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1、第第7 7章章 交流电动机交流电动机 生活中处处有电动机 n7.1 三相异步电动机的构造 n7.2 三相异步电动机的转动原理 n7.3 三相异步电动机的电路分析 n7.4 三相异步电动机的电磁转矩与机械特 性 n7.5 三相异步电动机的起动 n7.6 三相异步电动机的调速 n7.7 三相异步电动机的制动 n7.8 三相异步电动机的铭牌数据 n7.9 三相异步电动机的选择 学习要点学习要点 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 三相异步电动
2、机铭牌数据三相异步电动机铭牌数据 一、电机的概念：能实现电能与机械能互换的旋转机械的装置 发电机：把机械能转换为电能的电机 电动机：把电能转换为机械能的电机 二、电动机的分类： 动力用 电动机 交流电动机 异步机 同步机 鼠笼式 绕线式 直流电动机他励、并励、串励、复励 电风扇及其电动机 洗衣机及其电动机 机床的电动机 三相异步电动机由定子和转子构成。 7.1 三相异步电动机的构造 定子：静止部分，产生旋转磁场。 （机座、定子铁心、定子绕组等） 转子：转动部分，在旋转磁场作用下，产生 感应电动势或电流。 （转子铁心、转子绕组、转轴等） V2 V1 W2 U2 U1 W1 定子 定子绕组 （三相
3、） 机 座 定子铁心 转子 鼠笼转子 的导条 转子 铁心 1 1. .定子定子 铁心：由内周有槽铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。 A -XA -X（U U 1 1 -U-U 2 2 ） B -Y B -Y （V V 1 1 -V-V 2 2 ） C- ZC- Z（WW 1 1 -W-W 2 2 ） 三相绕组三相绕组 机座：铸钢或铸铁 鼠笼转子 铜环 鼠笼转子 的导条 绕线式 鼠笼式 转子绕组 2. 2.转子转子 铁心：铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。由外周有槽的硅钢片叠成。 (1) 鼠笼式转子 铁心槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。 或铸铝形成转子绕组。 (2) 绕线式转子 同定
4、子绕组一样，也分为三相，并且接成星形同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。 P218图7.1.3 P219图7.1.5 鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较： 鼠笼式：鼠笼式： 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改 变电动机的机械特性。 绕线式：绕线式： 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子 外加电阻可人为改变电动机的机械特性。 7.2三相异步电动机的转动原理 磁铁 闭合 线圈 结论：线圈转动的条件 1、有转动的磁场 导体切割磁力线产生感应电动势e 旋转磁场 2、线圈闭合产生感应电流i力矩旋转 线圈与磁铁转动方向一致 转速大小：n T T L L 电
5、机能起电机能起 动，否则不能起动。动，否则不能起动。 鼠笼式电机 =12.2 （3 3）最大（临界）转矩）最大（临界）转矩 T T maxmax 电机能提供的极限转矩，电机能提供的极限转矩， 即带动最大负载的能力。即带动最大负载的能力。 说明： 1 1o o 转子轴上机械负载转矩 转子轴上机械负载转矩 T TL L 不能大于不能大于 T T maxmax ，否则将造成 ，否则将造成堵转堵转( (停车、停车、闷车闷车) )现现 象。象。 O T T Tmax 当当 U U 1 1 一定时，一定时，T Tmax max为定值 为定值 可以看出： 三相异步机的Tmax 和电压的平方成正比，所以对电
