低壓電器及基本電氣控制線路-三相異步電動機的控制線路

三相異步電動機的電氣控制線路0102常用低壓電器三相異步電動機的控制線路三相異步電動機結構02三相異步電動機三相異步電動機的銘牌三相異步電動機的工作原理電動機的保護三相異步電動機結構三相異步電動機一、電機的分類異步電機同步電機異步發(fā)電機異步電動機三相異步電動機交流電機轉子轉速與磁場轉速相等轉子轉速與磁場轉速不相等單相異步電動機用于家用電器和醫(yī)療儀器中用于風力發(fā)電機等特殊場合在各種電動機中應用最廣、需要量最大。工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)機械化、交通運輸、國防工業(yè)等電力拖動裝置中，有90%采用三相異步電動機。三相異步電動機結構三相異步電動機二、電機的應用舉例洗衣機電機吸油煙機電機單相異步電動機三相異步電動機結構三相異步電動機二、電機的應用舉例Z3050鉆床三相異步電動機三相異步電動機結構三相異步電動機三相異步電動機的結構的不同分為籠型和繞線型異步電動機兩大類。定子轉子三相異步電動機結構三相異步電動機定子和轉子之間有一很小的間隙，稱為氣隙。三相異步電動機結構三相異步電動機1、定子：包括定子鐵心、定子繞組、機座等。三相異步電動機結構三相異步電動機鐵心：由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成。作用是放置定子繞組和構成主磁路三相繞組(產(chǎn)生旋轉磁場)

由許多高強度漆包銅線或鋁線按一定規(guī)律連接繞制而成U1----U2V1----V2W1---W2機座：鑄鋼或鑄鐵。用于支撐和固定定子鐵芯。三相異步電動機結構三相異步電動機定子鐵芯三相異步電動機結構三相異步電動機定子繞組(對稱三相繞組)三相異步電動機結構三相異步電動機定子接線盒U1V1

W1W2U2V2U1V1

W1U2V2

W2U1V1

W1W2

U2V2星形(Y)聯(lián)結3~U1V1

W1W2

U2V2三角形(△)聯(lián)結3~三相異步電動機結構三相異步電動機三相異步電動機結構三相異步電動機2、轉子：轉子鐵心、轉子繞組、轉軸、風扇等。（1）轉軸：低碳鋼，支撐、固定轉子鐵心，傳遞轉矩。（2）轉子鐵心：構成主磁路，外圓槽內(nèi)放置轉子繞組。由0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉軸上。（3）轉子繞組：分為籠型和繞線型兩種。在旋轉磁場作用下，產(chǎn)生感應電動勢或電流。三相異步電動機結構三相異步電動機轉子繞組由插入轉子槽中的導條和兩端端環(huán)組成，是自行閉合的對稱多相繞組。小型采用鑄鋁轉子，中、大型采用銅條轉子?；\型三相異步電動機結構三相異步電動機轉子繞組由嵌入轉子槽中的對稱三相繞組組成，接成星形，并接到轉軸上的三個集電環(huán)上，再通過電刷與外電路接通。繞線型三相異步電動機結構三相異步電動機鼠籠式轉子

導條

端環(huán)

風扇三相異步電動機結構三相異步電動機繞線式轉子三相異步電動機結構三相異步電動機繞線式轉子繞線式轉子的特點是可以通過滑環(huán)和電刷在轉軸上的三個銅環(huán)上，通過一組電刷把轉子繞組從三個接線端引出來并與外電路相連接。

三相異步電動機結構三相異步電動機鼠籠式電動機與繞線式電動機的的比較：結構簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機的機械特性。鼠籠式結構復雜、價格較貴、維護工作量大；轉子外加電阻可人為改變電動機的機械特性。繞線式三相異步電動機的工作原理三相異步電動機一、單相異步電動機工作原理磁鐵閉合線圈e方向用右手定則確定F方向用左手定則確定磁場旋轉Fnei三相異步電動機的工作原理三相異步電動機二、三相異步電動機工作原理V2V1W2U2U1W1轉子定子定子繞組（三相）機座

