《电机与电气控制案例教程 教学课件 ppt 作者 何永艳 王锁庭 主编第2章 三相交流异步电动机与拖动控制1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机与电气控制案例教程 教学课件 ppt 作者 何永艳 王锁庭 主编第2章 三相交流异步电动机与拖动控制1（103页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电机与电气控制案例教程,学习目标： 1.认识各种低压电器 2.认识各种交流电动机 3.学会各种控制电路并能对电路故障进行诊断与维修,第二章 三相交流异步电动机与拖动控制,2.1 案例1：三相交流鼠笼式异步电动机的点动控制,【案例说明】 电动葫芦、地面操作的小型行车及某些机床辅助运动的电气控制都是通过单向点动控制线路实现的。也就是当生产机械需要做调整运动时，需要进行点动控制。,2.1.1【解决方案】控制电路的实现,(b) 主电路 控制电路 图2-1 单向点动控制电路,接触器和按钮组成的控制电路是目前广泛采用的电动机控制方式。,该电路的特点：是采用了接触器控制，因此控制安全，达到了以小电流控制大电
2、流的目的。,由熔断器FU1和FU2实现短路保护,将交流电能转换为机械能的装置叫交流电动机。,2.1.2【知识进阶1】三相交流异步电动机的结构与基本原理,1.三相异步电动机的结构,组成部分：定子和转子。 注意： 各部分的组成作用。 由铁心和绕组组成。 铁心：是由一片片的硅钢片加工成一定的形状，然后叠压成为铁心的。 绕组：有三相，称为三相对称交流绕组。绕组按照一定的尺寸绕制成形，并按照一定的规律嵌放在铁心槽中。,1）.定子,定子铁心的组成,铁心由硅纲片叠成,铁心中的槽与线圈导体,铁心剖面图,定子绕组的组成,绕组展开图,铁心与展开线,鼠笼转子,2）转子,3）气隙,异步电机的气隙比同容量直流电机的气隙
3、小得多，在中、小型异步电动机中，一般为0.22.5mm。 气隙大小对电机性能影响很大，气隙愈大则为建立磁场所需励磁电流就大，从而降低电机的功率因数。太小会使加工和装配困难，运转时定转子之间易发生扫膛。,2.铭牌,（1）型号,我国生产的异步电动机的主要产品系列 :,（1）型号,Y系列。 YD系列是变极多速三相异步电动机。 YR系列是三相绕线式异步电动机。 YZ和YZR系列是起重和冶金用三相异步电动机。 YB系列是防爆式鼠笼异步电动机。 YCT系列是电磁调速异步电动机。,（2） 额定值,额定功率PN,额定运行时，轴上输出的 机械功率，单位为kW,额定电流IN,电动机在额定电压下运行，输出功率达到额
4、定值，流入定子绕组的线电流，单位为A。,额定电压UN和接法,额定运行状态时，定子绕组应加 的线电压，单位为V,220D/380Y V,电压为220V时，电动机 定子绕组用三角形联结,注：无论是哪种接法 上式计算功率的公式不变。,额定频率fN,额定转速nN,加在电动机定子绕组上的允许频率。我国电力网的频率规定为50Hz。,电动机在额定电压、额定频率和额定输出的情况下。单位为r/min。,绝缘等级,电动机内部所有绝缘材料允许的最高温度等级，它决定了电动机工作时允许的温升,Y系列,定额,按电动机在额定运行时的持续时间，定额分为连续（S1）、短时（S2）及断续（S3）三种,防护等级,提示电动机防止杂物
5、与水进入的能力。它是由外壳防护标志字母IP后跟2位具有特定含义的数字代码进行表定的 。,噪声器,震动量,为了降低电动机运输时带来的噪声 。中小型电动机噪声量的大致范围在50100dB之间,表示电动机震动的情况,3.三相异步电动机的工作原理,交流电动机的工作原理主要是产生旋转磁场,3.三相异步电动机的工作原理 (1) 旋转磁场,空间位置对称的三相绕组,通入三相对称的交流电流,建立起一个恒速旋转的磁场, 称为旋转磁场,图2-6 三相异步电动机最简单的定子绕组,旋转磁场的产生,磁势,电流产生磁势(按右手螺旋定则分析)。分 析时磁势用箭头表示方向。导体中电流用 和X表示方向。如图所示。,电流流进,电流
