《电工技术 教学课件 ppt 作者 王海燕 6_项目六 继电-接触器控制电路的设计与安装》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工技术 教学课件 ppt 作者 王海燕 6_项目六 继电-接触器控制电路的设计与安装（218页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目一 电路的基本分析与检测 项目二 电路的暂态分析与检测 项目三 单相交流电路的分析与检测 项目四 三相交流电路的分析与检测 项目五 变压器原理分析与检测 项目六 继电-接触器控制电路的设计与安装,项目六 继电-接触器控制电路的设计与安装 项目六 继电-接触器控制电路的设 计与安装,学习任务,1)了解异步电动机的种类、基本结构及性能。,2)理解领会异步电动机的工作原理、控制方式及应用。,3)掌握异步电动机的继电-接触器控制电路分析、设计、拆装及应用。,任务18 三相异步电动机 能实现机械能与电能相互转换的旋转机械称为电机,它包括 发电机和电动机。其中发电机是把机械能转换为电能的电 机;电动机
2、是将电能转换为机械能的电机。,18.1 三相异步电动机的结构,三相异步电动机由静止和旋转的两个基本部分构成。静止的部分 叫定子,转动的部分叫转子,在定子与转子之间有一定的间隙称为 气隙。其结构如图18-1所示。,图18-1 三相异步电动机的组成结构图,1.定子,图18-2 定子冲片及铁心,图18-3 定子绕组的联结方法,图18-4 铜条笼型转子结构,图18-5 铸铝笼式转子结构,2.转子,转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴等部分组成。转子铁心是电机 主磁路的另一部分,它固定在转轴上,转子铁心采用0.27mm或0.15mm厚 硅钢冲片叠压而成,其外圆上有均匀分布的槽,用以嵌放转子绕组。,图18-
3、6 绕线型异步电动机转子,18.2 三相异步电动机的工作原理,18.2.1 旋转磁场,1. 旋转磁场的产生 定子铁心槽中放有三相对称定子绕组U1U2、V1V2和W1W2。设将三相绕 组联结成星形,接在三相电源上,绕组中便通入三相对称电流iU、iV、iW。,图18-7 三相电流产生的旋转磁场(p=1),2. 旋转磁场的旋转方向,从图18-7b可以看出,三相合成磁场的轴线总是与电流达到最大值的那一 相绕组轴线重合。所以,旋转磁场的转向取决于三相电源通入定子绕组 电流的相序:UVW。若将交流电U相接U相绕组,V相接V相绕组,W 相接W相绕组,则旋转磁场的转向为U相V相W相,即顺时针方向旋转 。,3.
4、 旋转磁场的转速,旋转磁场的极数就是三相异步电动机的极数,它和三相绕组的连接方式 有关。在图18-7中,每相绕组只有一个线圈,均匀排放在定子铁心的6个槽 内,绕组的始端之间相差120空间角,则产生的旋转磁场具有一对磁极,即 p=1(p是磁极对数)。,图18-8 磁场逆时针旋转,图18-9 四极旋转磁场(p=2),表18-1 旋转磁场的转速,18.2.2 工作原理,1.转子转动原理 向三相定子绕组中通入三相交流电就会在空间产生旋转磁场,如图18-10 所示,N、S用来表示定子旋转磁场的磁极。当旋转磁场以n1顺时针旋转 时,转子导体则相对旋转磁场逆时针转动而切割磁力线,图18-10 异步电动机的转
5、子 转动原理图,2. 转差率s 转子总是跟随旋转磁场而转动,且转子的转速n总是略小于旋转磁场的转 速n1。若转子与旋转磁场之间没有相对运动,磁力线就不切割转子导体, 转子的电动势、电流以及电磁力等均不存在。转子的转速n与旋转磁场 转速n1只能异步,这就是异步电动机名称的由来。通常把旋转磁场的转 速n1叫做同步转速,转子的转速n叫做异步转速。又因为转子导体的电流 是由旋转磁场感应而来,所以又称为感应电动机。,【例18.1】 一台三相异步电动机,已知p=2,nN=1440,试求额定转差率 sN。,解: 由已知条件p=2,可得,电动机的额定转差率sN为,【例18.2】 一台三相异步电动机的额定转速n
