《电工电子技术教学课件作者荣红梅项目5cw6132型车床控制电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工电子技术教学课件作者荣红梅项目5cw6132型车床控制电路（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目 5 CW6132 型车床控制电路,5.1 异步电动机的基本知识 5.2 异步电动机的电磁转矩和机械转矩 5.3 三相异步电动机的控制 5.4 常用低压控制电器 5.5 基本电气控制电路,返回,5.1 异步电动机的基本知识,5.1.1 三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机的基本结构为定子和转子，如图 5-1 所示。 三相异步电动机具有结构简单、制造成本低廉、使用和维修方便、运行可靠且效率高等优点，被广泛应用于工农业生产中的各种机床、水泵、通风机、锻压和铸造机械、传送带、起重机及家用电器、实验设备中。 异步电动机的定子指其固定不动部分，主要包括机座（见图 5-2（a）、定子铁芯（见图 5
2、-2（b）、定子绕组。 异步电动机的定子铁芯是由 0.5mm 厚的硅钢片叠压制成的（见图 5-2（c）。定子铁芯内圆冲有分布的槽。定子铁芯构成异步电动机磁路的一部分。定子绕组是由漆包线绕制而成，嵌入到定子铁芯槽中。构成电机电路的一部分。,下一页,返回,5.1 异步电动机的基本知识,异步电动机的转子指其旋转部分，主要部件包括转子铁芯、转子绕组和转轴三部分，如图 5-3 所示。转子铁芯也是由 0.5mm 厚的硅钢片叠压制成。在其内圆冲有均匀分布的槽，用来嵌放转子绕组。转子铁芯构成电动机磁路的又一部分。转子绕组大部分是浇铸铝笼型，大功率也有铜条制成的笼型转子导体。转子绕组构成电动机电路的另一部分。转
3、轴用来传递电磁转矩。 绕线式异步电动机的转子结构中，转子铁芯与鼠笼式相类似，但转子绕组与定子绕组相同，也是采用漆包线绕制成对称三相绕组，嵌放到转子铁芯中。绕线式转子三相绕组必须连接成星形，三个向外的引出端子与固定在转轴上的三个相互绝缘的铜环相接，如图 5-4 所示：电刷与滑环紧压，并通过输电线与变阻器相连。显然，三相绕线式异步电动机的转子绕组是闭合的。 由于绕线式异步电动机采用转子绕组串电阻起动和调速，因此起动性能和调速性能均比鼠笼式异步电动机优越。,上一页,下一页,返回,5.1 异步电动机的基本知识,5.1.2 三相异步电动机的工作原理 1旋转磁场的产生 在三相异步电动机的定子铁芯中放有三相
4、对称绕组，在该三相对称绕组中通入三相对称交流电流，就可产生一“旋转磁场”。其波形如图 5-5 所示，旋转磁场如图 5-6 所示。 在电动机的对称三相定子绕组中通入对称三相交流电，即,上一页,下一页,返回,5.1 异步电动机的基本知识,只要三相异步电动机的对称三相定子绕组中通入对称三相交流电，就会在定子和转子之间的气隙中产生一个随时间空间位置不断变化的旋转磁场。 三相异步电动机工作原理可以概括为：在电动机对称三相定子绕组中通入对称三相交流电流，在定子与转子之间产生气隙旋转磁场；转子导体与磁场相切割感应电动势，由于闭合生成感应电流使转子绕组成为载流导体，载流导体受电磁力的作用形成力偶，力偶对电机转
5、轴形成电磁转矩，从而使固定不动的转子顺着旋转磁场的方向转动起来。 若要改变电动机的旋转方向，只需调整通入定子绕组中两相电流的相序即可。,上一页,下一页,返回,5.1 异步电动机的基本知识,3 三相异步电动机的铭牌数据 三相异步电动机铭牌数据如图 5 - 7 所示，其中， Y 表示异步机， 132 （ mm ）表示机座中心高； M 代表中机座（ L 长机座、 S 短机座），- 4 代表 4 极电机。 电压、电流均指电动机额定运行情况下的定子线电压、线电流的数值。 转速指的是电动机转子的转速 n 。 三相异步电动机的定子绕组有两种接法，即 Y 形和 形 。 三相定子绕组由机壳外面的接线盒引出，如图
