電動(dòng)機(jī)及其控制課件

4.1

常用低壓電器

低壓電器是指在1200V及以下的交流電路或1500V及以下直流電路中工作的電器，主要用作接通或者斷開(kāi)電路。

低壓電器的種類繁多，按控制作用分控制電器和保護(hù)電器；按操作方式分為手動(dòng)電器（如閘刀開(kāi)關(guān)、組合開(kāi)關(guān)和按鈕等）和自動(dòng)電器（熱繼電器、交流接觸器等）。4.1.1開(kāi)關(guān)類控制電器

用途：主要用來(lái)接通和斷開(kāi)不頻繁操作的設(shè)備的電源。

（刀開(kāi)關(guān)分為單極、雙極和三極）操作手柄閘刀1.刀開(kāi)關(guān)2.組合開(kāi)關(guān)（轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)）選擇：根據(jù)電源種類、電壓等級(jí)、設(shè)備容量及使用場(chǎng)合來(lái)選用。廣泛用于照明電路和在電動(dòng)機(jī)控制電路作電源引入用。注意：刀開(kāi)關(guān)安裝時(shí)，合閘狀態(tài)手柄必須向上，不得倒裝。用途：接通或切斷電源、控制小型籠型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)等。LW5D系列萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)適用于交流50HZ、額定電壓至500V及以下控制線路中。手柄文字符號(hào)及圖形符號(hào)Q轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（Q）▲4.1.2按鈕用途：接通或切斷控制電路。LAY39系列按鈕按鈕結(jié)構(gòu)圖按鈕帽復(fù)位彈簧動(dòng)斷觸點(diǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)SBSB文字符號(hào)及圖形符號(hào)動(dòng)合觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）動(dòng)斷觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）按鈕帽復(fù)位彈簧動(dòng)斷觸點(diǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)按鈕帽復(fù)位彈簧動(dòng)斷觸點(diǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)按鈕（SB）▲RT14圓筒形熔斷器熔斷器底座螺旋式熔斷器熔體額定電流的選擇：1.照明線路等沒(méi)有沖擊電流的負(fù)載

熔體額定電流≥被保護(hù)設(shè)備的額定電流2.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的熔體熔體額定電流≥電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流2.5熔體額定電流≥電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流1.6~2如果電動(dòng)機(jī)起動(dòng)頻繁，則為3.多臺(tái)電動(dòng)機(jī)合用的總?cè)垠w熔絲額定電流=(1.5~2.5)容量最大的電動(dòng)機(jī)額定電流+其余電動(dòng)機(jī)額定電流之和4.1.4交流接觸器線圈主觸點(diǎn)輔助觸點(diǎn)動(dòng)鐵心靜鐵心i主觸點(diǎn)輔助觸點(diǎn)動(dòng)鐵心交流接觸器示意圖用途：用來(lái)頻繁地接通或分?jǐn)鄮в胸?fù)載的主電路（如電動(dòng)機(jī)）的自動(dòng)控制電器。i復(fù)位彈簧線圈KM交流接觸器的圖形和文字符號(hào)輔助觸點(diǎn)主觸點(diǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)動(dòng)斷觸點(diǎn)選擇接觸器主要考慮：

主觸點(diǎn)額定電壓、額定電流；輔助觸點(diǎn)種類、數(shù)量及觸點(diǎn)額定電流；電磁線圈的電源種類，頒率和額定電壓。主觸點(diǎn)電壓、電流≥負(fù)載額定電壓、電流電流4.1.5熱繼電器ii熱元件雙金屬片動(dòng)斷觸點(diǎn)復(fù)位按鈕

扣板

彈簧iiii熱元件雙金屬片動(dòng)斷觸點(diǎn)復(fù)位按鈕

扣板

彈簧熱繼電器原理圖用途：主要用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。熱繼電器的圖形和文字符號(hào)動(dòng)斷觸點(diǎn)FR熱元件4.1.6中間繼電器

用途：用來(lái)傳遞或轉(zhuǎn)換信號(hào)，或同時(shí)控制多個(gè)電路，也可以直接控制小容量電動(dòng)機(jī)或其它電氣執(zhí)行元件。

結(jié)構(gòu)：與交流接觸器基本相同，只是容量小些，觸點(diǎn)多些。

選用：中間繼電器主要考慮電壓等級(jí)和觸點(diǎn)數(shù)量。7.1.8自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)（空氣斷路器）自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)示意圖主觸點(diǎn)釋放彈簧連桿裝置鎖鉤過(guò)電流脫扣器欠電壓脫扣器用途：用于低壓電路的短路、嚴(yán)重過(guò)載及欠電壓保護(hù)。自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)▲4.3

