電梯電氣控制技術(shù)課件：電動機和電力拖動基礎(chǔ)

電梯電氣技術(shù)基礎(chǔ)電梯電氣控制技術(shù)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.掌握電工、電子技術(shù)、電動機和電力拖動、電氣自動控制和電氣測量技術(shù)的基礎(chǔ)知識。2.初步學(xué)會相關(guān)的基本操作。

電梯電氣技術(shù)基礎(chǔ)電梯電氣控制技術(shù)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.掌握變壓器的工作原理和主要用途。2.了解三相異步電動機的結(jié)構(gòu)、原理、銘牌參數(shù)和使用方法。3.理解三相異步電動機基本運行控制電路的工作原理。4.了解三相異步電動機控制電路使用的主要低壓電器的結(jié)構(gòu)、原理、主要用途和使用方法。5.初步了解單相異步電動機和直流電動機的結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用。6.學(xué)會三相異步電動機及其基本控制電路的接線，能測量絕緣電阻和運行電流。

電動機和電力拖動基礎(chǔ)電梯電氣控制技術(shù)【新課導(dǎo)入】

1.簡略復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容；2.簡略介紹本次課（“學(xué)習(xí)任務(wù)4-3”）的主要教學(xué)內(nèi)容與6學(xué)時的教學(xué)安排。電梯電氣控制技術(shù)

電動機和電力拖動基礎(chǔ)

一、變壓器

㈠變壓器的用途

變壓器是一種利用電磁感應(yīng)原理，將某一數(shù)值的交變電壓變換為同一頻率的另一數(shù)值的交變電壓的靜止的電氣設(shè)備，各種變壓器如圖4-43所示。變壓器按照用途主要分為以下幾類：

⒈電力變壓器

電力變壓器主要用在輸、配電系統(tǒng)中，外形如圖4-43a、b、c所示。由于供電系統(tǒng)采用高壓輸電、低壓配電的方式，由于發(fā)電機本身的結(jié)構(gòu)及所用絕緣材料的限制，不可能直接發(fā)出高壓輸電所需要的高電壓，因此在輸電時必須首先通過升壓變電站的升壓變壓器將電壓升高再進行輸送；而在高壓電輸送到用電區(qū)后，為了保證用電安全和符合用電設(shè)備的電壓等級要求，還必須利用降壓變壓器將電壓降低。電梯電氣控制技術(shù)

(a)電力變壓器(b)油浸式變壓器(c)三相變壓器(d)高頻變壓器(e)電焊變壓器(f)自耦變壓器(g)電流互感器(h)電壓互感器P157圖4-43各種變壓器

電動機和電力拖動基礎(chǔ)

一、變壓器

㈠變壓器的用途

⒉特種變壓器

特種變壓器是指在特殊場合使用或具有特別用途的變壓器，如作為焊接電源的電焊變壓器（見圖4-43e），專供大功率電爐使用的電爐變壓器，用于局部照明和控制用的控制變壓器，將交流電整流成直流電的整流變壓器，用于平滑調(diào)節(jié)電壓的自耦變壓器（見圖4-43f）等。

⒊儀用互感器

儀用互感器用于儀表測量技術(shù)中，如電流互感器、電壓互感器等，如圖4-43g、h所示。如常用的鉗形電流表就是利用電流互感器的原理制成的。電梯電氣控制技術(shù)

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一、變壓器

㈠變壓器的用途

⒋其他變壓器

如試驗用的高壓變壓器，在電子電路中使用的高頻變壓器（見圖4-43d）和脈沖變壓器等。

㈡變壓器的基本結(jié)構(gòu)

變壓器的基本結(jié)構(gòu)由鐵心和繞組兩部分所組成，如圖4-44所示。1.鐵心

鐵心構(gòu)成變壓器的磁路系統(tǒng)，并作為變壓器的機械骨架。為了減小渦流和磁滯損耗，鐵心一般用涂有絕緣漆的硅鋼片疊成，一些專用的小型變壓器則采用鐵氧體或坡莫合金制成鐵心。電梯電氣控制技術(shù)

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一、變壓器

㈠變壓器的用途

1.鐵心

根據(jù)變壓器鐵心的結(jié)構(gòu)形式可分為心式和殼式兩大類，殼式變壓器在中間的鐵心柱上安置繞組（線圈），心式變壓器在兩側(cè)的鐵心柱上安置繞組，如圖4-44所示。電梯電氣控制技術(shù)(a)殼式變壓器(b)心式變壓器P157圖4-44變壓器的基本結(jié)構(gòu)

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一、變壓器

㈠變壓器的用途

2.繞組

變壓器的線圈稱為繞組，它是變壓器的電路部分。變壓器有兩個或兩個以上的繞組，接電源的繞組稱為一次繞組，接負載的繞組稱為二次繞組。

變壓器在工作時鐵心和繞組都會發(fā)熱，小容量的變壓器采用自冷方式，即在空氣中自然冷卻；中容量的變壓器采用油冷式，即將其放置在有散熱管（片）的油箱中冷卻；大容量的變壓器還要用油泵將冷卻液在油箱與散熱管（片）中作強制循環(huán)（可見圖4-43b）。電梯電氣控制技術(shù)

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一、變壓器

㈡變壓器的基本工作原理1.變壓器的空載運行和變壓比

所謂變壓器的空載運行，是指一次繞組接上電源，二次繞組開路的狀態(tài)，如圖4-45a所示。(a)變壓器的空載運行(b)變壓器的有載運行P158圖4-45變壓器的工作原理電梯電氣控制技術(shù)

