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三相交流异步电动机的根本结构,二、三相交流异步电动机的根本结构及铭牌数据,三相交流异步电动机由两个根本局部组成，固定不动的局部叫定子，转动的局部叫转子。,为了保证转子能在定子腔内自由地转动，定、转子之间需要留有0.2-2mm的空气隙，,2024/11/5,1定子,定子由机座、定子铁心和定子绕组等三局部组成。,机座：主要是用来固定定子铁心和定子绕组，并以前后两个端盖支承转子的转动，其外表还有散热作用。,定子铁心：是电机磁路的一局部,为了减少磁滞和涡流损耗,它常用0.35或0.5mm厚的硅钢片叠装而成，铁心内圆上冲有均匀分布的槽，以便嵌放定子绕组。,第4章 电动机,2024/11/5,定子绕组：是电机的电路局部,一般采用高强度聚脂漆包铜线或铝线绕制而成。三相定子绕组对称分布在定子铁心槽中，可根据需要接成星型Y或三角型。,第4章 电动机,2024/11/5,2转子,转子由转子铁心、转子绕组和转轴三局部组成。,转子铁心 也是电机磁路的一局部，它常用0.5mm厚的硅钢片叠装成圆柱体，并紧固在转轴上。铁心外圆上冲有均匀分布的槽，以便嵌放转子绕组。,转子绕组分为笼型和绕线型两种。,笼型绕组：是在转子铁心槽中嵌放裸铜条或铝条，其两端用端环联接。由于形状与鼠笼相似，故叫鼠笼转子，简称笼型转子。,第4章 电动机,2024/11/5,绕线式转子绕组：与定子绕组相似,也是由绝缘的导线绕制而成的三相对称绕组,其极数与定子绕组相同,。,转子绕组,一般接成星形,三个首端分别接到固定在转轴上的三个滑环(也称集电环)上,由滑环上的电刷引出与外加变阻器联接,构成转子的,闭合回路,。,第4章 电动机,绕线式转子联接示意图,1集电环 2电刷 3变阻器,2024/11/5,转轴,转轴的作用是支承转子，传递和输出转矩，并保证转子与定子之间圆周有均匀的空气隙。转轴一般用中碳钢棒料经车削加工而成。,3空气隙,空气隙也是电机主磁路的一局部,气隙越小,磁阻越小，功率因数越高,空载电流也就越小。,中小型电动机的气隙一般为0.2mm-2mm。,第4章 电动机,2024/11/5,(1)型号,第4章 电动机,2,.,三相异步电动机的铭牌数据,2024/11/5,(2)额定数据,额定功率：也称额定容量,指电动机在额定工作状态下运行时转轴上输出的机械功率。单位为瓦特(W)或千瓦特(KW)。,额定电压：电动机定子绕组规定使用的线电压。单位为伏特V。,额定电流：指电动机在额定电压下，输出额定功率时，流过定子绕组的线电流。单位为安培A。,额定频率：指电机所接交流电源的频率，单位为赫兹HZ。我国规定电力网的频率为50HZ 。,第4章 电动机,2024/11/5,额定转速：指电动机在额定电压、额定频率及额定输出功率的情况下，转子的转速。单位为转/分r/min。,接法：指电动机定子绕组的连接方式，常用的接法为星形Y和三角形两种。,绝缘等级：指电动机绕组所采用的绝缘材料的耐热等级，它说明了电动机所允许的最高工作温度。,定额：指电动机在额定条件下，允许运行的时间长短。一般有连续、短时和断续周期三种工作制。,第4章 电动机,2024/11/5,三相对称定子绕组中通入三相对称交流电，,气隙中产生一个转速为n1的旋转磁场，,该磁场将切割转子绕组，在转子绕组中产生感应电动势,由于转子绕组是闭合的，那么会在转子绕组中产生感应电流，,转子中的感应电流又处于定子旋转磁场中，与磁场相互作用而产生电磁转矩。,从而使转子沿着旋转磁场的方向旋转起来。,第4章 电动机,三、,三相异步电动机的工作原理,1,.,工作原理简介,2024/11/5,但转子的转速永远小于旋转磁场的转速，只有保持一定的转速差，才能使转子导体相对磁场产生切割运动而产生感应电流。,如果没有切割运动，就不会产生感应电流，也就不会产生电磁转矩，当然转子就无法旋转起来。,异步电动机的名称就是由此而得来，又由于这种电机是借助于电磁感应而传递能量的，故又称为感应式异步电动机。