模塊一三相異步電動機及其拖動控制

模塊一

三相異步電動機及其拖動控制

1.1小容量三相異步電動機的拆裝

三相異步電動機的單向起?？刂婆c實現(xiàn)1.2

三相異步電動機的正反向起動控制與實現(xiàn)1.31.4籠型異步電動機的Y-Δ起動控制與實現(xiàn)1.5異步電動機的調試與制動控制與實現(xiàn)1.1項目1小容量三相異步電動機的拆裝

1.1.1任務1三相異步電動機的拆卸

1.1.2任務2三相異步電動機的裝配

1.1.3任務3三相異步電動機的檢查

1.1.1任務1三相異步電動機的拆卸鼠籠型異步電動機主要部件拆分圖1.任務實施定子——主要用來產生旋轉磁場，它由定子鐵心、定子繞組、機殼組成。（1）定子鐵心：是電動機磁路的一部分，為了降低鐵心損耗，采用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，硅鋼片間彼此絕緣。鐵心內圓周上分布有若干均勻的平行槽，用來嵌放定子繞組。2.知識學習——三相異步電動機的基本結構定子繞組：是電動機定子的電路部分，應用絕緣銅線或鋁線繞制而成。三相繞組對稱地嵌放在定子槽內。

U相首端U1U相尾端U2U相首端U1有效邊U相尾端U2有效邊有效邊有效邊精品課程系列講座定子繞組接線：三相異步電動機定子繞組的三個首端U1、V1、W1和三個尾端U2、V2、W2，都從機座上的接線盒中引出。一般功率在3kW以下者采用星形接法（Y），在4kW以上者采用三角形接法（△）。

W1V1U1W2U2V2W1V1U1W2U2V2Y形接法△形接法接線盒首端接線柱尾端接線柱連接片連接片（尾端連接到一點）（首尾端相連）精品課程系列講座機殼：作用是支承定子鐵心和固定整個電機。包括：機座、2個端蓋、接線盒、風扇罩等。機座一般采用鑄鐵鑄造,端蓋固定在機座兩端。機座2、轉子精品課程系列講座——主要用來產生旋轉力矩，拖動生產機械旋轉。它由轉子鐵心、轉子繞組、轉軸構成。（1）轉子鐵心：轉子鐵心也屬于磁路的一部分，也用0.5mm的硅鋼片疊壓而成。

鼠籠型轉子鼠籠型轉子鐵心和繞組結構示意圖轉子繞組：用來感應出電勢、電流，推動轉軸在電磁力矩作用下旋轉。

三相繞線型轉子結構是繞組的三個出線端子接到固定在轉軸上的三銅環(huán)上，通過電刷引出。鼠籠式轉子繞組分類——銅條轉子、鑄鋁轉子精品課程系列講座銅條轉子鑄鋁轉子端環(huán)銅導條端環(huán)風葉鋁導條精品課程系列講座轉軸：用來固定轉子鐵心和傳遞功率，一般用中碳鋼制成。轉軸上還有軸承、風扇等。轉軸軸承風扇143.問題研討——三相異步電動機如何實現(xiàn)能量轉換?

三相異步電動機的簡圖，外部是定子鐵心，內部是轉子鐵心，二者之間是均勻的氣隙。定子鐵心中嵌放三相定子繞組，每相繞組均只有一個線圈，分別是AX、BY、CZ，三相繞組對稱放置，空間互差120°。定子繞組外接三相電源，流經繞組的電流三相對稱，相序為A—B—C，1)旋轉磁場的產生

為了研究磁場的變化情況，選取ωt=0°、ωt=90°、ωt=210°、ωt=330°四個時刻，如圖所示。三相電流產生了一個兩極磁場（一對磁極），隨著電流的交變，磁場在空間發(fā)生旋轉，產生一個旋轉磁場。產生旋轉磁場的條件一是空間對稱的三相定子繞組;

二是通入三相對稱電流。SNNSSNSN(a)iAACBXZYiBiC(b)iBiAiCiωt0°90°210°330°結論：旋轉磁場的旋轉方向取決于繞組中三相電流的相序。2)旋轉磁場的轉向

圖中，三相電流相序為A—B—C，三相繞組AX、BY、CZ按順時針方向排列，繞組中的電流按順時針方向先后達到最大值，故旋轉磁場的轉向為順時針。

如果將定子繞組的三相電源線中的任意兩相交換，則繞組中三相電流的相序即由順時針變?yōu)槟鏁r針，旋轉磁場也相應地逆時針反向旋轉。

圖中的每相繞組由兩個線圈串聯(lián)組成，如A相繞組由線圈AX與A′X′串聯(lián)成AXA′X′，首端為A，末端為X′…….。各相繞組首端之間相差60°空間角度，末端之間相差60°空間角度，均勻分布在定子鐵心中。四極旋轉磁場iBiAiωt0°120°240°360°iAACBZYiBiCXY′Z′X′A′B′C′ωt=360°ωt=240°ωt=120°ωt=0°NNSSSSNNSSNNNNSS

