模块一三相异步电动机及其拖动控制.ppt

模块一三相异步电动机及其拖动控制,1.1项目1小容量三相异步电动机的拆装1.1.1任务1三相异步电动机的拆卸1.1.2任务2三相异步电动机的装配1.1.3任务3三相异步电动机的检查,1.1.1任务1三相异步电动机的拆卸,鼠笼型异步电动机主要部件拆分图,1.任务实施,定子,主要用来产生旋转磁场，它由定子铁心、定子绕组、机壳组成。,（1）定子铁心：是电动机磁路的一部分，为了降低铁心损耗，采用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，硅钢片间彼此绝缘。铁心内圆周上分布有若干均匀的平行槽，用来嵌放定子绕组。,2.知识学习三相异步电动机的基本结构,定子绕组：是电动机定子的电路部分，应用绝缘铜线或铝线绕制而成。三相绕组对称地嵌放在定子槽内。,U相首端U1,U相尾端U2,U相首端U1有效边,U相尾端U2有效边,有效边,有效边,精品课程系列讲座,定子绕组接线：三相异步电动机定子绕组的三个首端U1、V1、W1和三个尾端U2、V2、W2，都从机座上的接线盒中引出。一般功率在3kW以下者采用星形接法（Y），在4kW以上者采用三角形接法（）。,接线盒,首端接线柱,尾端接线柱,连接片,连接片,（尾端连接到一点）,（首尾端相连）,精品课程系列讲座,机壳：作用是支承定子铁心和固定整个电机。包括：机座、2个端盖、接线盒、风扇罩等。机座一般采用铸铁铸造,端盖固定在机座两端。,机座,2、转子,精品课程系列讲座,主要用来产生旋转力矩，拖动生产机械旋转。它由转子铁心、转子绕组、转轴构成。,（1）转子铁心：转子铁心也属于磁路的一部分，也用0.5mm的硅钢片叠压而成。,鼠笼型转子,鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图,转子绕组：用来感应出电势、电流，推动转轴在电磁力矩作用下旋转。,三相绕线型转子结构是绕组的三个出线端子接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出。,鼠笼式转子绕组分类铜条转子、铸铝转子,精品课程系列讲座,铜条转子,铸铝转子,端环,铜导条,端环,风叶,铝导条,精品课程系列讲座,转轴：用来固定转子铁心和传递功率，一般用中碳钢制成。转轴上还有轴承、风扇等。,转轴,轴承,风扇,14,3.问题研讨三相异步电动机如何实现能量转换?,三相异步电动机的简图，外部是定子铁心，内部是转子铁心，二者之间是均匀的气隙。定子铁心中嵌放三相定子绕组，每相绕组均只有一个线圈，分别是AX、BY、CZ，三相绕组对称放置，空间互差120。定子绕组外接三相电源，流经绕组的电流三相对称，相序为ABC，,1)旋转磁场的产生,为了研究磁场的变化情况，选取t=0、t=90、t=210、t=330四个时刻，如图所示。三相电流产生了一个两极磁场（一对磁极），随着电流的交变，磁场在空间发生旋转，产生一个旋转磁场。,产生旋转磁场的条件一是空间对称的三相定子绕组;二是通入三相对称电流。,结论：旋转磁场的旋转方向取决于绕组中三相电流的相序。,2)旋转磁场的转向,图中，三相电流相序为ABC，三相绕组AX、BY、CZ按顺时针方向排列，绕组中的电流按顺时针方向先后达到最大值，故旋转磁场的转向为顺时针。如果将定子绕组的三相电源线中的任意两相交换，则绕组中三相电流的相序即由顺时针变为逆时针，旋转磁场也相应地逆时针反向旋转。,图中的每相绕组由两个线圈串联组成，如A相绕组由线圈AX与AX串联成AXAX，首端为A，末端为X.。各相绕组首端之间相差60空间角度，末端之间相差60空间角度，均匀分布在定子铁心中。,3）旋转磁场的转速,选取t=0、t=120、t=240、t=360四个时刻，可以看出，图2中的旋转磁场有两对磁极，即p=2。同样，若每相绕组由三个线圈串联组成，并在定子铁心中均匀排列，则可产生3对磁极的旋转磁场。,结论旋转磁场的转速n1取决于电流频率f和磁极对数p。,4）工作原理,三相交流电源接通三相定子绕组,定子绕组产生三相对称电流,三相对称电流在电机内部建立旋转磁场,旋转磁场与转子绕组产生相对运动(切割),转子绕组中产生感应电流,感应电流转子绕组(感应电流)在磁场中受到电磁力的作用,在电磁力作用下，转子逆时针方向开始旋转，转速为n。,三相对称电流,旋转磁场,感应电流,4.任务拓展（1）拆卸定子绕组并找寻每组线圈的连接规律。（2）为什么交流电动机的会采用不同的转子形式？（3）现代交流电动机在结构上有何发展趋势？（4）交流电动机在生产生活中有哪些典型的应用？,1.1.2任务2三相异步电动机的装配,1.任务实施第一步：定子部分。这主要是定子绕组的绕制、连接、嵌放、封槽口、端部整形和接线、绕组的绝缘浸漆与烘干处理等程序。第二步：安放转子。安放转子要特别小心，以免碰伤定子绕组。第三步：加装端盖。