习带来了困难。因此在《电机与电力拖动》课程教学中进行学生研究性学习方式的探讨是《电机与电力拖动》课程的教学研究的一种尝试，在《电机与电力拖动》教学中开展研究性学习，教学模式的设置比较重要。我们在本文中将对本门课中研究性教学模式的设置做一探讨。
1研究性教学模式的概述
研究性学习，从广义理解，它泛指学生探究问题的学习，可以贯穿在各科各类学习活动中。它是一种学习的理念、策略和方法，适用于学生对所有学科的学习。从狭义解释，它是指“学生在教师指导下，从学生生活和社会生活中选择和确定研究专题，主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动”[1]。作为一门独立的课程，研究性学习旨在教学过程中以问题为载体，创设一种类似科学研究的情境和途径，让学生通过自己收集、分析和处理信息来实际感受和体验知识的产生过程，进而了解社会，学会学习，培养分析问题、解决问题的能力和创造力。它的核心是要改变学生的学习方式，强调一种主动探究式的学习，是培养学生创新精神和实践能力的一种尝试和实践。[2]
教学模式是在一定教学思想和教学理论指导下建立起来的、在教学过程中必须遵循的、比较稳固的教学程序及其方法的策略体系。研究性学习是对传统的接受式学习的一种改革与补充，它以学生的自主探究为基础，以个人或小组合作的形式，使学生掌握基本的研究性学习方法，形成运用所学知识解决实际问题的能力，初步形成科学精神和科学态度。[3]
研究性学习包括问题解决类研究性学习、探索性实验类研究性学习、科技制作类研究性学习、调查类研究性学习、扩展性研究性学习、科技前沿类研究性学习。[3]本文主要探讨的是问题解决类研究性学习和探索性实验类研究性学习在《电机与电力拖动》教学中的综合应用。
2常规教学模式学习情况调查
2.1 学生学习情况调查为了使所设计出来的每一次课能对学生的学习能力，创新能力能有很好的促进作用，我们对采用常规课堂教学模式进行教学的学生的学习兴趣、学习能力、创新能力等方面进行了测试，测试试题从概念的清晰程度、学习方法、实际应用能力、知识扩展等几个方面进行了检测，表1是其中有代表性的四个问题的调查情况。
通过上表分析，可看出常规课堂教学模式对学生来说，概念的清晰程度、学习方法、实际应用能力、知识扩展等几个方面都不尽人意，所以教学方法的改革势在必行。
2.2 毕业生实习、就业后课程知识应用情况调查为了使工科的教学改革贴近社会和企业的需求，我们对2010届电气自动化专业毕业生进行了调查，此调查是在学生已经进行完毕业设计，许多同学已和单位签订就业合同并在企业工作四个月后进行的。以下表二、表三是问卷中有代表性部分问题的分析。
我们在表2中主要对《电机与电力拖动》课程进行了调查，调查发现该课程对学生的工作是很有用的，其中最有用的是交流电机及其拖动与控制电机这两部分，这就提示我们在教学模式设计中，这两部分是重点。
表3对学生在《电机与电力拖动》课程的学习情况进行调查发现，学生喜欢的教学方式和学习方法都希望自己自动学习，不希望自己被老师所束缚，而我们开展的研究性教学模式的核心是要改变学生的学习方式，强调一种主动探究式的学习，从表中可见学生主观需要的也就是这样一种教学模式。
3模式的设计
根据研究性学习课程中发展着的研究性学习方式和研究性教学方式的思想，运用以问题解决及探索性实验为导向的研究性学习的策略，构建《电机与电力拖动》研究性课堂教学模式。教学中提供一个与学习主题密切相关的真实事件或情景，让学生对学习内容形成问题。教师提供解决问题的有关线索。引导学生自主学习，自主探究。协作学习，交流、讨论、争辩，加深对问题的理解。反思总结，对观点、思维、方法进行分析比较，促进学生有效地学习。教学设计上，以“探究实验”为主线，贯穿“研究”的精神。从发现问题，提出问题；到设计方案，探索实验，研究问题，寻找答案；再到合作交流，完成教学内容的教学思路。教学流程图如图1。
对比图1和图2的教学流程情况可发现：传统性课堂教学模式主要以老师的讲授为主，老师讲，学生听，学生的学习是被动的，而在研究性课堂教学模式中，老师的作用主要在引导，学生的参与贯穿了整个教学过程，在整个教学过程中，学生是主体，发挥了学生的主动性。
4研究性课堂模式的操作程序
