電動(dòng)機(jī)及基本控制電路

1、知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo) 了解三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)的結(jié)構(gòu)和了解三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。工作原理。 了解三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性了解三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和參數(shù)。和參數(shù)。 能識(shí)讀三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的基能識(shí)讀三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的基本控制電路，了解其分析方法。本控制電路，了解其分析方法。技能目標(biāo)技能目標(biāo) 學(xué)會(huì)點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)運(yùn)行控制線路的學(xué)會(huì)點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)運(yùn)行控制線路的配線及安裝。配線及安裝。 學(xué)會(huì)接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路學(xué)會(huì)接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路配電板的配線及安裝。配電板的配線及安裝。6.1 6.1 交流異步電動(dòng)機(jī)交流異步電動(dòng)機(jī)6.2 6.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本控制電路三相異步電動(dòng)機(jī)的基本控制電路6.3

2、 6.3 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目電動(dòng)機(jī)按取用電能的種類，可分為直電動(dòng)機(jī)按取用電能的種類，可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。交流電動(dòng)機(jī)可分為同步電動(dòng)機(jī)和異步交流電動(dòng)機(jī)可分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)兩種，其中異步電動(dòng)機(jī)按所使用交電動(dòng)機(jī)兩種，其中異步電動(dòng)機(jī)按所使用交流電源的相數(shù)不同又分為三相交流異步電流電源的相數(shù)不同又分為三相交流異步電動(dòng)機(jī)（見圖動(dòng)機(jī)（見圖6.2）和單相交流異步電動(dòng)機(jī)。）和單相交流異步電動(dòng)機(jī)。 6.1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖圖6.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（1）定子。）定

3、子。三相異步電動(dòng)機(jī)的定子由定子鐵芯、三相異步電動(dòng)機(jī)的定子由定子鐵芯、定子繞組、機(jī)座等組成。定子繞組、機(jī)座等組成。如圖如圖6.4所示。所示。 定子鐵芯。定子鐵芯。 定子繞組。定子繞組。 機(jī)座。機(jī)座。 圖圖6.4 定子定子 圖圖6.5 定子鐵芯定子鐵芯（2）轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動(dòng)部分）。）轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動(dòng)部分）。 轉(zhuǎn)子鐵芯。轉(zhuǎn)子鐵芯。 轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組。 圖圖6.8 轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組a籠型轉(zhuǎn)子。籠型轉(zhuǎn)子。 b繞線型轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子 圖圖6.9 籠型繞組籠型繞組 圖圖6.10 繞線型轉(zhuǎn)子接線示意圖繞線型轉(zhuǎn)子接線示意圖2三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌（1）型號(hào)。）型號(hào)。 圖圖6.12 三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌三相異

4、步電動(dòng)機(jī)銘牌（2）主要參數(shù)。）主要參數(shù)。 額定功率額定功率PN。 額定電壓額定電壓UN。 絕緣等級(jí)。絕緣等級(jí)。 額定電流額定電流IN。 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN。 額定頻率額定頻率f。 功率因數(shù)功率因數(shù)cos 。 6.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理原理1三相交流電的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)三相交流電的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（1）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生。）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生。 圖圖6.13 三相定子繞組三相定子繞組 圖圖6.14 三相對(duì)稱電流波形圖三相對(duì)稱電流波形圖（2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向。）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向。 （3）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速。 2三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖圖6.16

5、三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)原理三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)原理6.1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性特性三相異步電動(dòng)機(jī)的主要特性是它的機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的主要特性是它的機(jī)械特性。械特性。機(jī)械特性是表示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速機(jī)械特性是表示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n與電磁與電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系，圖之間的關(guān)系，圖6.17所示為三相異步所示為三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性圖。電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性圖。圖圖6.17 異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性圖異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性圖在機(jī)械特性圖上有在機(jī)械特性圖上有3個(gè)轉(zhuǎn)矩，是應(yīng)用個(gè)轉(zhuǎn)矩，是應(yīng)用和選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)注意的。和選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)注意的。 （1）額定轉(zhuǎn)矩）額定轉(zhuǎn)矩TN。 （2）最大轉(zhuǎn)矩）最大轉(zhuǎn)矩Tm。（3）起動(dòng)轉(zhuǎn)

