電工電子技術(shù)課件章

1、16.1 三相異步電動機概述三相異步電動機概述 16.2 三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)16.3 三相異步電動機的起動、制三相異步電動機的起動、制 動及調(diào)速動及調(diào)速 16.4 常用低壓電器常用低壓電器16.5 電動機的控制電路電動機的控制電路第16章 三相異步電動機及其控制 16.1.1 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)三相異步電動機的結(jié)構(gòu) 異步電動機主要包含兩部分：定子（靜止不動的部分）、異步電動機主要包含兩部分：定子（靜止不動的部分）、轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)的部分）。轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)的部分）。第16章 三相異步電動機及其控制（1）定子鐵心）定子鐵心 定子鐵心一般由定子鐵心一般由0.350.5mm厚表面

2、具有絕緣厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。用以嵌放定子繞組。（2）定子繞組）定子繞組 定子繞組是電動機的電路部分，由三個在空間互定子繞組是電動機的電路部分，由三個在空間互隔隔120電角度、隊稱排列的結(jié)構(gòu)完全相同繞組連接而成。電角度、隊稱排列的結(jié)構(gòu)完全相同繞組連接而成。 如圖所示，電動機定子繞組有聯(lián)結(jié)和如圖所示，電動機定子繞組有聯(lián)結(jié)和聯(lián)結(jié)兩種，通入三相聯(lián)結(jié)兩種，通入三相交流電，可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。交流電，可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 第16章 三相異步電動機及其控制電動機定子繞組的Y形聯(lián)結(jié)和形聯(lián)結(jié)

3、（1）轉(zhuǎn)子鐵心）轉(zhuǎn)子鐵心 轉(zhuǎn)子鐵心作為電機磁路的一部分，轉(zhuǎn)子鐵心作為電機磁路的一部分，裝在轉(zhuǎn)軸上，也是由裝在轉(zhuǎn)軸上，也是由0.5mm厚的硅鋼片沖制、疊壓而厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，外圓沖有均勻分布的孔用來安置轉(zhuǎn)子繞組。成，外圓沖有均勻分布的孔用來安置轉(zhuǎn)子繞組。 （2）轉(zhuǎn)子繞組）轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子繞組切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感轉(zhuǎn)子繞組切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動機旋轉(zhuǎn)。應(yīng)電動勢及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動機旋轉(zhuǎn)。 按構(gòu)造轉(zhuǎn)子繞組可分為鼠籠式和繞線式轉(zhuǎn)子繞組兩按構(gòu)造轉(zhuǎn)子繞組可分為鼠籠式和繞線式轉(zhuǎn)子繞組兩種。種。第16章 三相異步電動機及其控制 如圖如圖16-3所示，轉(zhuǎn)子繞

4、組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導所示，轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導條和兩個環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個繞組條和兩個環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個繞組的外形像一個鼠籠，故又稱籠型繞組。的外形像一個鼠籠，故又稱籠型繞組。第16章 三相異步電動機及其控制圖16-3 籠型異步電動機轉(zhuǎn)子1轉(zhuǎn)子鐵心 2風葉 3鑄鋁條 如圖如圖16-4所示，繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是所示，繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是一個對稱的三相繞組，一般接成星形，三個出線頭通過集一個對稱的三相繞組，一般接成星形，三個出線頭通過集電環(huán)和電刷與外電路聯(lián)接。電環(huán)和電刷與外電路聯(lián)接。第16章 三相異步電動機及其控制2）繞線式轉(zhuǎn)

5、子繞組。）繞線式轉(zhuǎn)子繞組。圖16-4 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)1鐵心 2集電環(huán) 3轉(zhuǎn)子繞組1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生 如圖如圖16-5a所示，定子三相對稱繞組所示，定子三相對稱繞組U1-U2、V1-V2、W1-W2在在空間互差空間互差120，并進行連接，如圖，并進行連接，如圖16-5b所示。接通電源后，繞組中所示。接通電源后，繞組中就流有三相對稱電流，如圖就流有三相對稱電流，如圖16-5c所示。所示。第16章 三相異步電動機及其控制a)結(jié)構(gòu)圖 b)電路圖 c)波形圖圖16-5 定子繞組第16章 三相異步電動機及其控制t=0時時: iU1=0；iV1為負值，即為負值，即iV1由由末端末端