6、 5 - 8 所示。 4 单相异步电动机简介 实验室、家庭及办公场所通常是单相供电，因此实验室的很多仪器、各种电动小型工具、家用洗衣机、电冰箱、电风扇等，都采用单相异步电动机。单相异步电动机采用鼠笼式转子结构，一般容量多在 0.75kW 以下。,上一页,下一页,返回,5.1 异步电动机的基本知识,三相异步电动机之所以能够转动，是因为它的定子绕组通入对称三相交流电后产生的旋转磁场。那么，单相异步电动机通入单相交流电后，产生的是一个什么样的磁场呢？ 电流正半周，线圈导体中通过的电流始终为正值，如图 5 - 9 （ a ）所示。相邻导体中电流方向相同，电流的合成磁场方向一致。电流的负半周，线圈导体中
7、通过的电流方向始终为负，如图 5 - 9 （ b ）所示。合成磁场随时间大小不断变化，但磁场轴线的位置始终不变。显然，单相异步电动机的定子磁场是一个大小和方向随时间不断变化、但磁场轴线位置始终不变的脉动磁场，如图 5 - 9 （ c ）所示。,上一页,下一页,返回,5.1 异步电动机的基本知识,脉动磁场可以分解为两个大小相等、转速相同、转向相反的旋转磁场 B 1 和 B 2 。顺时针方向旋转的磁场 B 1 对转子产生顺时针方向的电磁转矩；逆时针方向旋转的磁场 B 2 对转子产生逆时针方向的电磁转矩，如图 5 - 10 所示。由于在任何时刻这两个电磁转矩都大小相等、方向相反，所以单相异步电动机的
8、转子不会自行起动，也就是说，单相异步电动机的起动转矩为零。 电容分相法可让单相异步电动机转动，电容分相式异步电动机的定子有两个绕组：一个是工作绕组；另一个是起动绕组。两个绕组在空间对称嵌放。起动绕组与电容 C 串联，使起动绕组电流 i 2 和工作绕组电流 i 1 产生 90 的相位差，即：加入起动绕组后，和工作绕组并联连接于单相交流电源上，如图 5 - 11 所示。这时两绕组中的电流磁场如图 5 - 12 所示。可见，,上一页,返回,5.2 异步电动机的电磁转矩和机械转矩,5.2.1 异步电动机的电磁转矩 异步电动机的电磁转矩等于转子中各载流导体在旋转磁场作用下，受到电磁力所形成的转矩之总和。
9、 将公式中各量的计算式代入电磁转矩公式（ 5 - 3 ），即可得到电磁转矩的另一种表达形式，即,下一页,返回,5.2 异步电动机的电磁转矩和机械转矩,5.2.2 异步电动机电磁转矩特性 根据公式 可得异步电动机的电磁转矩特性曲 线，如图 5 - 13 和图5 - 14 所示。 1 额定转矩 T N 电动机在额定电压下以额定转速 n N 运行，输出额定机械功率 P N 时，电机转轴上对应输出的机械转矩为额定电磁转矩 T N ，即,上一页,下一页,返回,5.2 异步电动机的电磁转矩和机械转矩,2 最大转矩TM 最大转矩反映了电动机带最大负载的性能，把 T M 与额定转矩 T N 的比值称为电动机的
10、过载能力，即 3 起动转矩 T st 起动转矩反映了异步电动机带负载起动时的性能。起动转矩 T st 与额定电磁转矩 T N 之比称为电动机的起动能力，即,上一页,下一页,返回,5.2 异步电动机的电磁转矩和机械转矩,5.2.3 异步电动机的机械特性 把转矩特性曲线顺时针旋转 90 后，即可得到机械特性曲线，如图 5 - 15 所示。机械特性曲线可分为稳定运行区 AB 段和非稳定运行区 BC 段两部分。,上一页,返回,5.3 三相异步电动机的控制,5.3.1 三相异步电动机的起动 异步电动机通电后，从静止状态到稳定运行状态的过渡过程称为起动。 当电动机满足条件 如果三相异步电动机不满足直接起动
11、条件，就要采取降压起动的措施，以减小起动电流给电网和设备带来的不利因素。 1 Y 降压起动 即电动机起动时定子绕组连成星形 Y ，起动后转速升高，当转速基本达到额定值时再切换成三角形 连接的起动方法，如图 5 - 16 所示。,下一页,返回,5.3 三相异步电动机的控制,优点：起动电流降为全压起动时的 1/3 ；缺点：起动转矩也降为全压起动时的 1/3 。 适用范围：正常运行时定子绕组为三角形 连接，且每相绕组都有两个引出端子的电机。 2 自耦降压起动 利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低，以达到减小起动电流的目的。 自耦变压器备有 40% 、 60% 、 80% 等多种抽头，使
