電工學1第6章電動機與電氣自動控制

1、交流電動機交流電動機 異步電動機異步電動機 同步電動機同步電動機 三相三相 單相單相 鼠籠式鼠籠式繞線式繞線式 電容式電動機電容式電動機 分相式電動機分相式電動機 罩極式電動機罩極式電動機 在生產(chǎn)上主要用的是交流電動機在生產(chǎn)上主要用的是交流電動機 ，一般生產(chǎn)機械，都是用，一般生產(chǎn)機械，都是用三相異步電動機做動力。三相異步電動機做動力。 異步電動機具有異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、工作可靠、堅固耐結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、工作可靠、堅固耐用、維護容易等優(yōu)點用、維護容易等優(yōu)點，缺點缺點是調(diào)速性能差、功率因數(shù)低。是調(diào)速性能差、功率因數(shù)低。 第第6章電動機與電氣自動控制章電動機與電氣自動控制 6.1.1

2、 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)三相異步電動機的結(jié)構(gòu) 一、電動機的結(jié)構(gòu)一、電動機的結(jié)構(gòu) 三相異步電動機三相異步電動機定子定子機座、鐵心和定子繞組機座、鐵心和定子繞組 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、風扇及轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、風扇及轉(zhuǎn)軸 圖圖6-2 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)三相異步電動機的結(jié)構(gòu) 三相三相定子繞組定子繞組由銅絲繞制由銅絲繞制成三個相同的線圈，共有成三個相同的線圈，共有6個引出線端子，如圖個引出線端子，如圖64所示，裝在所示，裝在接線盒接線盒中，中，接成星形（接成星形（Y）或三角形）或三角形（）后聯(lián)到電源上）后聯(lián)到電源上 。1. 定子定子圖圖6-4 定子繞組的星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接定子繞組的星形聯(lián)接

3、和三角形聯(lián)接 定子定子鐵心鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心均是由互相絕緣和轉(zhuǎn)子鐵心均是由互相絕緣的薄的薄硅鋼片硅鋼片疊成的疊成的,表面沖有槽，如圖表面沖有槽，如圖63所示，以放置三相定子繞組或放所示，以放置三相定子繞組或放置轉(zhuǎn)子銅條置轉(zhuǎn)子銅條 。圖圖6-3定子與轉(zhuǎn)子鐵心片定子與轉(zhuǎn)子鐵心片 鼠籠式鼠籠式在轉(zhuǎn)子鐵心的槽中放置銅條，在轉(zhuǎn)子鐵心的槽中放置銅條，兩端用端環(huán)聯(lián)接或在槽中澆鑄鋁液，兩端用端環(huán)聯(lián)接或在槽中澆鑄鋁液，將端環(huán)、風扇鑄成一鼠籠狀將端環(huán)、風扇鑄成一鼠籠狀 。繞線式繞線式在轉(zhuǎn)子鐵心槽嵌入三相繞組且在轉(zhuǎn)子鐵心槽嵌入三相繞組且聯(lián)成星形，其首端與導電滑環(huán)相聯(lián)，再聯(lián)成星形，其首端與導電滑環(huán)相聯(lián)，再與電刷和附加電阻

4、（啟動和調(diào)速）相聯(lián)。與電刷和附加電阻（啟動和調(diào)速）相聯(lián)。 根據(jù)轉(zhuǎn)子的構(gòu)造不同，三相異步電動機又可分為根據(jù)轉(zhuǎn)子的構(gòu)造不同，三相異步電動機又可分為鼠籠式鼠籠式與與繞線式繞線式異步電動機。異步電動機。三相異步電動機三相異步電動機2. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機的機械特性；變電動機的機械特性；適應于適應于空載空載和和輕載輕載啟動。啟動。 結(jié)構(gòu)復雜、價格較貴、維護工作量大；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復雜、價格較貴、維護工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動機的機械特性；外加電阻可人為改變電動機的機械特性；適應于適應于重載重載啟動。啟動。)/( 6010

