关键词：异步电机；同步电机
中图分类号：TB857+.3 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2008）33（c）-0056-02
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。
参考文献：
关键词：变频器 三相异步电动机 性能影响
中图分类号：TM32 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0119-01
从理论上来讲，任何形式的变频器的输出电压，或者输出电流中，都会出现高次谐波，这对于三相异步电动机的性能发挥会造成一定程度的影响。从这个角度来讲，要想充分发挥变频器在三相异步电动机性能上的积极作用，就有必要积极探析其影响因子，在此基础上做到趋利避害。
1 三相异步电动机的概况
1.1 三相异步电动机的含义
三相异步电动机是电动机体系中的重要组成部分，不同于其他电动机，其转子的速度远远低于旋转磁场的速度，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换，这种类型的电动机我们将其称作为三相异步电动机。
1.2 三相异步电动机的工作原理
三相异步电动机之所以被广泛的使用，是因为其自身结构比较简单，工作效率相对较高，能够最大化的发挥其效能。具体来讲其运作原理为：在三相电源与异步电动机的定子绕组相互连接之后，对称电流就会流入绕组，此时气隙内会产生一定速度旋转的基波磁场，即n1=60f1/p。在对于转子进行切割的时候，短路转子绕组会对于电动势形成感应，电流感应也是同样的道理，在彼此之间作用的基础上形成电磁转矩，将成为驱动力，使得电动机运转。
2 变频器对于三相异步电动机性能的影响
变频器对于三相异步电动机性能的影响是多方面的，涉及内容比较多，牵涉层次比较广泛，存在很多不确定性因素。具体来讲，可以从以下几个角度入手。
2.1 变频器对于电动机工作效率的影响
谐波电压和谐波电流，是变频器运作过程中产生的“附加品”，很容易使得三相异步电动机处于非正弦电压和电流运作环境下。具体来讲，高次谐波会使得资源消耗量增加，无论是铁还是铜，在此基础上使得转子损耗量加剧。另外，在此过程中还会产生集肤效应，使得损耗进一步增大，一旦损耗达到极限，将使得电动机出现发热的情况，此时运作效率自然会大打折扣。
2.2 变频器对于电动机绝缘结构的影响
一般情况下，在市面上购买的变频器，在生产的过程中都是采用PWM控制方式，其载波频率范围比较广泛，使得异步电动机线圈需要承受相对较高的电压，造成du/dt取值偏大，在冲击电压的作用下，会使得电动机绝缘出现损坏现象。另外，变频器运作过程中产生的矩形斩波冲击电压积累之后，都被叠加在电动机上，同样会对于地绝缘构成威胁，使得绝缘的使用期限不断缩短。
2.3 变频器会造成过多过大的噪声污染
以变频器的供电方式，给予三相异步电动机供电的时候，电动机噪音和振动情况会越来越严重。从理论上来讲，这是因为变频器在运作过程中，谐波电压们相互干扰，使得电磁运动过激，形成电磁激振力，一旦其中频率出现了近乎一致的情况，就会出现共振现象，此时噪声污染将会更加严重。依据相关统计数据显示，变频器供电方式的噪声，相对于在正常供电方式噪声加了15 dB左右。
2.4 变频器对于电动机起动和制动的影响
使用变频器给予三相异步电动机供电的时候，电动机可以在低电压低频率的环境下运行，还可以实现便捷的控制和管理，也就是说处于这种情况下，控制方式变得更加快捷。无疑将使得起动和自动次数变多，随着次数的积累，将使得电动机电磁系统处于循环交变的状态，这对于电动机机械结构和绝缘结构来讲，是任务量的增加，这对于起动和自动装置的使用寿命造成了负面影响。
2.5 变频器对于电动机低速运转冷却性的影响
从理论上来讲，假设电源自身频率处于比较低的水平，三相异步电动机的阻抗作用难以发挥出来，电源产生出来的高次谐波会造成功耗损失，并且冷却性也会随着下降。简单来讲，处于这种情况下的电动机，温度将可能急剧升高，给予其性能的有效发挥造成了极大的干扰。
3 如何发挥变频器在三相异步电动机中的积极作用
任何事物都是有着两面性的，变频器对于三相异步电动机来讲，也是一样，存在积极方面的作用，当然也存在消极方面的作用。对于我们来讲，应该在掌握其影响因素的基础上，做到趋利避害。
3.1 多方面采取措施实现变频器谐波的削弱