6、V2流入，首端流入，首端V1流出；流出；iW1為正值，即為正值，即iW1由首端由首端W1流入，末端流入，末端W2流出。流出。 利用右手螺旋定則可確定在利用右手螺旋定則可確定在t=0瞬間由三相電流所產(chǎn)瞬間由三相電流所產(chǎn)生的合成磁場方向如圖生的合成磁場方向如圖16-6a所示。所示。 合成磁場上方合成磁場上方N極，下方極，下方S極，為一對磁極，故磁極對極，為一對磁極，故磁極對數(shù)數(shù)p=1。a)t =0 t=60時時: iW1=0；iV1為負值，即為負值，即由末端由末端V2流入，首端流入，首端V1流流出；出；i U1為正值，由首端為正值，由首端U1流入，末端流入，末端U2流出。流出。 產(chǎn)生的合成磁場方向

7、產(chǎn)生的合成磁場方向如圖如圖16-6b所示。所示。 與圖與圖16-6a比較，磁場比較，磁場在空間上沿順時針方向旋在空間上沿順時針方向旋轉(zhuǎn)了轉(zhuǎn)了60。第16章 三相異步電動機及其控制 b) t =60 t=120時時: iV1=0；i W1為負值，即為負值，即iW1由末端由末端W2流入，首端流入，首端W1流出；流出；iU1為正值，即為正值，即i U1由首端由首端U1流流入，末端入，末端U2流出。流出。 合成磁場方向如圖合成磁場方向如圖16-6c所示。與圖所示。與圖16-6b比較，磁比較，磁場又在空間上沿順時針方向場又在空間上沿順時針方向旋轉(zhuǎn)了旋轉(zhuǎn)了60。 同理可畫出同理可畫出t=180時時的合成磁

8、場，如圖的合成磁場，如圖16-6d所所示。示。第16章 三相異步電動機及其控制 c) t =120 第16章 三相異步電動機及其控制 以此類推，可見當定子三相對稱繞組通入三相對稱交流以此類推，可見當定子三相對稱繞組通入三相對稱交流電后，電流變化一個周期，合成磁場旋轉(zhuǎn)一周（電后，電流變化一個周期，合成磁場旋轉(zhuǎn)一周（360），），即在定子與轉(zhuǎn)子的空氣隙間產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。即在定子與轉(zhuǎn)子的空氣隙間產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。 并且由圖并且由圖16-6可見，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與三相電流的可見，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與三相電流的相序一致，或者說旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向由三相電流的相序決相序一致，或者說旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向由三相電

9、流的相序決定。若要改變旋轉(zhuǎn)方向，只需改變?nèi)嚯娏鞯南嘈?。定。若要改變旋轉(zhuǎn)方向，只需改變?nèi)嚯娏鞯南嘈颉?a)t =0 b) t =60 c) t =120 d) t =180圖16-6 旋轉(zhuǎn)磁場的形成 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速又稱為同步轉(zhuǎn)速，用旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速又稱為同步轉(zhuǎn)速，用n0表示。經(jīng)分表示。經(jīng)分析，其大小為析，其大小為 （16-1） 式中，式中，f1為電流頻率；為電流頻率；p為磁場的極對數(shù)（由定子三為磁場的極對數(shù)（由定子三相繞組的安排決定），我國工頻相繞組的安排決定），我國工頻f1=50Hz，p與轉(zhuǎn)速的關(guān)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系見表系見表16-1。第16章 三相異步電動機及其控制表16-1 p與轉(zhuǎn)速的關(guān)系 三相

10、異步電動機轉(zhuǎn)動三相異步電動機轉(zhuǎn)動原理如圖原理如圖16-7所示。所示。 旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速n0逆時針方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子逆時針方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場導體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流（其方向用右手定則電流（其方向用右手定則判定）。載有感應(yīng)電流的判定）。載有感應(yīng)電流的轉(zhuǎn)子導體在定子磁場中要轉(zhuǎn)子導體在定子磁場中要受到電磁力的作用，力的受到電磁力的作用，力的方向用左手定則判定，電方向用左手定則判定，電磁力對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生電磁磁力對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。磁場方向旋轉(zhuǎn)。 第16章 三相異步電動機

11、及其控制 圖16-7異步電動機轉(zhuǎn)動原理圖路 異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向相同，但轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向相同，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n總要小于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速總要小于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n0，即，即nn0，故稱，故稱為異步電動機，二者關(guān)系用轉(zhuǎn)差率為異步電動機，二者關(guān)系用轉(zhuǎn)差率S表示。表示。 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率S表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速n0的相的相差程度，即差程度，即第16章 三相異步電動機及其控制 轉(zhuǎn)差率是用來說明異步電動機運行情況的一個重要轉(zhuǎn)差率是用來說明異步電動機運行情況的一個重要物理量。在起動瞬間，物理量。在起動瞬間，n=0，S=1，此時轉(zhuǎn)差率