6、矩）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。 6.1.4 單相異步電動(dòng)機(jī)（選學(xué)）單相異步電動(dòng)機(jī)（選學(xué)）1單相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和單相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理工作原理2電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)圖圖6.18 電容分相式電動(dòng)機(jī)電容分相式電動(dòng)機(jī)6.2.1 電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制1直接起動(dòng)的條件直接起動(dòng)的條件直接起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：所用電氣設(shè)備少、直接起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：所用電氣設(shè)備少、線路簡(jiǎn)單、維修量較小。線路簡(jiǎn)單、維修量較小。缺點(diǎn)是：會(huì)使電源電壓降低而影響其缺點(diǎn)是：會(huì)使電源電壓降低而影響其他電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，所以允許直接起他電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，所以允許直接起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)容量受到一定的限

7、制。動(dòng)的電動(dòng)機(jī)容量受到一定的限制。一臺(tái)電動(dòng)機(jī)只需滿足下述一臺(tái)電動(dòng)機(jī)只需滿足下述3個(gè)條件中個(gè)條件中的的1個(gè)，即能采用直接起動(dòng)，否則應(yīng)采用降個(gè)，即能采用直接起動(dòng)，否則應(yīng)采用降壓起動(dòng)。壓起動(dòng)。（1）容量在）容量在7.5kW以下的三相異步以下的三相異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)。（2）電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)瞬間造成的電網(wǎng)）電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)瞬間造成的電網(wǎng)電壓降不大于電源電壓正常值的電壓降不大于電源電壓正常值的10%，對(duì)于不經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)可放寬到對(duì)于不經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)可放寬到15%。（3）滿足下面經(jīng)驗(yàn)公式：）滿足下面經(jīng)驗(yàn)公式：式中式中 為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流與額定電為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流與額定電流之比。流之比。stN3kV A44kWII變

8、壓器容量()電動(dòng)機(jī)功率()stNII2單向點(diǎn)動(dòng)控制電路單向點(diǎn)動(dòng)控制電路接觸器點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)控制電路是自動(dòng)控制接觸器點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)控制電路是自動(dòng)控制中最簡(jiǎn)單的控制電路，如圖中最簡(jiǎn)單的控制電路，如圖6.19所示。所示。只有按起動(dòng)按鈕只有按起動(dòng)按鈕SB時(shí)，電動(dòng)機(jī)才運(yùn)轉(zhuǎn)，時(shí)，電動(dòng)機(jī)才運(yùn)轉(zhuǎn)，松手不按就停轉(zhuǎn)，所以叫做點(diǎn)動(dòng)。松手不按就停轉(zhuǎn)，所以叫做點(diǎn)動(dòng)。 圖圖6.19 接觸器點(diǎn)動(dòng)控制電路原理圖接觸器點(diǎn)動(dòng)控制電路原理圖 接觸器點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)控制電路的工作原理接觸器點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)控制電路的工作原理如下所述。如下所述。先合上電源開關(guān)先合上電源開關(guān)QS。起動(dòng)：按下 SB KM 線圈得電 KM 主觸點(diǎn)閉合 電動(dòng)機(jī) M 運(yùn)轉(zhuǎn) 停止：松開 SB

9、 KM 線圈斷電 KM 主觸點(diǎn)斷開 電動(dòng)機(jī) M 停轉(zhuǎn) 3接觸器自鎖連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路接觸器自鎖連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路合上電源開關(guān)合上電源開關(guān)QS。KM 主觸點(diǎn)閉合 電動(dòng)機(jī) M 起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn) KM 輔助觸點(diǎn)閉合 自鎖 起動(dòng)：按 SB2 KM 線圈得電 KM 主觸點(diǎn)斷開 電動(dòng)機(jī) M 停轉(zhuǎn) KM 輔助觸點(diǎn)斷開 自鎖解除 停止：按 SB1 KM 線圈斷電 圖圖6.20 接觸器自鎖連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路接觸器自鎖連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路4具有過載保護(hù)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制具有過載保護(hù)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路電路圖圖6.21 具有過載保護(hù)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路具有過載保護(hù)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路6.2.2 電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制生產(chǎn)機(jī)械往往