3）旋轉磁場的轉速

選取ωt=0°、ωt=120°、ωt=240°、ωt=360°四個時刻，可以看出，圖2中的旋轉磁場有兩對磁極，即p=2。同樣，若每相繞組由三個線圈串聯(lián)組成，并在定子鐵心中均勻排列，則可產生3對磁極的旋轉磁場。

結論

旋轉磁場的轉速n1取決于電流頻率f和磁極對數(shù)p。4）工作原理三相交流電源接通三相定子繞組定子繞組產生三相對稱電流三相對稱電流在電機內部建立旋轉磁場旋轉磁場與轉子繞組產生相對運動(切割)轉子繞組中產生感應電流感應電流轉子繞組(感應電流)在磁場中受到電磁力的作用在電磁力作用下，轉子逆時針方向開始旋轉，轉速為n

。iAACBXZYiBiC三相異步電動機原理簡圖三相對稱電流旋轉磁場感應電流4.任務拓展（1）拆卸定子繞組并找尋每組線圈的連接規(guī)律。

（2）為什么交流電動機的會采用不同的轉子形式？

（3）現(xiàn)代交流電動機在結構上有何發(fā)展趨勢？

（4）交流電動機在生產生活中有哪些典型的應用？1.1.2任務2三相異步電動機的裝配1.任務實施第一步：定子部分。這主要是定子繞組的繞制、連接、嵌放、封槽口、端部整形和接線、繞組的絕緣浸漆與烘干處理等程序。第二步：安放轉子。安放轉子要特別小心，以免碰傷定子繞組。第三步：加裝端蓋。第四步：裝風扇和風罩。第五步：接好引線，裝好接線盒及銘牌。20精品課程系列講座1.型號：Y2-801-4

2.額定功率：0.55kW

3.額定電壓：380V4.額定電流：1.5A

5.接線方法：Y接法

6.額定頻率：50Hz

7.額定轉速：1390rpm8.工作方式：連續(xù)工作制S19.絕緣等級：F級10.防護等級：IP5411.標準編號：JB/T8680.1-1998

12.重量：13kg13.生產日期：05年5月14.產品編號：233815.生產企業(yè)：淮安市匯利達工貿有限公司大禹電機廠2.知識學習——異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)含義21

旋轉磁場的轉速與轉子（電動機）的轉速之差稱為轉差，轉差與旋轉磁場的轉速之比稱為轉差率，用s表示，即轉差率s是異步電動機運行時的一個基本變量，負載變化時，s也隨之改變，空載時，s＜0.005，滿載時，s＜0.06。AYCBZXn1n旋轉磁場轉速電動機轉速3.問題研討——為什么是“異步”電動機？22【例題】

異步電動機滿載時，s＜0.06故異步電動機的額定轉速略小于磁場同步轉速，由此可知同步轉速n1=750r/min,p=4，2p=8。空載轉速

n0=(1－s0)n1=(1－0.267%)×750=748r/minr/min額定轉差率

某三相異步電動機，電源頻率為50Hz，空載轉差率s0=0.00267，額定轉速nN=730r/min。試求：電機的極數(shù)2p、同步轉速n1、空載轉速n0

、額定轉差率sN?！窘狻啃D磁場的同步轉速為4.任務拓展（1）完成一臺三相異步電動機的裝配任務，其定子槽數(shù)Z1＝24槽，磁極數(shù)2p＝4，每槽匝數(shù)為100匝，單層，600相帶，跨距采用短距式，繞組節(jié)距ｙ＝5。（2）分析如何改變三相異步電動機的轉向。1.1.3任務3三相異步電動機的檢查1.任務實施（1）三相異步電動機通電前的檢查

1）檢查機械部分的裝配質量。2）測量繞組的絕緣電阻。3）檢查繞組的三相直流電阻。

（2）電動機的空載試車1）運行時檢查電動機的通風冷卻和潤滑情況。2）判斷電動機運行音量是否正常。3）測量空載電流。4）檢查電動機溫升是否正常2.知識學習——三相異步電動機的空載實驗、短路實驗1、空載試驗

測得U1=UN時的I0和P1值，可得勵磁參數(shù)如下：式中Z0——空載等值阻抗，Ω；因Z0=Zm+Z1，且Zm>>Z1，則Z0≈Zm

，且其目的是測定異步電動機的空載電流I0和空載功率p0，進而求得異步電動機的勵磁阻抗rm和xm，并分離出鐵耗pFe和機械損耗pmec。又稱為堵轉試驗，測取異步電動機的短路阻抗，即定、轉子繞組的漏阻抗及短路特性。試驗時，為了使短路電流不致太大，應降低電壓進行試驗，一般約為0.4UN以下。精品課程系列講座2、短路試驗

短路參數(shù)：3.問題研討---如何判別三相異步電動機定子繞組首尾端?（1)用36V交流電源和燈泡判別首尾端3.問題研討---如何判別三相異步電動機定子繞組首尾端?（2)用萬用表或微安表判別首尾端4.任務拓展（1）對三相異步電動機進行空載實驗和短路實驗。（2）三相異步電動機如何進行選配。1.2項目2三相異步電動機的單向起?？刂婆c實現(xiàn)

1.2.1任務1基本低壓電器的檢測

1.2.2任務2：單向點動控制及實現(xiàn)

