第4章 三相异步电动机及控制

1、第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 1 4.7 实际应用举例实际应用举例 本章小结 4.6 常用低压电器常用低压电器 4.5 三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据 4.4 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 4.3 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 4.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 目 录 4.1 三相异步电动机的基本构造三相异步电动机的基本构造 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 2 【本章学习要求本章学习要求】 理论理论：掌握三相异步电动机工作原理、控制方法 及基本控制线路；熟悉三相异步电

2、动机的机械特 性；熟悉常用低压电器作用和符号；了解三相异 步电动机基本构造、铭牌数据含义。 技能技能：能正确阅读简单的电气原理图；能完成三 相异步电动机正、反转控制线路接线。 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 3 鼠笼式鼠笼式 三相异步电动机三相异步电动机 绕线式绕线式 定子定子 转子转子 定子铁心定子铁心 机座机座 定子绕组定子绕组 转子铁心转子铁心 转轴转轴 转子绕组转子绕组 气隙气隙 图4-1 三相异步电动机的外形和内部结构 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 4 鼠笼型电动机鼠笼型电动机 各部分的结构和作各部分的结构和作 用如何？用如何？

3、鼠笼型异步机鼠笼型异步机 各部分的结构各部分的结构 和作用是什么？和作用是什么？ 定子铁心是由定子铁心是由 0.5mm厚的厚的 ，在其内，在其内 圆冲有分布的槽。圆冲有分布的槽。 定子铁心的作用：定子铁心的作用： 一是槽内可用来嵌一是槽内可用来嵌 放定子绕组；二是放定子绕组；二是 定子铁心构成电动定子铁心构成电动 机磁路的一部分。机磁路的一部分。 定子绕组是由铜导线绕制而成。构成定子绕组是由铜导线绕制而成。构成 电动机电路的一部分。电动机电路的一部分。 机座是电动机的支架，一般用铸铁机座是电动机的支架，一般用铸铁 或铸钢制成。或铸钢制成。 转子铁心冲片铸铝笼形转子铜条笼形转子 转子铁心是也是由

4、转子铁心是也是由 0.5mm厚的硅钢片叠厚的硅钢片叠 压制成，在其外圆冲压制成，在其外圆冲 有分布的槽。有分布的槽。 转子铁心可嵌放转子转子铁心可嵌放转子 绕组，构成电机磁路绕组，构成电机磁路 的另一部分。的另一部分。 转子绕组大部分由浇铸铝构成，大功率转子绕组大部分由浇铸铝构成，大功率 也有由由铜条制成的笼型转子导体，构也有由由铜条制成的笼型转子导体，构 成电机电路的一部分。由转轴输出机械成电机电路的一部分。由转轴输出机械 能。能。 图4-2 定子铁心 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 5 绕线式转子绕组采用绝缘导线嵌放在转子铁心槽内，绕线式转子绕组采用绝缘导线嵌放在

5、转子铁心槽内， 一般采用星形联结，三个绕组的尾端接在一起，首端三根一般采用星形联结，三个绕组的尾端接在一起，首端三根 引出线分别接到转轴上的三个铜集电环上，转子绕组可以引出线分别接到转轴上的三个铜集电环上，转子绕组可以 通过集电环、电刷与变阻器连接，用以改善三相异步电动通过集电环、电刷与变阻器连接，用以改善三相异步电动 机的起动性能或调节电动机的转速机的起动性能或调节电动机的转速 。 图4-5 绕线式转子 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 6 图4-8 旋转磁场的产生 电流流出电流流出 同理可分析出其他时刻电流的同理可分析出其他时刻电流的磁场方磁场方 向。向。可见，可见