10、要求運(yùn)動(dòng)部件可以朝正、生產(chǎn)機(jī)械往往要求運(yùn)動(dòng)部件可以朝正、反兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，例如，工作臺(tái)的前進(jìn)和反兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，例如，工作臺(tái)的前進(jìn)和后退、機(jī)床主軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)、電梯的上后退、機(jī)床主軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)、電梯的上升和下降、機(jī)械裝置的夾緊和放松等，這升和下降、機(jī)械裝置的夾緊和放松等，這都要求電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。都要求電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。1接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路圖圖6.22 接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路工作原理如下所述。工作原理如下所述。合上電源開關(guān)合上電源開關(guān)QS。正轉(zhuǎn)控制：正轉(zhuǎn)控制：反轉(zhuǎn)控制：反轉(zhuǎn)控制：2按鈕互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路按鈕互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路這種

11、電路的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，缺點(diǎn)是這種電路的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，缺點(diǎn)是易產(chǎn)生短路故障。易產(chǎn)生短路故障。如正轉(zhuǎn)接觸器如正轉(zhuǎn)接觸器KM1主觸點(diǎn)發(fā)生熔焊故主觸點(diǎn)發(fā)生熔焊故障而不分?jǐn)鄷r(shí)，若按反轉(zhuǎn)按鈕障而不分?jǐn)鄷r(shí)，若按反轉(zhuǎn)按鈕SB3進(jìn)行換進(jìn)行換向，則會(huì)產(chǎn)生短路故障。向，則會(huì)產(chǎn)生短路故障。圖圖6.23 按鈕互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路按鈕互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路3雙重互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路雙重互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路圖圖6.24 雙重互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路雙重互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路6.2.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的降壓三相異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)控制（選學(xué)）起動(dòng)控制（選學(xué)）降壓起動(dòng)是將電源電壓適當(dāng)降低后，降壓起動(dòng)是將電源電壓適當(dāng)降低后，加到電動(dòng)機(jī)定子繞組上進(jìn)

12、行起動(dòng)，當(dāng)電動(dòng)加到電動(dòng)機(jī)定子繞組上進(jìn)行起動(dòng)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，再使電壓恢復(fù)到額機(jī)起動(dòng)后，再使電壓恢復(fù)到額 定值。定值。1Y-降壓起動(dòng)控制電路降壓起動(dòng)控制電路（1）Y-降壓起動(dòng)的原理。降壓起動(dòng)的原理。 （2）Y-降壓起動(dòng)的自動(dòng)控制電路。降壓起動(dòng)的自動(dòng)控制電路。 工作原理如下所述。工作原理如下所述。先合上電源開關(guān)先合上電源開關(guān)QS。圖圖6.25 時(shí)間繼電器控制的時(shí)間繼電器控制的Y-降壓起動(dòng)電路降壓起動(dòng)電路任務(wù)一任務(wù)一 點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)運(yùn)行控制點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)運(yùn)行控制電路配電板的配線及安裝電路配電板的配線及安裝1實(shí)訓(xùn)目的實(shí)訓(xùn)目的（1）熟悉電工通用工具的分類，掌）熟悉電工通用工具的分類，掌握電工通用工具的使用方法。

13、握電工通用工具的使用方法。（2）學(xué)會(huì)在電動(dòng)機(jī)控制板上布置和）學(xué)會(huì)在電動(dòng)機(jī)控制板上布置和安裝低壓電器元件。安裝低壓電器元件。（3）學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單電氣控制電路接線圖）學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單電氣控制電路接線圖的繪制。的繪制。（4）學(xué)會(huì)點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)運(yùn)行控制電路）學(xué)會(huì)點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)運(yùn)行控制電路的接線。的接線。（5）學(xué)會(huì)電氣控制電路簡(jiǎn)單故障的）學(xué)會(huì)電氣控制電路簡(jiǎn)單故障的排除。排除。2器材準(zhǔn)備器材準(zhǔn)備（1）工具：驗(yàn)電筆、鋼絲鉗、尖嘴）工具：驗(yàn)電筆、鋼絲鉗、尖嘴鉗、旋具（一字形和十字形）、電工鉗、旋具（一字形和十字形）、電工刀和剝線鉗。刀和剝線鉗。（2）儀表：萬用表。）儀表：萬用表。（3）器材：如表）器材：如表6.1所示。所示。3實(shí)訓(xùn)