三相異步電動(dòng)機(jī)的控制電路4.3.1單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路

一、用刀開(kāi)關(guān)（或轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)）直接控制電路優(yōu)點(diǎn)：控制電路簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：沒(méi)有失壓保護(hù);

不能實(shí)現(xiàn)遙控和自控；不便頻繁起、?？刂?。

M3~

QFU刀開(kāi)關(guān)控制電路

二、用接觸器、按鈕控制的單向運(yùn)轉(zhuǎn)電路1.點(diǎn)動(dòng)控制電路KM

QFUM3~KMSB主電路控制電路閉合開(kāi)關(guān)Q接通電源按SB→KM線圈得電→KM主觸點(diǎn)閉合動(dòng)作過(guò)程→M運(yùn)轉(zhuǎn)松SB→KM線圈失電

→M停。M3~KM

QFUM3~KMSBKMSBSTKM

QFUM3~2.單向運(yùn)行控制電路FR自鎖KMSBSTP

用接觸器本身的觸點(diǎn)使其線圈保持通電的環(huán)節(jié)稱自鎖環(huán)節(jié)。

工作過(guò)程：按下SBST→

KM得電→電動(dòng)機(jī)起動(dòng)→按下SBSTP→

KM斷電→電動(dòng)機(jī)停止。FR過(guò)載保護(hù)直接起動(dòng)控制原理圖直接起動(dòng)控制結(jié)構(gòu)圖

與SBl并聯(lián)的KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)的這種作用稱為自鎖。圖示控制電路還可實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)和零壓保護(hù)。起短路保護(hù)的是串接在主電路中的熔斷器FU。一旦電路發(fā)生短路故障，熔體立即熔斷，電動(dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)。

起零壓（或欠壓）保護(hù)的是接觸器KM本身。當(dāng)電源暫時(shí)斷電或電壓嚴(yán)重下降時(shí)，接觸器KM線圈的電磁吸力不足，銜鐵自行釋放，使主、輔觸點(diǎn)自行復(fù)位，切斷電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，同時(shí)解除自鎖。

起過(guò)載保護(hù)的是熱繼電器FR。當(dāng)過(guò)載時(shí)，熱繼電器的發(fā)熱元件發(fā)熱，將其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使接觸器KM線圈斷電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM的主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。同時(shí)KM輔助觸點(diǎn)也斷開(kāi)，解除自鎖。故障排除后若要重新起動(dòng)，需按下FR的復(fù)位按鈕，使FR的常閉觸點(diǎn)復(fù)位（閉合）即可。4.3.2可逆運(yùn)轉(zhuǎn)控制電路FUKMFQM3~FRKMR

KMF主觸點(diǎn)接通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。KMR主觸點(diǎn)接通，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。KMF、

KMR不能同時(shí)接通，否則造成電源短路。注意？KMF、

KMR同時(shí)接通，會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？主電路KMFSBSTPSBFFRKMRSBRKMRFUKMFQM3~FRKMRKMFKMRKMF互鎖籠型電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路主觸點(diǎn)閉合→正轉(zhuǎn)按SBF→

KMF通電輔動(dòng)合閉合→自鎖輔動(dòng)斷開(kāi)→互鎖→存在問(wèn)題：要想改變電機(jī)轉(zhuǎn)向，必須先按停止按鈕。具有互鎖環(huán)節(jié)的正反轉(zhuǎn)控制電路KMFKMFSBSTPSBFFRKMRSBRKMRKMRKMF采用復(fù)合按鈕的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路FUKMFQM3~FRKMR

要想改變電機(jī)轉(zhuǎn)向，不必先按停止按鈕，直接按相應(yīng)的起動(dòng)即可。雙重互鎖補(bǔ)充：基本電氣識(shí)圖

繪制電氣原理圖的規(guī)則：繼電—接觸控制電氣圖分為電氣控制原理圖電氣設(shè)備安裝圖電氣設(shè)備接線圖1.電器原理圖分為主電路和控制電路。主電路畫(huà)在左側(cè)（或上方），控制電路畫(huà)在右側(cè)（或下方）。各電氣元件按動(dòng)作順序由上到下、從左到右依次排列。2.電氣元件必須用國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)標(biāo)注。3.同一電器的各部件如線圈和觸點(diǎn)常常不畫(huà)在一起，但用同一文字標(biāo)明。4.電氣控制原理圖中的全部觸點(diǎn)都按“?！睜顟B(tài)繪出。