一、變壓器

㈡變壓器的基本工作原理1.變壓器的空載運行和變壓比

在一次繞組接上的電源電壓u1的作用下，在一次繞組中通過電流i0，i0稱為空載電流，由于產(chǎn)生工作磁通，所以又稱為勵磁電流。在其作用下，根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，在二次繞組兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由于二次繞組開路，電流i2=0，其端電壓與感應(yīng)電動勢相等。在理想狀態(tài)下，變壓器一次與二次繞組的電壓關(guān)系為U1

N1—=—=k

（4-31）U2

N2式中N1與N2分別為變壓器一次、二次繞組的匝數(shù)。該式表明：變壓器一次、二次繞組的電壓（有效值）與一次、二次繞組的匝數(shù)成正比，其比值k稱為變壓比，可簡稱變比。通常把k＞1（即U1＞U2）的變壓器稱為降壓變壓器，而把k＜1（即U1＜U2）的變壓器稱為升壓變壓器。電梯電氣控制技術(shù)

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一、變壓器

㈡變壓器的基本工作原理2.變壓器的有載運行和變流比

所謂變壓器的有載運行，是指其二次繞組接上負載ZL時的運行狀態(tài)，如圖4-45b所示。此時變壓器一次繞組的電流為i1，且二次繞組的電流i2≠0。在理想的狀態(tài)下I1

N21—=—=—（4-32）I2

N1

k式（4-32）表明：變壓器一次、二次繞組的電流（有效值）與一次、二次繞組的匝數(shù)成反比。電梯電氣控制技術(shù)

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二、三相異步電動機

電機是利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)將機－電能量和信號相互轉(zhuǎn)換的裝置，它是電動機、發(fā)電機和信號電機的總稱。而電動機則是將電能轉(zhuǎn)換成機械能（旋轉(zhuǎn)運動或直線位移）的裝置。

按照電源的種類，可將電動機分為交流電動機和直流電動機，目前應(yīng)用最廣泛的電動機是三相交流異步電動機（簡稱三相異步電動機）、單相交流異步電動機和直流電動機。各種電動機如圖4-46所示。電梯電氣控制技術(shù)

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二、三相異步電動機

(a)籠型三相異步電動機(b)繞線式三相異步電動機(c)單相異步電動機(d)直流電動機P159圖4-46各種電動機

㈠三相交流異步電動機的基本結(jié)構(gòu)

三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分，以及機殼、端蓋、軸承、風(fēng)扇等部件構(gòu)成，如圖4-47所示。電梯電氣控制技術(shù)

P159圖4-47三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)示意圖電梯電氣控制技術(shù)

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二、三相異步電動機

㈠三相交流異步電動機的基本結(jié)構(gòu)1.定子

電動機的定子由定子鐵心和定子繞組構(gòu)成，如圖4-47所示。定子鐵心作為電動機磁路的一部分，一般要求有較好的導(dǎo)磁性能和較小的鐵損耗，所以定子鐵心是用冷軋硅鋼片沖壓成形后，再疊壓而成圓筒狀。其內(nèi)圓均勻分布若干凹槽，用來嵌放定子繞組。硅鋼片與片之間涂有絕緣漆，以減小渦流損耗。

定子繞組是電動機的電路部分，每個繞組的兩個邊嵌放在定子鐵心槽內(nèi)，繞組和鐵心之間還襯有絕緣紙。三相異步電動機的定子繞組為空間互差120°電角度的三相對稱繞組U1-U2、V1-V2、W1-W2，三相定子繞組一般連接成星形或三角形，如圖4-48所示。電梯電氣控制技術(shù)

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二、三相異步電動機

㈠三相交流異步電動機的基本結(jié)構(gòu)1.定子P160圖4-48三相定子繞組連接方式示意圖電梯電氣控制技術(shù)

㈠三相交流異步電動機的基本結(jié)構(gòu)

⒉轉(zhuǎn)子

電動機的轉(zhuǎn)子可見圖4-47。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，轉(zhuǎn)子鐵心作為電動機磁路的組成部分，也是用硅鋼片疊壓而成。沿其外圓周均勻分布著若干個槽，用來嵌放轉(zhuǎn)子繞組，中間穿有轉(zhuǎn)軸。

三相異步電動機根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組的結(jié)構(gòu)形式分為籠型電動機和繞線轉(zhuǎn)子電動機?；\形轉(zhuǎn)子繞組大多是斜槽式的，繞組的導(dǎo)條、端環(huán)和散熱用的風(fēng)葉多用鋁材一次澆鑄成形。其中端環(huán)的作用是將所有導(dǎo)條并接起來形成閉合的轉(zhuǎn)子電路，以便能夠在導(dǎo)條中形成感應(yīng)電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。繞線式轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，是用絕緣導(dǎo)線在轉(zhuǎn)子鐵心槽中繞成的三相對稱繞組，其末端為星形聯(lián)結(jié)，首端通過滑環(huán)和電刷裝置與外電路的起動設(shè)備或調(diào)速設(shè)備接通，可以提高電動機的起動性能和調(diào)速性能。

3.其他部件

三相異步電動機的其他部件還有機殼、前后端蓋、風(fēng)葉等。電梯電氣控制技術(shù)