6、流出,旋转磁场的产生,磁场旋转示意图,旋转磁场的产生,(a) (b) (c) (d) 图2-7 三相交流电产生旋转磁场示意图,结论： 电流经过一个周期的变化时，磁场也 沿着顺时针方向旋转一周，即在空间 旋转的角度为360。,旋转磁场的产生,旋转磁场的转向,(a) (b) (c) (d) 图2-7 三相交流电产生旋转磁场示意图,当通入三相绕组中电流的相序为iUiviw，旋转磁场在空间是沿绕组始端UVW方向旋转的，在图中即按顺时针方向旋转,旋转磁场的转向,结论： 旋转磁场的方向是由三相电流的相序决定 的，即把通入三相绕组中的电流相序任意 调换其中的两相，就可改变旋转磁场的方向。,旋转磁场的转速n1
7、（又称同步转速）,旋转磁场的转速为,表2-4 不同磁极对数时的同步转速,(2)三相异步电动机的工作原理,设某个时候旋转磁场方向如图所示。磁场转速n1,转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，根据右手定则, 转子绕组内电动势和电流方向如图所示,根据左手定则，转子导体受力，方向如图所示。转子于是在电磁力矩的作用下被拖动，沿旋转磁场的旋转方向转动，形成转矩转子转速 nn1,n,N,S,n1,转子转速n总是小于旋 转磁场的转速n1。 所以称为异步电动机,异步电动机的定子和转子之间能量的传递是靠电磁感应作用的，故异步电动机又称感应电动机,其中由定子绕组切割磁场产生的感应电动势的大小为,由于定子绕组本身的阻
8、抗压降比电源电压要小得多，即可以近似认为电源电压U1与感应电动势E1相等,结论：当外加电源电压U1不变时，定子绕组中的主磁通m也基本不变。,（3）三相异步电动机的几个重要概念,转差,同步转速n1与转子转速n二者之差,电动机的转速随负载的变化而变化。,转差率,转差率(也叫滑差率) s,“转差”与同步转速n1的比值 s=（n1n）/ n1,正常运行的异步电动机，其s很小， 一般s=0.010.05,功率,异步电动机在正常运行时从电源上得到的电功率称为电动机的输入功率，用P1表示 电动机在正常运行时，拖动负载的及机械功率称为电动机的输出功率，用P2表示 一般电动机铭牌上标的功率值，是电动机在额定运行
9、时的输出功率。,效率：电动机输出功率P2与输入功率P1的比值，,输出功率,功率平衡方程式,异步电动机的功率流程图,P2=P1PCu1PFePCu2PmecPad=P1P,总损耗,电磁 转矩,输出 转矩,空载 转矩,转矩,2.1.3【知识进阶2】电气控制系统图,电气控制系统图：将电气控制系统中各电器元件及它们之间的连接线路用一定的图形表达出来 电气控制系统图一般包括电气原理图、电器布置图和电气安装接线图三种,1.电气控制系统图的图形符号,电气图示符号有图形符号、文字符号及回路标号等。,2.电气控制系统图,1）电气原理图 电气原理图是指用国家标准规定的图形符号和文字符号代表各种元件，依据控制要求和
10、各电器的动作原理，用线条代表导线连接起来。它包括所有电气元件的导电部件和接线端子，但不按电气元件的实际位置来画，也不反映电气元件的尺寸及安装方式。 绘制电气原理图应遵循的原则,2）电器布置图 电器布置图是表示电气设备上所有电器元件的实际安装位置，为电气控制设备的安装、维修提供必要的技术资料。电气元件均用粗实线绘制出简单的外形轮廓，而不必按其外形形状画出,3）电气安装接线图 电气安装接线图反映电气设备个控制单元内部元件之间的接线关系,2.1.4【知识进阶3】涉及的低压电器,1.低压电器的定义 凡是自动和手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象进行切换、控制、保护、检测、变换和调节目的的电器
