三相異步電動(dòng)機(jī)及其控制電路

1、第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)及其控制線路5.1 三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機(jī)。電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機(jī)，而把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備叫做電動(dòng)機(jī)。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動(dòng)機(jī)，特別三相異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。它被廣泛地用來(lái)驅(qū)動(dòng)各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳送帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。對(duì)于各種電動(dòng)機(jī)我們應(yīng)該了解下列幾個(gè)方面的問(wèn)題：（1）基本構(gòu)造；（2）工作原理；（3）表示轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系的機(jī)械特性；（4）起動(dòng)、調(diào)速及制動(dòng)的基本原理和基本方法；

2、（5）應(yīng)用場(chǎng)合和如何正確使用。 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理1三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造三相異步電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)基本組成部分為定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。此外還有端蓋、風(fēng)扇等附屬部分，如圖5-1所示。圖 5-1 三相電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖1）定子三相異步電動(dòng)機(jī)的定子由三部分組成：定子定子鐵心由厚度為0.5mm的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片內(nèi)圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放定子三相繞組AX、BY、CZ。定子繞組三組用漆包線繞制好的，對(duì)稱地嵌入定子鐵心槽內(nèi)的相同的線圈。這三相繞組可接成星形或三角形。機(jī)座機(jī)座用鑄鐵或鑄鋼制成，其作用是固定鐵心和繞組2）轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由三部分組成：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心

3、由厚度為0.5mm的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片外圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放轉(zhuǎn)子三相繞組。轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組有兩種形式： 鼠籠式 - 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。 繞線式 - 繞線式異步電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸上加機(jī)械負(fù)載鼠籠式電動(dòng)機(jī)由于構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，工作可靠，使用方便，成為了生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)，在定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙，中小型電動(dòng)機(jī)的空氣隙約在0.21.0mm之間。2三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理1）基本原理為了說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理，我們做如下演示實(shí)驗(yàn)，如圖5-2所示。圖 5-2 三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理(1)演示實(shí)驗(yàn)：在裝有手柄的蹄形磁鐵的兩極間

4、放置一個(gè)閉合導(dǎo)體，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄帶動(dòng)蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，將發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體也跟著旋；若改變磁鐵的轉(zhuǎn)向，則導(dǎo)體的轉(zhuǎn)向也跟著改變。(2)現(xiàn)象解釋：當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵與閉合的導(dǎo)體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，鼠籠式導(dǎo)體切割磁力線而在其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流又使導(dǎo)體受到一個(gè)電磁力的作用，于是導(dǎo)體就沿磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，這就是異步電動(dòng)機(jī)的基本原理。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和磁極旋轉(zhuǎn)的方向相同。(3)結(jié)論：欲使異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，必須有旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)和閉合的轉(zhuǎn)子繞組。2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（1）產(chǎn)生圖5-3表示最簡(jiǎn)單的三相定子繞組AX、BY、CZ，它們?cè)诳臻g按互差1200的規(guī)律對(duì)稱排列。并接成星形與三相電源U、V、W相聯(lián)。則三相定子繞組便通過(guò)三

5、相對(duì)稱電流：隨著電流在定子繞組中通過(guò)，在三相定子繞組中就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(圖5-4)。 圖 5-3 三相異步電動(dòng)機(jī)定子接線當(dāng)wt=00時(shí)，AX繞組中無(wú)電流；為負(fù)，BY繞組中的電流從Y流入B1流出；為正，CZ繞組中的電流從C流入Z流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖5-4（a）所示。當(dāng)wt=1200時(shí)，BY繞組中無(wú)電流；為正，AX繞組中的電流從A流入X流出；為負(fù)，CZ繞組中的電流從Z流入C流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖5-4（b）所示。當(dāng)wt=2400時(shí)，CZ繞組中無(wú)電流；為負(fù)，AX繞組中的電流從X流入A流出；為正，BY繞組中的電流從B流入Y流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向

6、如圖5-4（c）所示?？梢?jiàn)，當(dāng)定子繞組中的電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場(chǎng)也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)也不斷地旋，因此稱為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 圖 5-4 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成（2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向是由三相繞組中電流相序決定的，若想改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向，只要改變通入定子繞組的電流相序，即將三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)即可。這時(shí)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也跟著改變。3）三相異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)與轉(zhuǎn)速（1）極數(shù)（磁極對(duì)數(shù)p）三相異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)和三相繞組的安排有關(guān)。當(dāng)每相繞組只有一個(gè)線圈，繞組的始端之間相差1200空間角時(shí)，產(chǎn)

7、生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有一對(duì)極，即p=1；當(dāng)每相繞組為兩個(gè)線圈串聯(lián)，繞組的始端之間相差600空間角時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)極，即p=2；同理，如果要產(chǎn)生三對(duì)極，即p=3的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則每相繞組必須有均勻安排在空間的串聯(lián)的三個(gè)線圈，繞組的始端之間相差400（=1200/p）空間角。極數(shù)p與繞組的始端之間的空間角q的關(guān)系為：（2）轉(zhuǎn)速n三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0與電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)p有關(guān)，它們的關(guān)系是： （5-1）由（5-1）可知，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0決定于電流頻率f1和磁場(chǎng)的極數(shù)p。對(duì)某一異步電動(dòng)機(jī)而言，f1和p通常是一定的，所以磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0是個(gè)常數(shù)。在我國(guó)，工頻f1=50Hz，因此對(duì)應(yīng)于不同極對(duì)數(shù)p的

8、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0，見(jiàn)表5-1表5-1p123456n0300015001000750600500（3）轉(zhuǎn)差率s電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向相同，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0相等，否則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而磁力線就不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)子電流以及轉(zhuǎn)矩也就都不存在。也就是說(shuō)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間存在轉(zhuǎn)速差，因此我們把這種電動(dòng)機(jī)稱為異步電動(dòng)機(jī)，又因?yàn)檫@種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理是建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上的，故又稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0常稱為同步轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)差率s用來(lái)表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0相差的程度的物理量。即： (5-2)轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要的物理量