,第4章 电动机,2024/11/5,1旋转磁场n1的产生：,三相对称定子绕组中通入三相对称交流电，电机气隙中产生一个转速为的旋转磁场。,第4章 电动机,2,.,旋转磁场,n,1,2旋转磁场n1的转速：,定子旋转磁场每分钟的转速n1、定子电流频率f1及磁极对数p之间的关系是,2024/11/5,(3)旋转磁场,n,1,的转向,旋转磁场的转向由定子绕组中通入的电流的,相序,来决定，欲改变旋转磁场的转向，只需要改变通入三相定子绕组中电流的相序，即,把三相定子绕组首端的任意两根与电源相连的线对调,，,就改变了定子绕组中电流的相序，旋转磁场的转向也就改变了。,第4章 电动机,2024/11/5,三相交流异步电动机的使用主要包括电机的起动、反转、调速和制动等内容。,第4章 电动机,四、,三相交流异步电动机的使用,1,.,交流异步电动机的起动,异步电动机接入三相电源后，转子从静止状态过渡到稳定运行状态的中间过程叫做起动。,异步电动机的起动电流大与起动转矩小是起动时存在的主要问题。,2024/11/5,1直接起动,所谓直接起动，就是将电动机的定子绕组直接接到具有额定电压的三相电源上，故又称全压起动。,直接起动的优点是起动设备和操作都比较简单，缺点就是起动电流大、起动转矩小。,直接起动电动机，供电部门一般规定如下：,用电单位有独立的变压器供电，假设电动机起动频繁，当电动机容量小于变压器容量的20%时允许直接起动；假设电动机不是频繁起动，那么其容量小于变压器容量的30%时允许直接起动。,用电单位没有独立的供电变压器，以电动机起动时电源电压的降低量不超过额定电压的5%为原那么。,第4章 电动机,2024/11/5,2降压起动,所谓降压起动，就是在电动机的起动时采用起动设备，降低加在电动机定子绕组上的电压来限制起动电流，待起动完毕电动机到达额定转速时再恢复至全压，使电动机正常运行。,降压起动在减少起动电流的同时，也会使起动转矩下降较多，故降压起动只适用于在空载或轻载下起动的电动机。,第4章 电动机,几种常用的降压起动方法：,Y-降压起动,自耦变压器降压起动,电子软起动器起动,2024/11/5,电动机转子的旋转方向与旋转磁场的转向相同，假假设需要电动机反转，只要改变其旋转磁场的转向即可。,故，只要将三根电源线中的任意两根对调,改变接入电动机电源的相序，就能实现电动机的反转。,第4章 电动机,2,.,交流异步电动机的反转,电 源,U,V,W,M,3,U,V,W,电 源,M,3,电动机,正转,电动机,反转,2024/11/5,电动机的调速是指在负载不变的情况下,人为地改变电动机的转速,以满足各种生产机械的要求。,调速的方法很多，可以采用机械调速变速机构，也可以采用电气调速。,电气调速可以大大简化机械变速机构，降低调速本钱，并获得较好的调速效果，故得到了广泛的应用。,第4章 电动机,3,.,交流异步电动机的调速,2024/11/5,第4章 电动机,变频调速,改变电源频率是一种很有效的无级调速方法，但必须配备较为复杂的变频设备。,变极调速,变极调速是通过改变电动机磁极对数的一种调速方法，由于磁极对数只能成对的改变，所以它属于有级调速。,变转差率调速,改变转差率的调速方法有：改变电源电压、改变绕线式转子的转子回路电阻等。,2024/11/5,当电动机断开交流电源后给它施加一个与转动方向相反的转矩，使电动机很快停转的方法叫做制动。,三相异步电动机的制动可分为机械制动和电气制动两大类。,机械制动,利用机械装置使电动机在交流电源切断之后迅速停止转动的方法。比较常见的机械制动器是电磁抱闸、电磁摩擦片制动器，磁粉制动器等。,第4章 电动机,3,.,交流异步电动机的制动,2024/11/5,电气制动,在电动机转子上产生一个与转动方向相反的电磁转矩，作为制动力矩迫使电动机迅速停止转动。,电气制动方法很多，常用的有反接制动和能耗制动。,第4章 电动机,2024/11/5,反接制动,反接制动是在切断三相电源后，立即将三根电源线中的任意两根对调后再接入电动机的定子绕组上其操作方法与电动机的反转相同。