電動機(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電器（如閘刀開關(guān)、組合開關(guān)和按鈕等）和自動電器（熱繼電器、交流接觸器等）。4.1.1開關(guān)類控制電器

用途：主要用來接通和斷開不頻繁操作的設(shè)備的電源。

（刀開關(guān)分為單極、雙極和三極）操作手柄閘刀1.刀開關(guān)2.組合開關(guān)（轉(zhuǎn)換開關(guān)）選擇：根據(jù)電源種類、電壓等級、設(shè)備容量及使用場合來選用。廣泛用于照明電路和在電動機(jī)控制電路作電源引入用。注意：刀開關(guān)安裝時，合閘狀態(tài)手柄必須向上，不得倒裝。用途：接通或切斷電源、控制小型籠型電動機(jī)的起動、停止、正反轉(zhuǎn)等。LW5D系列萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)適用于交流50HZ、額定電壓至500V及以下控制線路中。手柄文字符號及圖形符號Q轉(zhuǎn)換開關(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)位彈簧動斷觸點(diǎn)動合觸點(diǎn)SBSB文字符號及圖形符號動合觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）動斷觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）按鈕帽復(fù)位彈簧動斷觸點(diǎn)動合觸點(diǎn)按鈕帽復(fù)位彈簧動斷觸點(diǎn)動合觸點(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2.一臺電動機(jī)的熔體熔體額定電流≥電動機(jī)的起動電流2.5熔體額定電流≥電動機(jī)的起動電流1.6~2如果電動機(jī)起動頻繁，則為3.多臺電動機(jī)合用的總?cè)垠w熔絲額定電流=(1.5~2.5)容量最大的電動機(jī)額定電流+其余電動機(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)動鐵心靜鐵心i主觸點(diǎn)輔助觸點(diǎn)動鐵心交流接觸器示意圖用途：用來頻繁地接通或分?jǐn)鄮в胸?fù)載的主電路（如電動機(jī)）的自動控制電器。i復(fù)位彈簧線圈KM交流接觸器的圖形和文字符號輔助觸點(diǎn)主觸點(diǎn)動合觸點(diǎn)動斷觸點(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熱元件雙金屬片動斷觸點(diǎn)復(fù)位按鈕

扣板

彈簧iiii熱元件雙金屬片動斷觸點(diǎn)復(fù)位按鈕

扣板

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

用途：用來傳遞或轉(zhuǎn)換信號，或同時控制多個電路，也可以直接控制小容量電動機(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和觸點(diǎn)數(shù)量。7.1.8自動空氣開關(guān)（空氣斷路器）自動空氣開關(guān)示意圖主觸點(diǎn)釋放彈簧連桿裝置鎖鉤過電流脫扣器欠電壓脫扣器用途：用于低壓電路的短路、嚴(yán)重過載及欠電壓保護(hù)。自動空氣開關(guān)▲4.3

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

一、用刀開關(guān)（或轉(zhuǎn)換開關(guān)）直接控制電路優(yōu)點(diǎn)：控制電路簡單。缺點(diǎn)：沒有失壓保護(hù);

不能實現(xiàn)遙控和自控；不便頻繁起、?？刂啤?/p>

M3~

QFU刀開關(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)動控制電路KM

QFUM3~KMSB主電路控制電路閉合開關(guān)Q接通電源按SB→KM線圈得電→KM主觸點(diǎn)閉合動作過程→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)。

工作過程：按下SBST→

KM得電→電動機(jī)起動→按下SBSTP→

KM斷電→電動機(jī)停止。FR過載保護(hù)直接起動控制原理圖直接起動控制結(jié)構(gòu)圖

與SBl并聯(lián)的KM的輔助常開觸點(diǎn)的這種作用稱為自鎖。圖示控制電路還可實現(xiàn)短路保護(hù)、過載保護(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)電源暫時斷電或電壓嚴(yán)重下降時，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，電動機(jī)停轉(zhuǎn)，同時解除自鎖。

起過載保護(hù)的是熱繼電器FR。當(dāng)過載時，熱繼電器的發(fā)熱元件發(fā)熱，將其常閉觸點(diǎn)斷開，使接觸器KM線圈斷電，串聯(lián)在電動機(jī)回路中的KM的主觸點(diǎn)斷開，電動機(jī)停轉(zhuǎn)。同時KM輔助觸點(diǎn)也斷開，解除自鎖。故障排除后若要重新起動，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，電動機(jī)正轉(zhuǎn)。KMR主觸點(diǎn)接通，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。KMF、