1.2.3任務3：單向連動控制及實現(xiàn)

按工作電壓高低，電器可分為高壓電器和低壓電器兩大類。高壓電器是指額定電壓為3KV及以上的電器；低壓電器是指交流電壓為1000V或直流電壓為1200V以下的電器。1.2.1任務1基本低壓電器的檢測1.知識學習1）按鈕

按鈕又稱控制按鈕或按鈕開關，是一種手動控制電器。它只能短時接通或分斷5Ay以下的小電流電路，向其他電器發(fā)出指令的電信號，控制其他電器動作。按鈕常閉觸頭按鈕常開觸頭復合觸頭交流接觸器的外形與結構（1）作用：用于頻繁地接通和斷開大電流電路的開關電器。(a)外形(b)結構2）交流接觸器(KM)(1)電磁系統(tǒng)

接觸器具有遙控功能，同時還具有欠壓、失壓保護的功能，接觸器的主要控制對象是電動機。（2）交流接觸器的結構組成鐵芯、銜鐵通電線圈KM(2)觸頭系統(tǒng)三對主觸頭兩對輔助常開觸點KM輔助常開KM兩對輔助常閉觸點輔助常閉KM體積較大，由三對常開觸頭組成，用于通斷電動機主電路的大電流。

普通刀開關是一種結構最簡單且應用最廣泛的手控低壓電器，廣泛用在照明電路和小容量（5.5kW）不頻繁起動的動力電路的主電路中,起接通電源的作用。

4)刀開關(QS)

閘刀開關的主要結構如前圖所示。

安裝刀開關時瓷底座應與地面垂直，手柄向上，易于滅弧，不得倒裝或平裝。倒裝時手柄可能因自重落下而引起誤合閘，危機人身和設備安全。QS符號：4)組合開關（QS)1.作用:

主要用于機床設備的電源引入開關，也可用來通斷5KW以下電機電路或小電流電路。2.結構：由多層動觸點和靜觸點組成375）熔斷器FU熔斷器是一種最簡單有效的保護電器。在使用時，熔斷器串聯(lián)在所保護的電路中，作為電路及用電設備的短路和嚴重過載保護，主要用做短路保護。熔斷器主要由熔體（俗稱保險絲）和安裝熔體的熔管（或熔座）兩部分組成。熔體由易熔金屬材料（鉛銅）及合金制成，通常作成絲狀或片狀。熔管是裝熔體的外殼，由陶瓷、絕緣鋼紙或玻璃纖維制成，在熔體熔斷時兼有滅弧作用。FU0tIIN電流越大時間越短熔斷器的反時限特性熔斷器的圖形文字符號3.問題研討——什么是電氣圖？

（1）電氣圖的基本認識

1）電氣圖的符號

2）電氣控制圖的分類（1）電氣系統(tǒng)圖和框圖（2）電氣原理圖（3）電器布置圖（4）電器安裝接線圖（5）功能圖（6）電器元件明細表

3）電氣原理圖的繪制規(guī)則（1）原理圖一般分主電路和輔助電路兩部分。（2）控制系統(tǒng)內的全部電機、電器和其它器械的帶電部件，都應在原理圖中表示出來。（3）原理圖中，各電器元件不畫實際的外形圖，而采用國家規(guī)定的統(tǒng)一標準圖形符號，文字符號也要符合國家標準規(guī)定。（4）原理圖中，各個電氣元件和部件在控制線路中的位置，應根據(jù)便于閱讀的原則安排。（5）圖中元件、器件和設備的可動部分，都按沒有通電和沒有外力作用時的開閉狀態(tài)畫出。（6）原理圖的繪制應布局合理、排列均勻，為了便于看圖，可以水平布置，也可以垂直布置。（7）電氣元件應按功能布置，并盡可能按水平順序排列，其布局順序應該是從上到下，從左到右。電路垂直布置時，類似項目宜橫向對齊；水平布置時，類似項目應縱向對齊。（8）電氣原理圖中，有直接聯(lián)系的交叉導線連接點，要用黑圓點表示；無直接聯(lián)系的交叉導線連接點，不畫黑圓點。4.任務拓展（1）歸納低壓電器檢測的方法。（2）總結低壓電器的選用原則與方法。（3）總結復合按鈕中常開觸點與常閉觸點動作與復位的先后順序。41所謂點動，即按下按鈕時電動機工作，手松開按鈕時，電動機即停止工作。點動控制主要用于小型起吊設備的電動機控制，如電動葫蘆的操作，還用于機床刀架、橫梁、立柱的快速移動，機床的調整對刀等。1.2.2任務2：單向點動控制及實現(xiàn)1.知識學習42主電路

閉合開關S接通電源按SB

→KM線圈得電→KM主觸頭閉合

→

M運轉松SB

→KM線圈失電→KM主觸頭恢復

→

M停轉動作次序1）點動控制L1L2QSM3~KML3FUFRKMSB控制電路432）電氣控制線路的制作方法分析電氣原理圖繪制安裝接線圖檢查電器元件固定電器元件照圖接線檢查線路和試車