14、相關(guān)知識(shí)實(shí)訓(xùn)相關(guān)知識(shí)（1）導(dǎo)線線頭與接線端子的連接。）導(dǎo)線線頭與接線端子的連接。（2）控制板的配線。）控制板的配線。 （3）電氣控制電路不通電自檢的方）電氣控制電路不通電自檢的方法。法。 4實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟（1）識(shí)讀電氣控制原理圖。）識(shí)讀電氣控制原理圖。明確電路所用電器元件名稱及其作用，明確電路所用電器元件名稱及其作用，熟悉電路的工作過程和工作原理。熟悉電路的工作過程和工作原理。（2）根據(jù)圖）根據(jù)圖6.19和圖和圖6.21所示畫出電所示畫出電氣接線圖。氣接線圖。（3）按表）按表6.1所示配齊電器元件，并所示配齊電器元件，并逐一進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。逐一進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。（4）按接線圖在配電板上

15、合理布置）按接線圖在配電板上合理布置和安裝電器元件。和安裝電器元件。（5）進(jìn)行明配線練習(xí)，注意工藝要）進(jìn)行明配線練習(xí)，注意工藝要求。求。（6）不通電自檢的方法如下。）不通電自檢的方法如下。5問題討論問題討論（1）螺旋式熔斷器的上接線端和下）螺旋式熔斷器的上接線端和下接線端是否可以對(duì)調(diào)接線？為什么？接線端是否可以對(duì)調(diào)接線？為什么？（2）交流接觸器線圈的額定電壓為）交流接觸器線圈的額定電壓為220V，若誤接到，若誤接到380V電源上會(huì)產(chǎn)生電源上會(huì)產(chǎn)生什么后果？反之，若接觸器線圈電壓什么后果？反之，若接觸器線圈電壓為為380V，而電源線電壓為，而電源線電壓為220V，其，其結(jié)果又如何？結(jié)果又如何？（

16、3）如何在一個(gè)電路中既能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)）如何在一個(gè)電路中既能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制又能實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制？動(dòng)控制又能實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制？任務(wù)二任務(wù)二 接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路配電板的配線及安裝制電路配電板的配線及安裝1實(shí)訓(xùn)目的實(shí)訓(xùn)目的（1）學(xué)習(xí)電動(dòng)機(jī)控制板上低壓電器）學(xué)習(xí)電動(dòng)機(jī)控制板上低壓電器元件的合理布局和安裝。元件的合理布局和安裝。（2）學(xué)習(xí)接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制電）學(xué)習(xí)接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路接線圖的繪制。路接線圖的繪制。（3）學(xué)會(huì)接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制電）學(xué)會(huì)接觸器互鎖正反轉(zhuǎn)控制電路的接線。路的接線。（4）學(xué)習(xí)電動(dòng)機(jī)配電板的明配線工）學(xué)習(xí)電動(dòng)機(jī)配電板的明配線工藝。藝。（5）學(xué)會(huì)電氣控制電路簡(jiǎn)單

17、故障的）學(xué)會(huì)電氣控制電路簡(jiǎn)單故障的排除。排除。2器材準(zhǔn)備器材準(zhǔn)備（1）工具：）工具：電筆、鋼絲鉗、尖嘴鉗、旋具（一字電筆、鋼絲鉗、尖嘴鉗、旋具（一字形和十字形）、電工刀和剝線鉗。形和十字形）、電工刀和剝線鉗。（2）儀表：萬用表。）儀表：萬用表。（3）器材：如表）器材：如表6.2所示。所示。3實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟（1）根據(jù)表）根據(jù)表6.2所示配齊電器元件，所示配齊電器元件，并逐一進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。并逐一進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。（2）將電器元件固定在配電板上。）將電器元件固定在配電板上。要求元件安裝牢固，符合工藝要求。要求元件安裝牢固，符合工藝要求。注意不得損壞電器元件。元件布置參注意不得損壞電器元件。元件布置參考圖如圖考圖如圖6.35所示，按鈕放置在配電所示，按鈕放置在配電板外。板外。（3）根據(jù)圖）根據(jù)圖6.22所示的電動(dòng)機(jī)正反所示的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路原理圖和元件布置圖，繪轉(zhuǎn)控制電路原理圖和元件布置圖，繪制其電路接線圖。制其電路接線圖。（4）在配電板上對(duì)主電路和控制電）在配電板上對(duì)主電路和控制電路進(jìn)行明配線，注意工藝要求。路進(jìn)行明配線，注意工藝要求。（5）