9、。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速n0開(kāi)始旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子則因機(jī)械慣性尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子的瞬間轉(zhuǎn)速n=0，這時(shí)轉(zhuǎn)差率S=1。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)之后，n>0，（n0-n）差值減小，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率S<1。如果轉(zhuǎn)軸上的阻轉(zhuǎn)矩加大，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n降低，即異步程度加大，才能產(chǎn)生足夠大的感受電動(dòng)勢(shì)和電流，產(chǎn)生足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩，這時(shí)的轉(zhuǎn)差率S增大。反之，S減小。異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速一般很接近，轉(zhuǎn)差率很小。在額定工作狀態(tài)下約為0.0150.06之間。根據(jù)式(4-2),可以得到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速常用公式 (5-3)例 有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速 n=975r/min，電源頻率f=50Hz，求電動(dòng)機(jī)的極數(shù)和額定負(fù)載時(shí)

10、的轉(zhuǎn)差率S。解：由于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速接近而略小于同步轉(zhuǎn)速，而同步轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于不同的極對(duì)數(shù)有一系列固定的數(shù)值。顯然，與975r/min最相近的同步轉(zhuǎn)速n0=1000r/min，與此相應(yīng)的磁極對(duì)數(shù)p=3。因此，額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率為： （4）三相異步電動(dòng)機(jī)的定子電路與轉(zhuǎn)子電路三相異步電動(dòng)機(jī)中的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。給定子繞組接上三相電源電壓，則定子中就有三相電流通過(guò)，此三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其磁力線通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子鐵心而閉合，這個(gè)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子和定子的每相繞組中都要感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。總結(jié)：1、三相異步電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)基本組成部分為定子（固定部分）和

11、轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。2、欲使異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，必須有旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)和閉合的轉(zhuǎn)子繞組，并且旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)和閉合的轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速不同，這也是“異步”二字的含義；3、三相電源流過(guò)在空間互差一定角度按一定規(guī)律排列的三相繞組時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)； 4、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向是由三相繞組中電源相序決定的；5、三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0與電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)p有關(guān)，它們的關(guān)系是： 6、轉(zhuǎn)差率s用來(lái)表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0相差的程度的物理量。即： 轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要的物理量，異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速一般很接近，轉(zhuǎn)差率很小。在額定工作狀態(tài)下約為0.0150.06之間。7、三相異步電動(dòng)機(jī)中的電磁關(guān)系同變壓器類似

12、，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。 三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性與機(jī)械特性1電磁轉(zhuǎn)矩（簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)矩）異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T是由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每極磁通F與轉(zhuǎn)子電流I2相互作用而產(chǎn)生的。電磁轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子繞組中的電流I及旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱有關(guān)。經(jīng)理論證明，它們的關(guān)系是： （5-4）其中T為電磁轉(zhuǎn)矩KT為與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)F為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每個(gè)極的磁通量 I2為轉(zhuǎn)子繞組電流的有效值j2為轉(zhuǎn)子電流滯后于轉(zhuǎn)子電勢(shì)的相位角若考慮電源電壓及電機(jī)的一些參數(shù)與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，（5-4）修正為： （5-5）其中為常數(shù) U1為定子繞組的相電壓S為轉(zhuǎn)差率 R2為轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻X20為轉(zhuǎn)子靜止時(shí)每相繞組

13、的感抗由上式可知，轉(zhuǎn)矩T還與定子每相電壓U1的平方成比例，所以當(dāng)電源電壓有所變動(dòng)時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)矩的影響很大。此外，轉(zhuǎn)矩T還受轉(zhuǎn)子電阻R2的影響。圖4-15為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線。2機(jī)械特性曲線圖 5-5 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線在一定的電源電壓U1和轉(zhuǎn)子電阻R2下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率n之間的關(guān)系曲線T=f(s)或轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線n=f(T)，稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線，它可根據(jù)式（5-4）得出，如圖5-5所示。在機(jī)械特性曲線上我們要討論三個(gè)轉(zhuǎn)矩：1）額定轉(zhuǎn)矩TN額定轉(zhuǎn)矩TN是異步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩。 （5-6）式中P2是電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率，其單位是瓦特，n的單位

14、是轉(zhuǎn)/分，TN的單位是牛·米。當(dāng)忽略電動(dòng)機(jī)本身機(jī)械摩擦轉(zhuǎn)矩T0時(shí)，阻轉(zhuǎn)矩近似為負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，電動(dòng)機(jī)作等速旋轉(zhuǎn)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T必與阻轉(zhuǎn)矩TL相等，即T= TL。額定負(fù)載時(shí)，則有TN= TL。2）最大轉(zhuǎn)矩Tm Tm又稱為臨界轉(zhuǎn)矩，是電動(dòng)機(jī)可能產(chǎn)生的最大電磁轉(zhuǎn)矩。它反映了電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力。最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率為Sm，此時(shí)的Sm叫做臨界轉(zhuǎn)差率，見(jiàn)圖5-5（a） 最大轉(zhuǎn)矩Tm與額定轉(zhuǎn)矩TN之比稱為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)l，即l= Tm/ TN一般三相異步的過(guò)載系數(shù)在1.82.2之間。在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，必須考慮可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩，而后根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)算出電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，它必須大于最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩。否