2.任務實施

繪制安裝接線圖檢查與接線試車通電試車453.問題研討——三相異步電動機有哪些機械特性？1）定義：在一定條件下,三相異步電動機的轉速n電磁轉矩T之間的關系,即n=f(T)。也可以表述為T=f(s),稱T-s曲線。46外加額定頻率的額定電壓，即U1＝UN，f1=fN=50Hz,定子、轉子電路不外接電阻時的機械特性。2）固有機械特性（1）定義:47smsTmaxTstT0TNn1n01三相異步電動機固有機械特性曲線同步轉速額定轉矩起動轉矩最大轉矩T=f(s)當0＜s＜sm：直線當sm＜s＜1：曲線（2）曲線形狀臨界轉差率穩(wěn)定運行區(qū)：0<s<sm48n=0,s=1,T=Tst;當Tst>TN時，電機才能起動;smsTmaxTstT0TNn1n01

固有機械特性曲線A（2）特殊點A：起動點起動轉矩倍數(shù)：KT＝Tst/TN(0.8~1.8)49

（1）當電源頻率及電機的參數(shù)不變時，最大電磁轉矩與定子繞組電壓的平方成正比。B：臨界點

在臨界轉差率sm下，電機產生最大電磁轉矩Tm。smsTmaxTstT0TNn1n01

固有機械特性曲線B（2）最大電磁轉矩和臨界轉差率都與定子電阻及定子、轉子漏抗有關。（3）最大電磁轉矩和轉子回路電阻無關，而臨界轉差率與其成正比，所以調節(jié)轉子回路電阻，可使最大轉矩在任意s時出現(xiàn)。50C：額定點CsmsTmaxTstT0TNn1n01

固有機械特性曲線過載能力λ：最大電磁轉矩Tm與額定電磁轉矩TN之比，即λ＝Tm/

TN

(一般在1.6~2.2)額定運行點C不宜太靠近臨界點B(一般sN在0.02~0.06)B額定電磁轉矩TN一般等于額定負載轉矩，可通過電機銘牌數(shù)據(jù)求出TN

＝9550PN

/nN

51O：同步點OsmsTmaxTstT0TNn1n01

固有機械特性曲線n=n1電機轉速達到同步速。

s=0,T=0僅存在于理想電動機中。523）人為機械特性

就是人為地改變電源參數(shù)（如電源電壓）或電機參數(shù)（如轉子回路串電阻）而得到的機械特性。53U11降低電源電壓時的機械特性曲線U13<U12<U11U12U13smsT0TNn1n（1）降低電源電壓：n1不變n1＝60f1/p0sm

不變Tm變小54（2）轉子回路串電阻n1不變n1＝60f1/pR1＜R2＜R3R1R2R3smsTmaxT0TNn1n轉子電路串電阻時的人為機械特性曲線0sm

與轉子電阻成正比變化Tm不變4.任務拓展(1)設計與實現(xiàn)電動機的連續(xù)運行控制電路，要求有一控制連續(xù)起動的按鈕和一個停止按鈕。(2)分析單向點動控制電路中產生下列故障的可能原因及其排查方法：

故障現(xiàn)象1：當線路進行空操作時，按下SB后，接觸器KM雖能動作，但銜鐵劇烈振動，發(fā)出嚴重噪聲。

故障現(xiàn)象2：線路空操作試驗正常，帶負荷試車時，按下SB發(fā)現(xiàn)電動機嗡嗡響不能起動。（3）各種生產機械按負載特性的不同大致可分為恒轉矩負載、恒功率負載、通風機型負載等三類，自己查閱資料來認識生產機械的負載特性。熱繼電器（FR）

熱繼電器是利用電流的熱效應原理切斷電路以起過載保護的電器設備。(1)串接在電動機主電路中的三個發(fā)熱元件；（1）熱繼電器的結構組成FR發(fā)熱元件圖符號(2)串接在電動機控制電路中的常閉觸點。FR常閉觸點圖符號1.2.3任務3：單向連動控制及實現(xiàn)1.知識學習——

發(fā)熱元件接入電機主電路，若長時間過載，雙金屬片被加熱。因雙金屬片的下層膨脹系數(shù)大，使其向上彎曲，杠桿被彈簧拉回，常閉觸點斷開。熱繼電器由于熱慣性，當電路短路時不能立即動作而使電路瞬間斷開，因此不能作短路保護。同理，在電動機啟動或瞬間過載時，熱繼電器也不會動作，這樣可避免電動機不必要的停車。（2）工作原理結構原理圖~發(fā)熱元件杠桿雙金屬片常閉觸頭控制電路主電路

增加了自鎖觸點KM，按鈕SB松開時KM線圈保持通電，電動機保持運轉，即長動（連續(xù)）控制KMW2U2SB1SBKMFR（2）單向起動控制電路的設計L1L2QSM3~KML3FUFR主電路