第四步：装风扇和风罩。第五步：接好引线，装好接线盒及铭牌。,20,精品课程系列讲座,1.型号：Y2-801-4,2.额定功率：0.55kW,3.额定电压：380V,4.额定电流：1.5A,5.接线方法：Y接法,6.额定频率：50Hz,7.额定转速：1390rpm,8.工作方式：连续工作制S1,9.绝缘等级：F级,10.防护等级：IP54,11.标准编号：JB/T8680.1-1998,12.重量：13kg,13.生产日期：05年5月,14.产品编号：2338,15.生产企业：淮安市汇利达工贸有限公司大禹电机厂,2.知识学习异步电动机的铭牌数据含义,21,旋转磁场的转速与转子（电动机）的转速之差称为转差，转差与旋转磁场的转速之比称为转差率，用s表示，即,转差率s是异步电动机运行时的一个基本变量，负载变化时，s也随之改变，空载时，s0.005，满载时，s0.06。,A,Y,C,B,Z,X,n1,n,旋转磁场转速,电动机转速,3.问题研讨为什么是“异步”电动机？,22,【例题】,异步电动机满载时，s0.06故异步电动机的额定转速略小于磁场同步转速，由此可知同步转速n1=750r/min,p=4，2p=8。,空载转速n0=(1s0)n1=(10.267%)750=748r/min,r/min,额定转差率,某三相异步电动机，电源频率为50Hz，空载转差率s0=0.00267，额定转速nN=730r/min。试求：电机的极数2p、同步转速n1、空载转速n0、额定转差率sN。【解】旋转磁场的同步转速为,4.任务拓展（1）完成一台三相异步电动机的装配任务，其定子槽数Z124槽，磁极数2p4，每槽匝数为100匝，单层，600相带，跨距采用短距式，绕组节距5。（2）分析如何改变三相异步电动机的转向。,1.1.3任务3三相异步电动机的检查,1.任务实施,（1）三相异步电动机通电前的检查1）检查机械部分的装配质量。2）测量绕组的绝缘电阻。3）检查绕组的三相直流电阻。（2）电动机的空载试车1）运行时检查电动机的通风冷却和润滑情况。2）判断电动机运行音量是否正常。3）测量空载电流。4）检查电动机温升是否正常,2.知识学习三相异步电动机的空载实验、短路实验,1、空载试验,测得U1=UN时的I0和P1值，可得励磁参数如下：式中Z0空载等值阻抗，；因Z0=Zm+Z1，且ZmZ1，则Z0Zm，且,其目的是测定异步电动机的空载电流I0和空载功率p0，进而求得异步电动机的励磁阻抗rm和xm，并分离出铁耗pFe和机械损耗pmec。,又称为堵转试验，测取异步电动机的短路阻抗，即定、转子绕组的漏阻抗及短路特性。试验时，为了使短路电流不致太大，应降低电压进行试验，一般约为0.4UN以下。,精品课程系列讲座,2、短路试验,短路参数：,3.问题研讨-如何判别三相异步电动机定子绕组首尾端?,（1)用36V交流电源和灯泡判别首尾端,3.问题研讨-如何判别三相异步电动机定子绕组首尾端?,（2)用万用表或微安表判别首尾端,4.任务拓展（1）对三相异步电动机进行空载实验和短路实验。（2）三相异步电动机如何进行选配。,1.2项目2三相异步电动机的单向起停控制与实现1.2.1任务1基本低压电器的检测1.2.2任务2：单向点动控制及实现1.2.3任务3：单向连动控制及实现,按工作电压高低，电器可分为高压电器和低压电器两大类。高压电器是指额定电压为3KV及以上的电器；低压电器是指交流电压为1000V或直流电压为1200V以下的电器。,1.2.1任务1基本低压电器的检测,1.知识学习,1）按钮,按钮又称控制按钮或按钮开关，是一种手动控制电器。它只能短时接通或分断5Ay以下的小电流电路，向其他电器发出指令的电信号，控制其他电器动作。,交流接触器的外形与结构,（1）作用：用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。,(a)外形,(b)结构,2）交流接触器(KM),(1)电磁系统,接触器具有遥控功能，同时还具有欠压、失压保护的功能，接触器的主要控制对象是电动机。,（2）交流接触器的结构组成,铁芯、衔铁,通电线圈,(2)触头系统,三对主触头,两对辅助常开触点,两对辅助常闭触点,体积较大，由三对常开触头组成，用于通断电动机主电路的大电流。,普通刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的手控低压电器，广泛用在照明电路和小容量（5.5kW）不频繁起动的动力电路的主电路中,起接通电源的作用。,4)刀开关(QS),闸刀开关的主要结构如前图所示。安装刀开关时瓷底座应与地面垂直，手柄向上，易于灭弧，不得倒装或平装。倒装时手柄可能因自重落下而引起误合闸，危机人身和设备安全。,符号：,4)组合开关（QS),1.作用:主要用于机床设备的电源引入开关，也可用来通断5KW以下电机电路或小电流电路。,2.