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1、20092009年年2 2月月 主讲主讲: :胡跃辉胡跃辉 基本结构基本结构 工作原理工作原理 机械特性机械特性 控制方法控制方法 第1章 5.1 异步电动机的基础知识 5.3 三相异步电动机的控制 5.4 常用控制电器 5.5 电气控制电路 5.2 异步电动机的电磁转矩和机械特性 第1章 5.15.1 异步电动机的基本知识异步电动机的基本知识 1. 1. 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构 鼠笼式 三相异步电动机 绕线式 定子 转子 定子铁芯 机座 定子绕组 转子铁芯 转轴 转子绕组 风罩 风叶 转子 定子 端盖 问题与讨论问题与讨论 鼠笼型电动机的定定 子子各部分结构和作 用如何？
2、鼠笼型异步机转子转子 各部分的结构和作 用是什么？ 定子铁芯是由0.5mm厚的 硅钢片叠硅钢片叠 压制成压制成，在其内 圆冲有分布的槽。 定子铁芯的作用作用：一是槽 内可用来嵌放定子绕组嵌放定子绕组； 二是定子铁芯构成电动机构成电动机 磁路的一部分磁路的一部分。 定子绕组是由铜导线绕制而成。 构成电动机电路的一部分电动机电路的一部分。 机座是电动机的支架支架，一般用铸 铁或铸钢制成。 转子铁芯冲片 铸铝笼形转子笼形转子绕组 转子铁芯是也是由 0.5mm厚的硅钢片硅钢片 叠叠 压制成压制成，在其外 圆冲有分布的槽。 转子铁芯可嵌放转 子绕组，构成电机 磁路的另一部分。 转子绕组大部分是浇铸铝笼型
3、，大功率也有 铜条制成的笼型转子导体，构成电机电路的 一部分。由转轴输出机械能。 2. 2. 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 (1)(1)旋转磁场的产生旋转磁场的产生 n1 A X B Y C Z 三相定子 绕组中通 过的电流 0 iAiB iC t i 电流出 t =0时电流和磁场情况 N N S S 电流入 A A A 同理可分析出其它时 刻电流的磁场转向。 显然，显然，异步电动机中旋转磁场代替了旋转磁极。旋转磁场代替了旋转磁极。 定子电流旋转磁场旋转磁场的方向：方向：取决于三相电流的相序。 相序。 若要改变改变异步电动机的旋转方向旋转方向：只需 换接其中两相的顺序换接其
4、中两相的顺序即可。 0 iAiB iC t i 0 iBiA iC t i 问题与讨论问题与讨论 旋转磁场的极对数极对数 和同步转速同步转速n n 1 1 之间 有什么关系？ A X Y CB Z A iB iA iC Y Z C B X 此种接法下，合成磁场只有 一对磁极一对磁极，则极对数极对数p=1p=1。 极对数极对数p=1p=1时： 将每相绕组分成两段，按上图放入定 子槽内。形成的磁场则是两对磁极两对磁极。 X iB iA iC A A X C X B C Y Z Z B Y 此时同 步转速 t =0时转子电流转子电流和转子旋转转子旋转情况 n1 A X B Y C Z N N S S
5、 (2)(2)电动机的转动原理电动机的转动原理 用右手定则可判断出 转子导体中感应电流 的方向如图示； 再用左手定则判断出 转子导体的受力方向 为上右下左，因此转 子顺着同步磁场n1的 方向转动。 异步机的转动原理异步机的转动原理 三相对称定子绕组 中通入对称三相交流电 ，即在气隙中形成一个 在时间上、空间上都随 时间变化的一个旋转磁 场。固定不动的转子导 体与旋转磁场相切割后 感应电流成为载流导体 。载流导体又和旋转磁 场相互作用，对轴生成 电磁转矩，于是电动机 就顺着同步转速的方向 转动起来。 问题与讨论问题与讨论 电动机的转速n n能等于同 步转速n n 1 1 吗？ 转子与旋转磁场间没