15、則，就是重選電動(dòng)機(jī)。3）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst，Tst為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)初始瞬間的轉(zhuǎn)矩，即n=0，s時(shí)的轉(zhuǎn)矩。為確保電動(dòng)機(jī)能夠帶額定負(fù)載起動(dòng)，必須滿足：Tst>TN，一般的三相異步電動(dòng)機(jī)有Tst/TN=12.2。3電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力自適應(yīng)分析電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，它所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T的大小能夠在一定的范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)整以適應(yīng)負(fù)載的變化，這種特性稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。直至新的平衡。此過(guò)程中，時(shí)， 電源提供的功率自動(dòng)增加?？偨Y(jié)：1、電磁轉(zhuǎn)矩T的大小與轉(zhuǎn)子繞組中的電流I及旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱有關(guān)。轉(zhuǎn)矩T還與定子每相電壓U1的平方成比例，所以當(dāng)電源電壓有所變動(dòng)時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)矩的影響很大。此外，轉(zhuǎn)矩T還受轉(zhuǎn)子電阻R2的影響。2、在一定的

16、電源電壓U1和轉(zhuǎn)子電阻R2下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率n之間的關(guān)系曲線T=f(s)或轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線n=f(T)，稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線。其特性見(jiàn)圖5-53、三個(gè)轉(zhuǎn)矩：1）額定轉(zhuǎn)矩TN額定轉(zhuǎn)矩TN是異步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩。2）最大轉(zhuǎn)矩Tm Tm又稱為臨界轉(zhuǎn)矩，是電動(dòng)機(jī)可能產(chǎn)生的最大電磁轉(zhuǎn)矩。它反映了電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力。3）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst，Tst為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)初始瞬間的轉(zhuǎn)矩，即n=0，s時(shí)的轉(zhuǎn)矩。4、電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力自適應(yīng)分析電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，它所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T的大小能夠在一定的范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)整以適應(yīng)負(fù)載的變化，這種特性稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。5.2三相異步電動(dòng)機(jī)的使用電動(dòng)機(jī)或其他電

17、氣設(shè)備電路的接通或斷開(kāi)，目前普遍采用繼電器、接觸器、按鈕及開(kāi)關(guān)等控制電器來(lái)組成控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)一般稱為繼電接觸器控制系統(tǒng)。任何復(fù)雜的控制電路，都是由一些基本的單元電路組成的。因此，在本節(jié)中我們主要討論繼電接觸器控制的一些基本電路。要弄清一個(gè)控制電路的原理，必須了解其中各個(gè)電器元件的結(jié)構(gòu)，動(dòng)作原理以及它們的控制作用。電器的種類繁多，可分為手動(dòng)的和自動(dòng)的兩類。手動(dòng)電器是由工作人員手動(dòng)操縱的，例如刀開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)等。而自動(dòng)電器則是按照指令、信號(hào)或某個(gè)物理量的變化而自動(dòng)動(dòng)作的，例如各種繼電器、接觸器、電磁閥等。因此本節(jié)首先對(duì)這些常用控制電器作簡(jiǎn)單介紹。5.2.1 常用低壓電器介紹1手動(dòng)電器電路符

18、號(hào)QS1）刀開(kāi)關(guān)Ø 刀開(kāi)關(guān)又叫閘刀開(kāi)關(guān)，一般用于不頻繁操作的低壓電路中，用作接通和切斷電源，有時(shí)也用來(lái)控制小容量電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)與停機(jī)。Ø 刀開(kāi)關(guān)由閘刀（動(dòng)觸點(diǎn)）、靜插座（靜觸點(diǎn)）、手柄和絕緣底板等組成。Ø 刀開(kāi)關(guān)的種類很多。按極數(shù)（刀片數(shù)）分為單極、雙極和三極；按結(jié)構(gòu)分為平板式和條架式；按操作方式分為直接手柄操作式、杠桿操作機(jī)構(gòu)式和電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)式；按轉(zhuǎn)換方向分為單投和雙投等。 圖5-6 刀開(kāi)關(guān)的電路符號(hào)Ø 刀開(kāi)關(guān)一般與熔斷器串聯(lián)使用，以便在短路或過(guò)負(fù)荷時(shí)熔斷器熔斷而自動(dòng)切斷電路。Ø 刀開(kāi)關(guān)的額定電壓通常為250V和500V，額定電流在1500

19、A以下。Ø 考慮到電機(jī)較大的起動(dòng)電流，刀閘的額定電流值應(yīng)如下選擇：35倍異步電機(jī)額定電流2）按鈕按鈕常用于接通、斷開(kāi)控制電路，它的結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)見(jiàn)圖5-7。按鈕上的觸點(diǎn)分為常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，由于按鈕的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，按鈕只起發(fā)出“接通”和“斷開(kāi)”信號(hào)的作用。 圖 5-7 按鈕的結(jié)構(gòu)和符號(hào)2自動(dòng)電器1）熔斷器Ø 熔斷器主要作短路或過(guò)載保護(hù)用，串聯(lián)在被保護(hù)的線路中。線路正常工作時(shí)如同一根導(dǎo)線，起通路作用；當(dāng)線路短路或過(guò)載時(shí)熔斷器熔斷，起到保護(hù)線路上其他電器設(shè)備的作用。Ø 熔斷器的結(jié)構(gòu)有管式、磁插式、螺旋式、等幾種。其核心部分熔體（熔絲或熔片）是用電阻率較高的易熔合金制成，

20、如鉛錫合金；或者是用截面積較小的導(dǎo)體制成。Ø 熔體額定電流的選擇：1無(wú)沖擊電流的場(chǎng)合（如電燈、電爐）； 圖5-8 熔斷器的電路符號(hào)2一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的熔體：熔體額定電流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流÷2.5；如果電動(dòng)機(jī)起動(dòng)頻繁，則為：熔體額定電流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流÷(1.62)；3幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)合用的總?cè)垠w：熔體額定電流=(1.52.5)×容量最大的電動(dòng)機(jī)的額定電流+其余電動(dòng)機(jī)的額定電流之和。2）交流接觸器接觸器是一種自動(dòng)開(kāi)關(guān)，是電力拖動(dòng)中主要的控制電器之一，它分為直流和交流兩類。其中，交流接觸器常用來(lái)接通和斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)或其他設(shè)備的主電路。圖5-9是交流接觸器的主要結(jié)構(gòu)圖。接觸器主