当电机转速接近零时，应立即切断电源，防止电动机反转，反接制动过程结束。,反接制动的优点是制动方法简单、制动过程迅速、制动效果好。缺点是制动时有机械冲击、能量损耗较大。,第4章 电动机,2024/11/5,能耗制动,能耗制动是在切断三相电源后，立即在其定子绕组中,通入直流电,。,在制动过程中，把转子的动能转换为电能，并以热能的形式消耗在转子电阻上，故称为能耗制动。,此种制动方式的优点是制动平稳、制动时能量损耗较小。缺点是需要外接直流电源，而且在低速时制动效果不太好。,第4章 电动机,2024/11/5,三相交流异步电动机是电力拖动系统中的主要动力，在拖动系统中，电动机的选择包括确定电动机的种类、电动机的结构型式、电动机的额定电压、额定转速和额定功率等。,第4章 电动机,四、,三相交流异步电动机的选用,2024/11/5,低压电器是现代工业过程自动化的重要部件，它们是组成电气设备的根底配套元件。低压电器包括了配电电器和控制电器。,由按钮、接触器、继电器等低压电器组成，可以实现远距离控制的电气控制系统被称为继电接触控制系统。,它能实现电力拖动系统的起动、反转、制动、调速和保护，实现生产过程的自动化。,第4章 电动机,4,.,2,常用低压电器及继电接触控制系统,2024/11/5,低压电器，通常是指工作在交流电压1200V及其以下或直流电压1500V及其以下的电路中，起通断、控制、检测、保护和调节作用的电气设备。,低压电器的种类很多，就其用途或控制的对象不同，主要可分为两大类，即低压配电电器如：刀开关、转换开关、低压断路器、熔断器等和低压控制电器如：接触器、继电器、主令电器等。,第4章 电动机,一、,常用低压电器,2024/11/5,刀开关是一种非自动切换的配电电器，主要用作低压电源电压在500V以下的引入开关，使用时为确保维修人员的平安，由其将负载电路和电源明显的隔开。,刀开关的结构简单，其极数有单极、两极和三极三种，每种又有单投与双投之分。,应当注意：在安装刀开关时电源进线应接在静触头刀座上，负载那么接在可动刀片一端。如此，断开电源的时候裸露在外的触刀就不会带电。,第4章 电动机,1,.,刀开关,2024/11/5,HK2系列开启式负荷开关瓷底胶盖刀开关，它的闸刀装在瓷制底座上，每相还附有熔体，主要用作照明电路和功率小于5.5kW电动机的主电路中不频繁通断的控制开关。,第4章 电动机,2024/11/5,组合开关又名转换开关，也是一种刀开关，不过它的刀片是转动式的。,组合开关的结构比较紧凑，其实质是一种具有多触点、多位置的刀开关，有单极、双极、多极之分。除用作电源的引入开关外，还被用来直接控制小容量电动机及控制局部照明电路等。,第4章 电动机,2,.,组合开关,2024/11/5,主令电器是电气控制系统中，,用于发送控制指令,的非自动切换的小电流开关电器。,利用它控制接触器、继电器或其他电器，使电路接通和分断来实现对生产机械的自动控制。,主令电器应用广泛，种类繁多，主要有按钮、行程开关、接近开关、万能转换开关、凸轮控制器、主令控制器等。,第4章 电动机,3,.,主令电器,2024/11/5,1按钮,按钮又称按钮开关，是一种用来短时接通或分断小电流电路的手动控制电器。,常用的按钮能够自动复位，通常它远距离发出“指令控制继电器、接触器等电器，再由它们去控制主电路的通断。,第4章 电动机,2024/11/5,复合按钮的动作原理是：,按下按钮，常闭触点先断开，常开触点后闭合；松开按钮，常开触点先恢复断开，常闭触点后恢复闭合，这就是按钮的自动复位功能。,为便于识别按钮的作用，防止误操作，通常在按钮帽上做出不同标志或以不同颜色，以示区别。,红色表示停止，绿色表示启动。,按钮的结构形式有紧急式、钥匙式、旋钮式、揪钮式、带灯式、打碎玻璃式等。,第4章 电动机,2024/11/5,2其他主令电器,行程开关：,是一种利用生产机械的某些运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器。