12、最大。電，此時轉(zhuǎn)差率最大。電動機在額定情況下運行時，動機在額定情況下運行時，nN與與n0很接近，轉(zhuǎn)差率很小，很接近，轉(zhuǎn)差率很小，一般為一般為0.010.09。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速用轉(zhuǎn)差率可表示為：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速用轉(zhuǎn)差率可表示為：n=(1s) n0 1穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū)穩(wěn)定區(qū)和不穩(wěn)定區(qū) 機械特性曲線上有兩個工作區(qū)：機械特性曲線上有兩個工作區(qū)： BC段為不穩(wěn)定區(qū)，段為不穩(wěn)定區(qū)，AB段為穩(wěn)段為穩(wěn)定區(qū)。定區(qū)。 第16章 三相異步電動機及其控制電動機的機械特性曲線電動機的機械特性曲線 三相異步電動機一般都工作在穩(wěn)定區(qū)域三相異步電動機一般都工作在穩(wěn)定區(qū)域AB段上。在這區(qū)域里，負載段上。在這區(qū)域里，負載轉(zhuǎn)矩變化時，異步電動機

13、能夠通過調(diào)節(jié)自身轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來達到新的平衡，轉(zhuǎn)矩變化時，異步電動機能夠通過調(diào)節(jié)自身轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩來達到新的平衡，以自動適應(yīng)負載的變化，并且轉(zhuǎn)速變化不大，一般僅為以自動適應(yīng)負載的變化，并且轉(zhuǎn)速變化不大，一般僅為2%8%。這樣。這樣的機械特性稱為硬特性。的機械特性稱為硬特性。 而在而在BC段上，當負載轉(zhuǎn)矩變化時，電動機不能自動適應(yīng)負載的變化，段上，當負載轉(zhuǎn)矩變化時，電動機不能自動適應(yīng)負載的變化，因此因此BC段為不穩(wěn)定區(qū)。段為不穩(wěn)定區(qū)。 如負載轉(zhuǎn)矩增加，使轉(zhuǎn)速下降、轉(zhuǎn)矩減小，使得如負載轉(zhuǎn)矩增加，使轉(zhuǎn)速下降、轉(zhuǎn)矩減小，使得與負載轉(zhuǎn)矩差距加大，轉(zhuǎn)速進一步下降，甚至會使電動機停車，造成轉(zhuǎn)子與負載轉(zhuǎn)矩差距加大，轉(zhuǎn)

14、速進一步下降，甚至會使電動機停車，造成轉(zhuǎn)子和定子繞組電流急劇增大而燒毀電機。和定子繞組電流急劇增大而燒毀電機。（1）額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩TN 電動機在額定電壓下，以額定轉(zhuǎn)速電動機在額定電壓下，以額定轉(zhuǎn)速nN運行，輸出額運行，輸出額定功率定功率PN時，其軸上輸出的轉(zhuǎn)矩稱為額定轉(zhuǎn)矩，即時，其軸上輸出的轉(zhuǎn)矩稱為額定轉(zhuǎn)矩，即 （16-4）三相異步電動機的額定工作點通常在機械特性穩(wěn)定區(qū)的中部。三相異步電動機的額定工作點通常在機械特性穩(wěn)定區(qū)的中部。（2）最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Tm 電動機轉(zhuǎn)矩的最大值稱為最大轉(zhuǎn)矩。為了描述電動電動機轉(zhuǎn)矩的最大值稱為最大轉(zhuǎn)矩。為了描述電動機允許的瞬間過載能力，通常用最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的

15、比值來表示，稱機允許的瞬間過載能力，通常用最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值來表示，稱為過載系數(shù)為過載系數(shù)。一般。一般=1.82.5。 （16-5）（3）起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩Tst 電動機剛接入電源但尚未轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)電動機剛接入電源但尚未轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩。三相異步電動機的起動能力通常用起動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值矩。三相異步電動機的起動能力通常用起動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值st來來表示。表示。 （16-6）第16章 三相異步電動機及其控制NNN9550nPTNmTTNststTT第16章 三相異步電動機及其控制圖16-9 電動機的銘牌電動機的銘牌用來表示電機額定運行情況的各種數(shù)值。電動機的銘牌用來