2.任務實施

繪制安裝接線圖檢查與接線試車60

要使電動機長期、安全、可靠地運行，必須對其實施各項保護措施，因此保護環(huán)節(jié)是控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分。保護的作用一般體現(xiàn)在保護電動機、電網、電器控制設備及人身安全等。下頁（一）短路保護（二）過載保護(三)過流保護(四)欠壓保護(五)零壓保護（失壓保護）電動機常用的保護措施及其保護電路3.問題研討——電動機控制電路中需要哪些保護？61電動機各種保護可總結為下表：欠電流繼電器弱磁保護欠電流繼電器欠流保護行程開關限位保護過電流繼電器過流保護欠電壓繼電器、自動開關欠壓保護熱繼電器、自動開關過載保護電壓繼電器、自動開關、按鈕接觸器控制并具有自鎖的電路零壓保護熔斷器、自動開關、過電流繼電器短路保護采用電器保護環(huán)節(jié)采用電器保護環(huán)節(jié)94.任務拓展（1）分析單向起動控制電路中產生下列故障的可能原因及其排查方法：1）故障現(xiàn)象1：合上刀開關QS（未按下SB2）接觸器KM立即得電動作；按下SB1則KM釋放，松開SB1時KM又得電動作。2）故障現(xiàn)象2：試車時合上QS，接觸器劇烈振動（振動頻率低，約10-20Hz），主觸點嚴重起弧，電動機軸時轉時停，按下SB1則KM立即釋放。（2）設計與實現(xiàn)多個地方對同一臺三相異步電動機的起停控制（3）設計與實現(xiàn)三相異步電動機的點連動復合控制，共有3個控制按鈕，分別是停止按鈕、點動按鈕和連動按鈕。1.3項目3三相異步電動機的正反向起動控制與實現(xiàn)

1.3.1任務1雙重聯(lián)鎖的正反向起動控制

1.3.2任務2電動機的自動往復循環(huán)控制

1.3.1任務1雙重聯(lián)鎖的正反向起動控制一、知識學習1.知識學習—自動開關或空氣開關1.作用:兼有刀開關和熔斷器的作用2.符號:QF×××1.3.1任務1雙重聯(lián)鎖的正反向起動控制66可實現(xiàn)短路、過載、失壓保護。鎖鉤主觸點手動閉合

過流脫扣器

欠壓脫扣器銜鐵釋放自動空氣斷路器原理圖連桿裝置釋放彈簧原理見動畫67

漏電保護器又稱漏電保護自動開關或漏電保安器。主要用途：當發(fā)生人身觸電或漏電時，能迅速切斷電源，保障人身安全，防止觸電事故發(fā)生。有的漏電保護器還兼有過載、短路保護，用于不頻繁起、停的電動機。

漏電保護器有單相和三相之分，該圖片為單相漏電保安器，其電路就畫在其面板上。1.知識學習—漏電保護器68正反轉控制電路之一

———正—停—反控制電路反向起動按鈕KM2KM2SB3正—?！纯刂齐娐稫M1KM1SB1SB2FR正向起動按鈕增加了一組反轉控制電路。

組成特點：1、增加了一組反轉控制電路；2、反轉時，主回路任意兩相交換。AC兩相交換KM2ABQSM3~KM1CFUFR主電路1.知識學習—正反向起動控制電路的設計

69FRKM1SB1KM1SB2KM2KM2SB3正反轉控制電路之二

———帶電氣互鎖的正反轉控制電路

互鎖電路避免了兩只接觸器同時得電，從而防止了由于誤操作造成的主回路兩相短路事故的發(fā)生。結構特點：分別在接觸器回路中增加了互鎖觸頭。KM2KM1互鎖ABKM1QSM3~CKM2FUFR

將對方的常閉觸頭串聯(lián)在自己線圈回路中，同一時間只能由一只接觸器得電的控制方式稱為互鎖或連鎖?；ユi含義：互鎖作用：70FRKM1KM2KM2KM1電氣互鎖SB1KM1SB2KM2SB3正反轉控制電路之三

———帶有雙重互鎖的正反轉控制含有雙重互鎖的正反轉控制結構特點：

在上一套電路的基礎上，改換一對具有兩組觸頭的起動按鈕，并將常閉觸頭串接在對方的回路中,形成機械互鎖。即使電氣閉鎖失靈，KM1和KM2也不會同時得電，增加了互鎖的可靠性。

三種電路的比較

與前兩組（正—?！矗┛刂凭€路相比較，最后一組電路可以直接進行正反轉的變換控制，提高了勞動效率及安全性。

SB3SB2機械互鎖71雙重互鎖正反轉動作示意圖

2.任務實施

繪制安裝接線圖檢查與接線試車73（1）定義:轉子轉速從零到穩(wěn)定運行這一過程（2）衡量指標：Is、Ts、ts、平滑、經濟在保持起動轉矩Ts一定大小的前提下，起動電流Is越小越好（3）起動電流倍數(shù)KI：＝Is/IN(一般在5~8倍)影響其它用電設備的正常運行電機發(fā)熱厲害起動電流大的害處：起動電流大時，起動轉矩并不大3.問題研討——三相異步電動機直接起動存在哪些問題？