21、要由電磁鐵和觸頭兩部分組成。它是利用電磁鐵的吸引力而動(dòng)作的。當(dāng)電磁線圈通電后，吸引山字形動(dòng)鐵心 (上鐵心)，而使常開(kāi)觸頭閉合。 圖5-9 接觸器工作原理圖根據(jù)用途不同，接觸器的觸頭分主觸頭和輔助觸頭兩種。輔助觸頭通過(guò)的電流較小，常接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中；主觸頭能通過(guò)較大電流，常接在電動(dòng)機(jī)的主電路中。如CJl0-20型交流接觸器有三個(gè)常開(kāi)主觸頭和四個(gè)輔助觸頭 (兩個(gè)常開(kāi)，兩個(gè)常閉)。 當(dāng)主觸頭斷開(kāi)時(shí)，其間產(chǎn)生電弧，會(huì)燒壞觸頭，并使電路分?jǐn)鄷r(shí)間拉長(zhǎng)，因此，必須采取滅弧措施。通常交流接觸器的觸頭都做成橋式結(jié)構(gòu)，它有兩個(gè)斷點(diǎn)，以降低觸頭斷開(kāi)時(shí)加在斷點(diǎn)上的電壓，使電弧容易熄滅，同時(shí)各相間裝有絕緣隔板，可

22、防止短路。在電流較大的接觸器中還專門(mén)設(shè)有滅弧裝置。 接觸器的電路符號(hào)見(jiàn)圖5-10，接觸器線圈 主觸頭用于主電路輔助觸頭用于控制電路 圖 5-10 接觸器電路符號(hào)在選用接觸器時(shí)，應(yīng)注意它的額定電流、線圈電壓及觸頭數(shù)量等。CJl0系列接觸器的主觸頭額定電流有5、10、20、40、75、120A等數(shù)種。3）中間繼電器 中間繼電器的結(jié)構(gòu)與接觸器基本相同，只是體積較小，觸點(diǎn)較多，通常用來(lái)傳遞信號(hào)和同時(shí)控制多個(gè)電路，也可以用來(lái)控制小容量的電動(dòng)機(jī)或其他執(zhí)行元件。常用的中間繼電器有JZ7系列，觸點(diǎn)的額定電流為5A，選用時(shí)應(yīng)考慮線圈的電壓。4）熱繼電器熱繼電器是用來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)，使之免受長(zhǎng)期過(guò)載危害的繼電器。熱繼

23、電器是利用電流的熱效應(yīng)而動(dòng)作的，它的工作原理如圖5-11所示。圖中熱元件是一段電阻不大的電阻絲，接在電動(dòng)機(jī)的主電路中的雙金屬片，由兩種具有不同線膨脹系數(shù)的金屬采用熱和壓力輾壓而成，亦可采用冷結(jié)合，其中，下層金屬的膨脹系數(shù)大，上層的小。當(dāng)主電路中電流超過(guò)容許值，雙金屬片受熱向上彎曲致使脫扣，扣板在彈簧的拉力下將常閉觸頭斷開(kāi)。觸頭是接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中的，控制電路斷開(kāi)使接觸器的線圈斷電，從而斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)的主電路。由于熱慣性，熱繼電器不能作短路保護(hù)，因?yàn)榘l(fā)生短路事故時(shí)，我們要求電路立即斷開(kāi)，而熱繼電器是不能立即動(dòng)作的。但是這個(gè)熱慣性又是合乎我們要求的，比如在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)或短時(shí)過(guò)載時(shí)，由于熱慣性熱繼電器

24、不會(huì)動(dòng)作，這可避免電動(dòng)機(jī)的不必要的停車。如果要熱繼電器復(fù)位，則按下復(fù)位按鈕即可。圖5-11 熱繼電器工作原理圖常用的熱繼電器有JR0、JRl0及JRl6等系列。熱繼電器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是整定電流。所謂整定電流，就是熱元件通過(guò)的電流超過(guò)此值的20%時(shí)，熱繼電器應(yīng)當(dāng)在20min內(nèi)動(dòng)作。JR0一40型的整定電流從0.6A一40A有9種規(guī)格。選用熱繼電器時(shí)，應(yīng)使其整定電流與電動(dòng)機(jī)的額定電流基本上一致。5）行程開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)與按鈕類似，但其動(dòng)作要由機(jī)械撞擊。用作電路的限位保護(hù)、行程控制、自動(dòng)切換等。電路符號(hào)ST電路符號(hào)ST圖 5-12 行程開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖和電路符號(hào)三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)及選擇 1三相異步

25、電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)座上都裝有一塊銘牌。銘牌上標(biāo)注有該電動(dòng)機(jī)的主要性能和技術(shù)數(shù)據(jù)。三相異步電動(dòng)機(jī)型 號(hào) Y132M-4功 率 7.5kW頻 率 50Hz電 壓 380V電 流 15.4A接 法 D轉(zhuǎn) 速 1440r/min絕緣等級(jí) E工作方式 連續(xù)溫 升 80防護(hù)等級(jí) IP44重 量 55Kg 年 月 編號(hào) ´´電機(jī)廠1）型號(hào)為不同用途和不同工作環(huán)境的需要，電機(jī)制造廠把電動(dòng)機(jī)制成各種系列，每個(gè)系列的不同電動(dòng)機(jī)用不同的型號(hào)表示。如Y315S6三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座中心高mm機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)S：短鐵心M：中鐵心L：長(zhǎng)鐵心磁極數(shù)2）接法接法指電動(dòng)機(jī)三相定子繞組的聯(lián)接方式。一般鼠籠

