《电工技术 第2版 工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 黄军辉 黄晓红 26024-项目七异步电动机及控制电路的连接》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工技术 第2版 工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 黄军辉 黄晓红 26024-项目七异步电动机及控制电路的连接（163页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目七 异步电动机及控制 电路的连接,一、项目分析,项目实例内容 本项目将从最基本、最常用的控制元器件及其单元电路入手，介绍工程中最常用或具有一定代表性的继电器-接触器的电气拖动控制电路。,项目分析, 电力拖动控制系统是由电动机与各种控制电器，通过线路连接，从而实现工程中所需各种功能的电气系统，它可以采用继电器-接触器的逻辑控制方式，也可以采用更先进的可编程逻辑控制及计算机控制方式。, 现代技术在很大程度上已将这些控制方法进行了整合与优化，所以，在控制功能上，已很难将其严格区分。 尽管如此，继电器-接触器逻辑控制系统还是最基本的，是各种控制方法的基础。, 工程中的生产机械或自动控制系统按其功能
2、的不同，具有各自对应功能的控制环节，虽然结构各不相同，功能也多种多样，但它们都是由一些具有基本规律的基本环节、基本单元按一定的控制原则和逻辑规律，由基本的控制环节组合而成的，熟悉这些基本的控制环节是掌握电气控制技术的基础。, 在长期的生产实践中，人们已将这些基本控制环节总结成最基本的单元电路。,知识点,1电机与电力拖动的主要零部件和控制电路的基本规律； 2电机及拖动电路的基本结构、运行原理及控制环节； 3三相异步电动机的基本结构原理； 4常用的控制电器的特点。,能力点,1会分析研究电机与电力拖动的主要零部件和控制电路的基本规律； 2能分析工程中常用的电机控制系统； 3会分析电机的起动，制动及控
3、制系统的工作原理。,二、相关知识, 异步电动机是指由交流电源供电，电动机的转速随负载变化而稍有变化的旋转电机。 按供电电源的不同，主要分为三相异步电动机和单相异步电动机两大工业类。,（一）三相异步电动机的工作原理,1旋转磁场的产生 图7-1所示为异步电动机旋转原理示意图，在一个可旋转的马蹄形磁铁中间，放置一只可以自由转动的笼形短路线圈。,图7-1 异步电动机原理示意图, 当转动马蹄形磁铁时，笼形转子就会跟着一起旋转，这是因为当磁铁转动时，其磁感线切割笼型转子的导体，在导体中因电磁感应而产生感应电动势，由于笼形转子本身是短路的，在电动势作用下导体中就有电流流过，方向如图7-2中所示。,图7-2
4、异步电动机旋转原理图, 该电流又和旋转磁场相互作用，产生转动力矩，驱动笼型转子随着磁场的转向而旋转起来，这就是异步电动机的简单旋转原理。, 图7-3为三相异步电动机定子绕组结构示意图，（a）图为凸极式结构。,图7-3 定子三相绕组结构示意图, 在定子空间各相差120电角度的位置上布置有三相绕组U1U2、V1V2、W1W2，三相绕组接成星形连接。, 由于这种凸极式结构在电机制造时比较复杂，因此实际生产的三相异步电动机均采用隐极式结构，即在定子铁芯中冲有均匀分布的铁芯槽，在槽中放置三相定子绕组U1U2、V1V2、W1W2，如图7-3（b）所示（具体结构可参看下一节三相异步电动机的结构）。, 现向定
5、子三相绕组中分别通入三相交流电iu、iv、iw，各相电流将在定子绕组中分别产生相应的磁场，如图7-4所示，对该图作如下分析。,图7-4 两极定子绕组的旋转磁场,（1）t = 0的瞬间, iU = 0，故U1U2绕组中无电流；iV为负，假定电流从绕组末端V2流入，从首端V1流出，iW为正，由电流从绕组首端W1流入，从末端W2流出。 绕组中电流产生的合成磁场如图7-4（b）中（1）所示。,（2）t = 瞬间, iU为正，电流从首端U1流入，从末端U2流出；iV为负，电流仍从末端V2流入，从首端V1流出；iW为负，电流从末端W2流入，从首端W1流出。 绕组中电流产生的合成磁场如图7-4（b）中（2）