㈡三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理1.旋轉(zhuǎn)磁場

三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場是由對稱的三相定子繞組通入對稱的三相交流電流（在時間上互有120°相位差）產(chǎn)生的。對稱的三相交流電流流入對稱的三相定子繞組，在電流的一個周期內(nèi)t0～t4五個時刻所產(chǎn)生的合成磁場的方向如圖4-49所示，由圖可見，電流交變一周，合成磁場的方向也在空間旋轉(zhuǎn)了一圈（360°）。圖4-49a所示為一對磁極（p＝1）的情況，如果三相異步電動機的定子繞組每相由兩組線圈組成，如圖4-49b所示，各相繞組首端或末端在空間上互差60°（電角度仍是120°）。通入三相對稱電流后，同樣方法可判斷電動機將產(chǎn)生兩對磁極，并且仍按U1→V1→W1方向旋轉(zhuǎn)。但是，當(dāng)電流變化一個周期360°，合成磁場只轉(zhuǎn)了半圈180°。可見旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0（同步轉(zhuǎn)速）與交流電源的頻率f成正比而與磁極對數(shù)p成反比，即：

（4-33）電梯電氣控制技術(shù)(a)一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(b)兩對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場P161圖4-49三相交變電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場

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㈡三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理2.轉(zhuǎn)動原理

旋轉(zhuǎn)磁場建立后，置于旋轉(zhuǎn)磁場中的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，所以轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流。又因為載流導(dǎo)體在磁場中會受到電磁力的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，就會使電動機沿旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)起來。異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向一致，如果轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速相等，則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間沒有相對運動，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條不再切割磁感應(yīng)線，沒有電磁感應(yīng)，感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩為零，轉(zhuǎn)子失去旋轉(zhuǎn)動力，在固有阻力矩的作用下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速必然低于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，所以稱其為“異步”電動機。

如果能設(shè)法使電動機轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，這種電動機稱為同步電動機。電梯電氣控制技術(shù)

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二、三相異步電動機

㈡三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理3.轉(zhuǎn)差率

異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速（也稱同步轉(zhuǎn)速n0）與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差稱為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速n0的比值用轉(zhuǎn)差率ｓ表示

（4-34）

轉(zhuǎn)差率ｓ是反映異步電動機運行狀態(tài)的一個重要參數(shù)。異步電動機額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)差率稱為額定轉(zhuǎn)差率ｓＮ，一般很?。s2%～5%），即異步電動機在額定狀態(tài)下運行時的轉(zhuǎn)速nＮ很接近同步轉(zhuǎn)速n0。電梯電氣控制技術(shù)

㈢三相異步電動機的機械特性1.三相異步電動機的機械特性曲線

電動機作為動力設(shè)備，使用時需要考慮其輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系稱為機械特性。如果用橫坐標(biāo)表示轉(zhuǎn)矩，縱坐標(biāo)表示轉(zhuǎn)速，將機械特性用曲線表示出來，則稱為（電動機的）機械特性曲線。圖4-50所示為三相異步電動機的機械特性曲線，圖中A、B、C、D點分別為電動機的同步點、額定運行點、臨界點和起動點。由圖可見電動機在D點起動后，隨著轉(zhuǎn)速的上升轉(zhuǎn)矩隨之上升，在達到轉(zhuǎn)矩的最大值后（C點），進入A-C段的工作區(qū)域。電梯電氣控制技術(shù)P157圖4-50三相異步電動機的機械特性曲線

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2.三相異步電動機的運行性能

通過圖4-50所示的機械特性曲線來分析三相異步電動機的運行性能：

⑴曲線的A-C段—在這一段的曲線近似于線性，隨著異步電動機的轉(zhuǎn)矩增加而轉(zhuǎn)速略有下降，從同步點A（n

=n0，ｓ=0，T=0）到滿載的B點（額定運行點），轉(zhuǎn)速僅下降2～6%，可見三相異步電動機在A-C段的工作區(qū)域有較“硬”的機械特性。

⑵額定運行狀態(tài)—在B點，電動機工作在額定運行狀態(tài)，在額定電壓、額定電流下產(chǎn)生額定的電磁轉(zhuǎn)矩，以拖動額定的負載，此時對應(yīng)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率均為額定值（額定值均用下標(biāo)“N”表示）。電動機工作時應(yīng)盡量接近額定狀態(tài)運行，以使電動機有較高的效率和功率因數(shù)。電梯電氣控制技術(shù)2.三相異步電動機的運行性能

⑶臨界狀態(tài)—在C點產(chǎn)生的轉(zhuǎn)達矩為最大轉(zhuǎn)矩Tm，它是電動機運行的臨界轉(zhuǎn)矩，因為一旦負載轉(zhuǎn)矩大于

Tm，電動機因無法拖動而使轉(zhuǎn)速下降，工作點進入曲線的C-D段，在C-D段隨著轉(zhuǎn)速的下降轉(zhuǎn)矩繼續(xù)減小，使轉(zhuǎn)速很快下降至零，電動機出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)。C點為曲線A-C段與C-D段交界點，所以稱為臨界點，該點對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率均為臨界值。

電動機產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩Tm與額定轉(zhuǎn)矩TN之比稱為電動機的過載能力λ，即Tm

λ=──（4-35）TN

一般三相異步電動機的λ在1.8～2.2之間，表明在短時間內(nèi)電動機軸上帶動的負載只要不超過1.8～2.2TN

，電動機仍能繼續(xù)運行，因此一定的λ表明電動機所具有的過載能力的大小。電梯電氣控制技術(shù)