第一步，教师结合现实生活提出一些与《电机与电力拖动》课程教学有关的情景性问题。要求学生选择最熟悉、最简单，而且和学生的知识水平、能力及现有的研究条件相符合的问题，研究范围不要太大。第二步，由学生选择解决某个问题来制定具体的操作细则、实验步骤，应用已有的知识和生活经验来设计方案。第三步，论证方案设计的正确性、合理性、可行性。在教师参与下，交流论证，评估完善。第四步，课堂教学中实施方案。要求学生学习理论知识，查阅有关资料；做实验时，记录现象、数据及图表，进行理论分析、论证；团结协作，共同完成研究任务。第五步，学生将研究成果归纳整理、总结提炼，形成书面和口头材料，通过交流研讨，相互分享成果，学会欣赏和发现他人的优点，学会理解和宽容，学会分析、思考和申辩。第六步，课外延伸。生产和生活中的课堂知识的应用。
5研究性课堂模式案例举例
案例举例：三相异步电动机的制动与反转。
5.1 创设问题。教学主体：教师。
①如何实现三相异步电动机的反转？②根据直流电动机的制动情况，分析三相异步电动机是否也能实现能耗制动、反接制动、回馈制动？③如何实现三相异步电动机的能耗制动，有何特点？④如何实现三相异步电动机的反接制动，有何特点？⑤如何实现三相异步电动机的回馈制动，有何特点？
5.2 设计方案。教学主体：学生。
要求：从现有的知识出发，提出研究设想，申报所需实验器材。
①研究三相异步电动机的反转；②研究三相异步电动机的能耗制动原理；③研究三相异步电动机的反接制动原理；④研究三相异步电动机的回馈制动原理。
5.3 论证方案。教学主体：师生。教学方法：共同交流、讨论。
5.4 实验研究。教学主体：学生，2~3人一组。
要求：设计实施方案，按实施方案进行实验，发现问题，设法在实验中解决。在实验中将发现以下问题：①改变三相异步电动机的定子回路中三相交流电源相序，即可改变三相异步电动机的转动方向。②能耗制动的实现方法，及能耗制动的特点。③反接制动的实现方法，及反接制动的特点。④回馈制动的实现方法，及回馈制动的特点。
5.5 相互交流。教学主体：师生。
对几种解决问题的方法进行比较、总结，交流讨论： 由三相异步电动机的工作原理分析可得，三相电动机在稳定运行时，其转动方向始终与定子绕组所产生的旋转磁场的方向相同。而旋转磁场的方向则由流过定子回路中三相电流的相序和定子绕组的空间布局位置有密切的关系，只要改变这两个条件中的任何一个，就可改变旋转磁场的方向，从而改变电动机的旋转方向。由于改变定子回路中三相电源的相序易于改变定子绕组的布局，因此，改变三相交流电动机转动方向通常采用改变定子回路中三相交流电源相序的方法来实现。
感应电动机的电磁制动分为能耗制动、反接制动和回馈制动。不论是哪一种制动状态，电动机的电磁转矩方向总是与转向相反。
能耗制动时定子接入直流电源产生固定磁场。能耗制动是将转子的动能变为电能，消耗在转子电阻上（对绕线转子感应电动机包括转子串接电阻）。笼型感应电动机采用增大直流励磁来增大高速时的制动转矩。绕线转子感应电动机采取转子串接电阻的方法使得在高速时获得较大的制动转矩。能耗制动时，电动机是直流励磁，励磁磁动势是一个恒定值。
感应电动机的反接制动分为定子两相反接制动和倒拉反接两类。当三相交流电动机n＞n1时产生回馈制动，回馈制动也称为再生发电制动。
5.6 课外延伸。学生课外自己查阅资料设计结合数字电路的知识，采用固态继电器进行设计，利用数字电路控制三相异步电动机的反转和制动
6结论
研究性学习是让学生在教师的指导下自主发现问题、探究问题并获得结论的过程。概念的学习，规律的探索，实验的开展，仪器的研制均可采用研究性课堂教学模式。研究性教学模式是培养学习能力、发挥个性特长、启迪创造发明、全面提高素质的一种教学模式。其教学模式的设置是研究性教学能否成功的关键。
从教学模式的设计可看出，在课堂中，研究性课堂教学模式使学生成为探索知识的主体，眼、手、脑、口并用，积极思考、主动学习，有效地提高了教学效果。在课后，使学生将知识进行延伸。研究性课堂教学模式可以增加学习乐趣，这种教学模式使学生不仅掌握了书本知识，更重要的是学会了思考和研究的方法，培养了创新精神和群体意识，它的长期效应远高于现时的直观效应，是传统教学模式所不能达到的。因此，这种研究性课堂教学模式值得在《电机与电力拖动》教学实践中进一步地探索、研究、总结和推广，也是《电机与电力拖动》课程教学改革的一种尝试。
参考文献：
[1]钟启泉，崔允氵郭，张华.为了中华民族的复兴，为了每位学生的发展[M].上海华东师范大学出版社，2002，（5）.