6、，电流变化一个周期，合成电流变化一个周期，合成 磁场逆时针旋转了一周。磁场逆时针旋转了一周。 0 i1i2i3 t i i1 图4-7 三相对称交流电流的波形 合成磁场的轴线与合成磁场的轴线与U相相 绕组的轴线重合绕组的轴线重合 电流流入电流流入 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 7 t =90o时和情况 用右手定则可判断出用右手定则可判断出 转子导体中转子导体中感应电流感应电流 的方向的方向如图示；如图示； 再用左手定则判断出再用左手定则判断出 转子导体的受力方向转子导体的受力方向 为上左下右为上左下右，因此，因此转转 子顺着同步磁场子顺着同步磁场n1的的 方向转动方

7、向转动。 三相对称定子绕组中三相对称定子绕组中 通入对称三相交流电，即通入对称三相交流电，即 在气隙中形成一个在时间在气隙中形成一个在时间 上、空间上都随时间变化上、空间上都随时间变化 的一个旋转磁场。静止不的一个旋转磁场。静止不 动的转子导体与旋转磁场动的转子导体与旋转磁场 相切割后感应电流成为载相切割后感应电流成为载 流导体。载流导体又和旋流导体。载流导体又和旋 转磁场相互作用，对轴生转磁场相互作用，对轴生 成电磁转矩，于是电动机成电磁转矩，于是电动机 就顺着同步转速的方向转就顺着同步转速的方向转 动起来。动起来。 电动机的转速电动机的转速能能等等 于于同步转速同步转速吗？吗？ 转子与旋转

8、磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动 提示提示：如果如果 1 nn 转子不切割磁场不能生成感应电流转子不切割磁场不能生成感应电流 转子不是载流导体则不能受力转动转子不是载流导体则不能受力转动 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 8 图4-9 旋转磁场的反转 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 9 每相绕组每相绕组 只有一段只有一段 每相绕组每相绕组 有两段有两段 合成磁场只合成磁场只 有一对磁极有一对磁极 即即 22p 1 60 60 50 r/min 2 1500r/min f n p 合成磁场合成磁场 有两对磁有两对磁 极，即极，即 4

9、2p 1 60 60 50 r/min 1 3000r/min f n p 图4-10 1对磁极和2对磁极的旋转磁场 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 10 1 1 n nn s 01ns， （转差率（转差率最大最大） 0 , 1 snn （转差率（转差率最小最小） 09. 001. 0 ,0 1 snn 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 11 例例4.1有一台三相异步电动机，其额定转速为有一台三相异步电动机，其额定转速为1455r/min， 电源频率为电源频率为50Hz,求电动机的极数和额定负载时的转差率。求电动机的极数和额定负载时的转差率。

10、1 N 1 1500 1455 0.03 1500 nn s n 解解:因为三相异步电动机的额定转速接近而略小于同步因为三相异步电动机的额定转速接近而略小于同步 转速，在不同的极对数下，同步转速是恒定的。查表转速，在不同的极对数下，同步转速是恒定的。查表4-1， 与与1455相近的同步转速，与此对应的磁极对数相近的同步转速，与此对应的磁极对数=2,极数为极数为4极。极。 所以，额定负载时的转差率为所以，额定负载时的转差率为 p123456 300015001000750600500 表4-1不同磁极对数 时的同步转速 p 1 n )min(rn1 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动

11、机及其控制 12 Tmax TstTNTL C E n Tm 0 nN n0D B A 同步转速同步转速 额定转速额定转速 最大转矩最大转矩 起动转矩起动转矩 额定转矩额定转矩 负载转矩负载转矩 电动机的转速随输出转矩电动机的转速随输出转矩 的变化而变化的关系曲线的变化而变化的关系曲线 称为称为 C点点是电动机的是电动机的。对对 应的转矩是应的转矩是；对应的转对应的转 速是速是 BD段段是是。 电动机随着负载的增电动机随着负载的增 加而转速略有下降；加而转速略有下降； （E点点） 电动机若要迅速起动起来，起动转矩电动机若要迅速起动起来，起动转矩Tst 转转 轴上的负载转矩轴上的负载转矩TL。