16、表示電機額定運行情況的各種數(shù)值。型號型號Y160L-4：Y表示三相異步電動機（表示三相異步電動機（T表示同步電動機表示同步電動機)；160是機座中心高度為是機座中心高度為160mm；機座長度規(guī)格：；機座長度規(guī)格：L 表示長機表示長機座，座，S表示短機座，表示短機座，M是中機座規(guī)格；是中機座規(guī)格；“4”表示旋轉(zhuǎn)磁場為表示旋轉(zhuǎn)磁場為四極（四極（p=2）。）。額定電壓額定電壓UN(380V)：定子繞組上的線電壓。通常：定子繞組上的線電壓。通常3 kW以下以下的異步電動機定子繞組作星形聯(lián)結(jié)，的異步電動機定子繞組作星形聯(lián)結(jié)，4 kW以上的異步電動以上的異步電動機定子繞組作三角形聯(lián)結(jié)。機定子繞組作三角形聯(lián)

17、結(jié)。額定功率額定功率PN(15kW)：表示額定運行時電動機軸上輸出的額：表示額定運行時電動機軸上輸出的額定機械功率。定機械功率。額定電流額定電流IN(30.3A)：電動機在額定電壓和額定頻率下，輸出：電動機在額定電壓和額定頻率下，輸出額定功率時定子繞組的線電流。額定功率時定子繞組的線電流。第16章 三相異步電動機及其控制工作方式：工作方式：電動機運行的持續(xù)時間，分為連續(xù)、斷續(xù)、短電動機運行的持續(xù)時間，分為連續(xù)、斷續(xù)、短時工作制。時工作制。額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN(1460r/min)：電動機在額定電壓、額定頻率、：電動機在額定電壓、額定頻率、額定負載下，電動機每分鐘的轉(zhuǎn)速。額定負載下，電動機每分鐘

18、的轉(zhuǎn)速。額定功率因數(shù)額定功率因數(shù)cosN ：額定負載下定子等效電路的功率因：額定負載下定子等效電路的功率因數(shù)。數(shù)。絕緣等級絕緣等級：電動機的絕緣等級是指其所用絕緣材料的耐熱：電動機的絕緣等級是指其所用絕緣材料的耐熱等級。表等級。表16-2所示為絕緣材料絕緣等級及溫升極限值。所示為絕緣材料絕緣等級及溫升極限值。第16章 三相異步電動機及其控制絕絕 緣緣 等等 級級YAEBFHC工工 作作 極極 限溫限溫 度度/90105120130155180180 除銘牌上標出的參數(shù)外，還有其他一些技術(shù)數(shù)據(jù)，如除銘牌上標出的參數(shù)外，還有其他一些技術(shù)數(shù)據(jù)，如額定效率額定效率N為電動機額定狀態(tài)下輸出功率與輸入功率

19、的比為電動機額定狀態(tài)下輸出功率與輸入功率的比值，即值，即%100cos3%100NNNN1NNUIPPP16.3.1三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 三相異步電動機接通電源以后，轉(zhuǎn)速由零開始增大，直至三相異步電動機接通電源以后，轉(zhuǎn)速由零開始增大，直至穩(wěn)定運行的過程稱為起動。穩(wěn)定運行的過程稱為起動。 起動時的定子電流稱為起動電流。一般地，起動電流為額起動時的定子電流稱為起動電流。一般地，起動電流為額定電流的定電流的57倍。倍。 對電動機的起動要求：起動電流小，起動轉(zhuǎn)矩大；起動時對電動機的起動要求：起動電流小，起動轉(zhuǎn)矩大；起動時間短。間短。 三相籠型異步電動機的起動方法：三相籠型異步電動機

20、的起動方法：直接起動直接起動和和減壓起動減壓起動。 第16章 三相異步電動機及其控制 電動機在額定電壓下起動稱為直接起動。電動機在額定電壓下起動稱為直接起動。 優(yōu)點優(yōu)點:起動轉(zhuǎn)矩大、起動時間短、起動設(shè)備簡單、起動轉(zhuǎn)矩大、起動時間短、起動設(shè)備簡單、操作方便、易于維護、投資省、設(shè)備故障率低等。操作方便、易于維護、投資省、設(shè)備故障率低等。 缺點缺點:起動電流大，為額定電流起動電流大，為額定電流57倍。倍。 如果電動機的功率較大，將會引起配電系統(tǒng)的電如果電動機的功率較大，將會引起配電系統(tǒng)的電壓顯著下降，從而影響其他電氣設(shè)備的正常工作。因壓顯著下降，從而影響其他電氣設(shè)備的正常工作。因此一般規(guī)定低于此一般

