電工學(xué)電動(dòng)機(jī)與電氣自動(dòng)控制

電動(dòng)機(jī)的種類與用途

交流電動(dòng)機(jī)

異步電動(dòng)機(jī)

同步電動(dòng)機(jī)

三相

單相

鼠籠式繞線式

電容式電動(dòng)機(jī)

分相式電動(dòng)機(jī)

罩極式電動(dòng)機(jī)

在生產(chǎn)上主要用的是交流電動(dòng)機(jī)，一般生產(chǎn)機(jī)械，都是用三相異步電動(dòng)機(jī)做動(dòng)力。異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、工作可靠、堅(jiān)固耐用、維護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是調(diào)速性能差、功率因數(shù)低。第6章電動(dòng)機(jī)與電氣自動(dòng)控制

6.1.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

一、電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

三相異步電動(dòng)機(jī)定子—機(jī)座、鐵心和定子繞組

轉(zhuǎn)子—轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸

圖6-2三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相定子繞組由銅絲繞制成三個(gè)相同的線圈，共有6個(gè)引出線端子，如圖6－4所示，裝在接線盒中，接成星形（Y）或三角形（△）后聯(lián)到電源上。1.定子圖6-4定子繞組的星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接

定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心均是由互相絕緣的薄硅鋼片疊成的,表面沖有槽，如圖6－3所示，以放置三相定子繞組或放置轉(zhuǎn)子銅條。圖6-3定子與轉(zhuǎn)子鐵心片鼠籠式—在轉(zhuǎn)子鐵心的槽中放置銅條，兩端用端環(huán)聯(lián)接或在槽中澆鑄鋁液，將端環(huán)、風(fēng)扇鑄成一鼠籠狀。繞線式—在轉(zhuǎn)子鐵心槽嵌入三相繞組且聯(lián)成星形，其首端與導(dǎo)電滑環(huán)相聯(lián)，再與電刷和附加電阻（啟動(dòng)和調(diào)速）相聯(lián)。

根據(jù)轉(zhuǎn)子的構(gòu)造不同，三相異步電動(dòng)機(jī)又可分為鼠籠式與繞線式異步電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)2.轉(zhuǎn)子

鼠籠式電動(dòng)機(jī)與繞線式電動(dòng)機(jī)的的比較鼠籠式：

結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性；適應(yīng)于空載和輕載啟動(dòng)。繞線式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性；適應(yīng)于重載啟動(dòng)。旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與極對數(shù)p的關(guān)系:極對數(shù)每個(gè)電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與頻率f1和極對數(shù)p有關(guān)?？梢?異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中:轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得轉(zhuǎn)差率s

例1：一臺三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速

n=975r/min，電源頻率f1=50Hz。試求電動(dòng)機(jī)的極對數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。解：根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n0=1000r/min,即p=3額定轉(zhuǎn)差率為

異步電動(dòng)機(jī)的工作原理類似于變壓器的工作原理，即電—磁—電的原理：異步電動(dòng)機(jī)三相定子通電旋轉(zhuǎn)磁場(轉(zhuǎn)速為n0)轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出電流（⊙表示）電磁力F

（左手定則）電磁轉(zhuǎn)矩T

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)(轉(zhuǎn)速為n，n<n0)。圖6--11為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖。

圖6-11電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖

改變?nèi)嚯娫吹南嘈驎r(shí)，即把原三相繞組的接線端中的任意兩個(gè)端對調(diào)后，便使旋轉(zhuǎn)磁場改變旋轉(zhuǎn)方向，也就改變了三相電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。

2.三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

6.2.1開關(guān)(1)開關(guān)—用來接通、斷開和轉(zhuǎn)換電路。①按鈕開關(guān)—由按鈕帽、動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。動(dòng)作前就接通的觸點(diǎn)稱為常閉觸點(diǎn)（動(dòng)斷觸點(diǎn)），動(dòng)作前就斷開的觸點(diǎn)稱為常開觸點(diǎn)（動(dòng)合觸點(diǎn)）。

常開觸點(diǎn):常閉觸點(diǎn)：復(fù)式觸點(diǎn)6.2.2熔斷器熔斷器（fuse）是一種短路保護(hù)電器，由熔體和熔管兩部分組成。6.2.3熱繼電器熱繼電器——利用電流的熱效應(yīng)而動(dòng)作，主要用做過載保護(hù)和缺相保護(hù)。熱繼電器由熱元件、雙金屬片和觸點(diǎn)組成。圖6-20

熱繼電器的外形圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖速度繼電器——反映轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向變化的繼電器。感應(yīng)式速度繼電器由轉(zhuǎn)子、定子及觸點(diǎn)三部分組成。其轉(zhuǎn)子與電動(dòng)機(jī)的軸相連接，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的速度下降到低于100r/min時(shí)，控制電路中速度繼電器的觸點(diǎn)斷開，自動(dòng)切斷電源。6.2.4交流接觸器和中間繼電器1.交流接觸器(零壓保護(hù))—用來接通或切斷具有較大負(fù)載電流電路（如電動(dòng)機(jī)）或其他設(shè)備主電路的一種電磁式控制電器。接觸器主要由電磁鐵和觸點(diǎn)組成。當(dāng)線圈得電后，電磁鐵產(chǎn)生吸力，使常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開。接觸器的觸點(diǎn)分為主觸點(diǎn)(主電路)和輔助觸點(diǎn)(控制回路）兩種。6.2.4交流接觸器和中間繼電器1.交流接觸器圖6-23交流接觸器的圖形及文字符號6.2.4交流接觸器和中間繼電器2.中間繼電器電流繼電器和電壓繼電器—與接觸器的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理大致相同，只是電磁系統(tǒng)小些，觸點(diǎn)的種類和數(shù)量多些。

中間繼電器——實(shí)質(zhì)上是一種電壓繼電器，其特點(diǎn)是觸點(diǎn)的數(shù)量較多、容量較大，能起到中間放大作用（在觸點(diǎn)數(shù)量和容量上），可同時(shí)控制多個(gè)支路。在選用中間繼電器時(shí)，主要是考慮電壓等級和觸點(diǎn)（常開和常閉）數(shù)量。時(shí)間繼電器—是一種延時(shí)自動(dòng)控制電器，有通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種。

通電延時(shí)型：

6.2.5時(shí)間繼電器圖6-25時(shí)間繼電器圖6-26通電延時(shí)時(shí)間繼電器的圖形及文字符號6.3三相異步電動(dòng)機(jī)的

控制線路

電氣原理圖(GB)又分為主電路（強(qiáng)電流）和控制電路（弱電流）兩部分。6.3.1直接起動(dòng)控制線路

點(diǎn)動(dòng)控制線路長動(dòng)控制線路（自鎖）6.3.2正反轉(zhuǎn)控制線路

將任意兩根電源線對調(diào)，就能使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。A、C線對調(diào)KM1（正轉(zhuǎn)）、KM2（反轉(zhuǎn)），兩個(gè)不能同時(shí)工作（互鎖），否則主觸點(diǎn)短路，如圖(a)。先按停止按鈕SB1，解除互鎖后，才能反轉(zhuǎn)

采用復(fù)式按鈕和互鎖觸點(diǎn)的控制電路，如圖(b)，可直接進(jìn)行正反轉(zhuǎn)切換。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常要求電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)或順序停止，順序控制一般有動(dòng)作順序控制和時(shí)間順序控制兩種情況。

有兩臺電動(dòng)機(jī)M1和M2，啟動(dòng)時(shí)，M1啟動(dòng)后M2才能啟動(dòng)；停止時(shí)，M2停止后M1才能停止