1.首先了解控制系統(tǒng)的主要技術(shù)性能及機(jī)械傳動(dòng)、液壓和氣動(dòng)的工作原理。識(shí)圖注意問(wèn)題：3.結(jié)合說(shuō)明書(shū)或有關(guān)的技術(shù)資料把控制線路劃分成幾個(gè)部分，按動(dòng)作先后逐一進(jìn)行分析。4.搞清各電器之間的動(dòng)作關(guān)系，相互間的聯(lián)鎖及電路的保護(hù)環(huán)節(jié)等。

2.先看主電路，由電源到被控設(shè)備（由上到下），了解各電氣設(shè)備的特點(diǎn)和控制要求。

異步電動(dòng)機(jī)是把交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械，廣泛應(yīng)用于工業(yè)（如：機(jī)床、紡織機(jī)械、起重機(jī)、礦山機(jī)械等）、農(nóng)業(yè)（脫粒機(jī)、粉碎機(jī)、水泵及加工機(jī)械等）、家用電器（電風(fēng)扇、空調(diào)、洗衣機(jī)、電冰箱及小功率電動(dòng)工具等）。電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)電機(jī)直流電機(jī)交流電機(jī)同步電機(jī)

異步電機(jī)（籠型、繞線型）特殊電機(jī)三相異步電機(jī)單相異步電機(jī)本章重點(diǎn)介紹三相異步電機(jī)。三相異步電機(jī)接線盒轉(zhuǎn)軸三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)機(jī)座定子鐵心定子繞組接線盒端蓋罩殼風(fēng)扇轉(zhuǎn)子主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、軸承、風(fēng)扇等部件。轉(zhuǎn)軸1.定子

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組組成。定子繞組機(jī)座鐵心定子鐵心沖片U1U2三相定子繞組（U相）2.轉(zhuǎn)子根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同分為：

三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心沖片鐵心轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)軸籠型轉(zhuǎn)子去掉鐵心后的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條（轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)嵌有鑄鋁導(dǎo)條）籠型轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)嵌有三相繞組）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心中放入三相定子繞組。定子繞組U1U2V1V2W1W2U1V1W1iuiviw定子繞組Y接接入三相對(duì)稱電源。t02iuiwivit=0°iu=0iv為負(fù)值iw為正值U1V1V2W1W2U2++U1V1V2W1W2U2++t=0°360°240°120°t=120°t=240°t=360°U1V1V2W1W2U2++U1V1V2W1W2U2++NSNNNSSS2.磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向

與繞組中電流的相序一致U-V-W-U。t02iuiwivi

空間相差120o

角的三相繞組，通入對(duì)稱三相電流時(shí)，產(chǎn)生的是一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向與繞組中電流的相序一致。

如果改變流入三相繞組的電流相序,就能改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向也就跟著改變。U1V1V2W1W2U2++NS如果電流的相序?yàn)閁-V-W-U則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為順時(shí)針?lè)较颉1U1V1V2W1W2U2++NSU1V1V2W1W2U2++NSU1V1V2W1W2U2++NSt0iuiwivit=0°360°240°120°U1V1W1iuiwivU1V1V2W1W2U2++NSt=120°U1V1V2W1W2U2++NSU1V1V2W1W2U2++NSt=0°t=240°繞組中電流的相序?yàn)閁-W-V-U，磁場(chǎng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

把三相異步電動(dòng)機(jī)的三根線任意調(diào)換兩根與電源相接，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向反向。t=360°

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)p與取決于三相定子繞組的結(jié)構(gòu)和連接方式。3.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)p4.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0(轉(zhuǎn)/每分）電源頻率電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)7501000150030004321pn(轉(zhuǎn)/每分)U1U2V1V2W1W2++SN三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)原理?+ff轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)可以帶動(dòng)轉(zhuǎn)子同方向旋轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)原理圖???+++轉(zhuǎn)子定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1n

三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，其轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同。磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n1轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(電流)n=(1–s)n1轉(zhuǎn)差率：0<s