5、分分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)pfn 2p180分）轉(zhuǎn)/( 50011p360分）轉(zhuǎn)/( 0003極對數(shù)極對數(shù)每個電流周期每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速)f(Hz501 3p120分）轉(zhuǎn)/( 00014p分分）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/( 75090旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與頻率與頻率f1和極對數(shù)和極對數(shù)p有關。有關。%s)91( 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得0)(1nns %10000 nnns 例例1 1：一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速 n= =975 r/min，電源頻率，電源頻率 f1 1= =50 Hz。試求電動機的。試求電動機的極對數(shù)和

6、額定負載下的轉(zhuǎn)差率。極對數(shù)和額定負載下的轉(zhuǎn)差率。解：解：根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關系可知：速的關系可知：n0=1000 r/min , 2.5%100%10009751000%10000 nnns 異步電動機的工作原理異步電動機的工作原理類似于變壓器的工作原理，類似于變壓器的工作原理，即即電電磁磁電電的原理：異步的原理：異步電動機三相電動機三相定子通電定子通電旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場磁場(轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為n0)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞組中繞組中感應感應出出電流電流（ 表示）表示） 電磁力電磁力F （左手定則左手定則）電電磁轉(zhuǎn)矩磁轉(zhuǎn)矩T 電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動 (

7、轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為n， n n0) 。圖。圖6-11為電動機的轉(zhuǎn)動原理圖。為電動機的轉(zhuǎn)動原理圖。 圖圖6-11 電動機的轉(zhuǎn)動原理圖電動機的轉(zhuǎn)動原理圖 改變改變?nèi)嗳嚯娫措娫吹牡南嘈蛳嘈驎r，即把原三相繞組的接線端中時，即把原三相繞組的接線端中的任意兩個端對調(diào)后，便使旋轉(zhuǎn)磁場改變旋轉(zhuǎn)方向，也的任意兩個端對調(diào)后，便使旋轉(zhuǎn)磁場改變旋轉(zhuǎn)方向，也就就改變改變了三相了三相電動機電動機的的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動方向。 6.2.1 開關開關 (1)開關開關用來接通、斷開和轉(zhuǎn)換電路用來接通、斷開和轉(zhuǎn)換電路 。按鈕開關按鈕開關由按鈕帽、動觸點、靜觸點和傳動機構(gòu)組成。由按鈕帽、動觸點、靜觸點和傳動機構(gòu)組成。動作前就接通的觸點稱為動

8、作前就接通的觸點稱為常閉觸點常閉觸點（動斷觸點）（動斷觸點），動作前就，動作前就斷開的觸點稱為斷開的觸點稱為常開觸點常開觸點（動合觸點）（動合觸點） 。 常開觸點常開觸點:常閉觸點：常閉觸點： 復式觸點復式觸點6.2.2 熔斷器熔斷器 熔斷器（熔斷器（fuse）是一種）是一種短路保護短路保護電器，由熔體和熔管兩部電器，由熔體和熔管兩部分組成。分組成。6.2.3 熱繼電器熱繼電器熱繼電器熱繼電器利用電流的熱效應而動作，主要用做利用電流的熱效應而動作，主要用做過載保護過載保護和和缺相保護缺相保護。熱繼電器由。熱繼電器由熱元件熱元件、雙金屬片雙金屬片和和觸點觸點組成。組成。圖 6-20 熱繼電器的外

9、形圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖速度繼電器速度繼電器反映轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向變化的繼電器。感應式速度繼反映轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向變化的繼電器。感應式速度繼電器由電器由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子、定子定子及及觸點觸點三部分組成。其轉(zhuǎn)子與電動機的軸三部分組成。其轉(zhuǎn)子與電動機的軸相連接，當電動機的速度下降到低于相連接，當電動機的速度下降到低于100r/min時，控制電路時，控制電路中速度繼電器的觸點斷開，自動切斷電源。中速度繼電器的觸點斷開，自動切斷電源。6.2.4 交流接觸器和中間繼電器交流接觸器和中間繼電器1.交流接觸器交流接觸器(零壓保護零壓保護)用來用來接通或切斷接通或切斷具有具有較大負載較大負載電流電流電路（如電動機）或其他設備主電路的一種電磁