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二、三相異步電動機

㈢三相異步電動機的機械特性2.三相異步電動機的運行性能

⑷起動狀態(tài)—D點稱為起動點。在電動機起動瞬間，ｎ=0，ｓ=1，電動機軸上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩Tst（又稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩）。Tst必須大于負載轉(zhuǎn)矩，電動機才能起動，否則電動機將無法起動。

電動機產(chǎn)生的起動轉(zhuǎn)矩Tst與額定轉(zhuǎn)矩TN之比稱為電動機的起動能力，即Tst

起動能力=──（4-36）

TN

一般三相異步電動機的起動能力在1～2之間。電梯電氣控制技術(shù)

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1.三相異步電動機的銘牌

在每臺電動機的外殼上都有一塊標(biāo)牌，一般是用金屬做的，因此稱為“銘牌”，如圖4-51所示為一塊三相異步電動機的銘牌。在銘牌上標(biāo)注出電動機的型號和主要技術(shù)數(shù)據(jù)，因此電動機的額定值又稱為銘牌值。現(xiàn)以圖4-51的銘牌為例，分別說明如下：

P163圖4-51三相異步電動機銘牌電梯電氣控制技術(shù)

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二、三相異步電動機

㈣三相異步電動機的型號和技術(shù)數(shù)據(jù)2.型號

以Y-112M-4型為例：3.電動機的額定值

電動機的額定工作狀態(tài)，是指電動機能夠可靠地運行并具有良好性能的最佳工作狀態(tài)，此時電動機的有關(guān)數(shù)據(jù)稱為電動機的額定值。電梯電氣控制技術(shù)

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二、三相異步電動機

㈣三相異步電動機的型號和技術(shù)數(shù)據(jù)3.電動機的額定值

⑴額定電壓（380V）—指在額定的條件下向電動機繞組所加的工作電壓（單位：V）。⑵額定功率(4.0kW)—指電動機在長期持續(xù)運行時轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率(單位：W或kW)。⑶額定電流（8.8A）—指電動機在輸出額定功率時，電源電路通過的電流（單位：A）。⑷額定轉(zhuǎn)速（1440r/min）—指電動機在額定狀態(tài)下運行時的轉(zhuǎn)速（單位：r/min）。⑸額定轉(zhuǎn)矩—指電動機在額定運行時產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩（單位：N·m)。電梯電氣控制技術(shù)

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二、三相異步電動機

㈣三相異步電動機的型號和技術(shù)數(shù)據(jù)3.電動機的額定值轉(zhuǎn)矩與功率、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：PN

TN＝9550───（4-37）nN式中，TN為額定轉(zhuǎn)矩(N·m)，PN為額定功率(kW)，nN為額定轉(zhuǎn)速(r/min)。

4.電動機的其它技術(shù)參數(shù)⑴起動電流Ist和起動轉(zhuǎn)矩Tst—電動機的起動狀態(tài)是指電動機已接通電源產(chǎn)生運轉(zhuǎn)動力，但因機械慣性還沒有轉(zhuǎn)動起來（轉(zhuǎn)速為零），此時的電流和電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。電梯電氣控制技術(shù)

㈣三相異步電動機的型號和技術(shù)數(shù)據(jù)4.電動機的其它技術(shù)參數(shù)⑵最大轉(zhuǎn)矩Tm—指電動機所能產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的最大值。⑶電動機的效率—電動機從電源輸入電功率，通過內(nèi)部的電磁作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動機械負載旋轉(zhuǎn)作功。電動機在將電功率轉(zhuǎn)換為機械功率的同時，也會在其內(nèi)部產(chǎn)生損耗，這些損耗包括銅損（電路的損耗）、鐵損（磁路的損耗）和機械損耗。電動機的效率為輸出的機械功率與輸入的電功率之比

Ｐ2

η＝───（×100％）（4-38）

Ｐ1式中，η為電動機的效率，Ｐ2和Ｐ1分別為電動機輸出的機械功率和輸入的電功率。(4)電動機的其他技術(shù)參數(shù)還包括電動機的定額工作制、聯(lián)結(jié)方法、防護等級和絕緣等級等，具體可查閱相關(guān)資料。電梯電氣控制技術(shù)

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三、三相異步電動機的繼電器-接觸器控制電路

㈠繼電器-接觸器控制電路

傳統(tǒng)的電動機控制電路為繼電器－接觸器控制電路。電動機的繼電器-接觸器控制電路由各種低壓電器所組成，所謂“低壓電器”，是指工作電壓在交流1200V或直流1500V以下的電器。低壓電器可以根據(jù)控制指令，自動或手動接通和斷開電路，實現(xiàn)對用電設(shè)備或非電對象的切換、控制、保護、檢測和調(diào)節(jié)，如各種開關(guān)、繼電器、接觸器、熔斷器等。

根據(jù)動作原理的不同，低壓電器可分為手控電器和自動電器；而根據(jù)其功能的不同又可以分為控制電器和保護電器。我國低壓電器型號是按照產(chǎn)品的種類編制的，具體可查閱有關(guān)資料。

電梯的電氣控制電路也使用有各種的低壓電器。下面結(jié)合三相異步電動機的一個控制電路簡單介紹所使用的低壓電器（包括電器的型號、功能和使用方法）。電梯電氣控制技術(shù)

三、三相異步電動機的繼電器-接觸器控制電路

㈡三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路

三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路如圖4-52所示，在該電路中，接觸器KM1和KM2的主觸點使三相電源的其中兩相調(diào)換，分別控制電動機的正、反轉(zhuǎn)，SB2和SB3分別為正、反轉(zhuǎn)控制按鈕，SB1為停止按鈕。電梯電氣控制技術(shù)P164圖4-52三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路

