電動機及其基本控制電路

教育部高職高專規(guī)劃教材

電工電子技術

陳小虎主編

（多學時）常用低壓控制電器與應用第三部分電工電子技術

低壓電器基本控制電路以電動機控制電路為主。所謂電動機控制電路，就是利用各種低壓電器組成的，能控制電動機起動、反轉、制動等作用的電路。電動機及其基本控制電路第10章第三部分常用低壓控制電器與應用

第10章電動機及其基本控制電路10.1

三相異步電動機的基本結構10.2

三相異步電動機的工作原理10.3

具有熱過載保護的控制電路10.4

接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路

第三部分常用低壓控制電器與應用10.5

接觸器與按鈕復合聯(lián)鎖正反轉控制電路

三相異步電動機的工作原理，電動機的基本控制電路三相異步電動機的工作原理第10章電動機及其基本控制電路三相異步電動機的結構及其工作原理，電動機的基本控制電路主要內容：重點內容：難點內容：10.1

三相異步電動機的基本結構概述

三相異步電動機主要包含兩部分：靜止不動的定子和可以旋轉的轉子。定子和轉子之間隔著一層很小的空氣隙。圖3.10.1三相鼠籠式異步電動機10.1

三相異步電動機的基本結構一、定子

定子由機座（外殼）、定子鐵心和定子繞組組成。

機座（外殼）：由鑄鐵或鑄鋼制成，用以支撐定子鐵心。

定子鐵心:是電動機磁路的一部分，為了減小渦流損失和磁滯損失，鐵心由互相絕緣的硅鋼片疊成，內圓周表面沖有槽，用以放置定子繞組。

定子繞組：是結構對稱的三相繞組，由許多線圈連接而成，線圈用絕緣的銅（或鋁）導線繞制。定子繞組是定子的電路部分。圖3.10.2未裝繞組的異步電動機定子10.1

三相異步電動機的基本結構二、轉子

轉子是電動機的轉動部分，由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸組成。

轉子鐵心：是圓柱形的，由硅鋼片疊成，固定在轉軸上。鐵心外圓周上有均勻分布的槽，槽內放置轉子繞組。

轉子繞組：按轉子繞組結構的不同，異步電動機可分為鼠籠式和繞線式兩種。10.1

三相異步電動機的基本結構二、轉子

鼠籠式轉子繞組是由銅條通過銅環(huán)組成的閉合導體，形似鼠籠。

圖3.10.3鼠籠式轉子10.1

三相異步電動機的基本結構二、轉子

繞線式轉子繞組和定子繞組相似，通常接成星形。圖3.10.4繞線式轉子10.2

三相異步電動機的工作原理原理概述

三相異步電動機的定子繞組通入三相電流，產生旋轉磁場并切割轉子導體，在轉子電路中產生感應電流，載流轉子在磁場中受力產生電磁轉矩，從而使轉子旋轉。轉子轉動的先決條件是旋轉磁場的產生。先決條件10.2

三相異步電動機的工作原理一、定子的旋轉磁場圖3.10.5簡化的三相定子繞組說明：為了便于分析，以簡化的三相定子繞組說明。10.2

三相異步電動機的工作原理圖3.10.6定子繞組中的三相電流規(guī)定：電流的參考方向是從線圈的首端指向末端。設以L1相電流i1為參考量則三相電流表示為一、定子的旋轉磁場10.2

三相異步電動機的工作原理圖3.10.7由三相對稱電流產生的兩極旋轉磁場分析：在不同瞬間由三相電流產生的合成磁場的特點。一、定子的旋轉磁場10.2

三相異步電動機的工作原理結論

三相異步電動機定子繞組的三相電流所產生的合成磁場是隨著電流的變化在空間不斷旋轉，形成一個具有一對磁極（磁極對數(shù)p=1）的旋轉磁場。一、定子的旋轉磁場

三相電流變化一個周期T（即變化360°電角度），合成磁場在空間旋轉一周。10.2

三相異步電動機的工作原理

設三相電流的頻率為f，表明三相電流每秒鐘交變的周期數(shù)為f二、旋轉磁場的轉速故旋轉磁場每分鐘的轉速

若設定子旋轉磁場為四極（磁極對數(shù)p=2），則電流變化一個周期，合成磁場在空間旋轉180°，其轉速為

三相電流變化一個周期T（即變化360°電角度），定子合成磁場在空間旋轉一周。10.2

三相異步電動機的工作原理

二、旋轉磁場的轉速結論p對磁極的異步電動機的旋轉磁場的轉速為

表明旋轉磁場的轉速n0取決于電源頻率和電動機的磁極對數(shù)。旋轉磁場的轉速亦稱同步轉速。10.2

三相異步電動機的工作原理

三、旋轉磁場的方向旋轉磁場的旋轉方向與三相繞組中的電流相序有關。

L1、L2、L3三相定子繞組通入三相電流i1、i2、i3，其旋轉方向與電流相序（L1-L2-L3）一致，為順時針方向。圖3.10.7由三相對稱電流產生的兩極旋轉磁場10.2