从某种角度上来讲，削弱变频器谐波是保证三相异步电动机性能发挥的关键所在。对此，我们应该积极做好以下几方面的工作：其一，依据实际情况，在变频器输出侧加装正弦滤波器，以最大化的除掉变频器输出电压和电流中的谐波，使得三相异步电动机定子侧的电流和电压处于接近正弦波的状态下；其二，积极在变频器输出侧设置滤波电抗器，发挥电流补偿作用的同时，发挥一定的滤波功能。
3.2 改善和调整电动机的电磁设计方案
首先，尽量采取措施去降低定子和转子的电阻，使得基波铜损耗量不断降低，使得高次谐波的铜损耗不断增加，并在此基础上使得电动机处于低速状态下的电阻不断降低，使得转矩得以提升；其次，积极从提高变频器输出电压角度出发，以保证三相异步电动机自身主磁路设计的合理性和科学性。
3.3 采取有效措施去处理噪声污染问题
对于噪声问题来讲，我们应该积极做好两个方面的问题：其一，依据实际情况，选择合适的定子和转子槽，发挥其配合作用；其二，积极研究加工技术，使得定子和转子的加工精度不断提升，避免出现过大的缝隙，以实现对于噪声污染的抑制。
4 结语
综上所述，将变频器使用到三相异步电动机中去，的确可以发挥积极方面的作用，同时也存在很多的缺陷和不足。我们应该在全面掌握其性能影响因素的基础上，做到趋利避害，充分发挥变频器在三相异步电动机性能优化方面的作用。
参考文献
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[2] 田青山.变频器对三相异步电动机性能影响的研究[J].科技风，2013（7）.
[3] 张天生.电动钻机绞车控制研究[J].电气传动，2012（8）.
一、考试评价组成
由过程性评价、终结性评价和综合展示性评价组成。其中过程性评价和终结性评价各占考试评价的50%，综合展示性评价为加分评价，最高加分为10分。
二、 过程性评价细则
如下表所示。
三、 终结性考试评价大纲
1.终结性考试评价组成
由理论考试和实践操作考试两部分组成。其中理论考试评价权重为40%，技能考试评价权重为60%。
2.考试的基本形式及时间
理论考试采用闭卷型笔试，时间为90分钟；技能考试采用现场操作型考试，时间为150分钟。
3.理论考试评价说明
（1）理论命题原则。全面考查学生对本课程的基本原理、基本概念和主要知识点的学习、理解和掌握情况；试卷中不同难度层次题量比例为2∶5∶2∶1（容易∶一般∶较难∶难）。
（2）试题类型。依据课程特点一般包括选择题、填空题、判断题、简答题和综合题。
（3）考试内容。项目一：电工安全知识；项目二：电动机的转动；项目三：三相异步电动机的点动控制；项目四：三相异步电动机的连续正转控制；项目五： 三相异步电动机的正反转控制；项目六：三相异步电动机的顺序启停控制；项目七：多速三相异步电动机的控制；项目八：三相绕线式异步电动机的控制；项目九：三相异步电动机的制动控制；项目十：直流电动机的基本控制线路。
4.技能考试评价项目及要求
（1）考试项目。考核内容一：三相异步电动机的手动正转控制；考核内容二：CA6140车床电气控制面板操作；考核内容三：三相异步电动机的连续正转控制；考核内容四：三相异步电动机的接触器正反转控制；考核内容五：两台三相异步电动机的顺序启停控制；考核内容六：CA6140车床电气控制线路故障排除。
（2）考试办法。必考项目（权重60%）+自选项目（权重40%）。
（3）考试组织。由专业教学部相关教师组织学生技能考核。学校组织企业专家及专业教师进行质量抽测。
（4）技能考试命题原则。对学生的动手能力、知识应用能力以及安装布线工艺水平等进行检测。实践操作考试，满分100分，时间为150分钟。本学科实践操作考试主要从安全文明操作规程、布线工艺水平、调试运行结果等方面进行评价。
5.终结性考试评价计分办法
终结性考试评价得分=理论考试得分×（40%）+技能考试得分×（60%）。
四、综合展示性评价细则
本学期参加电工二课堂培训，并考核合格的加5分；本学期参加市级电工技能大赛，获一等奖的加10分，二等奖的加8分，三等奖的加7分；参加校级电工技能大赛，获一等奖的加7分，二等奖的加5分，三等奖的加4分；本学期参加中级电工技能等级考试，理论考试合格的加5分，实操考试合格的加5分。
五、学生学科学业成绩计分办法
学生学科学业成绩=过程性评价得分×50%+终结性评价得分×50%+综合展示性评价得分。
总之，这种评价方式不仅对理论知识学习进行了考查，还考查了学生的学习过程，充分体现了学生在教学活动中的主体作用，学习效果和专业素质都有了很大进步。
参考文献：
[1]董光平.电力拖动控制线路与技能训练课程的教学与实践改革研究[J].动画世界：教育技术研究，2011（08）.