,用于控制生产机械的运动方向、速度、行程大小或位置。,假设将行程开关安装于生产机械行程的终点处，以限制其行程，那么又称为限位开关或终点开关。,常用型号有LX19、LX22、LX32、LX33、JLXK1、LXW-11和引进的3SE3等系列。,第4章 电动机,2024/11/5,接近开关：又称无触点行程开关,当运动的物体如金属与之接近到一定距离，那么发出接近信号，它不仅可完成行程控制和限位保护，还可实现高速计数、测速、物位检测等。,按照工作原理接近开关可以分为电感式、电容式、差动线圈式、永磁式、霍尔式、超声波式等，其中电感式最为常用。,常用型号有国产的3SG、LJ、SJ、AB、LXJ0等系列，德国西门子公司的3RG4、3RG6、3RG7、3RG16等系列、,第4章 电动机,2024/11/5,万能转换开关：,是一种由多组相同结构的开关元件叠装而成，用以控制多回路的主令电器，由凸轮机构、触头系统和定位装置构成。,主要用于控制高压油断路器、空气断路器等操作结构的分合闸、各种配电设备中线路的换接、遥控和电压表、电流表的换向测量等；,也可以用于控制小容量电动机的启动、换相和调速。由于用途广泛，故称为万能转换开关。,常用型号有,LW5和LW6,系列。,第4章 电动机,2024/11/5,主令控制器：,是一种用来较为频繁地切换复杂的多回路控制电路的主令电器。,它一般由触头、凸轮、转轴、定位机构等组成。主令控制器主要用于轧钢、大型起重机及其他生产机械的电力拖动控制系统中对电动机的启动、制动和调速等做远距离控制用。,常用型号有,LK1、LK5、LK6、LK14,等系列。,第4章 电动机,2024/11/5,接触器是用来频繁接通和断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动切换电器，并具有低压释放、欠压失压保护功能。,电磁式接触器利用电磁吸力与弹簧反力配合，使触点闭合与断开。,它还具有低压释放保护功能，是电力拖动自动控制系统中最重要的控制电器之一。,接触器的分类较多，按照接触器主触点通过的电流种类，可分为直流接触器和交流接触器。,第4章 电动机,4,.,接触器,2024/11/5,电磁式交流接触器主要由电磁系统、触点系统和灭弧装置三大局部组成。,1电磁系统：,由吸引线圈、静铁心和动铁心(也称衔铁)组成。为了减少涡流与磁滞损耗，铁心用硅钢片叠压铆成，为了减少接触器吸合时产生的振动和噪音，在铁心上装有短路环。,2触点系统：,采用桥式触点，由静触点和动触点组成，常用银或银合金制成。,第4章 电动机,2024/11/5,按功能不同，触点分为主触点和辅助触点两类，主触点接触面积较大，并具有断弧能力，用于通、断主电路，一般由三对常开触点组成。,辅助触点额定电流较小一般不超过5A，有常开、常闭两种，常用来通、断电流较小的控制回路。,3灭弧装置：,在分断大电流或高电压电路时，起着熄灭电弧的作用。,常用金属栅片灭弧、窄缝灭弧等。,第4章 电动机,2024/11/5,交流接触器的工作原理是：当线圈通电俗称线圈得电，产生磁场，产生电磁吸力，衔铁克服弹簧反力被吸合，常闭触点断开，常开触点闭合；当线圈断电时俗称线圈失电，电磁吸力消失，衔铁在弹簧反力的作用下复位，带动主、辅触点恢复原来状态。,第4章 电动机,2024/11/5,熔断器是利用物质过热熔化的性质制成的保护电器。,熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管或熔座两局部组成。,熔体主要是用高电阻率低熔点的铅锡合金或低电阻率高熔点的银铜合金制成的，使用时将其串接在被保护的电路中。,熔管是熔体的保护外壳，由陶瓷、绝缘钢纸或玻璃纤维制成，有的里面还装有填充料如石英砂，在熔体熔断时兼起灭弧的作用。,第4章 电动机,5,.,熔断器,2024/11/5,熔断器串联在所保护的电路中，当电路发生短路故障或严重过载时，通过熔体的电流到达或超过了某一规定值时，熔体因其自身产生的热量将会熔断，从而切断电路，起到保护电路的目的。