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三、三相異步電動機的繼電器-接觸器控制電路

㈡三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路

圖4-52的控制電路中，將接觸器KM1、KM2的輔助動合觸點分別與正反轉(zhuǎn)起動按鈕SB2、SB3并聯(lián)，當(dāng)松開起動按鈕后，接觸器的電磁線圈仍能依靠其輔助動合觸點保持通電，使電動機能連續(xù)運行，這一作用稱為自鎖（或自保），KM1、KM2的輔助動合觸點也稱為自鎖觸點。顯然，如果沒有接自鎖觸點，當(dāng)按下SB2時電動機運行，一旦松手電動機即停轉(zhuǎn)，這稱為點動控制。而將正、反轉(zhuǎn)起動按鈕SB2、SB3的動斷觸點和正、反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2的輔助動斷觸點分別串聯(lián)在KM2、KM1線圈的支路中，在其中一個接觸器通電后，由于其動斷觸點的斷開，保證了另一個接觸器不能再通電，這種作用稱為“互鎖”，實現(xiàn)互鎖作用的動斷觸點稱為互鎖觸點。電梯電氣控制技術(shù)

圖4-52電路對電動機有4種保護功能：

①短路保護——由熔斷器FU1、FU2分別對主電路和控制電路實行短路保護。

②過載保護——由熱繼電器FR實現(xiàn)。FR的熱元件串聯(lián)在電動機的主電路中，當(dāng)電動機過載達一定程度時，F(xiàn)R的動斷觸點斷開，KM因線圈斷電而釋放，從而切斷電動機的主電路。

③失電壓保護——圖4-52電路每次都必須按下起動按鈕SB2或SB3，電動機才能起動運行，這就保證了在突然停電而又恢復(fù)供電時，不會因電動機自行起動而造成設(shè)備和人身事故。這種在突然停電時能夠自動切斷電動機電源的保護稱為失電壓（或零電壓）保護。

④欠電壓保護——如果電源電壓過低（如降至額定電壓的85%以下），則接觸器線圈產(chǎn)生的電磁吸力不足，接觸器會在復(fù)位彈簧的作用下釋放，從而切斷電動機電源。所以接觸器控制電路對電動機有欠電壓保護的作用。電梯電氣控制技術(shù)

㈢三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路所使用的低壓電器

圖4-52電路所使用的低壓電器有以下幾種：

1.低壓斷路器

低壓斷路器也被稱為空氣斷路器、自動空氣開關(guān)等，簡稱斷路器。它相當(dāng)于刀開關(guān)、熔斷器、熱繼電器和欠電壓繼電器的組合。是一種既有手動開關(guān)作用又能自動進行欠電壓、失電壓、過載和短路保護的電器。各種低壓斷路器的外型、圖形與文字符號如圖4-53所示。單極二線

三極四線

三極三線

三極四線帶漏電保護功能(a)外形(b)圖形與文字符號P165圖4-53低壓斷路器電梯電氣控制技術(shù)

電動機和電力拖動基礎(chǔ)

三、三相異步電動機的繼電器-接觸器控制電路

㈢三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路所使用的低壓電器1.低壓斷路器

低壓斷路器具有結(jié)構(gòu)緊湊、功能完善、操作安全且方便等優(yōu)點，而且其脫扣器可重復(fù)使用，不必更換，因而使用廣泛。除用在電動機控制電路外，還在各種低壓配電線路中使用。低壓斷路器種類很多，主要有萬能式斷路器和塑料外殼式斷路器。萬能式斷路器又稱為框架式斷路器，其主要產(chǎn)品有DW10、DW15系列。塑料外殼式斷路器的產(chǎn)品型號為DZ系列。常用的有保護電動機用的DZ5、DZ15型；配電及保護用的DZ10型；照明線路保護用的DZ12、DZ13、DZ15型等，此外還有C45、S250S、S060等系列，它可以單極開關(guān)為單元組合拼裝成雙極、三極、四極，拼裝的多極開關(guān)需在手柄上加一聯(lián)動罩，以使其同步動作。電梯電氣控制技術(shù)

㈢三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路所使用的低壓電器2.熔斷器

各種熔斷器的外形如圖4-54所示，熔斷器的文字符號為FU，圖形符號如圖4-52所示。熔斷器是一種使用廣泛的短路保護電器，將它串聯(lián)在被保護的電路中，當(dāng)電路因發(fā)生嚴(yán)重過載或者短路而流過大電流時，由低熔點合金制成的熔體由于過熱迅速熔斷，從而在設(shè)備和線路被損壞前切斷電路。RT18圓筒形帽熔斷器RTO系列有填料封閉管式熔斷器RM10無填料封閉管式熔斷器RL1系列螺旋式熔斷器P166圖4-54熔斷器電梯電氣控制技術(shù)

電動機和電力拖動基礎(chǔ)

三、三相異步電動機的繼電器-接觸器控制電路

㈢三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路所使用的低壓電器2.熔斷器

熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓、額定電流和熔體（熔絲）的額定電流，選用時應(yīng)保證熔斷器的額定電壓大于或等于線路的額定電壓，熔斷器的額定電流大于或等于熔體的額定電流，而熔體的額定電流則根據(jù)不同的負載及其負荷電流的大小來選定。電梯電氣控制技術(shù)

電動機和電力拖動基礎(chǔ)