[2]赵徽．研究性学习的理念与实施[M]．北京：开明出版社，2003，（4）．
三相异步电动机论文篇8
三相异步电机在直接启动时，全部电源电压直接加到了电机的定子绕组上，这时的启动电流会达到额定电流的4～7倍，过大的电流会使电机发热，电机绕组受热发生变形，甚至还会造成电网电压显著下降。如果在交流电源和电机每相定子绕组之间串接电抗元件。电机启动过程中，电抗元件产生分压，从而起到限制启动电流的目的，随着启动过程的结束，电抗电压越来越小，直至启动过程结束。为此，结合一台具体电机参数，确定出电抗器的具体参数。
2仿真模型
2.1三相异步电机直接启动SIMULINK仿真模型
三相异步电机机械特性曲线T=f（s） 由电磁转矩参数表达式为
建立三相异步电机的直接启动模型可以采用MATLAB仿真软件下的SIMULINK仿真模块建立，如交流电源、电压测量、异步电机、电机测量等。实验中选用的电机参数如下：额定电压为10000V，额定电流30.5A，额定功率450KW，极对数为3，额定转速为985rpm，定子电阻为3.07Ω，转子电阻2.07Ω，自感系数为2.5H，互感系数为2.4H，漏感系数为0.1H。为其仿真模型如下图所示。
2.2三相异步电机串电抗器启动SIMULINK仿真模型
3仿真结果
3.1三相异步电机直接启动SIMULINK仿真结果
从上图可以看出，直接起动时，因为负载很小，所以转速非常接近同步转速1000r/min 。定子电流波形和转子电流波形呈现较大的振荡，起动后电流降至正常工作电流。异步电机在直接起动过程中的起动电流较大为232A，为额定电流的8倍，这与实际情况相符。
3.2三相异步电机串电抗器启动SIMULINK仿真结果
从上图可以看出，异步电动机通过定子串电抗器起动的方法，可以使电抗器起到一定的分压作用，从而达到减小加在机端的电压的目的，这样可以减小起动电流，相比于直接起动，起动电流显著减小。同时，起动过程中定子电流和转子电流的波形也相当理想，在最初起动时的振荡过后能平稳的衰减至正常工作电流。
从以上图形可知，当电抗器的参数取R=280Ω，电感取100H时，电抗器分压占总电源电压的6%左右，启动效果比^满意。
参考文献
[1] 常鲜戎.三相异步电机新模型及其仿真与实验[J].中国电机工程学报，2003.
[2] 李家会.一种新型的三相异步电机控制方法 [J].电源技术，2014.
[3] 杨向宇.三相异步电机定子轴系ABC下的Matlab/Simulink仿真模型 [J].华南理工大学学报（自然科学版），2016.