三相異步電動機的工作原理

三、旋轉磁場的方向旋轉磁場的旋轉方向與三相繞組中的電流相序有關。圖3.10.8旋轉磁場的反向旋轉

若要改變旋轉磁場的方向，可將定子繞組與三相電源連接的三根導線中的任意兩根對調位置，旋轉磁場則按逆時針方向旋轉。10.2

三相異步電動機的工作原理

四、轉子轉動原理

轉子在電磁轉矩的作用下，沿旋轉磁場的方向轉動起來，其轉速用n表示。圖3.10.9轉子轉動的原理圖

轉速n總是小于旋轉磁場的同步轉速n0。為什么？小常識異步電動機名稱的由來？感應電動機名稱的由來？10.2

三相異步電動機的工作原理

四、轉子轉動原理轉差率：轉差與同步轉速n0的比值，用s表示。轉差：同步轉速n0與轉子轉速n的差值。轉差率s是描繪異步電動機運行的一個重要物理量。或在電動機起動瞬間，n=0，s=1，轉差率最大；空載運行時，轉子轉速n最高，轉差率最小，s＜0.5%；額定負載運行時，轉子額定轉速較空載轉速要低，sN大約為1%

~6%。10.3

具有熱過載保護的控制電路一、用途

為了保證電動機的安全運行，除了對其加裝失壓、欠壓保護之外，還要加裝專門的過載保護（熱保護）裝置。應用最廣泛的是熱繼電器式保護。其正轉控制電路如左圖。圖3.10.10具有過載保護的正轉控制電路10.3

具有熱過載保護的控制電路二、工作原理

圖中FR為熱繼電器，其熱元件串接在電動機的主線路中，常閉觸點串在控制電路中。圖3.10.10具有過載保護的正轉控制電路問題：熱繼電器是如何實現(xiàn)過載保護的？熱元件

常閉觸點10.3

具有熱過載保護的控制電路二、工作原理

圖中按鈕SB1和SB2構成了具有自鎖功能的正轉控制電路。圖3.10.10具有過載保護的自鎖控制電路何為自鎖？10.3

具有熱過載保護的控制電路二、工作原理合上開關QS，控制過程如下：按SB1KM線圈斷電KM主觸頭斷開M停轉松SB2按SB2KM線圈通電KM主觸頭閉合起動MKM自鎖觸頭閉合靠KM自鎖觸頭保持M持續(xù)運轉10.4

接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路一、用途

對電動機進行正反轉控制，在生產實際中可實現(xiàn)轉動部件的正反兩個方向運行，具有可逆性。二、工作原理

完成正反轉可逆控制只要將電動機三相電源進線中的任意兩根對調，就可達到反轉控制的目的。（1）接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路（2）按鈕聯(lián)鎖正反轉控制電路10.4

接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路二、工作原理（1）接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路圖3.10.11接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路圖中采用兩個接觸器，正轉用KM1，反轉用KM2。KM1主觸頭接通時，三相電源相序按L1-L2-L3接入電動機，實現(xiàn)正轉。KM2主觸頭接通時，三相電源相序按L3-L2-L1接入電動機，實現(xiàn)反轉。10.4

接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路二、工作原理（1）接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路圖3.10.11接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路控制要求：KM1和KM2不能同時接通。實現(xiàn)方案：在KM1、KM2線圈支路相互串聯(lián)了對方的一副動斷輔助觸點，使其實現(xiàn)聯(lián)鎖或互鎖。

聯(lián)鎖觸頭10.4

接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路二、工作原理（1）接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路合上開關QS，動作原理和動作過程如下正轉控制過程：按SB2KM1線圈通電KM1主觸頭閉合電動機M正轉KM1聯(lián)鎖觸頭斷開，起聯(lián)鎖作用，防止可能的誤動作KM1自鎖觸頭閉合反轉控制過程：先按SB1KM1線圈斷電KM1主觸頭斷開KM1自鎖觸頭斷開電動機M斷電KM1聯(lián)鎖觸頭閉合再按SB3KM2線圈通電KM2主觸頭閉合KM2自鎖觸頭閉合KM2聯(lián)鎖觸頭斷開電動機M反轉10.4

接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路二、工作原理（1）接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路缺點：操作不方便，改變方向時必須先按SB1，再按SB3才行。10.4

接觸器聯(lián)鎖正反轉控制電路二、工作原理（2）按鈕聯(lián)鎖正反轉控制電路圖3.10.12按鈕聯(lián)鎖正反轉控制電路其接線與圖3.10.11