21、規(guī)定低于7.5kW的三相異步電動機可以直接起的三相異步電動機可以直接起動，否則應(yīng)采用減壓起動。動，否則應(yīng)采用減壓起動。第16章 三相異步電動機及其控制 減壓起動是降低定子的端電壓來起動電機，減壓起動是降低定子的端電壓來起動電機，目的是限制起動電流。目的是限制起動電流。 待起動過程結(jié)束后，恢復全壓供電，使電動機進待起動過程結(jié)束后，恢復全壓供電，使電動機進入正常運行。入正常運行。 起動轉(zhuǎn)矩較小，只適用于起動轉(zhuǎn)矩較小，只適用于輕載輕載或或空載空載下起動。下起動。 最常用的方法有最常用的方法有Y-換接起動換接起動和和自耦減壓起動自耦減壓起動。第16章 三相異步電動機及其控制 Y-換接起動只適合于正常運

22、行時定子繞組為三角形換接起動只適合于正常運行時定子繞組為三角形聯(lián)結(jié)，且每相繞組都有兩個引出端子的籠型電動機。聯(lián)結(jié)，且每相繞組都有兩個引出端子的籠型電動機。 第16章 三相異步電動機及其控制 如圖所示，起動時開關(guān)如圖所示，起動時開關(guān)Q2扳至起動位置，電動機扳至起動位置，電動機聯(lián)成星形；待電動機轉(zhuǎn)速聯(lián)成星形；待電動機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，開關(guān)扳接近額定轉(zhuǎn)速時，開關(guān)扳至運行位置，電動機換接至運行位置，電動機換接成三角形運行。成三角形運行。Y-換接起動電路ststY31IIststY31TT 對于容量較大或正常運行聯(lián)成星形不能采用星三角起動對于容量較大或正常運行聯(lián)成星形不能采用星三角起動器的籠型電動機常

23、采用自耦減壓起動。器的籠型電動機常采用自耦減壓起動。第16章 三相異步電動機及其控制 如圖所示如圖所示: 起動時，開關(guān)起動時，開關(guān)Q2板到起動位板到起動位置，電動機定子繞組聯(lián)結(jié)在自耦置，電動機定子繞組聯(lián)結(jié)在自耦變壓器的低壓側(cè)，電動機的起動變壓器的低壓側(cè)，電動機的起動電壓為電壓為U1 =U1/K。 當電動機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速當電動機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，將時，將Q2扳向扳向工作工作位置，切除位置，切除自耦變壓器，電動機全壓運行。自耦變壓器，電動機全壓運行。st2st1IKIst2st1TKT 自耦降壓起動電路 1.能耗制動能耗制動 能耗制動通過能耗制動通過消耗轉(zhuǎn)子的動能消耗轉(zhuǎn)子的動能（轉(zhuǎn)換為電能）來

24、進行制動。（轉(zhuǎn)換為電能）來進行制動。第16章 三相異步電動機及其控制 如圖所示為能耗制動原如圖所示為能耗制動原理圖，在切斷三相電源的同理圖，在切斷三相電源的同時，接通直流電源，使直流時，接通直流電源，使直流電流通入定子繞組。直流電電流通入定子繞組。直流電流產(chǎn)生固定不動的磁場，而流產(chǎn)生固定不動的磁場，而轉(zhuǎn)子由于慣性繼續(xù)在原方向轉(zhuǎn)子由于慣性繼續(xù)在原方向轉(zhuǎn)動。可以判定此時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動?？梢耘卸ù藭r的轉(zhuǎn)子電流與固定磁場相互作用產(chǎn)電流與固定磁場相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向與電動機轉(zhuǎn)動生的轉(zhuǎn)矩方向與電動機轉(zhuǎn)動方向相反，起到制動作用。方向相反，起到制動作用。 如圖所示：如圖所示： 電動機停車時，電動機停車時，可將接

25、到電源的三根可將接到電源的三根導線中的任意兩根的導線中的任意兩根的一端對調(diào)位置，使旋一端對調(diào)位置，使旋轉(zhuǎn)磁場反向旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)磁場反向旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子由于慣性仍沿原轉(zhuǎn)子由于慣性仍沿原方向轉(zhuǎn)動。這時的轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動。這時的轉(zhuǎn)矩方向與電動機的轉(zhuǎn)矩方向與電動機的轉(zhuǎn)動方向相反，因而起動方向相反，因而起制動作用。制動作用。第16章 三相異步電動機及其控制 由于旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，其相對速度很大，故定子由于旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，其相對速度很大，故定子電流很大。為了限制電流，對功率較大的電動機進行制動時，必須電流很大。為了限制電流，對功率較大的電動機進行制動時，必須在定子電路（鼠籠式）或轉(zhuǎn)子電路（繞線式）