74直接起動電機容量？（4）多大容量的電動機允許直接起動？一般10kW及以下經驗公式：3.問題研討——三相異步電動機直接起動存在哪些問題？

（5）起動要求起動電流和起動轉矩兩項是主要的：（1）電動機應有足夠大的起動轉矩。（2）在保證一定大小的起動轉矩的前提下，起動電流越小越好。4.任務拓展雙重聯(lián)鎖的正反向起動控制線路的常見故障分析與排除故障現(xiàn)象1：按下SB2或SB3時，KM1、KM2均能正常動作，但松開按鈕時接觸器釋放。故障現(xiàn)象2：按下SB2接觸器KM1劇烈振動，主觸點嚴重起弧，電動機時轉時停；松開SB2則KM1釋放。按下SB3時KM3的現(xiàn)象與KM1相同。1.3.2任務2電動機的自動往復循環(huán)控制

行程開關又稱限位開關或位置開關，它利用生產機械運動部件的碰撞、使其內部觸點動作，分段或切斷電路，從而控制生產機械行程、位置或改變其運動狀態(tài)常用行程開關的外形a）按鈕式b）單滾輪式c）雙滾輪式JLXK-11型行程開關的結構圖常開觸點常閉觸點1.知識學習——行程開關1.知識學習——小車行程控制電路的設計

791.知識學習——自動往復控制線路設計SB2KM1FRKM1SQ2SB3KM2KM2SQ1SB1KM2KM1SQ1SQ2SB2KM1得電正轉左移常閉斷開常開接通SQ2KM1斷電KM2得電QSSQ1常閉斷開常開接通KM1斷電、左移停止KM2得電、電機反轉反轉右移右移停止電機正轉KM1M3~KM2QSFUFUSQ1SQ22返回

2.任務實施

繪制安裝接線圖檢查與接線試車812）轉子串頻敏變阻器起動3.問題研討——繞線式異步電動機采用哪些方法起動呢？1）轉子串接電阻器起動82R”’R”R’K3K3K2K2K1K!

繞線式電動機起動的接線圖和特性曲線321hidfb0gecaan1nOTLTs2Ts1T1）轉子串接電阻器起動方法83起動電流小，起動轉矩大優(yōu)點適用于重載啟動，如橋式起重機、卷揚機、龍門吊車等重載設備。所需起動設備較多，缺點起動時有一部分能量消耗在起動電阻上起動級數(shù)較少，過程不夠平滑。84起動時：f2=f1＝50Hz,此時鐵心中渦流損耗和磁滯損耗大，等效電阻大。2）轉子串頻敏變阻器起動轉子串頻敏變阻器起動ABCKK頻敏變阻器實質上是一臺鐵損很大的三相電抗器結構一個三相鐵心線圈，其鐵心不用硅鋼片而用厚鋼板疊成。工作原理起動結束時：f2=sNf1=(1~3)Hz,此時鐵心中渦流損耗和磁滯損耗非常小，可不計。限制了起動電流，增大了起動轉矩，提高了功率因數(shù)。4.任務拓展（1）分析自動往復循環(huán)運動控制電路中產生下列故障的可能原因及其排查方法：故障現(xiàn)象1：試車中發(fā)現(xiàn)正方向行程控制動作正常，而反方向無行程控制作用。擋塊操作SQ2而電動機不停車。檢查接線未見錯誤。故障現(xiàn)象2：試車時，電動機起動后設備運行，部件到達規(guī)定位置，擋塊操作行程開關時接觸器動作，但部件運動方向不改變，繼續(xù)向前移動而不能返回。（2）設計與實現(xiàn)全自動增壓給水控制系統(tǒng)。系統(tǒng)要求：此系統(tǒng)采用水壓罐壓力表檢測水箱壓力，當水壓不足時，自動向水箱加水；當水壓足夠時，自動停止加水。1.4項目4籠型異步電動機的Y-Δ起動控制

1.4.1任務1手動Y-Δ起動控制電路

1.4.2任務2時間繼電器轉換的Y-Δ起動控制線路

871.知識學習——Y-△降壓起動方法

Y-Δ起動原理圖KM3ΔYFUKM2KM1UVW方法：起動時將定子繞組接成Y形，起動結束運行時定子繞組則改接成△形。1.4.1任務1手動Y-Δ起動控制電路I’sXYZIYU1′UNCBA（b）（a）

CYX

BAZIΔIsCBAUN起動電流大小：為直接三角形起動的1/3起動轉矩大?。篢s’=1/3Ts也為直接三角形起動的1/389適用：特點：起動電流小起動轉矩小輕載或空載、定子繞組是△接法方法簡單，價格便宜1.知識學習——手動起動器

1.4.1任務1手動Y-Δ起動控制電路

2.任務實施

繪制安裝接線圖檢查與接線試車92

方法：起動串電抗器（電阻），完成后切除1）降壓起動：定子串電抗器或電阻起動應用：能耗較大，實際應用不多。3.問題研討——籠型異步電動機還有哪些降壓起動的方法？

932）降壓起動：自耦變壓器（起動補償器）起動

自耦變壓器降壓起動接線圖ABC“運行”

QS“起動”FUTM3~方法：適用：起動電流：起動轉矩：

Y形或△形接法都可使用，變比可調；設備體積大，投資較貴。943）降壓起動：延邊三角形起動542AI1s‘

187693BC

8I1s619742B35AC它介于自耦變壓器起動與Y-△起動方法之間。起動接法運行接法特點重量輕；但內部接線復雜。4.任務拓展（1）故障現(xiàn)象1：起動時，開始電動機得電轉速上升，經1s左右忽然發(fā)出嗡嗡聲并伴有轉速下降，繼而斷電停轉。（2）故障現(xiàn)象2：起動時正常。當手柄搬到“△”位時，電動機發(fā)出異響，轉速突降，熔斷器動作，電動機停轉。1.知識學習——時間繼電器（KT）