,第4章 电动机,2024/11/5,热继电器是利用电流热效应原理来推动动作机构，使触点系统闭合或分断的保护电器，常用来作电动机的过载保护、缺相保护和电流不平衡保护控制。,热继电器主要由热元件、双金属片、触点系统和动作机构等几局部组成。,热元件是一段电阻不太大的电阻片或电阻丝，串接在电动机的主电路中。,其常闭触点串接在控制电路中。,第4章 电动机,6,.,热继电器,2024/11/5,发热元件,结构,：,常闭触头,双金,属片,I,工作原理：,发热元件接入电机主电路，假设长时间过载，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，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。,扣板,FR,符号,符号,串联在控制电路中,串联在主电路中,第4章 电动机,2024/11/5,由于热继电器中双金属片受热时具有热惯性，不可能瞬间变形动作，因此热继电器不同于过电流继电器和熔断器，它不能作瞬时过载保护，更不能用作短路保护。,当然也正因为热惯性，热继电器在电动机起动过程或短时过载时不会误动作。,虽然熔断器和热继电器都是保护电器，但是它们的保护作用是各不相同的：,熔断器用作短路保护，只有在严重过载时才能作过载保护；,而,热继电器,由于它的热惯性，只能作过载保护，绝对,不能用来作电路的短路保护,。,第4章 电动机,2024/11/5,时间继电器是一种利用各种延时原理例如电磁原理或机械动作来延迟触点的闭合或分断的自动控制电器。,按动作原理可分为电磁阻尼式、空气阻尼式、电动式和电子式等；,按延时方式可分为通电延时型和断电延时型两种。,第4章 电动机,7,.,时间继电器,2024/11/5,空气阻尼式时间继电器又称气囊式时间继电器，它是利用空气阻尼原理来获得延时，主要由电磁机构、延时机构、工作触点等构成。,第4章 电动机,2024/11/5,通电延时的空气式时间继电器结构示意图,常开触头,延时闭合,常闭触头,延时打开,微动开关,2,微动开关,1,常开触头,常闭触头,线圈通电,衔铁向下吸合, 连杆动作, 触头动作,工作原理,调节螺丝,进气孔,托板,线圈,动铁心,恢复弹簧,挡块,释放弹簧,活塞杆,橡皮膜,排气孔,第4章 电动机,2024/11/5,断电延时的空气式时间继电器结构示意图,常开,延时闭合,常闭,延时断开,常开触头,常闭触头,空气式时间继电,器的延时范围大,(有,0.4 60 s,和,0.4 180s,两种,)。,结构简单，但准,确度较低。,第4章 电动机,通电延时型,断电延时型,2024/11/5,低压断路器又称自动空气开关或自动空气断路器。在低压电路中，用于分断和接通负荷电路，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护。,其作用相当于是刀开关、热继电器、熔断器和欠电压继电器的组合。,可以实现短路、过载、欠压和失压保护，是低压电器中应用较广的一种保护电器。,低压断路器由触头系统、灭弧装置、脱扣器和操作机构等局部组成。,第4章 电动机,8,.,低压断路器,2024/11/5,可实现短路、过载、失压保护。,锁钩,主触点,手动闭合,过流,脱扣器,欠压,脱扣器,衔铁释放,自动空气断路器原理图,连杆装置,释放弹簧,第4章 电动机,2024/11/5,空气断路器的特点：,1体积小、安装方便、操作平安。,2脱扣时是将三相电源同时切断，可防止电动机断相工作,3短路故障排除后，可重复使用，不需要象熔断器更换新熔体。,4它与接触器不同的是允许切断短路电流，但允许操作次数较低。,第4章 电动机,自动空气断路器的符号,2024/11/5,所谓点动控制就是：按下按钮，三相笼型异步电动机起动运转；松开按钮，三相笼型异步电动机断电停转。