6、压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。 令：求得 电机严重过热而烧坏。电机严重过热而烧坏。 max1 2 1max , a.TUUT 3 3 o o 选择的电动机时，必须考虑 选择的电动机时，必须考虑T TLmax Lmax，要求 ，要求 T T maxmax T TLmax Lmax。 三相异步机 2 2 o o 若最大过载接近 若最大过载接近T Tmax max，短时间允许。 ，短时间允许。 20 2 m X R s=由 R2 sm n 绕线式电机改变转子附加电阻 R2 可实现调速。 b. sm与 R2 有关。 例：有一台三相异步电动机，它的额定输出功 率PN=5.5kW,额定转速nN=
7、1450r/min, 起动能 力为1.5，过载系数为2.0。求此电动机的额定 转矩，起动转矩，临界转矩。 解： nN=1450r/minn0=1500r/min 所以，p=2, 9550 N N N = n P T 1450 5. 5 9550=m.N2.36 T T maxmax=2.0*T =2.0*T N N =2*36.2=m.N4.72 思考：若电源电压下降到额定电压的2/3时， 电动机能否带动TL=30 的负载起动？ 答：因为 TstU12所以 T Tst st =1.5*T=1.5*T N N =1.5*36.2= m.N3.54 =m.N1.24 30 Nm 因为 T Tst
8、st 510.2 Nm 能起动能起动 在U= 0.9UN 时 不能起动不能起动 （TstU12） 5） IstY=（1/3）Ist； TstY=（1/3）Tst 200 Nm 不能起动不能起动 例：一台正常运行的电机，在电源电压U1不变而 负载稍有增大时，T、n、I1怎么变？ 一台正常运行的电机，在TL不变，而U1稍有 减小时，T、n、I1怎么变？ 例： TL TL T n sI2 T T =TL I1 2 E S T （TTL） 1 I T TL= n T nI1 nI1T不变 第十章第十章 继电接触器控制系统继电接触器控制系统 学习要点学习要点 常用控制电器及电气图形符号常用控制电器及电气
9、图形符号 电动机的基本控制环节和保护环节电动机的基本控制环节和保护环节 电动机的基本控制原则电动机的基本控制原则 电气原理图的读图要点电气原理图的读图要点 1.了解常用低压电器的符号、功能和用途。 2. 掌握自锁、联锁的作用和方法。 3. 掌握过载、短路和失压保护的作用和方法。 4. 掌握基本控制环节的组成、作用和工作过 程。能读懂简单的控制电路原理图、能设 计简单的控制电路。 本章要求 继电接触器控制系统概述 1、定义： 为什么要进行继电接触器控制？ 快速、灵活、方便、自动、保护 采用按钮、接触器、继电器等控制电器实现对电动机和 生产机械的控制和保护，称为继电接触器控制。 应用电动机拖动生产
10、机械，称为电力拖动。 2、功能： （1）能实现电机的起动、调速、制动、反转等自动控制 （2）能对电机的控制时间以及被电机拖动的工件的行程 等实现准确控制 （3）不仅能对一台电机控制，而且能对电机程控和协调 控制 3、重点： 常用电器、基本控制环节、 基本保护环节 1 常用控制电器 实现继电接触控制的电气设备，统称为控制电器，如 开关、按钮、继电器、接触器等。下面介绍常用控制电器 的用途及电工表示符号。 一、常用电器 1、开关： 用来接通或断开电路的电器。 （1）闸刀开关 三相闸刀开关常用作电源开关，也可用作小容量电机 作不频繁直接起动的起动开关 注意：应垂直安装 QS符号： 文字符号 图形符号
11、 （2）组合开关 组合开关又称转换开关，可实现多条线路、不同联接方式的转换。 触片通流能力有限，一般用于交流380V、直流220V，电流100A以下的电 路中做电源开关。 （3）自动空气断路器 具有一定的短路、过载、失压保护功能 组合控制开关是一种结构紧凑的手动开关它是由在可旋转 的轴上装有一个或几个极片和装在壳体上的固定极片组成。 组合开关主要用来作为电气的电源引入开关，小容量电机的 启动，多速电机的换速，电机的正转-停止-反转-停止的控制。 2、按钮：简单的手动开关，用来接通和断开小电流的控制电器 只能应用在控制电路 大电压、大电流主电路： 控制电路：小电压、小电流 常闭触点 常开触点常开