6、有相对运动 提示：如果 转子不切割磁场不能生成感应电流 转子不是载流导体则不能受力转动 结论：结论： n n n n1 1 异步！异步！ 转差率转差率 S S 的概念：的概念： 转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即： 电动机起动瞬间电动机起动瞬间: :（转差率最大） 转子最大转速转子最大转速: :（转差率最小） 电动机运行之中电动机运行之中: : 显然电动机的转差率随电动机的转速升高而减小。显然电动机的转差率随电动机的转速升高而减小。 3. 3. 三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据 三相异步电动机 型号 Y132M-4 功
7、率 7.5KW 频率 50Hz 电压 380V 电流 15.4A 接法 转速 1440r/min 绝缘等级 B 工作方式 连续 标准编号 工作制 S1 B级绝缘 年 月 编号 电机厂 Y表示异步机，132（mm）表 示机座中心高度；M代表中机 座（L长机座、S短机座）。 额定功率指的是电动机输出的 机械功率。 额定电压、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。 额定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：Y形和形 。 三相定子绕组由机壳外面的接线盒 引出，左下图为Y接连线图；右下图为 接连线图。 同步转速： 转差率： 解：解： 三相异步电动
8、机 p=3，电源f1=50Hz，电机额定 转速n=960r/min。 求：转差率s，转子电动势的频率f2 例：例： 若能给单相异步电动机一个外力使它转动 起来，则顺时针旋转磁场B1和逆时针旋转磁场B2产生的合合 成电磁转矩不再为零成电磁转矩不再为零，在这个合成转矩的作用下，即使不 需要其它的外在因素，单相异步电动机仍将沿着原来的运 动方向继续运转继续运转。 3. 3. 单相单相异步电动机简介异步电动机简介 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。单相异步机采用鼠笼式转子结构，一般容量多在
9、 0.75KW以下。 在单相异步电动机的定子绕组通 入单相交流电，电动机内产生一个大大 小及方向随时间沿定子绕组轴线方向小及方向随时间沿定子绕组轴线方向 变化变化的磁场，称为脉动磁场脉动磁场。 S N 脉动磁场脉动磁场可以分解为两个大小相等、大小相等、 转速相同、转向相反的旋转磁场转速相同、转向相反的旋转磁场B B 1 1 、B B 2 2 。 问题与讨论问题与讨论 单相异步电动机为什么不会自行起动？ 顺时针方向旋转的磁场B1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B2对转子产生逆时针方向的电磁转矩。由于在任何时刻 这两个电磁转矩都大小相等、方向相反，所以单向异步机的转子不会自不
10、会自 行起动行起动，也就是说单相异步电动机的起动转矩为零单相异步电动机的起动转矩为零。 合成的脉动磁场在任一时刻都是合成的脉动磁场在任一时刻都是大小随时间变化，但磁场的轴向不变。大小随时间变化，但磁场的轴向不变。 如何让单 相异步电 动机转动 起来？ 电容分相法电容分相法可让单相异步机转动 上图所示分别为单相异步电动机的定子磁场分上图所示分别为单相异步电动机的定子磁场分 别在别在tt =0=0、 tt = = 4545、 tt = = 9090三个时刻时的三个时刻时的 合成磁场方向。合成磁场方向。 可见合成可见合成磁场随着时间按顺时针方向旋转。即加磁场随着时间按顺时针方向旋转。即加 入电容起动
11、绕组后，单相异步电动机的合成磁场就是入电容起动绕组后，单相异步电动机的合成磁场就是 一个旋转磁场，因此它就可以自行起动了。一个旋转磁场，因此它就可以自行起动了。 5.25.2 异步电动机的电磁转矩和机械转矩异步电动机的电磁转矩和机械转矩 1. 1. 异步电动机的电磁转矩异步电动机的电磁转矩 电磁转矩与电源电压的平方成正比：电磁转矩与电源电压的平方成正比： （牛顿米） 三相异步机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，称为电磁转矩电磁转矩 T T： 结构常结构常 数数 每极磁每极磁 通通 转子电转子电 流流 转子电转子电 路功率路功率 因数因数 必须指出：必须指出： T