三相異步電動機的定子鐵心中放入三相定子繞組。接入三相對稱電源。三相異步電動機的工作原理三相異步電動機二、三相異步電動機工作原理1、定子繞組通入對稱三相電流，產(chǎn)生以同步速n1旋轉的氣隙旋轉磁場；2、轉子導體切割氣隙旋轉磁場，在自行閉合的轉子繞組中產(chǎn)生感應電動勢和感應電流；3、轉子電流的有功分量與氣隙磁場相互作用，使轉子導體受到電磁力，并形成電磁轉矩，帶動轉子順旋轉磁場的方向轉動起來。三相異步電動機的工作原理三相異步電動機旋轉磁場產(chǎn)生異步機中，旋轉磁場代替了旋轉磁極。三相異步電動機的工作原理三相異步電動機旋轉磁場產(chǎn)生U1V2W2V1W2U2(?)電流出(

)電流入三相異步電動機的工作原理三相異步電動機旋轉磁場產(chǎn)生UWV三相異步電動機的工作原理三相異步電動機旋轉磁場產(chǎn)生U1U2V2W1V1W2合成磁場方向：向下三相異步電動機的工作原理三相異步電動機旋轉磁場產(chǎn)生U1V1V2W1W2U2++t=0°NSU1V1W1iuiviw三相異步電動機的工作原理三相異步電動機旋轉磁場產(chǎn)生t=60°U1V1V2W1W2U2+NS+U1V1W1iuiviw三相異步電動機的工作原理三相異步電動機旋轉磁場產(chǎn)生St=120°U1V1V2W1W2U2++NU1V1W1iuiviw三相異步電動機的工作原理三相異步電動機旋轉磁場產(chǎn)生U1V1V2W1W2U2++t=240°t=360°U1V1V2W1W2U2++NSSNSNSt=0°360°240°120°Nt02

iuiwivi分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉的磁場。即：一個電流周期，旋轉磁場在空間轉過360°三相異步電動機的工作原理三相異步電動機旋轉磁場的旋轉方向旋轉方向：取決于三相電流的相序。三相異步電動機的工作原理三相異步電動機旋轉磁場的旋轉方向改變電機的旋轉方向：換接其中兩相。三相異步電動機的工作原理三相異步電動機三相異步電動機的正反轉方法：將電源任意兩相互換相接(改變相序)，就可實現(xiàn)反轉。三相異步電動機的工作原理三相異步電動機方法：將電源任意兩相互換相接(改變相序)，就可實現(xiàn)反轉。正轉反轉UVWM3~電源UVWM3~電源UUVVWWNSNSNSNSNSNSNSNSNS三相異步電動機的工作原理三相異步電動機旋轉磁場的極對數(shù)PUWV三相異步電動機的工作原理三相異步電動機旋轉磁場的極對數(shù)P

當三相定子繞組按圖示排列時，產(chǎn)生一對磁極的旋轉磁場，即：U1U2V2W1V1W2三相異步電動機的工作原理三相異步電動機旋轉磁場的極對數(shù)P將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場則是兩對磁極。W1'V2'U1V1W1U2V2W2U1'U2'V1'W2'三相異步電動機的工作原理三相異步電動機旋轉磁場的極對數(shù)P三相異步電動機的工作原理三相異步電動機旋轉磁場的極對數(shù)P極對數(shù):三相異步電動機的工作原理三相異步電動機三相異步電動機的同步轉速旋轉磁場的轉速取決于磁場的極對數(shù)：三相異步電動機的工作原理三相異步電動機三相異步電動機的同步轉速極對數(shù)每個電流周期磁場轉過的空間角度同步轉速n1（f=20Hz）P=1360°3000（轉/分）P=2180°1500（轉/分）P=3120°1000（轉/分）三相異步電動機的銘牌三相異步電動機