结构：,由多层动触点和静触点组成,37,5）熔断器FU,熔断器是一种最简单有效的保护电器。在使用时，熔断器串联在所保护的电路中，作为电路及用电设备的短路和严重过载保护，主要用做短路保护。熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管（或熔座）两部分组成。熔体由易熔金属材料（铅铜）及合金制成，通常作成丝状或片状。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸或玻璃纤维制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。,0,t,I,IN,电流越大时间越短,熔断器的反时限特性,熔断器的图形文字符号,3.问题研讨什么是电气图？,（1）电气图的基本认识,1）电气图的符号,2）电气控制图的分类,（1）电气系统图和框图,（2）电气原理图,（3）电器布置图,（4）电器安装接线图,（5）功能图,（6）电器元件明细表,3）电气原理图的绘制规则,（1）原理图一般分主电路和辅助电路两部分。（2）控制系统内的全部电机、电器和其它器械的带电部件，都应在原理图中表示出来。（3）原理图中，各电器元件不画实际的外形图，而采用国家规定的统一标准图形符号，文字符号也要符合国家标准规定。（4）原理图中，各个电气元件和部件在控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排。（5）图中元件、器件和设备的可动部分，都按没有通电和没有外力作用时的开闭状态画出。（6）原理图的绘制应布局合理、排列均匀，为了便于看图，可以水平布置，也可以垂直布置。（7）电气元件应按功能布置，并尽可能按水平顺序排列，其布局顺序应该是从上到下，从左到右。电路垂直布置时，类似项目宜横向对齐；水平布置时，类似项目应纵向对齐。（8）电气原理图中，有直接联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示；无直接联系的交叉导线连接点，不画黑圆点。,4.任务拓展（1）归纳低压电器检测的方法。（2）总结低压电器的选用原则与方法。（3）总结复合按钮中常开触点与常闭触点动作与复位的先后顺序。,41,所谓点动，即按下按钮时电动机工作，手松开按钮时，电动机即停止工作。点动控制主要用于小型起吊设备的电动机控制，如电动葫芦的操作，还用于机床刀架、横梁、立柱的快速移动，机床的调整对刀等。,1.2.2任务2：单向点动控制及实现,1.知识学习,42,主电路,1）点动控制,KM,SB,控制电路,43,2）电气控制线路的制作方法,分析电气原理图绘制安装接线图检查电器元件固定电器元件照图接线检查线路和试车,2.任务实施,绘制安装接线图检查与接线试车通电试车,45,3.问题研讨三相异步电动机有哪些机械特性？,1）定义：,在一定条件下,三相异步电动机的转速n电磁转矩T之间的关系,即n=f(T)。也可以表述为T=f(s),称T-s曲线。,46,外加额定频率的额定电压，即U1UN，f1=fN=50Hz,定子、转子电路不外接电阻时的机械特性。,2）固有机械特性,（1）定义:,47,同步转速,额定转矩,起动转矩,最大转矩,T=f(s),当0ssm：直线当sms1：曲线,（2）曲线形状,临界转差率,稳定运行区：01,转差率s大于1,电磁转矩T方向改变，使得T和n反向,1.5.2任务2电源反接制动控制及实现,1.知识学习电源反接制动,作用：根据速度的大小通断电路结构：定子、转子和触头原理：与异步电动机类似参数：动作转速：120rpm复位转速：1,转差率s大于1,130,当nn1时，转子中的感应电势、电流和转矩的方向都发生了变化，电磁转矩方向T与n方向相反，则处于制动状态。,（3）三相异步电动机的回馈制动,方法,原理,电动机在外力作用下（如起重机下放重物），使其电动机的转速超过旋转磁场的同步转速，即nn1、s0。,此时电动机将机械能转化为电能馈送给电网，所以称回馈制动。,特点,电路特点：在定子电路中串入一只整流二极管，KM1断开后，定子两相绕组通入脉动直流电，产生恒定磁场，继而产生制动转矩。,控制过程：与前一个电路基本相同。,1.知识学习单向能耗控制电路的设计,2.任务实施,绘制安装接线图检查与接线试车,检修前的故障调查故障调查主要有问、看、听、摸几个步骤。根据电路、设备的结构及工作原理直观查找故障范围从控制电路动作顺序检查故障范围仪表测量检查,134,1、检修前的故障调查,故障调查的方法：问、看、听、摸、嗅。,2、根据电路、设备的结构及工作原理直观查找故障范围,3、从控制电路动作顺序检查故障范围,4、仪表测量检查,1）电阻测量法,下页,1,3.问题研讨电控线路如何进行故障诊断与维修,2）电压测量法,分阶测量法,分段测量法,0,5、机械故障检查（略）,4.任务拓展（1）分析单管能耗制动控制线