【关键词】三相异步电动机;数学模型;非线性
引言
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.
[2]汤蕴G，张奕黄，范瑜.交流电机动态分析[M].北京：机械工业出版社，2004.
文/曹银立
摘?要：电机与变压器是技校电类专业的专业基础课。本文从教学内容、课程编排、教学方法以及学生学习方法等方面对技工院校三相异步电动机课程教与学进行了探讨。
关键词 ：技校?电动机?教学方法
电机与变压器课程是电类专业学生接触的第一门专业课。目前的技校生源普遍存在基础较差，学习积极性不高的问题。很多学生很难把电路相关知识与电机与变压器相结合，找不到科学的学习方法，掌握相关知识很困难。但它是一门重要的专业基础课，知识点多，内容杂，会影响学生对电的学习兴趣及以后专业课的学习。经过教学实践得出：通过科学的课程安排与教法、学法相结合能帮助学生取得较好的学习效果。
一、教学安排
1.课前准备
（1）分组。为调动学生学习的积极性，在新学期开始笔者就对学生实行分组，对每位学生的课堂表现进行打分，最后评出优秀组和优秀个人。这一环节抓住学生争强好胜的心理，为提前上好这堂课打好了预防针，也可以培养学生的集体荣誉感和团队意识。
（2）教案、课件、教具准备齐全。搜集有关电机的相关知识，例如三峡机组资料；利用单相异步电动机，讲解电动机的结构并供拆装时应用；准备拆装工具，讲解电动机拆装过程。
2.预习
温故而知新，此课题的知识与电工基础联系紧密，可以起到温故引新的作用。例如在讲解三相异步电动机的工作原理前预习磁场与电磁感应的相关内容，这对理解三相异步电动机的工作原理是非常重要的。通过电磁感应相关知识讲解三个知识点：三相定子绕组通上三相交流电产生旋转磁场：转子导体在磁场中切割磁力线产生感生电势、感生电流：通电的转子导体在磁场中受力旋转。以上三点即三相异步电动机的工作原理，通过相应知识的联系学生能很快掌握三相异步电动机的工作原理。
3.讲授
（1）引入。目前技校学生的学习现状不容乐观。为了吸引学生求知的欲望，教师由生活实际引入所学课题，让学生想一想在日常生活中哪些电器中使用了电动机作为动力设备。从生活中的实物引入所学内容让学生真实感受到所学专业课的重要性和实用性，从而激发他们学习的兴趣。
（2）授课。内容从电动机结构到工作原理的知识衔接，从实物到原理的过渡更让学生易于理解。第一，实物教学必不可少。在讲电动机的结构时，如果单纯地给学生讲三相异步电动机由什么组成，学生也能记住，但谈不上对电动机结构的真正了解。教师应把电动机实物呈现到学生面前，让学生真实了解各个部分的结构。电动机的拆装课采用实物教学，不仅让学生掌握电动机的拆装顺序，还让学生掌握各个工具的使用方法和适用场合。学生通过实物教学能切切实实掌握相关内容。第二，模拟实验使虚拟知识更易理解。在讲异步电动机的旋转磁场时，由于旋转磁场是看不到摸不着的，学生很难理解旋转磁场的形成，感觉这一部分知识很空洞，难掌握。笔者通过多媒体教学，利用matlab软件制作动画模拟其旋转磁场的形成，让旋转磁场以动画的形式表现出来，鲜活地呈现在学生面前，通过模拟动画学生轻松地理解了旋转磁场的形成。第三，以实习操作训练技能。电机与变压器是一门非常具有操作性的专业课。笔者学校建有电动机和变压器车间。学生在车间可以进行电动机和变压器的相关实验以及操作，例如单项变压器极性的判别、三相电动机接线盒的接线方法、三相异步电动机的定子绕组端部接线以及电动机通电实验等等。动手操作不仅便于学生更好地掌握相关知识，也让学生具备了相应的操作能力，使学生不仅懂理论，更会操作，从而适应社会对技能人才的需求。
二、学习方法
1.培养动手能力
电机与变压器是一门实践性很强的专业课。在讲操作理论时学生觉得很简单（如讲电动机的拆装），但很多学生在实际操作时就会出现各种问题，如再装的时候把前后端盖装反等问题。学生只有通过实际操作才能真正掌握电动机的拆装技能。
2.学会合作