三相異步電動機型號Y132S－6功率3kW

頻率50Hz電壓380V

電流7.2A

聯(lián)結Y轉速960r/min

功率因數(shù)0.76

絕緣等級

B三相異步電動機的銘牌三相異步電動機1.型號Y132S－6Y系列異步機機座中心高度機座長度代號2p=6→n1=1000r/min磁極數(shù)三相異步電動機的銘牌三相異步電動機2、額定功率PNUN=380V→定子三相繞組應施加的線電壓PN=3kW3、額定電壓UN三相異步電動機的銘牌三相異步電動機額定轉速nN：額定運行時轉子的轉速電動機的保護三相異步電動機一、短路保護電動機、電器及導線的絕緣損壞或線路發(fā)生故障時，都可能造成短路事故，產(chǎn)生很大的短路電流，致使電動機、電器設備嚴重損壞。因此，一旦發(fā)生短路故障時，保護電器必須立即動作，迅速將電源切斷。常用的短路保護電器是熔斷器和低壓斷路器。電動機的保護三相異步電動機二、過載保護當電動機負載過大、啟動頻繁或缺相運行時，會使電動機的工作電流長時間超過其額定電流，電動機繞組過熱，溫度超過其允許值，從而使電動機的壽命縮短，嚴重時會使電機損壞。為此，在生產(chǎn)機械的電氣控制線路中，應有過載保護電路。當電動機過載時，保護電器動作，切斷電源，避免電動機過載運行。常用的過載保護電器是熱繼電器。由于熱元件的慣性作用，當電動機短時過載或過載電流較小時，熱繼電器不會動作。所以當使用熱繼電器作過載保護時，還必須有短路保護。電動機的保護三相異步電動機三、過流保護過流保護是區(qū)別于短路保護的一種電流型保護。所謂過電流，是指電動機或電器元件超過其額定電流的運行狀態(tài)。不正確的啟動和負載轉矩過大，常常引起電動機出現(xiàn)很大的過電流。由此引起的過電流一般比短路電流小，不超過6IN。在過電流情況下，電器元件并不是馬上損壞，只要在達到允許溫升之前，電流值能恢復正常，還是允許的。較大的沖擊負載，將使電路產(chǎn)生很大的沖擊電流，以致?lián)p壞電器設備。同時，過大的電流引起電路中的電動機轉矩很大,也會使機械的轉動部件受到損壞，因此要瞬時切斷電源。在電動機運行中產(chǎn)生這種過電流，比發(fā)生短路的可能性要大，特別是對于頻繁啟動和正反轉、重復短時工作的電動機更是如此。電動機的保護三相異步電動機三、過流保護通常，過電流保護可以采用低壓斷路器、熱繼電器、電動機保護器、過電流繼電器等。電動機的保護三相異步電動機四、欠壓保護當電網(wǎng)電壓降到額定電壓UN以下，如60%～80%時，就要求能自動切除電源而停止工作，這種保護稱為欠電壓保護，如圖6-6所示，因為電動機在電網(wǎng)電壓降低時，其轉速、電磁轉矩都將降低甚至堵轉。在負載一定的情況下，電動機電流將增加，不僅影響產(chǎn)品加工質量，還會影響設備正常工作，使機械設備損壞，造成人身事故。另一方面，由于電網(wǎng)電壓的降低，如降到UN的60%，控制線路中的各類交流接觸器、繼電器既不釋放又不能可靠吸合，處于抖動狀態(tài)并產(chǎn)生很大噪聲，線圈電流增大，甚至過熱造成電器元件和電動機的燒毀。電動機的保護三相異步電動機五、零壓（失壓）保護電動機正常工作時，如果因為電源電壓的消失而停轉，那么在電源電壓恢復時，就可能自行啟動，電動機的自行啟動將造成人身事故和機械設備損壞。對電網(wǎng)而言，多臺電動機同時啟動，會引起不允許的過電流和過大的電壓降，而電熱類電器可能引起火災。為防止電壓恢復時，電動機自行啟動或電器元件自行投入工作而設置的保護，稱為失壓保護。電動機的保護三相異步電動機五、零壓（失壓）保護采用接觸器和按鈕控制電動機的起、停本身就具有失壓保護作用。因為，若正常工作時，電網(wǎng)電壓消失，接觸器就會自動釋放而切斷電動機電源，當電網(wǎng)恢復正常時，由于接觸器自鎖電路已斷開，因此不會自行啟動。但若不是采用按鈕，而是用不能自動恢復的手動開關、行程開關等控制接觸器，則必須采用專門的零壓繼電器。對多位開關，應采用零位保護來實現(xiàn)失壓保護，即電路控制必須先接通零壓繼電器。工作中，一旦失電，零壓繼電器釋放，其自鎖也釋放，當電網(wǎng)恢復正常時，就不會自行投入工作。電動機的保護三相異步電動機六、弱磁保護直流電動機必須在磁場具有一定強度時才能啟動和正常運轉。