12、AB段段始终处于不稳始终处于不稳 定的过渡状态。定的过渡状态。 图4-11 三相异步电动机的固有机械特性 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 13 N T 3 NNN N N NN 10 9550 2 60 PPP T n n N n r min N T N mN rad s max T 表征电机的过载能力，通常用最大转矩与额定转矩的比值表征电机的过载能力，通常用最大转矩与额定转矩的比值 来表示，称为过载系数，即来表示，称为过载系数，即 一般一般Y系列、系列、Y2系列三相异步电动机的过载系数为系列三相异步电动机的过载系数为1.82.3 maxN TT max max N

13、T T 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 14 st T 它是电动机在额定电压、额定频率和转子堵住时所产生的转矩的最小测得它是电动机在额定电压、额定频率和转子堵住时所产生的转矩的最小测得 值。这时定子绕组中的电流最大，称为起动电流（又称堵转电流），一般值。这时定子绕组中的电流最大，称为起动电流（又称堵转电流），一般 Ist =(4.07.0) IN。 只有起动转矩大于负载转矩（只有起动转矩大于负载转矩（ ）时，电动机才能起动，常用起动）时，电动机才能起动，常用起动 转矩与额定转矩的比值转矩与额定转矩的比值 来表示，称为起动系数，即来表示，称为起动系数，即 一般一般Y系列

14、、系列、Y2系列值约为系列值约为1.42.4，高转矩电动机可达到，高转矩电动机可达到3.0，可见一般，可见一般 三相鼠笼式异步电动机起动转矩是不大的，而绕线式异步电动机由于转子可以三相鼠笼式异步电动机起动转矩是不大的，而绕线式异步电动机由于转子可以 通过集电环外接电阻器起动，起动转矩可达最大转矩值。通过集电环外接电阻器起动，起动转矩可达最大转矩值。 st st N T T stN TT L T st T 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 15 例例4.2 180L6型电动机的主要技术数据为型电动机的主要技术数据为 , 。求该电动机的。求该电动机的 、 、 、 及及 。

15、Y2 N 15kWP 、N30.7AI 、 N 89.0%、 N 970r minn 、81.0cos stN 7.0II、 stN 2.0TT maxN 2.1TT N s N T st I st T max T 解：解： 180L6型电动机的极数是型电动机的极数是6极，即极，即 Y2 3p 1 1 6060 50 1000r min 3 f n p 1N N 1 1000970 0.03 1000 nn s n N N N 15 95509550N m147.68N m 970 P T n stN 7.07.0 30.7A214.9AII stN 2.02.0 147.68N m295.3

16、6N mTT maxN 2.12.1 147.68N m310.03N mTT 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 16 临界转差率临界转差率sm与与U1 无关，降低电压时无关，降低电压时 保持不变。保持不变。 电磁转矩电磁转矩Tm、Tmax、Tst 降低电压降低电压 时按时按 倍减小。倍减小。 2 1 U 2 1 U 图4-12 降低定子电压时的人为机械特性 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 17 临界转差率临界转差率sm 与转子电阻成正与转子电阻成正 比，串入电阻越比，串入电阻越 大，大，sm也越大。也越大。 最大转矩最大转矩Tmax串入电阻增

17、大时，串入电阻增大时， 起动转矩起动转矩Tst增大。绕线式异步电动机可以采用加增大。绕线式异步电动机可以采用加 大转子电路电阻的办法来增大起动转矩。另外串大转子电路电阻的办法来增大起动转矩。另外串 电阻后，还可以减小起动电流，并提高转子功率电阻后，还可以减小起动电流，并提高转子功率 因素。因素。 图4-13 绕线式异步电动 机转子电路串接对称电 阻时的人为机械特性 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 18 直接起动是利用刀开关或接触器直接起动是利用刀开关或接触器 的起动方式，又叫的起动方式，又叫。 ：起动简单。：起动简单。 ：起动电流较大，而起动转矩不大，还会引起网压波动

