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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？鼠笼型异步机转子转子 各部分的结构和作 用是什么？定
2、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，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
3、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n1AXBYCZ三相定子 绕组中通 过的电流0iAiBiCti电流出t =0时电流和磁场情况N NS S电流入AAA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中两相的顺序即可。0iAiBiCti0iBiAiCti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 n1
4、 1之间 有什么关系？AXYCBZAiBiAiCYZCBX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。XiBiAiCAAXCXBCYZ ZBY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n1AXBYCZN NS S(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
5、 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 n1 1吗？转子与旋转磁场间没有相对运动提示：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：
6、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
7、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
8、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 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。SN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 B1 1、B
9、B2 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
10、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：（
11、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：TU12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Tn0情况时，电动机处于发电状态，发电
12、状态，此时在转子导体中感应电流，感应电流的方向与原感应电流，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电流方向相反，因此产生的电磁转矩方向也 相反，相反，这种制动称为再生发电制动。再生发电制动。5.45.4 常用控制电器常用控制电器5.4.1 5.4.1 常用低压电器常用低压电器1开关电器HKHK系列瓷底胶盖刀开关图符号及外形图系列瓷底胶盖刀开关图符号及外形图组合开关图符号及外形图组合开关图符号及外形图组合开关内部解剖图组合开关内部解剖图刀开关刀开关适用于不频繁接通和断适用于不频繁接通和断 开电路开电路；组合开关；组合开关适用于机床设备适用于机床设备 的电源引入开关的电源引入开
13、关。断路器（自动空气开关）简介断路器（自动空气开关）简介断路器产品外形图U V W弹簧主触头 搭钩电磁脱扣器欠电压脱扣器热脱扣器DZ型低压断路器工作原理图低压断路器的三副主触头串联在被保护的三相主电路中，由于搭钩钩 住弹簧，使主触头保持闭合状态。当线路正常工作时，电磁脱扣器中线圈所 产生的吸力不能将它的衔铁吸合。如果线路发生短路和产生较大过电流时， 电磁脱扣器中线圈所产生的吸力增大，将衔铁吸合，并撞击杠杆，把搭钩顶 上去，在弹簧的作用下切断主触头，实现了短路保护短路保护。如果线路上电压下降 或失去电压时，欠电压脱扣器的吸力减小或失去吸力，衔铁被弹簧拉开，撞 击杠杆，把搭钩顶开，切断主触头，实现
14、了过载保护过载保护。 工作原理工作原理熔断器简介熔断器简介熔断器产品外形图熔断器产品外形图熔断器简称保险丝保险丝，是最简单有效 的短路保护短路保护装置。熔断器中的熔丝和熔片是用易熔合 金制成的，当流过熔体的电流大于电流大于 它的整定值它的整定值时，熔体立刻熔断，切熔体立刻熔断，切 断电源，起到保护作用断电源，起到保护作用。 一般照明电路，熔体INIL；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组成
15、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FRFR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，