6、所示，可见合成磁场顺时针转过了90。,（3）t = 、 、2的不同瞬间, 三相交流电在三相定子绕组中产生的合成磁场，分别如图7-4（b）中（3）、（4）、（5）所示，观察这些图中合成磁场的分布规律可见：合成磁场的方向按顺时针方向旋转，并旋转了一周。, 由此可以得出如下结论：在三相异步电动机定子上布置结构完全相同的空间各相差120电角度的三相定子绕组，当分别向三相定子绕组通入三相交流电时，则在定子、转子与空气隙中产生一个沿定子内圆旋转的磁场，该磁场称为旋转磁场。,2旋转磁场的旋转方向, 旋转磁场的旋转方向取决于通入定子绕组中的三相交流电源的相序，且与三相交流电源的相序UVW的方向一致。 只要任意
7、调换电动机两相绕组所接交流电源的相序，旋转磁场即反转。, 这个结论很重要，因为后面将要分析到三相异步电动机的旋转方向与旋转磁场的转向一致，因此要改变电动机的转向，只要改变旋转磁场的转向即可。,图7-5 旋转磁场转向的改变,3旋转磁场的旋转速度,（1）当2p = 2 以上讨论的是两极三相异步电动机（即2p = 2）定子绕组产生的旋转磁场，由分析可见，当三相交流电变化一周后（即每相经过360电角度），其所产生的旋转磁场也正好旋转一周。, 故在两极电动机中旋转磁场的转速等于三相交流电的变化速度，即 n1 = 60f1 = 3000r/min。,（2）当2p = 4,（3）当三相异步电动机定子绕组为p
8、对磁极时，由以上分析可得，旋转磁场的转速为, 式中，f1为交流电的频率（Hz）；p为电动机的磁极对数；n1为旋转磁场的转速（r/min），又称同步转速。,4三相异步电动机的旋转原理, 转子的转速n一定要小于旋转磁场的转速n1，如果转子转速与旋转磁场转速相等，则转子导体不再切割旋转磁场，转子导体中就不再产生感应电动势和电流，电磁力F将为零，转子就将减速。,图7-6 三相异步电动机工作原理, 因此异步电动机的“异步”就是指电动机转速n与旋转磁场转速n1之间存在着差异，两者的步调不一致。 又由于异步电动机的转子绕组并不直接与电源相接，而是依据电磁感应来产生电动势和电流，获得电磁转矩而旋转，因此又称感
9、应电动机。, 把异步电动机旋转磁场的转速n1与电动机转速n之差与旋转磁场转速n1之比称为异步电动机的转差率s，即, 下面对转差率s作进一步分析： （1）当异步电动机在静止状态或刚接上电源的一瞬间，转子转速n = 0，则对应的转差率s = 1。,（2）如转子转速n = n1，则转差率s = 0。 （3）异步电动机在正常状态下运行时，转差率s在01变化。,（4）三相异步电动机在额定状态（即加在电动机定子三相绕组上的电压为额定电压，电动机输出的转矩为额定转矩）下运行时，额定转差率sN为0.010.05。 由此可看出，三相异步电动机的额定转速nN与同步转速n1较为接近。,（5）当三相异步电动机空载时（
10、即轴上没有拖动机械负载，电动机空转），由于电动机只需克服空气阻力及摩擦阻力，故转速n与同步转速n1相差甚微，转差率s很小，为0.040.07。,（二）三相异步电动机的结构, 三相异步电动机虽然种类繁多，但基本结构均是由定子和转子两大部分组成，定子和转子之间有空气隙。 图7-8为目前广泛使用的封闭式三相笼型异步电动机结构图，其主要组成部分有以下几种。,图7-8 三相绕线转子异步电动机外型,1定子, 定子是指电动机中静止不动的部分，主要包括定子铁芯、定子绕组、机座、端盖、罩壳等部件。,（1）定子铁芯, 定子铁芯作为电动机磁通的通路，对铁芯材料的要求是既要有良好的导磁性能，剩磁小，又要尽量降低涡流损