12、用时要根据电动机起动转矩的要求具体选择，如图 5 - 17 所示。 优点：具有不同的抽头，可以根据起动转矩的要求，比较方便地得到不同的电压。,上一页,下一页,返回,5.3 三相异步电动机的控制,缺点：设备体积大、成本高。 适用范围：适用于容量较大的电动机或不能用 Y 降压起动的鼠笼式三相异步电动机。 5.3.2 三相异步电动机的调速 用人为的方法使电动机的转速从某一数值改变到另一数值的过程称为调速。 三相异步电动机的转速公式为：,上一页,下一页,返回,5.3 三相异步电动机的控制,5.3.3 三相异步电动机的制动 电机断电后由于机械惯性总要经过一段时间才能停下来。为了提高生产效率及安全，采用一
13、定的方法让高速运转的电动机迅速停转，就是所谓的制动。 三相异步电动机常用的制动方法有以下几种。 1 能耗制动 当电动机三相定子绕组与交流电源断开后，把直流电通入两相绕组，产生固定不动的磁场 n o 。电动机由于惯性仍在运转，转子导体切割固定磁场产生感应电流。载流导体在磁场中又会受到与转子惯性方向相反的电磁力作用，由此使电动机迅速停转，如图 5 - 18 所示。 能耗制动常用于生产机械中的各种机床制动。,上一页,下一页,返回,5.3 三相异步电动机的控制,2 反接制动 把与电源相接的三根火线中的任意两根对调，使旋转磁场改变方向，从而产生制动转矩的方法。在电动机的定子绕组中通入对称三相交流电，电动
14、机顺时针转动。改变通入定子绕组中电流的相序，旋转磁场反向，转子受到与惯性旋转方向相反的电磁力，使电机迅速停转。 反接制动适用于中型车床和铣床的主轴制动。 3 再生发电制动 起重机快速下放重物，使重物拖动转子出现 nn 0 情况时，电动机处于发电状态，此时在转子导体中感应电流，感应电流的方向与原电流方向相反，因此产生的电磁转矩方向也相反，这种制动称为再生发电制动。,上一页,下一页,返回,5.3 三相异步电动机的控制,5.3.4 三相异步电动机的选择 异步电动机应用很广，选用时应从技术性和经济性两个方面考虑。以实用、合理、经济和安全为原则，确保电动机安全可靠地运行。 （ 1 ）种类选择：鼠笼式异步
15、电动机机一般用于无特殊调速要求的生产机械，如泵类、通风机、压缩机、金属切削机床等；绕线式异步电动机适用于需要有较大的起动转矩且要求在一定范围内进行调速的起重机、卷扬机、电梯等。 （ 2 ）功率选择：原则上要求电动机的额定功率等于或稍大于生产机械的功率。,上一页,下一页,返回,5.3 三相异步电动机的控制,（ 3 ）结构选择：电动机根据使用场合可分为开启式、防护式、封闭式及防爆式等。使用时要根据电动机的工作环境来选择，以确保电动机能够安全、可靠地运行。 （ 4 ）转速选择：综合考虑电动机和机械传动等诸方面因素，原则上应根据生产机械的要求进行选择。,上一页,返回,5.4 常用低压控制电器,低压控制
16、电器的品种繁多，用途极为广泛。通过本节内容的介绍，要求学习者能够了解一些常用低压控制电器的结构组成及工作原理；熟悉它们的功能及使用场合；实践中能够初步正确选用常用低压控制电器 。 1 开关电器 （ 1 ）刀开关。 主要作用是隔离电源，也可作为不频繁通、断电路的开关控制，如图 5 - 19 （ a ）所示。 （ 2 ）组合开关。 主要用于机床设备的电源引入开关，也可用来通断 5kW 以下电机的电路或小电流电路，如图 5 - 19 （ b ）所示。,下一页,返回,5.4 常用低压控制电器,（ 3 ）低压断路器（自动空气开关）。 主要用来控制局部照明线路或对电路的某些部分作通断控制。断路器在电路发生过载、短路及失压、欠压时，均能自动分断电路，起保护作用。低压断路器的三副主触点串联。 2 低压熔断器 熔断器简称保险，是最简便、有效的短路保护装置。 低压熔断器一般串联在被保护的线路中。线路正常工作时如同一根导线，起通路作用；当线路短路时熔断器的易熔片熔断，使电路断开，从而起到保护线路上其他电气设备的作用