团队合作，不仅体现在学校的实习操作中，而且以后到了工作岗位中显得更为重要。例如，电动机的定子绕组嵌线工作一个人是很难完成的，两位同学配合得好才能较好地完成此项操作。这样的实操培养了学生自身团队的荣誉感和使命感。学生学会与他人合作，为将来走上工作岗位，进入团体工作打下基础。
3.学会归纳总结
电动机学完后，学生可以通过比较的方式来归纳直流电动机、单相异步电动机、三相异步电动机以及同步电动机的启动方法，通过归纳比较更好地掌握电动机启动的相关知识。
教与学的完美统一，需要教师在课前精心备课，上课过程中组织好教学，利用学校和社会资源进行教学，培养学生良好学习方法，从而掌握实践技能，满足社会对技能人才的要求。
参考文献：
[1]郑国强.高等职业技术教育教学质量问题综论[J].职业技术教育,2004(4).
关键词：三相异步电动机；电力拖动；机械特性；启动；制动；调速如何
异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格低、维护方便等一系列的优点，因此，异步电动机被广泛应用在电力拖动系统中。尤其是随着电力电子技术的发展和交流调速技术的日益成熟，使得异步电动机在调速性能方面大大提高。目前，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。就三相异步电动机的机械特性出发，主要简述电动机的启动，制动、调速等技术问题。
1 三相异步电动机的机械特性文
三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩Tem之间的关系。由于转速n与转差率S有一定的对应关系，所以机械特性也常用Tem＝f（s）的形式表示。三相异步电动机的电磁转矩表达式有三种形式，即物理表达式、参数表达式和实用表达式。物理表达式反映了异步电动机电磁转矩产生的物理本质，说明了电磁转矩是由主磁通和转子有功电流相互作用而产生的。参数表达式反映了电磁转矩与电源参数及电动机参数之间的关系，利用该式可以方便地分析参数变化对电磁转矩的影响和对各种人为特性的影响。实用表达式简单、便于记忆，是工程计算中常采用的形式。
电动机的最大转矩和启动转矩是反映电动机的过载能力和启动性能的两个重要指标，最大转矩和启动转矩越大，则电动机的过载能力越强，启动性能越好。
三相异步电动机的机械特性是一条非线性曲线，一般情况下，以最大转矩（或临界转差率）为分界点，其线性段为稳定运行区，而非线性段为不稳定运行区。固有机械特性的线性段属于硬特性，额定工作点的转速略低于同步转速。人为机械特性曲线的形状可用参数表达式分析得出，分析时关键要抓住最大转矩、临界转差率及启动转矩这三个量随参数的变化规律。
2 三相异步电动机的启动
小容量的三相异步电动机可以采用直接启动，容量较大的笼型电动机可以采用降压启动。降压启动分为定子串接电阻或电抗降压启动、Y-D降压启动和自耦变压器降压启动。定子串电阻或电机降压启动时，启动电流随电压一次方关系减小，而启动转矩随电压的平方关系减小，它适用于轻载启动。Y-D降压启动只适用于正常运行时为三角形联结的电动机，其启动电流和启动转矩均降为直接启动时的1/3，它也适用于轻载启动。自耦变压器降压启动时，启动电流和启动转矩均降为直接启动时的l/k2（k为自耦变压器的变比），适合带较大的负载启动。
绕线转子异步电动机可采用转子串接电阻或频敏变阻器启动，其启动转矩大、启动电流小，适用于中、大型异步电动机的重载启动。
软启动器是一种集电机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新型电动机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电动机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。运用串接于电源与被控电动机之间的软启动器，以不同的方法，控制其内部晶闸管的导通角，使电动机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至启动结束，赋予电动机全电压，即为软启动。在软启动过程中，电动机启动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。软启动器实际上是个调压器，用于电动机启动时，输出只改变电压并没有改变频率。