6、N=1460r/min,电源频率,f=50Hz,求该电动机的同步转速、磁极对数和额定运行时的转差率。,解: 由于额定转速小于且接近同步转速,查表18-1,可知与1460r/min最接 近的同步转速为n1=1500r/min,对应的磁极对数为p=2。所以额定运行时 的转差率,18.3 三相异步电动机的运行原理,18.3.1 电动势和电流 从异步电动机的结构可知:三相异步电动机的定子绕组相当于变压器一 次绕组,转子绕组相当于变压器二次绕组;功率传递与变压器一样通过电 磁感应来实现。因此,三相异步电动机各绕组中的电压、电流之间的关 系与变压器有着相似的关系式。,1.旋转磁场对定子绕组的作用,异步电动
7、机的定子绕组是静止不动的,所以旋转磁场和定子绕组的导体 之间就有相对运动,必然会在定子绕组中产生感应电动势,且感应电动势 的频率和电源频率一样。而感应电动势的大小为,2.旋转磁场对转子的作用,(1)转子绕组中感应电动势、电流的频率,(2)转子绕组中的感应电动势,(3)转子绕组中的电流和功率因数 转子绕组电路中除了有绕组导线电 阻R2外,还有因漏磁通存在而等效的漏感抗X2,它也随s的变化而变化。,18.3.2 电磁转矩 三相异步电动机作为动力机械,其转轴上输出的两个最主要物理量为:电 磁转矩T和转速n。可以证明, 三相异步电动机的电磁转矩T与转子绕组 中的电流I2、定子旋转磁场的每极主磁通及转子
8、绕组电路的功率因数 cos2成正比,可表示为,18.3.3 机械特性 当电源电压U1和转子电阻R2一定时,电磁转矩T和转差率s的关系,称为三 相异步电动机的转矩特性。可画出T=f(s)曲线,如图18-11a所示。实际生 产中,人们更关心转速n与电磁转矩T之间的关系n=f(T),把曲线T=f(s)顺时 针转过90并相应地转换坐标轴,即可得机械特性曲线n=f(T),如图18-11b 所示。,图18-11 由T=f(s)曲线变换为n=f(T)曲线,1.稳定区和不稳定区,以最大转矩Tm为界划分,上边的为稳定运行区,下边的为不稳定区。,(1)工作于稳定区 稳定运行区域:AB段。 稳定运行时,电动机轴上输
9、出的转矩等于负载转矩T=T2,当负载转矩发生 变化时,电动机能自动调节到新的稳定运行状态。,(2)工作于不稳定区 不稳定区域: B点向下一段。 缺点:电动机工作于不稳定区,电磁转矩不能自动适应负载转矩变化,不能 稳定运行。,2.三个重要转矩,在机械特性曲线上,应注意三个转矩:额定转矩TN、最大转矩Tm、起动转 矩Tst。,(1)额定转矩TN 电动机轴上带动额定负载时转轴上的输出转矩,称为额 定转矩。 在电动机的铭牌和产品目录中,通常给出电动机的额定输出功率PN和额 定转速nN,可得电动机的额定转矩为,【例18.3】 某普通车床的主轴电动机(Y132M4型)的额定功率为7.5 kW,额定转速为1
10、440r/min,则其额定转矩为多少?,解:,三相异步电动机的额定工作点通常约在机械特性稳定区的中部,如 图18-11所示,为避免电动机出现过热现象,不允许电动机在超过额定转矩 情况下长期运行。,(2)最大转矩Tm 最大转矩Tm是电动机输出的最大转矩,也称为临界转 矩。,(3)起动转矩Tst 电动机在接通电源起动的瞬间,n=0(s=1),这时的转矩称 为起动转矩Tst。,【例18.4】 已知两台异步电动机的额定功率都是5.5kW,其中一台额定转 速为2900r/min,过载系数2.2,另一台额定转速960r/min,过载系数2.0,求它 们的额定转矩和最大转矩?,解:第一台电动机额定转矩为,最
11、大转矩为,第二台电动机额定转矩为,最大转矩为,此例说明,若电动机的输出功率相同,转速不同,则转速低的转矩较大。,18.4 三相异步电动机的铭牌 每台电动机出厂前,机座上都钉有一块铭牌,如图18-12所示。要正 确使用电动机,必须要看懂铭牌上的技术数据。现以Y160L4型 三相交流异步电动机为例,说明铭牌上各数据的含义。,1.型号,型号是电动机类型和规格的代号。国产三相交流异步电动机的型号由 汉语拼音字母和阿拉伯数字等组成,如图18-12所示。,2.额定功率 额定功率是指电动机在额定状态下运行时,轴上输出的机械功率。,3.额定电压 额定电压是指电动机在额定状态下运行时,定子绕组应加的线电压值。,