26、式電動(dòng)機(jī)的接線盒中有六根引出線，標(biāo)有U1、V1、W1、U2、V2、W2，其中：U1、V1、 W1是每一相繞組的始端U2、V2、 W2是每一相繞組的末端三相異步電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接方法有兩種：星形（Y）聯(lián)接和三角形（D）聯(lián)接。通常三相異步電動(dòng)機(jī)功率在4kW以下者接成星形；在4kW（不含）以上者，接成三角形。3）電壓銘牌上所標(biāo)的電壓值是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)的電壓不應(yīng)高于或低于額定值的5%。必須注意：在低于額定電壓下運(yùn)行時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩Tmax和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst會(huì)顯著地降低，這對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行是不利的。三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓有380V、3000V及6000V等多種。4）電流

27、銘牌上所標(biāo)的電流值是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的最大線電流允許值。當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，兩者之間相對(duì)轉(zhuǎn)速很小，所以轉(zhuǎn)子電流近似為零，這時(shí)定子電流幾乎全為建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的勵(lì)磁電流。當(dāng)輸出功率增大時(shí)，轉(zhuǎn)子電流和定子電流都隨著相應(yīng)增大。5）功率與效率銘牌上所標(biāo)的功率值是指電動(dòng)機(jī)在規(guī)定的環(huán)境溫度下，在額定運(yùn)行時(shí)電極軸上輸出的機(jī)械功率值。輸出功率與輸入功率不等，其差值等于電動(dòng)機(jī)本身的損耗功率，包括銅損、鐵損及機(jī)械損耗等。所謂效率h就是輸出功率與輸入功率的比值。一般鼠籠式電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的效率約為72%93%。6）功率因數(shù)因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)是電感性負(fù)載，定子相電流比相電壓滯后一個(gè)j角，c

28、osj就是電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載時(shí)約為0.70.9，而在輕載和空載時(shí)更低，空載時(shí)只有0.20.3。選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)注意其容量，防止“大馬拉小車”，并力求縮短空載時(shí)間。7）轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分。不同的磁極數(shù)對(duì)應(yīng)有不同的轉(zhuǎn)速等級(jí)。最常用的是四個(gè)級(jí)的（n0=1500r/min）。8）絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)是按電動(dòng)機(jī)繞組所用的絕緣材料在使用時(shí)容許的極限溫度來(lái)分級(jí)的。所謂極限溫度是指電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)中最熱點(diǎn)的最高容許溫度。絕緣等級(jí)環(huán)境溫度40時(shí)的容許溫升極限允許溫度A65105E80120B901302三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇正確選擇電動(dòng)機(jī)的功率、種類、型式

29、是極為重要的。1）功率的選擇電動(dòng)機(jī)的功率根據(jù)負(fù)載的情況選擇合適的功率，選大了雖然能保證正常運(yùn)行，但是不經(jīng)濟(jì)，電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)都不高；選小了就不能保證電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的正常運(yùn)行，不能充分發(fā)揮生產(chǎn)機(jī)械的效能，并使電動(dòng)機(jī)由于過(guò)載而過(guò)早地?fù)p壞。（1）連續(xù)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)功率的選擇對(duì)連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，先算出生產(chǎn)機(jī)械的功率，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或稍大于生產(chǎn)機(jī)械的功率即可。（2）短時(shí)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)功率的選擇如果沒(méi)有合適的專為短時(shí)運(yùn)行設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)，可選用連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)。由于發(fā)熱慣性，在短時(shí)運(yùn)行時(shí)可以容許過(guò)載。工作時(shí)間愈短，則過(guò)載可以愈大。但電動(dòng)機(jī)的過(guò)載是受到限制的。通常是根據(jù)過(guò)載系數(shù)l來(lái)選擇短時(shí)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的

30、功率。電動(dòng)機(jī)的額定功率可以是生產(chǎn)機(jī)械所要求的功率的1/l。2）種類和型式的選擇（1）種類的選擇選擇電動(dòng)機(jī)的種類是從交流或直流、機(jī)械特性、調(diào)速與起動(dòng)性能、維護(hù)及價(jià)格等方面來(lái)考慮的。 交、直流電動(dòng)機(jī)的選擇如沒(méi)有特殊要求，一般都應(yīng)采用交流電動(dòng)機(jī)。 鼠籠式與繞線式的選擇三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，但調(diào)速困難，功率因數(shù)較低，起動(dòng)性能較差。因此在要求機(jī)械特性較硬而無(wú)特殊調(diào)速要求的一般生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)應(yīng)盡可能采用鼠籠式電動(dòng)機(jī)。因此只有在不方便采用鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)時(shí)才采用繞線式電動(dòng)機(jī)。（2）結(jié)構(gòu)型式的選擇電動(dòng)機(jī)常制成以下幾種結(jié)構(gòu)型式： 開(kāi)啟式在構(gòu)造上無(wú)特殊防護(hù)裝置，用于

31、干燥無(wú)灰塵的場(chǎng)所。通風(fēng)非常良好。 防護(hù)式在機(jī)殼或端蓋下面有通風(fēng)罩，以防止鐵屑等雜物掉入。也有將外殼做成擋板狀，以防止在一定角度內(nèi)有雨水滴濺入其中。 封閉式它的外殼嚴(yán)密封閉，靠自身風(fēng)扇或外部風(fēng)扇冷卻，并在外殼帶有散熱片。在灰塵多、潮濕或含有酸性氣體的場(chǎng)所，可采用它。 防爆式整個(gè)電機(jī)嚴(yán)密封閉，用于有爆炸性氣體的場(chǎng)所。（3）安裝結(jié)構(gòu)型式的選擇 機(jī)座帶底腳，端蓋無(wú)凸緣（B3） 機(jī)座不帶底腳，端蓋有凸緣（B5） 機(jī)座帶底腳，端蓋有凸緣（B35）（4）電壓和轉(zhuǎn)速的選擇 電壓的選擇電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)的選擇，要根據(jù)電動(dòng)機(jī)類型、功率以及使用地點(diǎn)的電源電壓來(lái)決定。Y系列鼠籠式電動(dòng)機(jī)的額定電壓只有380V一個(gè)等級(jí)。只有