3 三相异步电动机的制动如何
三相异步电动机也有三种制动状态：能耗制动、反接制动（电源两相反接和倒拉反转）和回馈制动。这三种制动状态的机械特性曲线、能量转换关系及用途、特点等均与直流电动机制动状态类似。
4 三相异步电动机的调速
三相异步电动机的调速方法有变极调速、变频调速和变转差率调速。其中变转差率调速包括绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速、串级调速和降压调速。
变极调速是通过改变定子绕组接线方式来改变电机极数，从而实现电机转速的变化。变极调速为有级调速，变极调速时的定子绕组联结方式有三种：Y-YY、顺串 Y-反串Y、D-YY。其中Y-YY联结方式属于恒转矩调速方式，另外两种属于恒功率调速方式。变极调速时，应同时对调定子两相接线，这样才能保证调速后电动机的转向不变。
变频调速是现代交流调速技术的主要方向，它可实现无级调速，适用于恒转矩和恒功率负载。
绕线转子电动机的转子串接电阻调速方法简单，易于实现，但调速是有级的，不平滑，且低速时特性软，转速稳定性差，同时转子铜损耗大，电动机的效率低。串级调速克服了转子串接电阻调速的缺点，但设备要复杂得多。如何
关键词：三相异步电机；仿真模型；启动
1研究目的
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.
作者简介：
[关键词]隔爆；三相异步电动机；提高效能
[中图分类号]O442 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0193-02
电动机被广泛应用于社会各个领域，包括工业、公用设施以及家用电器等等。一般来说，在工业大国或者较大的发展中国家，电动机用电量在国家总用电量中占了一大半。随着我国经济的高速发展，电力工业也有了长足的发展，这就带动了电力用煤量的大力增长，从而使得矿用隔爆型三相异步电动机的需求量也在持续增长。然而，在能源危机的大背景下，电动机的高效与节能是电机设计时必须考虑到的问题，各国政府对于电动机的节能降耗都给予了高度的重视。
1 矿用隔爆型三相异步电动机的种类
1.1 采煤机用隔爆型三相异步电动机
采煤机用电动机与普通场合用隔爆电动机在结构上有很明显的不同，采煤机用电动机本身大多和电控箱一起构成整个壳体，一侧为三相异步电动机，另一侧包括接线箱体和电控箱体。具体结构如（图1）所示。由于采煤机工作环境的特殊性（受到煤层采高的限制），所以采煤机用电动机最大的特点就是高度较低，长度尺寸大，同时壳体必须具有足够的机械强度。
1.2 刮板输送机用隔爆型三相异步电动机
刮板输送机用隔爆型三相异步电动机需随刮板输送机沿着回采的方向移动，所以该种电动机必须具有能够适应和满足所需的强度要求。电动机功率较低（160KW及以下）时，一般采用外风冷的结构，而当电动机功率较高（160KW以上）时，电动机结构采用机壳水冷式。其中较大功率的刮板输送通常用机壳与出线腔焊接为一体的电动机。
1.3 掘进机用隔爆型三相异步电动机
掘进机用隔爆型三相异步电动机除主切割电动机外，还包括装载、旋转、行走等一些辅助电动机。由于掘进机结构的不同，采用机械传动方式时，所有动作分别由单独的电动机驱动完成，以液压方式传动时，除了主泵以电动机驱动外，其他的所有辅助动作都由液压结构来控制实现。
1.4 其他矿用隔爆型三相异步电动机
除了以上几种主要的矿用隔爆型三相异步电动机外，还有一些其他的矿用隔爆型三相异步电动机，包括矿井装载机械用隔爆型三相异步电动机、矿井工作面小型绞车用隔爆型三相异步电动机、泵站用隔爆型三相异步电动机以及煤电钻和岩石电钻等。
2 提高矿用隔爆型三相异步电动机效能所采取的措施1-定子；2-转子；3-轴承内盖；4-轴承32318；5-橡胶油封；6-内端盖；7-后端盖；8-外端盖；9-接地螺栓；10-控制线压紧螺母；11-主接线柱；12-接线室盖板；13-控制接线座；14-控制室小盖；15-螺旋水道；16-控制盖大盖板；17-前端盖；18-轴承220；19-油封PD90×