12、触点 外形图结构图 常开触头： 常闭触头： 未动作前断开的触头（动合触头） 未动作前闭合的触头（动断触头） 符号： SB 常闭按钮 SB 常开按钮 SB 复合按钮 SB 4 SBSB SB 结 构 符 号 名 称 常闭按钮 (停止按钮) 常开按钮 (起动按钮) 复合按钮 1 2 34 12 3 复位弹簧 支柱连杆 常闭静触头 常开静触头 外壳 按钮帽 3、交流接触器： 利用电磁吸力使触点动作，用来接通或断开主电路或 其他设备的开关电器。 一部分在主电路，一部分在控制电路 电磁系统 触点系统 铁心 线圈 常开触点： 常闭触点： 未通电时打开，通电闭合 未通电时闭合，通电打开 主触点：三对常开触头
13、，可以通过大电流，用在主电路中 辅助触点：两对常开、两对常闭触头，用在控制电路中 总体起开关的作用 线圈 铁芯 衔铁 主触头 弹簧 M 3 电机 动作过程 线圈通电 衔铁被吸合 触头闭合 电机接通 电源 主触点做成桥式 ： 为了减小每个 断点上的电压。 每个触点有两个 断点，主触点是 连动的。 吸引线圈： 引出两个接线端 子通过按钮接在 电源上。 符号： 主触点 KM 辅助触点 常开触点 常闭触点 KM KM 动作原理：线圈通电后，常开主触点闭合，常开辅助 触点闭合，常闭辅助触点断开，断电后复原 KMKM 线圈线圈 接触器控制对象：电动机及其它电力负载 接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点
14、数目等。 4、继电器： 与接触器的结构和工作原理大致相同。与接触器的结构和工作原理大致相同。 主要区别在于：主要区别在于： 接触器的主触点可以通过大电流；接触器的主触点可以通过大电流； 继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小 电流。所以，电流。所以，继电器一般用于继电器一般用于控制电路控制电路中中。 反映某种物理量（电压、电流、速度、时间等）变化 的一种自动电器，只起信号传递的作用 （1 1）中间继电器（电磁继电器）中间继电器（电磁继电器） 通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可直接用 它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。 符
15、号：符号： KAKA 线圈线圈 常闭触头常闭触头 KAKA 当交流接触器的辅助触点不够时，可用中间继电器 常开触头常开触头 KAKA （2 2）热继电器）热继电器 对电机实现对电机实现过载保护过载保护的继电器，是利用电流的热效应原理工作的的继电器，是利用电流的热效应原理工作的 发热元件 常闭触头 双金 属片 I 扣板 I 发热元件 发热元件 电动机过载时 转速n降低 一段电阻不大的电阻丝 s增大 I2 增大 I1增大 电阻丝发热 热元件要串联在主电路中 I 双金 属片 双金属片 两种具有不同热膨胀系数的金属片。 受热时，由于双金属片的膨胀程度不同，下层 的膨胀系数大，下层的膨胀程度大于上层，双
16、金属 片向上弯曲，使扣板托扣，触点动作。 常闭触点接在控制电路中。 发热元件 常闭触头 双金 属片 I 扣板 工作原理： 主电路电流超过额定值 电阻丝发热 双金属片受热膨胀 向上弯曲 双金属片与扣板托扣 断开控制电路 断开主电路 弹簧带动扣板将常闭触点断开 符号 串联在主电路中 常闭触头 FR 控制触头，串联在控制电路中， 控制电机的通、断电 发热元件FR 热继电器的技术指标 整定电流：指长期通过热元件而不至于引起其动 作的最大电流。当热元件中的电流超过此电流20% 时，热继电器应在20分钟内动作。（应注意整定 电流与电动机的额定电流基本一致。） 说明 1、电机起动时，由于双金属片使其弯曲到常闭触点断开的程 度需要一段时间，因此电机起动过程中热继电器不动作。 2、由于热继电器比熔断器