三、三相異步電動機的繼電器-接觸器控制電路

㈢三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路所使用的低壓電器3.接觸器

接觸器是一種自動控制電器，用于頻繁地遠距離接通或切斷交直流電路及大容量控制電路，其主要的控制對象是電動機，也可用于控制其他電力負載，如電焊機、電阻爐等。按照所通斷電流的種類，接觸器分為交流和直流接觸器兩大類，使用較多的是交流接觸器。交流接觸器從結(jié)構(gòu)上可分為電磁系統(tǒng)、觸點系統(tǒng)和滅弧裝置三大部分，其工作原理是：當(dāng)電磁線圈通電后，產(chǎn)生的電磁吸力將動鐵心往下吸，帶動動觸點向下運動，使動斷觸點斷開、動合觸點閉合，從而分斷和接通電路。當(dāng)線圈斷電時，動鐵心在復(fù)位彈簧的作用下向上彈回原位，動斷觸點重新接通、動合觸點重新斷開?？梢娊佑|器實際上是一個電磁開關(guān)，由電磁線圈電路控制開關(guān)（觸點系統(tǒng)）的動作。電梯電氣控制技術(shù)

電動機和電力拖動基礎(chǔ)

三、三相異步電動機的繼電器-接觸器控制電路

㈢三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路所使用的低壓電器3.接觸器

接觸器的觸點又分為主觸點和輔助觸點。主觸點一般為三極動合觸點，可通過的電流較大，用于通斷三相負載的主電路。輔助觸點有動合和動斷觸點，用于通斷電流較小的控制電路。由于主觸點通過的電流較大，一般配有滅弧罩，在切斷電路時產(chǎn)生的電弧在滅弧罩內(nèi)被分割、冷卻而迅速熄滅。

接觸器外形如圖4-55a所示，其文字符號為KM，圖形符號如圖4-55b所示。常用的交流接觸器有CJ10、CJ12、CJ20系列產(chǎn)品。型號的含義如下：“C”表示接觸器，“J”表示交流，數(shù)字為產(chǎn)品序列代號，短杠后的數(shù)字則表示主觸點的額定電流，如CJ20-63型—CJ20系列交流接觸器，主觸點額定電流為63A。電梯電氣控制技術(shù)

(a)外形(b)圖形與文字符號P167圖4-55交流接觸器P167圖4-56各種繼電器電梯電氣控制技術(shù)

三、三相異步電動機的繼電器-接觸器控制電路

㈢三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路所使用的低壓電器4.熱繼電器

繼電器是一種根據(jù)外界輸入的信號來控制電路通斷的自動切換電器。繼電器種類很多，應(yīng)用廣泛，按照用途可分為控制繼電器和保護繼電器，若按照輸入的信號分，有電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、熱繼電器與溫度繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等，如圖4-56所示。

熱繼電器是繼電器中的一種，主要用作電動機的過載保護、斷相及電流不平衡運行的保護。熱繼電器是根據(jù)電動機過載保護需要而設(shè)計的，它利用電流熱效應(yīng)的原理，當(dāng)熱量積聚到一定程度時使觸點動作，從而切斷電路以實現(xiàn)對電動機的保護。按照動作的方式，熱繼電器可分成雙金屬片式、熱敏電阻式、易熔合金式、電子式等多種，使用最普遍的是雙金屬片式，如圖4-57a所示，其結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，且具有良好的反時限特性（即電流越大動作時間越短，電流與動作時間成反比）。電梯電氣控制技術(shù)

電動機和電力拖動基礎(chǔ)

三、三相異步電動機的繼電器-接觸器控制電路

㈢三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路所使用的低壓電器4.熱繼電器雙金屬片式熱繼電器的基本工作原理是：雙金屬片由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬材料壓合而成；繞在雙金屬片外面的發(fā)熱元件串聯(lián)在電動機的主電路中；當(dāng)電動機過載時，過載電流產(chǎn)生的熱量大于正常的發(fā)熱量，雙金屬片受熱彎曲；電流越大，過載時間越長，雙金屬片就彎曲程度越大，在達到一定程度時，通過傳動機構(gòu)使觸點系統(tǒng)動作。熱繼電器動作后，要等一段時間，待雙金屬片冷卻后，才能按下復(fù)位按鈕，使觸點復(fù)位。熱繼電器動作電流值的大小可用位于復(fù)位按鈕旁邊的旋鈕進行調(diào)節(jié)。電梯電氣控制技術(shù)

電動機和電力拖動基礎(chǔ)

三、三相異步電動機的繼電器-接觸器控制電路

㈢三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路所使用的低壓電器4.熱繼電器

熱繼電器的文字符號為FR，圖形和文字符號如圖4-57b所示。常用的有JR15、JR16、JR20等系列，其中JR15為兩相結(jié)構(gòu)，其余大多為三相結(jié)構(gòu)，并可帶斷相保護裝置。型號中的“J”表示“繼電器”，“R”表示“熱”，例如JR16-20/3D型，表示為JR16系列熱繼電器，額定電流20A，三相結(jié)構(gòu)，“D”表示帶斷相保護裝置。一種型號的熱繼電器可配有若干種不同規(guī)格的熱元件，并有一定的調(diào)節(jié)范圍，選用時應(yīng)根據(jù)電動機的額定電流來選擇熱元件，并用調(diào)節(jié)旋紐將其整定為電動機額定電流的0.95～1.05倍左右，在使用中再根據(jù)電動機的過載能力進行調(diào)節(jié)。電梯電氣控制技術(shù)