時間繼電器是在感受外界信號后，其執(zhí)行部分需要延遲一定時間才動作的一種繼電器，分有通電延時型和斷電延時型。常用的種類有電磁式、空氣阻尼式、電動式和晶體管式。

上圖為JS7-A空氣阻尼式時間繼電器是利用空氣阻尼的原理來獲得延時的。主要由電磁系統(tǒng)、氣室及觸點系統(tǒng)組成。1.4.2任務2時間繼電器轉換的Y-Δ起動控制線路97(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(a)線圈一般符號(b)通電延時線圈(c)斷電延時線圈(d)通電延時閉合動合（常開）觸點(e)通電延時斷開動斷（常閉）觸點（f）斷電延時斷開動合（常開）觸點（g）斷電延時閉合動斷（常閉）觸點（h）瞬動觸點時間繼電器符號98KM2(△)KM3(Y)KT線圈通電后延時閉合KT線圈通電后延時斷開起、保、?？刂凭€路Y-△接觸器互鎖切換至△后，KT線圈斷電(省電),但△接要自鎖1.知識學習——時間繼電器轉換的Y-Δ起動控制電路的設計

2.任務實施

繪制安裝接線圖檢查與接線試車3.問題研討——還有哪些種類的繼電器？什么是電磁式繼電器？

繼電器是一種根據(jù)電量（電流、電壓）或非電量（時間、速度、溫度、壓力等）的變化自動接通和斷開控制電路，已完成控制和保護任務的電器。雖然繼電器和接觸器都是用來自動接通或斷開電路，但是它們仍有很多不同之處。繼電器可以對各種電量或非非電量的變化作出反應的，而接觸器只有在一定的電壓信號下動作；繼電器用于切換小電流的控制電路，而接觸器則用來控制大電流電路，因此繼電器觸頭容量較?。ú淮笥?A），且無滅弧裝置。1011)電磁式繼電器工作原理

(1)電流繼電器（電磁鐵，電流線圈）

(2)電壓繼電器（電磁鐵，電壓線圈）

(3)中間繼電器（電磁鐵，電壓線圈）2)電磁式繼電器的圖形及文字符號KIKI觸點I>KI過電流繼電器線圈KVKV觸點U<KV欠電壓繼電器線圈KAKA觸點KA中間繼電器線圈4.任務拓展（1）分析時間繼電器轉換的Y-Δ起動控制線路中產生下列故障的可能原因及其排查方法故障現(xiàn)象：線路經萬用表檢測動作無誤，進行空操作試車時，操作SB2后KT及KM2、KM1得電動作，但延時過5秒而線路無轉換動作。4.任務拓展分析按電流原則控制轉子電路串電阻起動控制電路原理1.5項目5異步電動機的調試與制動控制與實現(xiàn)

1.5.1任務1雙速電動機控制及實現(xiàn)

1.5.2任務2電源反接制動控制及實現(xiàn)

1.5.3任務3能耗制動控制及實現(xiàn)

1051.5.1任務1雙速電動機控制及實現(xiàn)2）調速方法

1）調速定義（1）變極調速——p（2）變頻調速——f1（3）變轉差調速——s是指在生產負載TL不變的情況下，通過人為地改變電動機的有關參數(shù)來達到速度變化的目的。

n=n1(1-s)=60f1(1-s)/p從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)1.知識學習——異步電動機的調速方法106（1）三相異步電動機的變極調速方法：反向變極法：通過改變電子繞組的接法，使之半繞組中的電流反向，極數(shù)就可以改變。因n1=60f/p發(fā)生改變，電機轉速也發(fā)生改變原理：107

串聯(lián)并聯(lián)

兩極電機：

四極電機：108

設備簡單、體積小、重量輕，具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性好；但這種調速有級調速，且繞線結構復雜、引出頭較多，調速級數(shù)少。因繞組改接后，使得繞組中流過電流相序發(fā)生了變化。所以要保證電機轉向不變，需改變繞組相序，適用于起重機、傳輸帶等的恒轉矩負載

Y（低速）/YY（高速）接線方式△（低速）/YY（高速）適用于金屬切削機床的恒功率負載優(yōu)缺點注意：109無級調速，平滑、調速范圍廣、效率高，但需要專門的設備（變頻器）成本高。（2）三相異步電動機的變頻調速為了保證Φm不變，必須U1/f1=為常數(shù)注意：優(yōu)缺點因U1~E1=4.44f1N1Kw1Φm,若f1減小，如U1不變，則電機中磁通Φm將增加，使鐵心飽和，從而造成損耗加大，電機過熱。110