11、元件统称为电器。 低压电器是指用于交流额定电压1200V及以下、直流额定电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。,低压 电器,配电 电器,控制 电器,接触器 继电器 起动器 ,时间继电器 热继电器 ,开关 熔断器 ,2.低压电器的分类 1）按用途分类,2）按动作方式分类 （1）自动切换电器：依靠电器本身参数变化或外来信号的作用，而自动完成接通、分断或使电机起动、反向以及停止等动作的电器，如接触器、继电器等 （2）非自动切换电器：依靠外力来进行切换等动作的电器。如按钮、刀开关等。 3）按执行功能分类 （1）有触点电器：利用可分离的动触点和静触点的接触和分离来实现电路的
12、通断。 （2）无触点电器：利用晶闸管开关效应，即没有触点的道统或截止来实现电路的通断。,3.低压电器的常用术语,闭合时间： 断开时间： 通断时间： 分断能力： 接通能力： 通断能力： 操作频率： 通电持续率 机械寿命： 电气寿命：,4.涉及的新元器件介绍,1）按钮,无论在何时，操作的过程都符合“先断再合”。,接触器是一种自动的电磁式开关，适用于远距离频繁地接通或断开交直流主电路及大容量控制电路的自动切换电器 。 接触器按主触点通过的电流种类，分为交流接触器和直流接触器两种。,2 ) 接触器,交流接触器结构,电磁系统,交流接触器的电磁系统主要由线圈、静铁芯和衔铁（动铁芯）三部分组成。其作用是利用
13、电磁线圈的通电或断电，使衔铁和静铁芯吸合或释放，从而带动动触点与静触点闭合或分断，实现接通或断开电路的目的。,衔铁运动方式：,图2-17 交流接触器电磁系统结构图 a)衔铁直线运动式；b）衔铁绕轴转动拍合式,为了减少工作过程中交变磁场在铁芯中产生的涡流及磁滞损耗，避免铁芯过热，交流接触器的铁芯和衔铁一般用E形硅钢片叠压铆成 。 交流接触器的线圈一般做成粗而短的圆筒形，并且绕在绝缘骨架上，使铁芯与线圈之间有一定间隙。,短路环的作用 保证了铁芯与衔铁在任何时刻都有吸力，衔铁将始终被吸住，振动和噪声会显著减小。 原因：交流接触器在运行过程中，线圈中通入的交流电在铁芯中产生交变的磁通，因此铁芯与衔铁间
14、的吸力也是变化的。这会使衔铁产生振动，发出噪声,图2-18 加短路环后的磁通和电磁吸力图 a)磁通示意图；b) 电磁吸力图,触点系统,触点接触形式：点接触、线接触、面接触,图2-19 触点的三种接触形式 a)点接触；b）线接触；c)面接触,点接触适用于电流不大，触头压力小的场合；线接触适用于接电次数多，电流大的场合； 面接触适用于大电流的场合。,(a) (b) (c) 图2-20 触点的结构形式 a) 点接触桥式触点； b) 面接触桥式触点； c）线接触指形触点,触点的结构形式,触点系统,KM,KM,KM,KM,灭弧装置,电弧产生：交流接触器在断开大电流或高电压电路时，在动、静触点之间会产生很
15、强的电弧 电弧特点：外部有白炽弧光，内部有很高的温度和密度很大的电流。 电弧的破坏力：1）会灼伤触点，减少触点的使用寿命；2）会使电路切断时间延长，甚至造成弧光短路或引起火灾事故。,灭弧方法,图2-21 灭弧装置 a)双断口电动力灭弧；b）纵缝灭弧,图2-22 栅片灭弧装置,灭弧方法有三种：双断口电动力灭弧 、纵缝灭弧、栅片灭弧,辅助部件,交流接触器的辅助部件有反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及底座、接线柱等。,（2）型号,（3）工作原理,当接触器的线圈通电后，线圈中流过的电流产生磁场，使铁芯产生足够大的吸力，克服反作用弹簧的反作用力，将衔铁吸合，通过传动机构带动三对主触点和常开辅助触点闭合，常闭辅助触点断开。当接触器线圈断电或电压显著下降时，由于电磁吸力消失或过小，衔铁在反作用弹簧力的作用下复位，带动各触点恢复到原始状态。,（4）交流接触器的应用,选择交流接触器时应注意以下几点： 触器的额定电压不得低于被控制电路的最高电压 接触器的定电流应大于被控制电路的最大电流，对于电动机负载有下列经验公式： 接触器在频繁起动、制动和正反转的场合时，一般其额定电流降一个等级来选用。 电磁线圈的额定电压应与所接控制电路的电压相一致。 接触器的触点数量和种类应满足主电路和控制线路的要求。,3）刀开关,封闭式负荷开关 可用于手动不频繁的接通和断开带负载的电路以及作为线路末端的短