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三、三相異步電動機的繼電器-接觸器控制電路

㈢三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路所使用的低壓電器4.熱繼電器

需要指出的是：熔斷器和熱繼電器這兩種保護電器，都是利用電流的熱效應(yīng)原理作過流保護的，但它們的動作原理不同，用途也有所不同。熔斷器是由熔體直接受熱而在瞬間迅速熔斷，主要用作短路保護；為避免在電動機起動時熔斷，應(yīng)選擇熔體的額定電流大于電動機的額定電流，因此在電動機過載量不大時，熔斷器不會熔斷，所以熔斷器不宜作電動機的過載保護。而熱繼電器動作有一定的慣性，在過流時不可能迅速切斷電路，所以絕不能用作短路保護。電梯電氣控制技術(shù)

(a)雙金屬片式熱繼電器(b)圖形與文字符號P168圖4-57熱繼電器(b)內(nèi)部結(jié)構(gòu)(c)圖形與文字符號P168圖4-58按鈕開關(guān)

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三、三相異步電動機的繼電器-接觸器控制電路

㈢三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路所使用的低壓電器5.按鈕開關(guān)

按鈕開關(guān)也稱為控制按鈕。作為一種典型的主令電器，按鈕主要用于發(fā)出控制指令，接通和分斷控制電路。按鈕的文字符號是SB，其外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理及圖形符號如圖4-58所示。

按鈕開關(guān)的種類很多，有單個的，也有兩個或數(shù)個組合的；有不同觸點類型和數(shù)目的；根據(jù)使用需要還有帶指示燈的和旋鈕式、鑰匙式的，等等。常用的有LA10、LA18、LA19、LA20、LA25、LAZ等系列。電梯電氣控制技術(shù)

電動機和電力拖動基礎(chǔ)

四、其他電動機

除三相異步電動機外，還有單相交流異步電動機和直流電動機，以及各種特殊用途的電動機（特種電機）。在此僅簡單介紹單相交流異步電動機和直流電動機，有興趣的讀者可查閱相關(guān)書籍和資料。

㈠單相交流異步電動機1.單相交流異步電動機的轉(zhuǎn)動原理

單相交流異步電動機與結(jié)構(gòu)與工作原理和三相異步電動機相似。單相交流異步電動機的定子繞組為單相繞組，在通入單相交流電流后所產(chǎn)生磁場的特點是其大小和方向按正弦規(guī)律周期性地變化，但磁場的軸線（圖中為縱軸）卻固定不變，這種磁場被稱為脈動磁場（見圖4-59）。P169圖4-59單相交流異步電動機的機械特性曲線

四、其他電動機

㈠單相交流異步電動機1.單相交流異步電動機的轉(zhuǎn)動原理

單相交流異步電動機通電后不能自行起動，需要撥動一下電動機的轉(zhuǎn)子，電動機才能朝撥動的方向轉(zhuǎn)動起來。這是由于脈動磁場可以分解成大小相等、速度相同，但方向相反的兩個旋轉(zhuǎn)磁場，它們共同作用于同一個轉(zhuǎn)子上，所以在脈動磁場作用下的電動機，相當(dāng)于兩個反相序的三相異步電動機同軸聯(lián)接的情況。所以單相交流電流產(chǎn)生的脈動磁場在轉(zhuǎn)子上形成的合成轉(zhuǎn)矩為零，電動機無法自行起動，如圖4-59所示的異步電動機機械特性曲線圖中的坐標(biāo)原點。但是如果朝任意一方向有外力（如用手撥動）推動轉(zhuǎn)子達到一定速度（見圖4-59中a點），只要電動機的合成轉(zhuǎn)矩Ta大于阻轉(zhuǎn)矩Tb，即使去掉外力，電動機也將自動加速，一直到b點穩(wěn)定運行。若外力使電動機反向轉(zhuǎn)動，則反向加速運行（圖中第Ⅲ象限的曲線），了解這一點將有助于分析單相異步電動機的故障。電梯電氣控制技術(shù)

四、其他電動機

㈠單相交流異步電動機1.單相交流異步電動機的轉(zhuǎn)動原理

由此可見：單相繞組只能建立脈動磁場；在脈動磁場作用下電動機的起動轉(zhuǎn)矩為零，電動機不能自行起動，但在外力作用下起動后能夠運行。為解決單相交流異步電動機的起動問題，必須在起動時建立一個旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩。所以在電動機定子鐵心上嵌放了主繞組（運行繞組或工作繞組）和輔助繞組（起動繞組），且兩繞組在空間互差90°電角度。為使兩繞組在接同一單相電源時能產(chǎn)生相位不同的兩相電流，往往在起動繞組中串入電容或電阻（也可以利用兩繞組自身阻抗的不同）進行分相，這樣的電動機稱為分相式單相異步電動機。按起動、運行方式的不同，分相式異步電動機又分為電阻起動、電容起動、電容起動與運轉(zhuǎn)等各種類型。還有一種結(jié)構(gòu)更簡單的單相異步電動機，其定子與分相式電動機定子不同，根據(jù)其定子磁極的結(jié)構(gòu)特點被稱為罩極式電動機。在此僅介紹電容起動運轉(zhuǎn)式電動機。電梯電氣控制技術(shù)