三相异步电动机论文篇9
为什么传统的教育教学方式不再适用于高等职业教育《电机与电气控制技术》课程教学，其原因使用多方面的。
第一，高职学生来源复杂，普遍具有心理素质不高，自我要求不严格，自律意识差，文化基础差，学习习惯不好，注意力易分散，兴趣容易转移等特点。
第二，《电机与电气控制技术》这门课程大致分成变压器的使用和维护、常用电动机的使用和维护、三相异步电动机直接起动控制电路的连接与检修、三相异步电动机降压起动控制电路的连接与检修、三相异步电动机制动控制电路的连接与检修、三相异步电动机其他常见电路的连接与检修、典型机床电气控制电路分析与检修等七个项目，其理论与实际结合紧密，并且理论部分较为抽象，对初学者而言很难把握，是后续专业核心课程和单开实践课程的学习的“瓶颈”。
制定出一套合理的理实一体化课程标准，设计出符合高职学生特点的教学方法，使学生不再排斥内容枯燥的理论内容，提升其学习兴趣，使接受知识的过程由被动变为主动，提升其创造力和团队协作能力，为后续专业课程的学习奠定坚实的理论实践基础，为其毕业后更好的适应工作岗位做好铺垫。
多年教学经验表明，学生对内容枯燥的理论课程不感兴趣，而对动手较多的实践性课程学习的主动性较高。我们将行动导向教学法引入到《电机与电气控制技术》课程的教学当中，取得了良好的教学效果。
行动导向由一系列教学方法如头脑风暴、角色扮演、项目教学、任务分析、案例教学等组成，它不能称为一个具体教学方法，而是一套综合性的学习方案。其核心思想是：学习过程的工作化+工作过程的学习化。在教学过程中，学生将作为学习的主体，在教师的引导下，通过一系列不同的有组织的活动，引导学生主动探寻知识；教师从不同侧面找到学生的优点，激发学生的学习兴趣。在学习中模拟真实的工作环境，使学生在学习过程中逐步培养交往、沟通、协作和相互帮助的能力。
三相异步电动机直接起动控制电路的连接与检修是课程中的基础项目之一，也是是电气维修人员必会工作任务之一，同时也是高级维修电工考核的重点内容。它具有技术性强，接线工艺要求高的特点，也是教学中的重点和难点。为使学生更好的掌握理论知识，加强其动手操作能力我们采用项目教学与分组教学相结合的教学方式。
在学习过程中，老师起引导作用，为学生铺垫良好的教学情境，让学生自己寻找资料，研究教学内容，并在团队活动中互相协作，共同完成学习任务。
第一步，布置任务。
教师作为学生学习的领航者，利用2学时时间给学生讲解三相异步电动机基本工作原理及相关基础知识。师生共同分析三相异步电动机直接起动控制电路的结构特点、布线要求、在电路连接与检修工作过程中会出现的问题。教师引导学生课前在相关书籍或网络中查找相关资料、确定电路的连接中用到的工具的使用方法，及相关检测仪器的使用方法，确保操作安全。
第二步：制定计划。
每5～6名学生组成一个学习小组，每个小组中男女搭配比例合理。组员之间分工明确，设计相关电路连接与检修工作流程，确定以小组方式工作，设计工作流程，确定工作步骤。通过相关资料的自学确定合理美观的电路连接结构，并把每个人任务的完成情况记录在笔记本中。
第三步：项目实施。
每组学生独立完成三相异步电动机直接起动控制电路的连接，并对完成作品上电调试，不能正常运转的电路要做以检修。并将工作过程中的记录缺点和不足之处以及最终检验结果记录在案。
第四步：评价与总结。
成果展示环节，通过对比分析，师生共同评价作品完成的效果和质量，并且对于学生在项目完成过程中所遇问题给予正确客观的解答。
教师作为引导者，要找出每一组的发光点，给予奖励，让学生知道什么是对的，自己哪里做的不好，为后面的学习工作指明方向。
学生在已经掌握三相异步电动机直接起动控制电路工作原理及安装步骤的基础上，自主探究如何安装更能符合工艺要求，围绕生产主题，制作完成一件作品。在进行成果展示时，小组成员可以阐述作品的特点，也可以通电试车演示结果，其余小组同学对其作品进行评价。在学习过程中，若遇到问题，鼓励学生组内交流，或组间协作解决，支持学生创造与众不同的作品。
在教学过程中完成了相应的知识目标与能力目标的培养，强化了学生之间相互合作、相互学习、相互启发的合作精神，培养学生不怕困难、勇于探索的创新意识，激发学生发散思维进行创造的能力。
在实践中巩固理论知识的学习，使原本拘谨枯燥学习环境变得宽松、民主，师生之间有了融洽的沟通、启发、交流、互动，整个教学过程成为积极互动、共同进步的学习过程。
实践证明，再高职《电机与电气控制技术》课程中采用行动导向教学法是成功的，它能充分调动学生的学习热情，让学生在学习过程中有成就感，使专业课程培养目标与职业岗位能力无缝对接，为学生走向工作岗位奠定坚实基础。
参考文献
[1] 罗云辉.项目教学法在高职教学中的运用[J].职教论坛，2006（29）.