,点动控制原理：按下,SB按钮，接触器KM线圈通电吸合，主触点闭合，三相笼型异步电动机起动旋转；松开SB按钮时，接触器KM线圈断电释放，主触点断开，三相笼型异步电动机停转。,第4章 电动机,二、三相笼型异步电动机的根本控制电路,1,.,点动控制,2024/11/5,第4章 电动机,点动控制原理图,2024/11/5,(1)电动机起动：,按下起动按钮,SB2,，接触器KM线圈通电并吸合，主触点,KM,闭合，电动机起动旋转，同时与,SB2,并联的常开辅助触点KM也闭合。当松开按钮,SB2,时，,KM,线圈仍可通过其自身的常开辅助触点这一条路径来继续保持通电，从而使电动机获得连续运转。,第4章 电动机,2,.,电动机的连续运转控制电路,a主电路 b控制电路,2024/11/5,(2)自锁：,我们把接触器依靠自身的常开触点使线圈保持通电的效果称为自锁俗称自保，此时，这对常开辅助触点称为自锁触点。,(3)电动机停转：,按下停车按钮SB1，接触器KM线圈断电并释放，其主触点和自锁触点均分断，切断接触器线圈电路和电动机电源，电动机断电停转。,第4章 电动机,a主电路 b控制电路,2024/11/5,(4)保护环节：,短路保护:由熔断器FU1作主电路的短路保护、FU2用作控制电路的短路保护。,过载保护:热继电器FR用作电动机的过载保护和缺相保护。,欠压和失压零压保护:这种电路本身具有失压和零压保护功能。在电动机运行中，当电源电压降低于额定电压的85%以下时，接触器线圈磁通量减小，电磁吸力缺乏，使衔铁释放，主触点和自锁触点断开，电动机停转，实现欠压保护；在电动机运行中，电源突然停电，电动机停转。当电源恢复供电时，电动机不会自行工作，实现了失压保护。,第4章 电动机,2024/11/5,只要改变电动机定子绕组的三相交流电源相序，就可实现电动机的正、反转。因此可采用两个接触器来实现不同电源相序的换接。,第4章 电动机,3,.,电动机的正反转控制,2024/11/5,1接触器控制正反转,接触器控制正反转控制线路,第4章 电动机,2024/11/5,2接触器互锁正、反转控制,接触器联锁正、反转控制线路,第4章 电动机,2024/11/5,互锁,：,在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控制作用称为互锁或联锁。,互锁触点,：,在正、反两个接触器中互串一个对方的动断触点，这对动断触点称为称为互锁触点或连锁触点。,工作原理,互锁控制的规律,当要求甲接触器工作时，乙接触器就不能工作，此时应在乙接触器的线圈电路中串入甲接触器的常闭触点。,当要求甲接触器工作时，乙接触器就不能工作，而乙接触器工作时甲接触器也不能工作，此时两个接触器线圈电路互串对方的,常闭,触点。,第4章 电动机,2024/11/5,3双重互锁正反转控制,双重互琐的正反转控制线路,2024/11/5,1额定电压运行时定子绕组接成三角形的三相笼型异步电动机，可以采用Y/降压启动方式来实现限制启动电流的目的。,2电动机启动时，定子绕组接成星型，启动快运转后再接成三角形全压运行。,3Y/降压启动，仅适用于空载或轻载启动的场合。,第4章 电动机,4,.,电动机的Y/降压启动,2024/11/5,第4章 电动机,Y/降压启动控制原理图,2024/11/5,(4)电路控制原理：,合上电源开关,QF,，按下启动按钮,SB2,，接触器,KM1、KM3,得电自锁，电动机定子绕组星形接线，降压启动；同时时间继电器,KT,得电延时，当延时时间到，,KT,常闭触点断开，,KM3,失电，,KT,常开触点闭合使,KM2,得电自锁，电动机定子绕组换接为三角形全压运行。当,KM2,得电后，其常闭触点断开使,KT,失电，以免,KT,长期通电。,KM2、KM3,的常闭触点为互锁触点，以防止电动机定子绕组同时联接成星型和三角形造成电源短路。时间继电器,KT,延时动作时间，就是电动机接成形的降压起动过程时间。,第4章 电动机,
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