120×12；20-与底托架连接孔；21-固定螺钉
2.1 降低定子绕组的铜损耗
电动机的定子绕组中有着相当一部分的铜损耗，在电动机的总能耗中是不可忽略的，铜损耗的公式可以表示成：PCu1-m1I1R1×10-3。从公式中我们不难看出，要想降低铜损耗的值，就要降低定子绕组的电阻值R1及电流值11，又因为电阻R1=pL/S，那么要降低R1的值就要通过降低导线的电阻率，或者缩短绕组线圈的长度，或者增大线圈截面积来实现。以上是从理论上来分析降低铜损耗的措施，下面分析在电动机实际设计中的具体实施。
首先，可以适当增大绕线的截面直径来降低绕组电阻；其次，要提高绕线、嵌线以及冲片叠压的工艺要求，从而尽可能使得端部的长度尺寸变短；还可以通过适当变薄绝缘层的措施来提高槽的利用率，也就是相当于增大线圈截面积。
2.2 降低铁损耗
铁心是电动机中的核心部件，铁心材料性能的好坏对电动机的各项性能都有直接的影响，并且铁性材料价格相对较高，在电机成本中占相当一部分比重，所以要慎重选择铁性材料才能设计出高效能高质量的电动机。
通常在小功率电机中是通过采用导磁率比较高的电工钢片来降低铁损耗的，然而在功率相对较大的电动机中，由于电机的空载电流比较小，所以通过提高铁胜的磁导率来降低铁损的效果并不理想。考虑到铁心材料在生产厂中进行冲剪叠压的生产过程中，受到了很大的压力，使得铁心的单位铁损值有所增加，并且齿槽中存在的气隙谐波磁场也会导致铁心的表面出现空载高频损耗，这同样会使得电机的铁损值大大增加。所以要使尽可能的降低定子的铁损值，仅仅选择单位铁损值较低的铁心材料是不够的，还要提高制作工艺水平来控制叠压的压力以及采取其他的一些必要措施来从各方面综合降低铁损。
如果选用高磁导率（尤其是在中高磁场下还能具备高磁导率以及低的比损耗性能）的优质冷轧硅钢片，则可以为增大气隙间的磁通密度、调整线负荷值以及线电流值提供条件，这是提高电机效能的另一种新的可实施方法。在选用高磁导率和低比损耗的优质冷轧硅钢片前提下再对电机其他结构进行整体的优化改进，同时结合其他相关技术可明显降低定子的铁损，从而提高电机的效率。
2.3 降低转子绕组的损耗
降低转子绕组的损耗通常是通过采用截面积较大的转子导条和转子端环来实现的。截面积较大的转子导条和转子端环有着较好的导电率，因此可以降低转子绕组的损耗。
2.4 减少电机的通风损耗
电机的通风损耗在电机的主要机械损耗，在所有的机械损耗中占很大一部分，所以要提高电机效能，则电机的通风损耗是不可忽略的。要降低电机的通风损耗，首先要保证电机的风路通畅，使风路的风阻尽可能小；同时还可以通过采用轴流式或者后倾式的风扇设计来降低风摩损失，从而提高风扇的效率；合理设计通风风路的结构，选择合适的风罩，并保证风罩在不变形的情况下良好工作，这些措施也可以降低通风损耗提高电机效能。
2.5 降低其他机械损耗
其他机械损耗主要包括有密封圈摩擦损耗、轴承摩擦损耗、空气摩擦损耗以及机械偏心引起的损耗组成等。
减少电机的其他机械损耗，通常要采用优质的低摩擦轴承，选择合适的轴承密封材料和密封方法，轴承间隙大小对电机的效能也会产生影响，所以要合理选择轴承紧固方法。
结束语
防爆电动机主要在一些具有爆炸性气体的危险场合中作为传动装置来使用，比如煤炭、化工、石油化工等行业中，是主要防爆电气设备之一。矿用隔爆型三相异步电动机作为防爆电动机中的一个系列，它的研究和发展得到了国内外很多公司的重视，尤其是在全球处于能源危机的大环境下，节能高效电动机的研究更是重中之重。目前市场上的矿用隔爆型三相异步电动机的效能都还有很大提高的空间，根据本文的分析，从电动机结构的优化以及各种材料的合理选择出发可以明显的提高电动机的效能。
参考文献
[1]李梅兰，防爆电动机行业的现状与展望[J]电气防爆，2005，3
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