<sN=0.01~0.06例

一臺(tái)額定轉(zhuǎn)速為1450r/min的三相異步電動(dòng)機(jī)，求：額定轉(zhuǎn)差率。解：因?yàn)閟N=0.01~0.06，所以該電動(dòng)機(jī)為4極電機(jī)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速為1500r/min。三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性STem10TstTmsmsNTNTem=f(S)

TN

額定轉(zhuǎn)矩Tm

最大轉(zhuǎn)矩Tst起動(dòng)定轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系當(dāng)U1、R2

、X20為固定值時(shí)，

機(jī)械特性:電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系曲線。Tem=f(S)n

=f(Tem)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TemT2穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域：AB段當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)能自動(dòng)調(diào)節(jié)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。如：在N點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，TN=T2，當(dāng)T2，n,Tem,

時(shí)在D點(diǎn)穩(wěn)定。n0n1TemABTstTmnNTNNDnDn0n1TemTstTmnNTNN1.額定轉(zhuǎn)矩TN

電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩PN

單位：千瓦（kW）nN單位：轉(zhuǎn)每分（r/min）TN

單位：?！っ祝∟·m）例

有兩臺(tái)功率相同的異步電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)PN=7.5kW，nN=962r/min，UN=380V，另一臺(tái)PN=7.5kW，nN=1450r/min，UN=380V，求電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩。解

第一臺(tái)第二臺(tái)2.

最大轉(zhuǎn)矩Tm令代入得:smR2而與U1無(wú)關(guān)TmU12而與R2

無(wú)關(guān)n0TemU1sm0TmR2Temn3.

起動(dòng)定轉(zhuǎn)矩Tst

過(guò)載能力(最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù))

Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)T2

2.2起動(dòng)瞬間n=0，s=1

當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩

T2<Tst

時(shí)，電動(dòng)機(jī)可帶負(fù)載起動(dòng)。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Tst起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大，起動(dòng)就越迅速。Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)K

st1.72.2三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)銘牌的作用：向使用者簡(jiǎn)要說(shuō)明電動(dòng)機(jī)的一些額定數(shù)據(jù)和使用方法。例：某電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)如下。

三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132M-4

功率7.5kW

頻率50HZ電壓

380V

電流15.4A

接法轉(zhuǎn)速1440r/min

絕緣等級(jí)B

工作方式

連續(xù)

年月編號(hào)電機(jī)廠1.型號(hào)Y132M-4三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座中心高(mm)磁極數(shù)機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)(S短機(jī)座;M中機(jī)座;L長(zhǎng)機(jī)座)2.

功率PN

額定運(yùn)行時(shí)，軸上輸出的機(jī)械功率。輸入功率效率3.

電壓UN

額定運(yùn)行時(shí)，定子繞組上應(yīng)加的線電壓。4.

電流IN

在UN、PN時(shí)，流入定子繞組的線電流。5.

轉(zhuǎn)速nN

在UN、PN、IN時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。6.接法電動(dòng)機(jī)三相定子繞組的接線方法。接線盒接線盒接Y接7.

頻率

fN

我國(guó)電網(wǎng)頻率為50HZ。8.溫升及絕緣等級(jí)電動(dòng)機(jī)常用絕緣材料分為五個(gè)等級(jí)。AEBFH最高允許溫度/oC1051201301551809.工作方式連續(xù)工作、短時(shí)工作、斷續(xù)周期工作。10.其他可從電工手冊(cè)中查得功率因數(shù)、效率、三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇1.電動(dòng)機(jī)容量（功率）的選擇選擇原則電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)的溫升不超過(guò)其容許值。電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有一定的過(guò)載能力。選擇方法調(diào)查統(tǒng)計(jì)類比法。分析計(jì)算法。2.電動(dòng)機(jī)類型的選擇

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，維護(hù)方便。但起動(dòng)性能差，適用于空載或輕載起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械（風(fēng)機(jī)、水泵、一般機(jī)床等）。

價(jià)格較貴，起動(dòng)性能好，適用于起重機(jī)、軋鋼機(jī)等。3.結(jié)構(gòu)形式的選擇

臥式（軸為水平）、立式（軸為垂直）、開(kāi)啟式、封閉式、防護(hù)式。

繞線型電動(dòng)機(jī)：籠型電動(dòng)機(jī)（可優(yōu)先考慮）4.額定電壓的選擇5.轉(zhuǎn)速的選擇

電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速愈低則體積愈大，價(jià)格也愈高，功率因數(shù)和效率也就低，同步轉(zhuǎn)速有3000r／min；1500r／min；1000r／min；750r