10、式控制電器。電路（如電動機）或其他設備主電路的一種電磁式控制電器。 接觸器主要由接觸器主要由電磁鐵電磁鐵和和觸點觸點組成組成 。當線圈得電后，電磁鐵當線圈得電后，電磁鐵產(chǎn)生吸力，使常開觸點閉合、常閉觸點斷開。接觸器的觸點產(chǎn)生吸力，使常開觸點閉合、常閉觸點斷開。接觸器的觸點分為分為主觸點主觸點(主電路主電路)和和輔助觸點輔助觸點(控制回路）兩種?？刂苹芈罚﹥煞N。6.2.4 交流接觸器和中間繼電器交流接觸器和中間繼電器1.交流接觸器交流接觸器圖圖 6-23 交流接觸器的圖形及文字符號交流接觸器的圖形及文字符號6.2.4 交流接觸器和中間繼電器交流接觸器和中間繼電器2.中間繼電器中間繼電器電流繼電器

11、電流繼電器和和電壓繼電器電壓繼電器 與接觸器的結(jié)構(gòu)和動作原理大致與接觸器的結(jié)構(gòu)和動作原理大致相同，只是電磁系統(tǒng)小些，觸點的種類和數(shù)量多些。相同，只是電磁系統(tǒng)小些，觸點的種類和數(shù)量多些。 中間繼電器中間繼電器實質(zhì)上是一種電壓繼電器，其特點是觸點的實質(zhì)上是一種電壓繼電器，其特點是觸點的數(shù)量較多、容量較大，能起到中間放大作用（在觸點數(shù)量和數(shù)量較多、容量較大，能起到中間放大作用（在觸點數(shù)量和容量上），可同時控制多個支路。在選用中間繼電器時，主容量上），可同時控制多個支路。在選用中間繼電器時，主要是考慮要是考慮電壓等級電壓等級和和觸點觸點（常開和常閉）（常開和常閉）數(shù)量數(shù)量。 時間繼電器時間繼電器是一種

12、延時自動控制電器，有是一種延時自動控制電器，有通電延時通電延時型和型和斷斷電延時電延時型兩種。型兩種。 通電延時型：通電延時型： 6.2.5 時間繼電器時間繼電器圖圖 6-25 時間繼電器時間繼電器圖圖 6-26 通電延時時間繼電器的圖形及文字符號通電延時時間繼電器的圖形及文字符號6.3 三相異步電動機的三相異步電動機的 控制線路控制線路 電氣原理圖電氣原理圖(GB)又又分分為為主電路主電路（強電流）和（強電流）和控制電路控制電路（弱（弱電流）兩部分。電流）兩部分。6.3.1直接起動控制線路直接起動控制線路 點動控制線路點動控制線路長動控制線路長動控制線路（自鎖自鎖）6.3.2正反轉(zhuǎn)控制線路正

13、反轉(zhuǎn)控制線路 將任意兩根電源線對調(diào)，將任意兩根電源線對調(diào)，就能使電動機反轉(zhuǎn)就能使電動機反轉(zhuǎn) 。A、C線對調(diào)線對調(diào) KM1（正轉(zhuǎn)）、（正轉(zhuǎn)）、KM2（反轉(zhuǎn)），兩個不能同時（反轉(zhuǎn)），兩個不能同時工作（工作（互鎖互鎖），否則主觸），否則主觸點點短路短路，如圖，如圖 (a)。先按停。先按停止按鈕止按鈕SB1，解除互鎖后，解除互鎖后，才能反轉(zhuǎn)才能反轉(zhuǎn) 采用采用復式按鈕復式按鈕和互鎖觸和互鎖觸點的控制電路，如點的控制電路，如圖圖 (b)，可可直接直接進行進行正反轉(zhuǎn)正反轉(zhuǎn)切換。切換。 在實際生產(chǎn)中，常常要求電動機在實際生產(chǎn)中，常常要求電動機順序啟動順序啟動或或順序停止順序停止 ，順序控制一般有順序控制一般有動作順序動作順序控制和控制和時間順序時間順序控制兩種情況?？刂苾煞N情況。 有兩臺電動機有兩臺電動機M1和和M2，啟動時，啟動時，M1啟動后啟動后M