32、大功率異步電動(dòng)機(jī)才采用3000V和6000V。 轉(zhuǎn)速的選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定的。但通常轉(zhuǎn)速不低于500r/min。因?yàn)楫?dāng)功率一定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速愈低，則其尺寸愈大，價(jià)格愈貴，且效率也較低。因此就不如購(gòu)買一臺(tái)高速電動(dòng)機(jī)再另配減速器來(lái)得合算。異步電動(dòng)機(jī)通常采用4個(gè)極的，即同步轉(zhuǎn)速n0=1500r/min。例 有一Y225M-4型三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)如下：試求（1）額定電流；（2）額定轉(zhuǎn)差率SN；（3）額定轉(zhuǎn)矩TN、最大轉(zhuǎn)矩Tmax 、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst 。功率轉(zhuǎn)速電壓效率功率因數(shù)Ist/INTst/TNTmax/TN(l)45kW1480r/min380V92.3%0

33、.887.01.92.2解：（1）4-10Kw電動(dòng)機(jī)通常都采用380V/接法 （2）已知電動(dòng)機(jī)是四極的，即所以（3）總結(jié)：1、控制電器是指在電路中起通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的器件。繼電器接觸器控制系統(tǒng)通常使用500V以下的低壓控制電器。2、電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)用來(lái)標(biāo)明電動(dòng)機(jī)的額定值和主要技術(shù)規(guī)范，在使用中應(yīng)遵守銘牌的規(guī)定。3、選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)載和使用環(huán)境的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，選擇時(shí)應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)盡可能與負(fù)載相匹配，既不宜“大”，更不宜“小馬拉大車”。異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與調(diào)速分析1起動(dòng)特性分析（1）起動(dòng)電流Ist在剛起動(dòng)時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)靜止的轉(zhuǎn)子有著很大的相對(duì)轉(zhuǎn)速，磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速

34、度很快，這時(shí)轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)和產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流均很大，同時(shí)，定子電流必然也很大。一般中小型鼠籠式電動(dòng)機(jī)定子的起動(dòng)電流可達(dá)額定電流的57倍。注意：在實(shí)際操作時(shí)應(yīng)盡可能不讓電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)。如在切削加工時(shí)，一般只是用摩擦離合器或電磁離合器將主軸與電機(jī)軸脫開(kāi)，而不將電動(dòng)機(jī)停下來(lái)。（2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流I2雖然很大，但轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)cosj2很低，由公式可知，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T較小，通常。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小可造成以下問(wèn)題：（1）會(huì)延長(zhǎng)起動(dòng)時(shí)間。（2）不能在滿載下起動(dòng)。因此應(yīng)設(shè)法提高。但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩如果過(guò)大，會(huì)使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)受到?jīng)_擊而損壞，所以一般機(jī)床的主電動(dòng)機(jī)都是空載起動(dòng)（起動(dòng)后再切削），對(duì)起

35、動(dòng)轉(zhuǎn)矩沒(méi)有什么要求。綜上所述，異步電機(jī)的主要缺點(diǎn)是起電流大而起轉(zhuǎn)矩小。因此，我們必須采取適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)方法，以減小起動(dòng)電流并保證有足夠的起轉(zhuǎn)矩。2鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法1）直接起動(dòng)直接起動(dòng)又稱為全壓起動(dòng)，就是利用閘刀開(kāi)關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接加到額定電壓下起動(dòng)。這種方法只用于小容量的電動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)容量遠(yuǎn)小于供電變壓器容量的場(chǎng)合。2）降壓起動(dòng)在起動(dòng)時(shí)降低加在定子繞組上的電壓，以減小起動(dòng)電流，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再恢復(fù)到全壓運(yùn)行。此方法適于大中型鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的輕載或空載起動(dòng)。 星形-三角形（Y-D）換接起動(dòng)起動(dòng)時(shí)，將三相定子繞組接成星形，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再換成三角形

36、。這樣，在起動(dòng)時(shí)就把定子每相繞組上的電壓降到正常工作電壓的。此方法只能用于正常工作時(shí)定子繞組為三角形聯(lián)接的電動(dòng)機(jī)。這種換接起動(dòng)可采用星三角起動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。星三角起動(dòng)器體積小、成本低、壽命長(zhǎng)、動(dòng)作可靠。 自耦降壓起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)是利用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中的端電壓降低。如圖8-9所示，起動(dòng)時(shí)，先把開(kāi)關(guān)Q2扳到“起動(dòng)”位置，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，將Q2扳向“工作”位置，切除自耦變壓器。采用自耦降壓起動(dòng)，也同時(shí)能使起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小。正常運(yùn)行作星形聯(lián)接或容量較大的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，常用自耦降壓起動(dòng)。3三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速調(diào)速就是在同一負(fù)載下能得到不同的轉(zhuǎn)速，以滿足生產(chǎn)過(guò)程的要求。調(diào)速的方

37、法可見(jiàn)，可通過(guò)三個(gè)途徑進(jìn)行調(diào)速：改變電源頻率f，改變磁極對(duì)數(shù)p，改變轉(zhuǎn)差率S。前兩者是鼠籠式電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法，后者是繞線式電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。（1）變頻調(diào)速此方法可獲得平滑且范圍較大的調(diào)速效果，且具有硬的機(jī)械特性；但須有專門(mén)的變頻裝置由可控硅整流器和可控硅逆變器組成，設(shè)備復(fù)雜，成本較高，應(yīng)用范圍不廣。（2）變極調(diào)速此方法不能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，但它簡(jiǎn)單方便，常用于金屬切割機(jī)床或其他生產(chǎn)機(jī)械上。（3）轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速在繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中，串入一個(gè)三相調(diào)速變阻器進(jìn)行調(diào)速。此方法能平滑地調(diào)節(jié)繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，且設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少；但變阻器增加了損耗，故常用于短時(shí)調(diào)速或調(diào)速范圍不太大的場(chǎng)合。以上可