三相异步电动机论文篇10
有关三相异步电动机的控制实验教学项目一般集中在三相异步电动机的启动与停止控制，三相异步电动机的正、反转控制等环节。在这些环节中教师与学生关注的是连接变化较多的主令器件（按钮开关）和控制器件（继电器、接触器等）而往往忽略了三相异步电动机本身的连接方式的重要性。而这很有可能使学生在毕业后的实际工作中犯错误。这就是本文要讨论的问题。
1 三相异步电动机的绕组与出线端
由于三相异步电动机有三个定子绕组，所以它应有六个出线端，这六个出线端一般标注为U1、V1、W1、U2、V2、W2三相绕组由三个彼此独立的绕组组成，且每个绕组又由若干线圈连接而成。每个绕组即为一相，每个绕组在空间相差120°电角度。线圈由绝缘铜导线或绝缘铝导线绕制后，再按一定规律嵌入定子铁心槽内。定子三相绕组的六个出线端都引至接线盒上，首端分别标为U1，V1，W1，末端分别标为U2，V2，W2。
2 三相异步电动机的连接方式
三相异步电动机可以接成星形或三角形。（如图1）
U1、V1、W1三个电动机出线端分别连接供电系统的三个相线，它们之间的电压称为线电压，之间的电流称为线电流。U1与U2、V1与V2、W1与W2之间的电压称为相电压，之间的电流称为相电流。
由上图我们可以看出，星型接法时线电压等于相电压的1.732倍，相电流等于线电流。角型接法时相电压等于线电压，线电流等于相电流的1.732倍。同功率的三相异步电动机，星型接法时要求线径粗，匝数少，角型接法时要求线径细，匝数多。在三相异步电动机实际应用中其接法必须按电动机标牌上标注的连接方式去连接。如果接错，就有可能烧毁电动机。
3 实际教学中存在的问题
现在实际教学所选用的三相异步电动机一般都是功率在3KW以下的小型三相异步电动机，而我国生产的三相异步电动机，按规定3KW以下的小型三相异步电动机是采用星型接法的电动机，而3KW以上的三相异步电动机是采用角型接法的电动机。这就使学生在实际教学中很难接触到按角型接法设计的电动机，而在教学中还存在星型接法与角型接法的变换连接项目。所以在我们的实验教学过程中不可避免地将按星型接法设计的电动机进行角型接法连接。这样就有可能使学生误认为同一台三相异步电动机可以星型接法连接也可以角型接法连接。
4 产生问题的原因
实际教学中我们的目的是使学生掌握电动机的控制方法且尽量降低实验设备的成本和复杂程度。所以如果我们可以用一台小型三相异步电动机完成的实验项目一般就不会再增加其他设备。一台小型三相异步电动机完成星-角变换连接的实验项目在实验室的空载状态下是可行的。这是因为按星型接法设计的电动机如进行角型连接其相电压就会增加，空载转速加快，而一般不会损坏电动机，转速的变化又不容易看出，所以就会造成学生误认为同一台三相异步电动机进行星型接法或角型接法在使用中无差别。也会为学生今后的实际工作造成事故隐患。
5 解决的方法
（1）在实际教学中一定要向学生强调同一台三相异步电动机星-角变换连接在实际生产中的不可应用性。
三相异步电动机论文篇11
异步发电机的两种运行方式中，单机自激运行供电质量很差；作为电能利用的最有效方式，并网运行成为这些年来的研究重点。异步发电机并网的主要问题一个是须从电网吸收励磁无功，加重了电网的无功负担，使电网电能质量恶化。另一个是异步发电机直接并网会产生很大的冲击电流，可能导致接入电网电压的大幅下降，而且还会对发电机组各部件造成损坏。更为严重的是，长时间的并网冲击，甚至还会造成电力系统的解列以及威胁其他发电机组的正常运行。并网冲击电流到底是如何产生的呢？
我们知道，异步发电机正常运行时，定、转子绕组中存在一定的磁链。在并网的瞬间，磁链是不能突变的。按照磁链守恒原理[1]，我们可以对并网冲击电流的大小进行分析。