11、耗，一般用0.5mm厚、表面有绝缘层的硅钢片（涂绝缘漆或硅钢片表面具有氧化膜绝缘层）叠压而成。 在定子铁芯的内圆冲有沿圆周均匀分布的槽，在槽内嵌放三相定子绕组。,（2）定子绕组, 三相异步电动机的定子绕组作为电动机的电路部分，通入三相交流电即可产生旋转磁场，它是由嵌放在定子铁芯槽中的线圈按一定规则连接而成的。, 定子三相绕组的结构完全对称，一般有6个出线端U1、U2、V1、V2、W1、W2置于机座外部的接线盒内，根据需要接成星形（Y）或三角形（），如图7-11所示。 也可将6个出线端接入控制电路中实现星形与三角形的换接。,图7-11 三相笼型异步电动机出线端,（3）机座, 机座的作用是固定定子
12、铁芯和定子绕组，并通过两侧的端盖和轴承来支承电动机转子。 运行中产生的热量。,（4）端盖, 端盖除对内部起保护作用外，还借助于滚动轴承将电动机转子和机座连成一个整体。,2转子, 转子指电动机的旋转部分。 包括转子铁芯、转子绕组、风扇、转轴等。,（1）转子铁芯, 转子铁芯是电动机磁路的一部分，并用于放置转子绕组，一般用0.5mm硅钢片冲制叠压而成。,（2）转子绕组, 转子绕组用来切割定子旋转磁场，产生感应电动势和电流，并在旋转磁场的作用下受力而使转子转动，分笼型转子和绕线型转子两类，笼型和绕线转子异步电动机即由此得名。,3其他附件,（1）轴承 轴承用来连接转动部分与固定部分，目前多采用滚动轴承以
13、减少摩擦阻力。,（2）轴承端盖, 轴承端盖用来保护轴承，使轴承内的润滑脂不致溢出，并防止灰、砂、脏物等浸入润滑脂内。,（3）风扇, 风扇用于冷却电动机。,4电动机铭牌, 在三相异步电动机的机座上均装有一块铭牌，如图7-16所示。 铭牌上标出了该电动机的型号及主要技术数量，供正确使用电动机时参考。,图7-16 三相异步电动机铭牌,（三）常用的控制电器, 工程中，常用的控制电路有各种开关，熔断器、断路器、主令电器、接触器和继电器等，下面重点介绍接触器和继电器。,1接触器, 利用电磁、气动或液动原理，通过控制电路来实现主电路的通断。 接触器不能切断短路电流，因此接触器通常须与熔断器配合使用。,（1）
14、交流接触器, 交流接触器主要用于接通和分断电压至1140V、电流630A以下的交流电路。 在设备自动控制系统中，可实现对电动机和其他电气设备的频繁操作和远距离控制。, 交流接触器的基本结构与工作原理, 接触器由电磁机构、触点系统和灭弧系统3部分组成，其图形及文字符号如图7-19所示。,图7-18 接触器外形、结构示意图,图7-19 接触器图形及文字符号, 交流接触器的工作原理是：当吸引线圈通电后，衔铁被吸合，并通过传动使触点动作，达到接通或断开电路的目的；当线圈断电后，衔铁在反力弹簧的作用下回到原始位置使触点复位。, 交流接触器的主要技术参数, 交流接触器的主要技术参数有额定电压、额定电流、通
15、断能力、机械寿命与电寿命等。,（a）额定工作电压, 额定工作电压是指在规定条件下，能保证电器正常工作的电压值。 它与接触器的灭弧能力有很大的关系。 根据我国电压标准，接触器额定工作电压常见的有交流110V、127V、220V、380V、660V、1140V等。,（b）额定电流, 额定电流是由接触器在额定的工作条件（额定电压、操作频率、使用类别、触点寿命等）下所决定的电流值。 目前我国生产的接触器额定电流一般小于或等于630A。,（c）通断能力, 通断能力以电流小大来衡量。 接通能力是指开头闭合接通电流时不会造成触点熔焊的能力；断开能力是指开关断开电流时能可靠熄灭电弧的能力。 通断能力与接触器的
16、结构及灭弧方式有关。,（d）机械寿命, 机械寿命是指在无需修理的情况下所能承受的不带负载的操作次数。 一般接触器的机械寿命达600万1000万次。,（e）电寿命, 电寿命是指在规定使用类别和正常操作条件下不需修理或更换零件的负载操作次数。 一般电寿命约为机械寿命的1/20。 此外，还有操作频率，吸引线圈的参数，如额定电压、起动功率、吸持功率和线圈消耗功率等。, 交流接触器的型号及意义如下：, 交流接触器的选用, 由于使用场合及控制对象不同，接触器的操作条件与工作繁重程度也不相同。 因此在选用接触器时必须根据实际使用条件正确选用。,2继电器, 继电器是一种根据外界输入信号（电信号或非电信号）来控制电路“接通”或“断开”的一种自动电器，主要用于控制、线路保护或信号转换。, 继电器的种类很多、