38、知，異步電動(dòng)機(jī)的各種調(diào)速方法都不太理想，所以異步電動(dòng)機(jī)常用于要求轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定或調(diào)速性能要求不高的場(chǎng)合。4三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)是給電動(dòng)機(jī)一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)矩，促使它在斷開(kāi)電源后很快地減速或停轉(zhuǎn)。對(duì)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)，也就是要求它的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，這時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。常見(jiàn)的電氣制動(dòng)方法有：（1）反接制動(dòng)當(dāng)電動(dòng)機(jī)快速轉(zhuǎn)動(dòng)而需停轉(zhuǎn)時(shí)，改變電源相序，使轉(zhuǎn)子受一個(gè)與原轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)矩而迅速停轉(zhuǎn)。注意，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)及時(shí)切斷電源，以免電機(jī)反轉(zhuǎn)。為了限制電流，對(duì)功率較大的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)必須在定子電路（鼠籠式）或轉(zhuǎn)子電路（繞線式）中接入電阻。這種方法比較簡(jiǎn)單，制動(dòng)力強(qiáng)，效果較好，但制動(dòng)

39、過(guò)程中的沖擊也強(qiáng)烈，易損壞傳動(dòng)器件，且能量消耗較大，頻繁反接制動(dòng)會(huì)使電機(jī)過(guò)熱。對(duì)有些中型車床和銑床的主軸的制動(dòng)采用這種方法。（2）能耗制動(dòng)電動(dòng)機(jī)脫離三相電源的同時(shí)，給定子繞組接入一直流電源，使直流電流通入定子繞組。于是在電動(dòng)機(jī)中便產(chǎn)生一方向恒定的磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子受一與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的F力的作用，于是產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。直流電流的大小一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的0.51倍。由于這種方法是用消耗轉(zhuǎn)子的動(dòng)能（轉(zhuǎn)換為電能）來(lái)進(jìn)行制動(dòng)的，所以稱為能耗制動(dòng)。這種制動(dòng)能量消耗小，制動(dòng)準(zhǔn)確而平穩(wěn)，無(wú)沖擊，但需要直流電流。在有些機(jī)床中采用這種制動(dòng)方法。（3）發(fā)電反饋制動(dòng)當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n超過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0時(shí)，這時(shí)的

40、轉(zhuǎn)矩也是制動(dòng)的。如：當(dāng)起重機(jī)快速下放重物時(shí)，重物拖動(dòng)轉(zhuǎn)子，使其轉(zhuǎn)速n>n0，重物受到制動(dòng)而等速下降。三相異步電動(dòng)機(jī)的控制1直接啟動(dòng)控制電路直接啟動(dòng)即啟動(dòng)時(shí)把電動(dòng)機(jī)直接接入電網(wǎng)，加上額定電壓，一般來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的容量不大于直接供電變壓器容量的2030時(shí)，都可以直接啟動(dòng)。1）點(diǎn)動(dòng)控制合上開(kāi)關(guān)S，三相電源被引入控制電路，但電動(dòng)機(jī)還不能起動(dòng)。按下按鈕SB，接觸器KM線圈通電，銜鐵吸合，常開(kāi)主觸點(diǎn)接通，電動(dòng)機(jī)定子接入三相電源起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。松開(kāi)按鈕SB， 圖5-13 點(diǎn)動(dòng)控制接觸器KM線圈斷電，銜鐵松開(kāi)，常開(kāi)主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)因斷電而停轉(zhuǎn)。2).直接起動(dòng)控制（1）起動(dòng)過(guò)程。按下起動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM線

41、圈通電，與SB1并聯(lián)的KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，以保證松開(kāi)按鈕SBl后KM線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM的主觸點(diǎn)持續(xù)閉合，電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制。（2）停止過(guò)程。按下停止按鈕SB2，接觸器KM線圈斷電，與SB1并聯(lián)的KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，以保證松開(kāi)按鈕SB2后KM線圈持續(xù)失電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM的主觸點(diǎn)持續(xù)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。與SB1并聯(lián)的KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)的這種作用稱為自鎖。圖示控制電路還可實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)和零壓保護(hù)。 圖5-14直接起動(dòng)控制Ø 起短路保護(hù)的是串接在主電路中的熔斷器FU。一旦電路發(fā)生短路故障，熔體立即熔斷，電動(dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)。Ø

42、 起過(guò)載保護(hù)的是熱繼電器FR。當(dāng)過(guò)載時(shí)，熱繼電器的發(fā)熱元件發(fā)熱，將其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使接觸器KM線圈斷電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM的主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。同時(shí)KM輔助觸點(diǎn)也斷開(kāi)，解除自鎖。故障排除后若要重新起動(dòng)，需按下FR的復(fù)位按鈕，使FR的常閉觸點(diǎn)復(fù)位（閉合）即可。Ø 起零壓（或欠壓）保護(hù)的是接觸器KM本身。當(dāng)電源暫時(shí)斷電或電壓嚴(yán)重下降時(shí)，接觸器KM線圈的電磁吸力不足，銜鐵自行釋放，使主、輔觸點(diǎn)自行復(fù)位，切斷電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，同時(shí)解除自鎖。2正反轉(zhuǎn)控制1）簡(jiǎn)單的正反轉(zhuǎn)控制（1）正向起動(dòng)過(guò)程。按下起動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM1線圈通電，與SB1并聯(lián)的KM1的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，以保證KM

43、1線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM1的主觸點(diǎn)持續(xù)閉合，電動(dòng)機(jī)連續(xù)正向運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）停止過(guò)程。按下停止按鈕SB3，接觸器KM1線圈斷電，與SB1并聯(lián)的KM1的輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，以保證KM1線圈持續(xù)失電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM1的主觸點(diǎn) 圖5-15簡(jiǎn)單的正反轉(zhuǎn)控制持續(xù)斷開(kāi)，切斷電動(dòng)機(jī)定子電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。（3）反向起動(dòng)過(guò)程。按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM2線圈通電，與SB2并聯(lián)的KM2的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，以保證線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM2的主觸點(diǎn)持續(xù)閉合，電動(dòng)機(jī)連續(xù)反向運(yùn)轉(zhuǎn)。缺點(diǎn)： KM1和KM2線圈不能同時(shí)通電，因此不能同時(shí)按下SB1和SB2，也不能在電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)按下反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕，