12、U12的关系并不意味着电动机的工作电压越高， 电动机实际输出的转矩就越大。电动机稳定运行情况下，电动机稳定运行情况下， 不论电源电压是高是低，其输出机械转矩的大小，只决定不论电源电压是高是低，其输出机械转矩的大小，只决定 于负载转矩的大小于负载转矩的大小。换言之，当TTL时，电动机稳定在 某一速度下运行；若T TL时，电动机加速运行；在TIL； 熔断器熔体选用的原则熔断器熔体选用的原则 单台电动机：熔体IN（1.52.5）IL； 多台电动机：熔体IN（1.52.5）倍 最大电机IN加其余电机的额定电流。 图符号 FU 触头系统触头系统 电磁系统电磁系统 交流接触器简介交流接触器简介 接触器结构
13、组成及作用：接触器结构组成及作用： 交流接触器结构原理图交流接触器结构原理图 铁芯、衔铁铁芯、衔铁 通电线圈通电线圈 三对主触头：三对主触头：控制主电路的通、断控制主电路的通、断. . 两对辅助常开触头、两对辅助常闭触头：两对辅助常开触头、两对辅助常闭触头：自锁自锁和互锁互锁 交流接触器产品外形图交流接触器产品外形图 发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片 被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲， 扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。 热继电器简介热继电器简
14、介 热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路以保护电器的设备。热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路以保护电器的设备。 热继电器产品图热继电器产品图 结构原理图和图符号结构原理图和图符号 工作原理：工作原理： 发热元件 I 常闭触头 双金 属片 扣板 发热元件 常闭触头 FR FR 发热元件串接在主 电路中；常闭触点 串接在控制电路中 线圈通电线圈通电 衔铁吸合（向下）衔铁吸合（向下） 连杆动作连杆动作 触头动作触头动作 时间继电器简介时间继电器简介 结构原理图结构原理图 时间继电器产品外形图时间继电器产品外形图 通电延时：通电延时：当线圈通电时触头延时动作，线圈断电时使触头瞬时复位；当线圈
15、通电时触头延时动作，线圈断电时使触头瞬时复位； 断电延时：断电延时：线圈断电时使触头延时复位，线圈通电时使触头瞬时动作。线圈断电时使触头延时复位，线圈通电时使触头瞬时动作。 线圈 衔铁 调整螺钉 延时打开触头 延时闭合触头 气室 时间继电器是电路中控制动作时间的设备。时间继电器是电路中控制动作时间的设备。它利用电磁原理来实现触利用电磁原理来实现触 头的头的延时接通延时接通和断开断开。 时间继电器触头类型时间继电器触头类型 断断 电电 式式 常闭 断电后 延时闭 合 常开 断电后 延时断开 通通 电电 式式 瞬瞬 时时 动动 作作 延延 时时 动动 作作 常闭触点 常开触点 常开 通电后 延时闭
16、合 常闭 通电后 延时断开 控制按钮简介控制按钮简介 结构原理图及图符号结构原理图及图符号 控制按钮产品外形图控制按钮产品外形图 控制按钮是一种结构简单，应用广泛的主令电器。控制按钮是一种结构简单，应用广泛的主令电器。 控制按钮由按钮帽、复位弹簧桥式触点和外壳构成。动触点和上面的静控制按钮由按钮帽、复位弹簧桥式触点和外壳构成。动触点和上面的静 触点组成常闭；和下面的静触点组成常开。触点组成常闭；和下面的静触点组成常开。按下按钮，常闭触点断开、按下按钮，常闭触点断开、 常开触点闭合；松开按钮，在弹簧作用下各触点恢复原态。常开触点闭合；松开按钮，在弹簧作用下各触点恢复原态。 常开(动合)按钮 电路符号 SB 常闭(动断)按钮 SB 电路符号 复合按钮 SB 电路符号 位置开关（行程开关）简介位置开关