若在啟動時，直流電動機的勵磁電流太小，產(chǎn)生的磁場太小，則將會使啟動電流很大。在正常運轉時，磁場突然減弱或消失，對串勵電動機來說，電動機會停止運行；對并勵或他勵電動機，則轉速劇升，從而引起“飛車”事故。電動機的保護三相異步電動機六、弱磁保護所以，在直流電動機的控制線路中應該設置弱磁或失磁保護。常采用的方法是在電路中串入欠電流繼電器來監(jiān)視直流電機的勵磁電流，并與接觸器配合使用。當勵磁電流達到欠電流繼電器動作值時，繼電器動合觸頭閉合，電動機啟動或正常工作；一旦勵磁電流低于欠電流繼電器的整定值，繼電器就會動作，使接在電路中的動合觸頭斷開，接觸器線圈失電，電動機斷電停轉。電動機的保護三相異步電動機異步電動機主要由定子和轉子構成。三相異步電動機轉子在旋轉磁場的作用下轉動起來，其轉向與旋轉磁場的轉向相同。三相異步電動機的正反轉可通過改變電源的任意兩相相序實現(xiàn)。為放止電動機運行出現(xiàn)短路、過載、欠壓等故障，電動機的運行應具備的保護裝置。三相異步電動機的電氣控制線路0102常用低壓電器三相異步電動機的控制線路點動和長動控制線路三相異步電動機的的直接起動控制是一種最簡單、經(jīng)濟的起動控制方法。包括點動控制和長動控制。所謂點動，即按下按鈕時，電動機工作，松開按鈕時，電動機停止工作。如果要求電動機在起動后能自持的連續(xù)運行，點動控制是不可能的，需采用電動機的長動控制。主要電氣設備介紹01點動和長動控制線路長動控制線路點動控制線路主要電氣設備介紹點動和長動控制線路按鈕停止按鈕SB起動按鈕SB主要電氣設備介紹點動和長動控制線路交流接觸器(a)線圈KM(b)主觸點KM(c)輔助動合觸點KM點動控制線路點動和長動控制線路主接線電路控制電路三相電源過載保護起動控制過熱保護過熱保護過載控制啟動按鈕刀開關點動控制線路點動和長動控制線路合上刀開關QS，按下按鈕SB1時，接觸器KM得電，主觸點閉合，電動機得電啟動。松開按鈕SB1，接觸器KM斷電，主觸點釋放，電動機停轉。點動控制的原理點動控制線路點動和長動控制線路按下啟動按鈕時，電動機得電啟動，松開按鈕時，電動機失電停轉。點動控制的特點點動控制線路點動和長動控制線路點動控制多用于機床刀架、橫梁、立柱等快速移動和機床對刀等場合。長動控制線路點動和長動控制線路主接線電路控制電路三相電源過載保護起動控制過熱保護過熱保護過載控制啟動按鈕刀開關輔助動合按鈕長動控制線路點動和長動控制線路長動控制的原理：合上開關QS引入三相電源。按下啟動按鈕SB2，KM線圈得電并通過KM輔助動合觸點自鎖，KM銜鐵吸合，KM主觸點閉合，電動機接通電源運轉。啟動按鈕SB2自動復位時，接觸器KM的線圈仍可通過其輔助觸點繼續(xù)供電，保證電動機的連續(xù)運行。這種依靠接觸器自身輔助觸點而使其線圈保持通電的現(xiàn)象，稱為自鎖或自保持，又叫做長動。停止時，按下停止按鈕SB1，KM線圈斷電，主觸點和自鎖觸點均恢復到斷開狀態(tài)，電動機脫離電源停止運轉。點動和長動控制線路三相異步電動機的點動控制電路是用按鈕開關、接觸器來控制電動機運轉的最簡單的控制電路。在生產(chǎn)實際中對一臺三相異步電動機的起?？刂疲ㄟ^長動控制電路來實現(xiàn)，由兩個按鈕分別對電動機進行通電和斷電，接觸器使電動機接通電源，且保持接通狀態(tài)。小結三相異步電動機的電氣控制線路0102常用低壓電器三相異步電動機的控制線路正反轉控制線路在生產(chǎn)和生活中，許多設備需要兩個相反的運行方向，如電梯的上升和下降，機床工作臺的前進和后退，其本質就是電動機的正反轉。要實現(xiàn)電動機的正反轉，只要將接至電動機三相電源進線中的任意兩相對調(diào)接線，即可達到反轉的目的。在實際生產(chǎn)中，常采用接觸器與按鈕實現(xiàn)電動機的正反轉控制。主要電氣設備介紹01正反轉控制線路接觸器聯(lián)鎖正反轉控制線路萬能轉換開關正反轉控制線路復合聯(lián)鎖正反轉控制線路主要電氣設備介紹正反轉控制線路75刀開關熔斷器FUQS主要電氣設備介紹正反轉控制線路76按鈕熱繼電器停止按鈕SB起動按鈕SB主要電氣設備介紹正反轉控制線路交流接觸器(a)線圈KM(b)主觸點KM(c)輔助動合觸點KM(c)