44、或在電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)按下正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕。如果操作錯(cuò)誤，將引起主回路電源短路。2）帶電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路將接觸器KM1的輔助常閉觸點(diǎn)串入KM2的線圈回路中，從而保證在KM1線圈通電時(shí)KM2線圈回路總是斷開(kāi)的；將接觸器KM2的輔助常閉觸點(diǎn)串入KM1的線圈回路中，從而保證在KM2線圈通電時(shí)KM1線圈回路總是斷開(kāi)的。這樣接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)KM1和KM2保證了兩個(gè)接觸器線圈不能同時(shí)通電，這種控制方式稱為互鎖或者聯(lián)鎖，這兩個(gè)輔助常開(kāi)觸點(diǎn)稱為互鎖或者聯(lián)鎖觸點(diǎn)。 圖5-16 帶電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制缺點(diǎn)：電路在具體操作時(shí)，若電動(dòng)機(jī)處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)要反轉(zhuǎn)時(shí)必須先按停止按鈕SB3，使互鎖觸點(diǎn)KM1閉合后按下反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕

45、SB2才能使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；若電動(dòng)機(jī)處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)要正轉(zhuǎn)時(shí)必須先按停止按鈕SB3，使互鎖觸點(diǎn)KM2閉合后按下正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB1才能使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。三相異步電動(dòng)機(jī)的控制上一節(jié)課我們講了電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)與長(zhǎng)動(dòng)控制，這一節(jié)課我們?cè)诖嘶A(chǔ)上進(jìn)一步講述電動(dòng)機(jī)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)。2正反轉(zhuǎn)控制3）同時(shí)具有電氣互鎖和機(jī)械互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路采用復(fù)式按鈕，將SB1按鈕的常閉觸點(diǎn)串接在KM2的線圈電路中；將SB2的常閉觸點(diǎn)串接在KM1的線圈電路中；這樣，無(wú)論何時(shí)，只要按下反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕，在KM2線圈通電之前就首先使KM1斷電，從而保證KM1和KM2不同時(shí)通電；從反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的情況也是一樣。這種由機(jī)械按鈕實(shí)現(xiàn)的互鎖也叫機(jī)械或按

46、鈕互鎖。 圖5-17具有電氣互鎖和機(jī)械互鎖的正反轉(zhuǎn)控制3Y降壓起動(dòng)控制按下起動(dòng)按鈕SB1，時(shí)間繼電器KT和接觸器KM2同時(shí)通電吸合，KM2的常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，把定子繞組連接成星形，其常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合，接通接觸器KM1。KM1的常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，將定子接入電源，電動(dòng)機(jī)在星形連接下起動(dòng)。KM1的一對(duì)常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合，進(jìn)行自鎖。經(jīng)一定延時(shí)，KT的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM2斷電復(fù)位，接觸器KM3通電吸合。KM3的常開(kāi)主觸點(diǎn)將定子繞組接成三角形，使電動(dòng)機(jī)在額定 圖5-18 Y降壓起動(dòng)控制電壓下正常運(yùn)行。與按鈕SB1串聯(lián)的KM3的常閉輔助觸點(diǎn)的作用是：當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，該常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷了KT、KM2的通路，即

47、使誤按SB1，KT和KM2也不會(huì)通電，以免影響電路正常運(yùn)行。若要停車，則按下停止按鈕SB3，接觸器KM1、KM2同時(shí)斷電釋放，電動(dòng)機(jī)脫離電源停止轉(zhuǎn)動(dòng)。4行程控制1）限位控制（圖5-19）當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件到達(dá)預(yù)定的位置時(shí)壓下行程開(kāi)關(guān)的觸桿，將常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，接觸器線圈斷電，使電動(dòng)機(jī)斷電而停止運(yùn)行。 圖5-19 限位控制 圖5-20行程往返控制2）行程往返控制（圖5-20）按下正向起動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)正向起動(dòng)運(yùn)行，帶動(dòng)工作臺(tái)向前運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)行到SQ2位置時(shí)，擋塊壓下SQ2，接觸器KM1斷電釋放，KM2通電吸合，電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)運(yùn)行，使工作臺(tái)后退。工作臺(tái)退到SQ1位置時(shí)，擋塊壓下SQ1，KM2斷電釋

48、放，KM1通電吸合，電動(dòng)機(jī)又正向起動(dòng)運(yùn)行，工作臺(tái)又向前進(jìn)，如此一直循環(huán)下去，直到需要停止時(shí)按下SB3，KM1和KM2線圈同時(shí)斷電釋放，電動(dòng)機(jī)脫離電源停止轉(zhuǎn)動(dòng)?？偨Y(jié)：1、異步電動(dòng)機(jī)有兩種直接起動(dòng)方法：直接起動(dòng)和降壓起動(dòng)。直接起動(dòng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，應(yīng)盡量采用；電機(jī)容量較大時(shí)應(yīng)采用降壓起動(dòng)以限制起動(dòng)電流，常用的降壓起動(dòng)方法有Y降壓起動(dòng)、自耦變壓器降壓起動(dòng)和定子串電阻降壓起動(dòng)等。2、異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)控制電路時(shí)控制的基本環(huán)節(jié)，應(yīng)掌握它們的工作原理和分析方法，明確自鎖和互鎖的含義和思想方法。3、首先了解工藝過(guò)程及控制要求；4、搞清控制系統(tǒng)中各電機(jī)、電器的作用以及它們的控制關(guān)系；5、主電路、控制電路分