式中取标幺值。
由并网过程可知，当异步发电机并入电网前已接近同步速旋转，并网后转子电势达稳态值的速度是很快的，所以定转子电流很快达到稳态值。并网冲击过程的长短与并网时电机的转速及机组惯性时间常数有关，但对同一台电机而言，异步发电机的并网冲击过程远小于其作电动机的起动过程。
关于并网冲击电流的一些结论：（1）当异步发电机在同步转速附近并网时，其并网过程最短，与其机端短路的暂态过程相近，远小于其电动机状态的起动过程；（2）并网冲击电流的倍数的容许值可大于电动机起动电流倍数的容许值；（3）并网冲击电流倍数小于突然三相机端短路冲击电流的倍数。他们都与电机的相同暂态参数有关。
三相异步电动机论文篇12
1、链式等效电路的计算模型
采用比T型等效电路更准确的链式等效电路，如图1所示。其中，r1为定子每相的电阻值；x1为定子每相的漏抗值，包括定子侧的槽漏抗和端部漏抗；xmv是每相v对极谐波等效电路的激磁电抗值；r2v是折算到定子的转子每相电阻值；x2v是折算到定子的v对极谐波的转子每相漏抗值，包括转子侧的槽漏抗、端部漏抗、斜槽漏抗和谐波差漏抗，sv是v对极谐波的转差率。
2、起动性能计算的数学模型
三相绕组磁势谐波分析和谐波转矩的计算谐波起动异步电机设计首先是绕组的设计。电机起动时定子绕组产生的某些磁势谐波成分是谐波起动异步电机起动性能优越的秘诀和关键所在。为了确定定子绕组方案的合理性，了解绕组方案的性能和特点，需要对各种绕组方案进行谐波分析。从电机绕组磁势的基本定义人手，利用复数解析法，设计出任意绕组的谐波分析程序。程序可以根据给定的任意三相绕组所占的槽号和线圈匝数计算出基波及各次谐波的绕组系数及磁势幅值大小。谐波起动异步电机起动时定子绕组产生较大的磁势谐波成分。和常规电机的计算不同，这些谐波产生的作用不能当作漏抗处理，而把这些谐波对电机起动时产生的转矩当作异步寄生转矩来计算。本文不考虑各次谐波转矩之间的相互影响，分别计算出基波和谐波磁势的电磁转矩，然后叠加，分析电机起动过程中的转矩变化情况。
3、等效电路的参数计算
等效电路中各参数的计算方法与常规异步电机基本相同。需要注意以下两个方面：定子起动绕组的每相串联匝数和并联支路数。需分析起动绕组的实际连接情况，运用“串并联绕组互相转换理论”等方法，对等效后的绕组进行还原，确定定子起动绕组的每相串联匝数和并联支路数。例如，对于“大小双星联接法”，每项串联匝数与定子运行绕组相同，并联支路数为“大星”所占的等相带数。对于“双星联接法”，每相串联匝数为定子运行绕组的2倍，并联支路数为1。转子绕组的折算值。转子绕组常采用串联接法复合线圈组结构。假设复合线圈组采用匝数为ω1，的多匝线圈和ω2的少匝线圈构成。根据谐波起动异步电机的工作原理，基波（p对极）和谐波磁势（p对极）在转子绕组中感生的电流流经不同的通路。在基波磁势下，转子绕组中感应的电流流经的通路与运行状态时相同，其对应的转子电阻r2p，漏抗x2p，实际值也与电机运行状态时相同。但由于定子绕组相串联匝数和绕组系数与电机运行状态时不同，导致折算系数不同。在主、副谐波等非基波极对数倍数次谐波磁势下，转子电流仅流过每个复合线圈组的内部。此情况下，可把转子绕组看成一个Z2相，每相仅有1个复合线圈组构成的多相绕组，Z2为转子槽数。其每相电阻，漏抗实际值为每个复合线圈组的电阻和漏抗值。根据匝数关系，极对数为v的非基波磁势转子电阻。