26、中接入電阻。在定子電路（鼠籠式）或轉(zhuǎn)子電路（繞線式）中接入電阻。 當起重機快速下放重物當起重機快速下放重物時，重物拖動轉(zhuǎn)子，電動機時，重物拖動轉(zhuǎn)子，電動機轉(zhuǎn)速超過旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速超過旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，即即 。 如圖所示：如圖所示： 電動機的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子旋電動機的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反，所以是制動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)方向相反，所以是制動轉(zhuǎn)矩。此時電動機已轉(zhuǎn)入發(fā)電矩。此時電動機已轉(zhuǎn)入發(fā)電機運行狀態(tài)，將重物的位能機運行狀態(tài)，將重物的位能轉(zhuǎn)換為電能送入電網(wǎng)，故稱轉(zhuǎn)換為電能送入電網(wǎng)，故稱為發(fā)電反饋制動。利用它可為發(fā)電反饋制動。利用它可以穩(wěn)定的下放重物。以穩(wěn)定的下放重物。第16章 三相異步電動機及其控制發(fā)電回饋制動原理圖 所

27、謂調(diào)速，就是指電動機在同一負載下能得到不同所謂調(diào)速，就是指電動機在同一負載下能得到不同的轉(zhuǎn)速，以滿足工藝需要。的轉(zhuǎn)速，以滿足工藝需要。 轉(zhuǎn)速公式轉(zhuǎn)速公式 由此可知，改變電動機轉(zhuǎn)速的三種方法：由此可知，改變電動機轉(zhuǎn)速的三種方法： 變頻調(diào)速變頻調(diào)速( f ) 、變極調(diào)速變極調(diào)速( p ) 、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速( s ) 第16章 三相異步電動機及其控制 改變供電電源的頻率可以使電動機的轉(zhuǎn)速改變，改變供電電源的頻率可以使電動機的轉(zhuǎn)速改變，這種調(diào)速方法稱為變頻調(diào)速。這種調(diào)速方法稱為變頻調(diào)速。 變頻調(diào)速可實現(xiàn)無級調(diào)速，頻率調(diào)節(jié)范圍一般為變頻調(diào)速可實現(xiàn)無級調(diào)速，頻率調(diào)節(jié)范圍一般為0.5320Hz，并

28、具有硬的機械特性，適用于要求精度，并具有硬的機械特性，適用于要求精度高、調(diào)速性能較好的場合。高、調(diào)速性能較好的場合。 變頻調(diào)速需要有變頻器。隨著晶閘管元件及變流變頻調(diào)速需要有變頻器。隨著晶閘管元件及變流技術(shù)的發(fā)展，目前在許多設(shè)備中都有成套的調(diào)速裝置。技術(shù)的發(fā)展，目前在許多設(shè)備中都有成套的調(diào)速裝置。 變頻調(diào)速是一種高效、節(jié)能的調(diào)速方式，是電動變頻調(diào)速是一種高效、節(jié)能的調(diào)速方式，是電動機調(diào)速的發(fā)展方向。機調(diào)速的發(fā)展方向。 第16章 三相異步電動機及其控制 當電源頻率不變當電源頻率不變時，轉(zhuǎn)速與磁極對數(shù)時，轉(zhuǎn)速與磁極對數(shù)成反比。成反比。 如圖所示，通過如圖所示，通過改變定子繞組的接線改變定子繞組的接

29、線方式來改變籠型電動方式來改變籠型電動機定子磁極對數(shù)，可機定子磁極對數(shù)，可以達到調(diào)速目的。以達到調(diào)速目的。第16章 三相異步電動機及其控制改變磁極對數(shù)的方法 變極調(diào)速可實現(xiàn)有級調(diào)速，具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性良變極調(diào)速可實現(xiàn)有級調(diào)速，具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性良好，適用于不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機械，如金屬切削機床、升降好，適用于不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機械，如金屬切削機床、升降機、起重設(shè)備、風機、水泵等。機、起重設(shè)備、風機、水泵等。 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速的方法是在繞線型電動機的轉(zhuǎn)子電變轉(zhuǎn)差率調(diào)速的方法是在繞線型電動機的轉(zhuǎn)子電路中接入調(diào)速電阻。在恒轉(zhuǎn)矩負載下，增大調(diào)速電阻，路中接入調(diào)速電阻。在恒轉(zhuǎn)矩負載下，增