缺點：低壓時機械特性太軟，轉速變化大優(yōu)點：方法簡單，主要用于中小容量的繞線式異步電機（起重機）（3）三相異步電動機的變轉差調速

方法一：

降低定子電壓

方法二：轉子串電阻

適合于鼠籠式電動機優(yōu)點：調整范圍寬。此法適合于繞線式電動機缺點：設備復雜、成本高、損耗高、效率低U11降低電源電壓時的機械特性曲線U13<U12<U11U12U13smsT0TNn1nR1＜R2＜R3R1R2R3smsTmaxT0TNn1n減小電流，減小電磁轉矩，電動機轉速下降原理

111

超同步串級調速（相位相同）

方法三：串級調速

在轉子回路串接一附加電勢Ef，頻率與轉子電勢相同低同步串級調速（相位相反）因電流減小，電磁轉矩減小，電動機轉速下降因電流增大，電磁轉矩增大，電動機轉速上升方法：類型：1.知識學習——雙速異步電動機電氣控制電路設計KM1為三角形聯(lián)接接觸器，實現(xiàn)低速控制。KM2為雙星形聯(lián)接接觸器，實現(xiàn)高速控制。1.知識學習——雙速異步電動機電氣控制電路設計利用時間繼電器自動實現(xiàn)從低速到高速轉換的控制電路

2.任務實施

繪制安裝接線圖檢查與接線試車

3.問題研討——三相異步電動機如何選配？

電動機的類型選擇電動機功率選擇電動機的轉速選擇電動機溫升的選擇4.任務拓展（1）分析手動切換的雙速控制線路中產生下列故障的可能原因及其排查方法故障現(xiàn)象：按下SB2后，KM1和電動機工作正常，按下SB3松開后，KM1和電動機均停止工作。（2）實現(xiàn)自動控制的雙速控制線路的制作與調試。1171.5.2任務2電源反接制動控制及實現(xiàn)2）調速方法

1）調速定義（1）變極調速——p（2）變頻調速——f1（3）變轉差調速——s是指在生產負載TL不變的情況下，通過人為地改變電動機的有關參數(shù)來達到速度變化的目的。

n=n1(1-s)=60f1(1-s)/p從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)1.知識學習——電源反接制動118注意（1）電源反接制動方法原理改變電源的相序為了限制制動時電流，增大制動時轉矩，在轉子回路中串入制動電阻因s=(-n1-n)/(-n1)=(n1+n)/n1>1,轉差率s大于1電磁轉矩T方向改變，使得T和n反向1.5.2任務2電源反接制動控制及實現(xiàn)1.知識學習——電源反接制動作用：根據(jù)速度的大小通斷電路結構：定子、轉子和觸頭原理：與異步電動機類似參數(shù)：動作轉速：>120rpm

復位轉速：<100rpm1.知識學習——速度繼電器定子---由硅鋼片迭成籠型空心圓環(huán)套在轉子上，裝有鼠籠型短路繞組。符號轉子---圓柱形永久磁鐵，與電動機同軸連接。1.知識學習——電源反接制動M13~

Q

FUKM1FR1RL1L2L3KM2KS速度繼電器高速吸持，低速釋放L1與

L3兩相調換SB2KM1KM2KM1KM2SB1FRKM1nKM1KM2KS控制過程分析：△t1SB2KM1啟動M1運轉制動SB1KM1斷電KM2得電反接制動n下降KS釋放KM2斷電制動結束1.知識學習——單向反接制動控制電路的設計

2.任務實施

繪制安裝接線圖檢查與接線試車3.問題研討——三相異步電動機如何進行日常維護與故障處理？

(1)起動前的檢查(2)起動時的注意事項(3)運行中的監(jiān)視(4)電動機的定期維修3.問題研討——三相異步電動機如何進行日常維護與故障處理？

(5)常見故障及排除方法1）調查。2）察看。察看的方法要按電機故障情況靈活掌握，有時可以把電動機接上電源進行短時運轉，直接觀察故障情況再進行分析研究。有時電機不能接電源，可通過儀表測量或觀察來進行分析判斷，然后再把電機拆開，測量并仔細觀察其內部情況，找出其故障所在。4.任務拓展（1）單向反接制動控制電路的常見故障分析與排除故障現(xiàn)象1：電動機起動正常，按下SB1時電動機斷電但繼續(xù)慣性運轉，無制動作用。故障現(xiàn)象2：按下SB1電動機制動，但KM2釋放時，電動機轉速仍較高（約300r/min），不能很快停車。故障現(xiàn)象3：電動機制動時，KM2釋放后電動機徐徐反轉。（2）三相異步電動機故障檢修模擬練習模擬練習電動機冒煙、轉速急速下降、發(fā)出異響或發(fā)熱等的故障檢修。。1261.5.3任務3能耗制動控制及實現(xiàn)2）調速方法

1）調速定義（1）變極調速——p（2）變頻調速——f1（3）變轉差調速——s是指在生產負載TL不變的情況下，通過人為地改變電動機的有關參數(shù)來達到速度變化的目的。

n=n1(1-s)=60f1(1-s)/p從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)1.知識學習——制動方法127（1）機械制動（電磁抱閘）（2）電氣制動（能耗、反接、回饋）制動定義制動方法電磁轉矩T與電動機轉速n方向相反1.5.3任務3能耗制動控制及實現(xiàn)1.知識學習——制動方法128