结束语：谐波起动异步电动机起动性能计算程序是在MATLAB软件GuI程序开发环境中编制。主界面中包含了电机运行性能计算模块。实际上，本程序在该主界面中作为谐波起动异步电机电磁计算程序的一个子程序而单独运行。程序计算结果以各种曲线形式直观显示。“详单输出”中可以查阅各个过程参数和详细的计算结果。提出了谐波起动异步电机起动性能计算方法及程序。根据定子起动绕组谐波分析的结果及转子绕组结构，较准确地计算出起动过程中各次谐波电磁转矩的变化情况，直观分析出各次谐波产生的转矩对于电机起动性能的影响，具有很强的实用性。软件操作方便、灵活，计算结果准确、直观，能较好地满足谐波起动异步电机设计的要求。
三相异步电动机论文篇13
一、错将应接成星形运行的异步电动机接成三角形运行时的不良后果
一台应接成星形动行的电动机，其定子每相绕组承受的电压（相电压）是电动机额定电压（电源线电压）的1/倍（即0.58倍）。若误接成三角形运行，其每相定子绕组承受的相电压就等于电动机之额定电压，则定子每相绕组所承受的相电压就升高到厂家规定电压的倍。例如，电源电压为380V，电动机接成星形运行，绕组电压为220V。若错接成三角形运行，绕组电压便会升高到380V。绕组相电压增高，铁芯将高度饱和，铁芯磁通的激磁电流将急剧增加，可达电动机额定电流的几倍。再加上负载电流，这样大的定子回路电流，将使绕组铜损急剧增大，电动机定子绕组会因严重过热而烧毁。
二、错将应接成三角形运行的异步电动机接成星形运行时的不良后果
误将三角形运行的电动机接成星形运行后，每相定子绕组上的相电压将下降到原电压的1/（即0.58倍）。例如，电源电压为380V，三角形接线时，定子绕组电压为380V。错接成星形后，每相定子绕组的相电压减小为0.58乘以380等于220V。因此电动机的转矩将减小到额定转矩的（1/）=1/3（即0.33）。这时如果仍带上额定负载运行，为了克服负载的阻力矩，要求星形接法时的转矩应该与三角形接法时的一样大小，如此将迫使定子电路的电流增加，使转矩尽力去平衡负载的阻力矩，从而造成过载发热，时间长了就会使电动机温升超过充许值。同时，也会使电动机的功率因数和效率下降。
三、三角形接线的三相异步电动机改接成星形接线的异步电动机
当然并不是三角形接线的三相异步电动机就不能改接成星形接线的异步电动机。另外还有一种情况，即当负载小于额定功率的40%（如大马拉小车时），有意将三角形接法改为星形接法运行则是有好处的。因为当负载较轻时（一般小于额定功率的40%），不需要较大的负载电流使转矩去克服负载阻力矩。但因绕组电压低，激磁电流减小较多，总的定子电流还是减小，则电动机的功率因数和效率都有所提高，温升也将会有所下降。
三角形接线的三相异步电动机可以利用星形―三角形降压启动。电动机在起动时，通过开关将三角形接线的绕组接成星形，使加在每相绕组上的电压降低为额定电压的1/3，即由380V降为220V，起动电流、起动时的转矩值都降为满压时的1/3。待转子正常运行后，再通过开关改接成三角形，使它在额定电压下运行。
在某些特殊场合，如电动机带的负荷小于额定功率的40％时，可将三角形接线的三相异步电动机改接成星形接线连续运行。这时将端电压为380V的三角形接线的电动机改接成星形接线运行是有利的。这是因为当负载小于电机额定功率的40％时，所需转矩不大，负载电流较小，电机此时运行的功率因素和效率是不高的。将三角形接线的电动机改接成星形接线后，绕组相电压降低到线电压的1/3，即为220V，定子电流随之降低。这样既可节电又可提高功率因素。因此三角形接线的三相异步电动机改接成星形接线是有条件的，不能盲目改接。
为了切实落实高职高等技术应用性人才的培养任务，我们除从理论上使学生熟练掌握电工方面的基本知识、基本理论外，还必须通过实验和实训使学生加深对理论知识的理解，同时增强学生的动手能力，进一步提高学生的操作技能，启发学生的创新思维，让学生通过感性认识巩固理性认识，培养学生的动手能力，开发学生的自主创造能力，使其成为名副其实的职业技术人才。