30、大調(diào)速電阻，機械特性變軟，轉(zhuǎn)速下降，。機械特性變軟，轉(zhuǎn)速下降，。 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速可得到平滑調(diào)速，設(shè)備簡單，投資變轉(zhuǎn)差率調(diào)速可得到平滑調(diào)速，設(shè)備簡單，投資少，但能量損耗大，廣泛應(yīng)用于起重設(shè)備中。少，但能量損耗大，廣泛應(yīng)用于起重設(shè)備中。第16章 三相異步電動機及其控制低壓電器的分類低壓電器的分類: :按電器的按電器的動作性質(zhì)動作性質(zhì)分分按電器的按電器的性能和用途性能和用途分分第16章 三相異步電動機及其控制手動電器手動電器 ( (如繼電器、接觸器、自動空氣開關(guān)如繼電器、接觸器、自動空氣開關(guān)) ) 自動電器自動電器 ( (如刀開關(guān)、組合開關(guān)、按鈕如刀開關(guān)、組合開關(guān)、按鈕) )控制電器控制電器 （如按鈕

31、、接觸器）（如按鈕、接觸器）保護電器保護電器 （如熔斷器、熱繼電器等（如熔斷器、熱繼電器等 ）在不經(jīng)常操作的低壓電路中，刀開關(guān)用作接通或切斷電源。在不經(jīng)常操作的低壓電路中，刀開關(guān)用作接通或切斷電源。第16章 三相異步電動機及其控制a) 外形 b) 結(jié)構(gòu) c)符號 一種轉(zhuǎn)動式的閘刀開關(guān)，有單極、雙極和三極之分。一種轉(zhuǎn)動式的閘刀開關(guān)，有單極、雙極和三極之分。 第16章 三相異步電動機及其控制SASASAa)單極 b)雙極 c)三極 熔斷器一般串接于主電路或控制電路中，一旦發(fā)生短熔斷器一般串接于主電路或控制電路中，一旦發(fā)生短路或過載，熔斷器熔斷，切斷電源。廣泛應(yīng)用于低壓配電路或過載，熔斷器熔斷，切斷

32、電源。廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)及用電設(shè)備中作系統(tǒng)及用電設(shè)備中作短路和過電流保護短路和過電流保護。第16章 三相異步電動機及其控制a) 插式熔斷器b) 管式熔斷器c)螺旋式熔斷器d) 熔斷器符號按鈕通常用來接通或斷開控制電路的信號。按鈕通常用來接通或斷開控制電路的信號。 第16章 三相異步電動機及其控制1按鈕 2復位彈簧 3常閉靜觸點 4動觸點 5常開靜觸點 a)常開按鈕 b)常閉按鈕 c)復式按鈕 接觸器是最常用的一種接觸器是最常用的一種自動開關(guān)自動開關(guān)，是利用電磁吸力使觸，是利用電磁吸力使觸點閉合或分斷的電器。適合于頻繁操作的點閉合或分斷的電器。適合于頻繁操作的遠距離控制遠距離控制, ,并具有

33、并具有失壓保護失壓保護的功能。的功能。 第16章 三相異步電動機及其控制 接觸器觸點分接觸器觸點分主觸點主觸點和和輔助觸點輔助觸點兩種。其工作原理為：兩種。其工作原理為： 當電磁線圈通電后產(chǎn)生磁場，使當電磁線圈通電后產(chǎn)生磁場，使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引動鐵心向下靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引動鐵心向下運動，使常開主觸點閉合，同時常閉運動，使常開主觸點閉合，同時常閉輔助觸點斷開，常開輔助觸點閉合。輔助觸點斷開，常開輔助觸點閉合。 當線圈斷電時，電磁力消失，動當線圈斷電時，電磁力消失，動觸點在彈簧作用下向上復位，各觸點觸點在彈簧作用下向上復位，各觸點復原（即主觸點斷開、常閉輔助觸點復原（即主觸點斷開、常閉輔

34、助觸點閉合、常開輔助觸點斷開）。閉合、常開輔助觸點斷開）。 1主觸點 2常閉輔助觸點 3常開輔助點 4動鐵心 5電磁線圈 6靜鐵心 7滅弧罩 8彈簧 第16章 三相異步電動機及其控制 a)接觸器線圈 b)主觸點 c)常開輔助觸點 d)常閉輔助觸點接觸器各部件符號熱繼電器用來實現(xiàn)電動機或其他負載的熱繼電器用來實現(xiàn)電動機或其他負載的過載保護過載保護。第16章 三相異步電動機及其控制熱繼電器結(jié)構(gòu)原理圖1熱元件 2雙金屬片 3扣板 4彈簧 5復位按鈕 6常閉觸點a)加熱元件 b)熱繼電器觸點熱繼電器各部件符號 自動空氣開關(guān)又稱為自動空氣斷路器，能實現(xiàn)自動空氣開關(guān)又稱為自動空氣斷路器，能實現(xiàn)欠電壓、欠電