KMR不能同時接通，否則造成電源短路。注意？KMF、

KMR同時接通，會出現(xiàn)什么問題？主電路KMFSBSTPSBFFRKMRSBRKMRFUKMFQM3~FRKMRKMFKMRKMF互鎖籠型電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制線路主觸點(diǎn)閉合→正轉(zhuǎn)按SBF→

KMF通電輔動合閉合→自鎖輔動斷開→互鎖→存在問題：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)的起動即可。雙重互鎖補(bǔ)充：基本電氣識圖

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。主電路畫在左側(cè)（或上方），控制電路畫在右側(cè)（或下方）。各電氣元件按動作順序由上到下、從左到右依次排列。2.電氣元件必須用國家統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號標(biāo)注。3.同一電器的各部件如線圈和觸點(diǎn)常常不畫在一起，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、液壓和氣動的工作原理。識圖注意問題：3.結(jié)合說明書或有關(guān)的技術(shù)資料把控制線路劃分成幾個部分，按動作先后逐一進(jìn)行分析。4.搞清各電器之間的動作關(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。

異步電動機(jī)是把交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的動力機(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工具等）。電動機(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1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生

三相異步電動機(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，通入對稱三相電流時，產(chǎn)生的是一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場，磁場的旋轉(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)磁場的旋轉(zhuǎn)方向，三相異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向也就跟著改變。U1V1V2W1W2U2++NS如果電流的相序為U-V-W-U則旋轉(zhuǎn)磁場為順時針方向。n1U1V1V2W1W2U2++NSU1V1V2W1W2U2++NSU1V1V2W1W2U2++NSt0iuiwivit=0°360°240°120°U1V1W1iuiwivU1V1V2W1W2U2++NSt=120°U1V1V2W1W2U2++NSU1V1V2W1W2U2++NSt=0°t=240°繞組中電流的相序為U-W-V-U，磁場逆時針旋轉(zhuǎn)。

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

旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(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)磁場的磁極對數(shù)p4.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0(轉(zhuǎn)/每分）電源頻率電動機(jī)的磁極對數(shù)7501000150030004321pn(轉(zhuǎn)/每分)U1U2V1V2W1W2++SN三相異步電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)原理?+ff轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)的磁場可以帶動轉(zhuǎn)子同方向旋轉(zhuǎn)異步電動機(jī)原理圖???+++轉(zhuǎn)子定子磁場轉(zhuǎn)速n1n

三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下轉(zhuǎn)動起來，其轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。磁場轉(zhuǎn)速n1轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢(電流)n=(1–s)n1轉(zhuǎn)差率：0<s

<sN=0.01~0.06例

一臺額定轉(zhuǎn)速為1450r/min的三相異步電動機(jī)，求：額定轉(zhuǎn)差率。解：因為sN=0.01~0.06，所以該電動機(jī)為4極電機(jī)，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速為1500r/min。三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性STem10TstTmsmsNTNTem=f(S)

TN

額定轉(zhuǎn)矩Tm

最大轉(zhuǎn)矩Tst起動定轉(zhuǎn)矩電動機(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，

機(jī)械特性:電動機(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)三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性穩(wěn)定運(yùn)行時，電動機(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，電動機(jī)能自動調(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,

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

電動機(jī)額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)矩PN

單位：千瓦（kW）nN單位：轉(zhuǎn)每分（r/min）TN

單位：牛·米（N·m）例

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

第一臺第二臺2.

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

無關(guān)n0TemU1sm0TmR2Temn3.

起動定轉(zhuǎn)矩Tst

過載能力(最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù))

Y系列三相異步電動機(jī)T2

2.2起動瞬間n=0，s=1

當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩

T2<Tst

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

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

三相異步電動機(jī)型號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B

工作方式

連續(xù)

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

功率PN

額定運(yùn)行時，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，定子繞組上應(yīng)加的線電壓。4.

電流IN

在UN、PN時，流入定子繞組的線電流。5.

轉(zhuǎn)速nN

在UN、PN、IN時，電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。6.接法電動機(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

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

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

價格較貴，起動性能好，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）、開啟式、封閉式、防護(hù)式。

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

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