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四、其他電動機

㈠單相交流異步電動機2.電容起動運轉(zhuǎn)式單相交流異步電動機

電容起動運轉(zhuǎn)式電動機的起動和運行性能都比較好，適用于各種家用電器、泵和小型機床等。如圖4-60所示，在輔助繞組中使用了C1和C2兩個并聯(lián)電容器，其中C1與起動開關(guān)S串聯(lián)。起動時，兩個電容同時工作，總電容量較大；運行時，起動開關(guān)S動作，切除C1，減小電容容量。適當(dāng)選擇C1和C2的容量，可使電動機起動、運行時都能產(chǎn)生近似圓形旋轉(zhuǎn)磁場，以獲得較高的起動轉(zhuǎn)矩、過載能力、功率因數(shù)和效率。電梯電氣控制技術(shù)P170圖4-60電容起動運轉(zhuǎn)式電動機

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四、其他電動機

㈡直流電動機1.直流電動機的基本結(jié)構(gòu)

直流電動機使用直流電源，與交流異步電動機相比，直流電動機具有更好的起動和運行性能，因此直流電動機廣泛應(yīng)用在起重、運輸機械、傳動機構(gòu)、精密機械、自動控制系統(tǒng)和電子電器、日用電器中。

和交流電動機一樣，直流電動機的基本結(jié)構(gòu)也是由定子、轉(zhuǎn)子和結(jié)構(gòu)件（端蓋、軸承等）三大部分所組成。圖4-61是直流電動機的結(jié)構(gòu)示意圖。電梯電氣控制技術(shù)

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1.直流電動機的基本結(jié)構(gòu)P170圖4-61直流電動機結(jié)構(gòu)示意圖電梯電氣控制技術(shù)

2.直流電動機的轉(zhuǎn)動原理

直流電動機轉(zhuǎn)動原理示意圖如圖4-62所示：假設(shè)定子是永久磁鐵（也可以是鐵心上繞有勵磁線圈的電磁鐵），轉(zhuǎn)子是矩形的線圈（圖中只畫出一匝）。給線圈接上直流電源，因為轉(zhuǎn)子是可以繞軸OO'轉(zhuǎn)動的，所以給線圈通電需通過電刷與換向器。P171圖4-62直流電動機的轉(zhuǎn)動原理電梯電氣控制技術(shù)

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四、其他電動機

㈡直流電動機2.直流電動機的轉(zhuǎn)動原理由圖4-62a可見，電刷A接電源正極，電刷B接負極，通過換向器（即圖中兩片半圓形的銅片），電流在線圈中的方向是d→c→b→a。根據(jù)載流導(dǎo)體在磁場中要受磁場力作用的原理，并按照左手定則，可判斷出線圈的兩條邊在磁場中受力的方向是：ab邊向上，cd邊向下，所產(chǎn)生的力矩使線圈繞軸順時針方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過了180°（見圖2-62b），線圈ab與cd兩條邊在磁場中的位置剛好對調(diào)，此時電流的方向為a→b→c→d，雖然電流的方向變了，但在兩磁極（N、S極）下導(dǎo)體電流的方向和受力的方向不變，因此線圈繼續(xù)按順時針的方向轉(zhuǎn)動。這就是直流電動機產(chǎn)生持續(xù)旋轉(zhuǎn)運動的原理。電梯電氣控制技術(shù)

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四、其他電動機

㈡直流電動機3.直流電動機的分類

根據(jù)定子磁場的不同，直流電動機主要可分為永磁式和勵磁（電磁）式兩大類，永磁式可分為有（電）刷和無（電）刷兩類，而勵磁式根據(jù)勵磁繞組通電方式的不同，又可分成串勵、并勵、復(fù)勵和他勵四類：

電梯電氣控制技術(shù)

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四、其他電動機

㈡直流電動機4.直流電動機的機械特性

上述4種勵磁方式的直流電動機的機械特性如圖4-63所示。由圖可見，他勵、并勵式直流電動機具有較“硬”的機械特性，因而被廣泛應(yīng)用于要求轉(zhuǎn)速較穩(wěn)定且調(diào)速范圍較大的場合，如軋鋼機、金屬切削機床、紡織印染、造紙和印刷機械等。而串勵式直流電動機具有軟的機械特性，由圖可見，電動機空載時轉(zhuǎn)速很高，滿載時轉(zhuǎn)速很低。這種機械特性對電動工具很適用。電梯電氣控制技術(shù)P171圖4-63直流電動機的機械特性

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四、其他電動機

㈡直流電動機4.直流電動機的機械特性

串勵式直流電動機適用于負載經(jīng)常變化而對轉(zhuǎn)速不要求穩(wěn)定的場合，當(dāng)負載增加時，轉(zhuǎn)速將自動降低，而其輸出功率卻變化不大。因串勵式直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流的平方成正比，因此當(dāng)轉(zhuǎn)矩增加很多時，電流卻增加不多，所以串勵式直流電動機具有較強的過載能力。但是在輕載時轉(zhuǎn)速將很高，空載時將出現(xiàn)“飛車”，因此絕不允許空載或輕載運行，在起動時至少要帶上20～30％的額定負載。此外，還規(guī)定這種電動機與負載之間只能是齒輪或聯(lián)軸器傳動，而不能用皮帶傳動，以防皮帶滑脫而造成“飛車”事故。

至于復(fù)勵式直流電動機的機械特性，則介于上述兩種電動機的機械特性之間，適用于起動轉(zhuǎn)矩較大而轉(zhuǎn)速變化不大的負載。電梯電氣控制技術(shù)

實訓(xùn)任務(wù)4.3電動機和電力拖動基礎(chǔ)實訓(xùn)（見《實訓(xùn)手冊P41