12、4.额定电流 额定电流是指电动机在额定状态下运行时,定子绕组的线电流值。,5.额定转速 额定转速是指电动机在额定状态下运行时,转轴上输出的转速。,6.接法,7.额定工作方式 额定工作方式是指三相交流异步电动机按铭牌额定值工作时允许的工 作方式。一般分为:,8.额定频率,额定频率是指三相交流异步电动机使用的交流电源的频率,我国统一为5 0Hz。,9.温升 温升是指三相交流异步电动机在运行时允许温度的升高值。最高允许 温度等于室温加上此温升。,10.绝缘等级,绝缘等级是指三相交流异步电动机所用的绝缘材料等级。三相交流异 步电动机允许温升的高低,与所采用的绝缘材料的耐热性能有关。共分 为七个等级,绝
13、缘等级与三相交流异步电动机的允许温升关系见表18-2 。,表18-2 绝缘材料耐热性能等级,11.防护等级,防护等级是指三相交流异步电动机外壳防护形式的分级。IP表示防固体 异物进入和防水综合防护等级,后两位数字分别表示防异物和防水的等 级均为四级。,【例18.5】 Y180M4型电动机技术数据:额定功率PN= 18.5kW,额定转 速nN=1440r/min,额定电压UN=380V, 联结,额定电流IN=35.9A,额定功率 因数cosN=0.86,Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.5,Tm/TN=2.2,试求:1)磁极对数;2)额定转 差率;3)起动电流;4)额定转矩;5)起动转矩;
14、6)最大转矩。,解:1)磁极对数:由于nN=1440r/min,所以n1=1500r/min,由表18-1可知电动机 的磁极对数p=2。,实际上,由其型号最后的数字4也可知:它是两对磁极的电动机。,2)额定转差率:,3)起动电流:由已知Ist/IN=7.0得,4)额定转矩:,5)起动转矩:由已知Tst/TN=1.5得,6)最大转矩:由已知Tm/TN=,18.5 三相异步电动机的使用,18.5.1 三相异步电动机的起动,1.起动性能,电动机的起动就是从定子接通电源,使电动机的转子由静止加速到以一 定的稳定转速运转状态,这一过程称为起动。起动过程所需时间很短,一 般在几秒钟以内。电动机功率越大或带
15、的负载越重,起动时间就越长。 电动机能够起动的条件是起动转矩Tst必须大于负载转矩。,1)起动电流要小。,电动机若起动频繁,由于热量的积累对电动机就有影响。因此在实际操 作中尽可能不让电动机频繁起动。如用离合器将主轴与电动机轴相脱 离,而不将电动机停下来。过大的起动电流将导致供电线路的电压在电 动机起动瞬间突然降落,以致影响到同一线路的其他电气设备的正常工 作,如灯光的明显闪烁;正常运转的电动机的转速下降,以致使电动机停下 来;某些电磁控制元件产生误动作等。,2)起动转矩要大,起动时间短。,由上述可知,异步电动机起动时的主要缺点是起动电流较大,起动转矩小 。所以笼型异步电动机的起动性能较差。为
16、了减小起动电流(有时也为 了提高或减小起动转矩),必须采用适当的起动方法。,3)起动设备尽可能简单、经济、操作要方便。,2.笼型异步电动机的起动方法 笼型异步电动机的起动方法有直接起动(全压起动)和减压起动两种。,图18-13 直接起动原理图,(1)直接起动(全压起动) 直接起动就是利用刀开关或接触器将电动机直,接接到具有额定电压的电源上起动,如图18-13所示。 直接起动一般只用于小容量电动机,如7.5kW以下的电动机可采用全压起 动。如果电源容量足够大,就可允许容量较大的电动机直接起动。可参 考下列经验公式来确定电动机是否直接起动,即,图18-14 /减压起动原理图,【例18.6】 一台20kW的电动机,起动电流与额定电流之比为6.5,其电源 变压器容量为560kVA,问能否全压起动?另一台75kW的电动机,起动电 流与额定电流之比为7,能否全压起动?,解:对于20kW的电动机,根据经验公式得,由于电源允许的起动电流倍数大于全压起动电流倍数,所以允许全 压起动。,对于75kW的电动机,根据经验公式得,由于电源允许的起动电流倍数小于全压起动电流倍数