35、壓、過載和短路保護過載和短路保護。它與熔斷器配合是低壓電路中廣泛應(yīng)用的。它與熔斷器配合是低壓電路中廣泛應(yīng)用的最基本保護手段。最基本保護手段。 第16章 三相異步電動機及其控制自動空氣開關(guān)結(jié)構(gòu)及符號 16.5.1 基本控制電路基本控制電路 1.起停控制起?？刂频?6章 三相異步電動機及其控制（1）點動控制）點動控制 點動控制就是當按下按鈕時電動機轉(zhuǎn)動，松點動控制就是當按下按鈕時電動機轉(zhuǎn)動，松開按鈕時電動機就停轉(zhuǎn)。開按鈕時電動機就停轉(zhuǎn)。啟動：啟動：按下按鈕按下按鈕SBSB接觸器接觸器KMKM線圈得電線圈得電KMKM主觸頭閉合主觸頭閉合電動機電動機M M啟動啟動運行運行停止：停止：松開按鈕松開按鈕S

36、BSB接觸器接觸器KMKM線圈失電線圈失電KMKM主觸頭斷開主觸頭斷開電動機電動機M M失電失電停轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)QS第16章 三相異步電動機及其控制接觸器接觸器自鎖控制：自鎖控制：熱繼電器熱繼電器熱元件熱元件自鎖觸點自鎖觸點熱繼電器熱繼電器常閉觸點常閉觸點按下按下SB1SB1，KMKM線圈通電，主線圈通電，主電路中電路中KMKM主觸點閉合，電動主觸點閉合，電動機接通電源直接起動運轉(zhuǎn)。機接通電源直接起動運轉(zhuǎn)。同時與同時與SB1SB1并聯(lián)的常開輔助并聯(lián)的常開輔助觸點觸點KMKM閉合，即使閉合，即使SB1SB1松開松開后，后，KMKM線圈仍保持通電，電線圈仍保持通電，電動機可連續(xù)運行。這種依靠動機可連續(xù)運行

37、。這種依靠接觸器自身輔助觸點而使其接觸器自身輔助觸點而使其線圈保持通電的控制方式稱線圈保持通電的控制方式稱為為自鎖自鎖，這個輔助觸點稱為，這個輔助觸點稱為自鎖觸點自鎖觸點。 大型機電設(shè)備為了操作方便，常要求在兩個或兩個以上大型機電設(shè)備為了操作方便，常要求在兩個或兩個以上地點都能操作，其控制電路如圖所示，需要在每一個控制地地點都能操作，其控制電路如圖所示，需要在每一個控制地點安裝一組起動和停止按鈕。點安裝一組起動和停止按鈕。第16章 三相異步電動機及其控制各組按鈕的接線原則是：各組按鈕的接線原則是：起動按鈕并聯(lián)，停止按鈕串聯(lián)起動按鈕并聯(lián)，停止按鈕串聯(lián) 按下任意一個起動按鈕均可按下任意一個起動按鈕

38、均可使使KMKM線圈通電，電動機運行；線圈通電，電動機運行； 同樣按下任意一個停止按鈕同樣按下任意一個停止按鈕均可使均可使KMKM線圈失電，電動機停止。線圈失電，電動機停止。 多地控制電路 正反轉(zhuǎn)基本控制電路如圖所示。主電路中用兩個接觸器引正反轉(zhuǎn)基本控制電路如圖所示。主電路中用兩個接觸器引入電源，入電源，KM1閉合電動機正轉(zhuǎn)，閉合電動機正轉(zhuǎn)，KM2閉合電動機反轉(zhuǎn)。閉合電動機反轉(zhuǎn)。 第16章 三相異步電動機及其控制正轉(zhuǎn)按鈕正轉(zhuǎn)按鈕反轉(zhuǎn)按鈕反轉(zhuǎn)按鈕a)主電路 b)控制電路正反轉(zhuǎn)基本控制電路SB2SB2和和SB3SB3同時按下，同時按下，造成電源造成電源短路短路 在各自的控制電路中串接對在各自的控制電路中串接對方的常閉輔助觸點，達到兩個接方的常閉輔助觸點，達到兩個接觸器不會同時工作的控制方式稱觸器不會同時工作的控制方式稱為為互鎖互鎖，這兩個常閉觸點稱為，這兩個常閉觸點稱為互互鎖觸點鎖觸點。動作過程：動作過程：第16章 三相異步電動機及其控制接觸器互鎖控制電路 接觸器接觸器互鎖互鎖合上電源開關(guān)合上電源開關(guān)按下按鈕按下按鈕SB2KM1線