18、。：起动电流较大，而起动转矩不大，还会引起网压波动。 stN ()II st N kV A 3 kW I I 电网容量（） 电动机容量（ ） 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 19 起动转矩均为全压起动时的起动转矩均为全压起动时的13。 正常运行时定子绕组为三角形联结，且正常运行时定子绕组为三角形联结，且 每相绕组都有两个引出端子的电动机。每相绕组都有两个引出端子的电动机。 起动电流为全压起动时的起动电流为全压起动时的13。 起动时定子绕组连成星形，通电后电动机运转，起动时定子绕组连成星形，通电后电动机运转， 当转速升高到接近额定转速时再换接成三角形。当转速升高到接近额

19、定转速时再换接成三角形。 运行时，首尾相接构成闭环运行时，首尾相接构成闭环 Y起动时，绕组尾端连成一点起动时，绕组尾端连成一点 图4-14 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 20 U1 W2 V1V2 U2 W1 正常正常 运行运行 UP stYst 1 3 TT PP 1 3 UU （1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。 （2）)( 2 1st UTY 起动起动Ist时时Tst。 起起 动动 UP U1 U2 V1 V2W1 W2 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 21 利用三相自耦变压器将电动机利用三

20、相自耦变压器将电动机 在起动过程中的端电压降低，以达在起动过程中的端电压降低，以达 到减小起动电流的目的。自耦变压到减小起动电流的目的。自耦变压 器备有器备有40、60、80等多种抽等多种抽 头，使用时要根据电动机容许的起头，使用时要根据电动机容许的起 动电流和起动转矩要求具体选择。动电流和起动转矩要求具体选择。 运行时六刀双运行时六刀双 掷开关向上扳，掷开关向上扳， 与电机直通，与电机直通， 全压下运行全压下运行 起动时六刀双掷起动时六刀双掷开关开关 向下扳向下扳，与自耦变压，与自耦变压 器相连，减压起动。器相连，减压起动。 不受电动机绕组接线方式的限制，具不受电动机绕组接线方式的限制，具

21、有不同的抽头，可以根据起动转矩的有不同的抽头，可以根据起动转矩的 要求，比较方便地得到不同的电压。要求，比较方便地得到不同的电压。 设备费用高，且易发生故障，不允设备费用高，且易发生故障，不允 许频繁起动。许频繁起动。 适用于容量较大的电动机或不能用适用于容量较大的电动机或不能用Y-减压起动减压起动 的鼠笼式三相异步电动机的鼠笼式三相异步电动机。 采用自耦变压器降压起动时，起动电流和起动转矩都降低到直接采用自耦变压器降压起动时，起动电流和起动转矩都降低到直接 起动时的起动时的 2 1 k 图4-15 自耦变压器减压起动 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 22 分级起动，

22、会产生机械冲击力；当分级起动，会产生机械冲击力；当 电动机容量较大时，转子电流大，电动机容量较大时，转子电流大， 如果采用较多起动级数以保证起动如果采用较多起动级数以保证起动 平稳，但起动设备庞大，操作维修平稳，但起动设备庞大，操作维修 不便。不便。 大、中容量异步电动机的重载起动、频大、中容量异步电动机的重载起动、频 繁起动。繁起动。 起动转矩增大，起动电流减小。起动转矩增大，起动电流减小。 起动前，将起动电阻全部接入，起动电阻值为最起动前，将起动电阻全部接入，起动电阻值为最 大，然后合上电源开关；在起动过程中，依次闭大，然后合上电源开关；在起动过程中，依次闭 合接触器触头，逐级切除起动电阻

23、；电动机进入合接触器触头，逐级切除起动电阻；电动机进入 正常运行后，接触器触头处于长期闭合状态。正常运行后，接触器触头处于长期闭合状态。 图4-16 转子串电阻起动 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 23 起动设备庞大。起动设备庞大。 大、中容量异步电动机的重载大、中容量异步电动机的重载 起动、频繁起动。起动、频繁起动。 起动转矩增大，起动电流减小。起动转矩增大，起动电流减小。 可以保持转矩近似不变，起动可以保持转矩近似不变，起动 过程平稳、快速过程平稳、快速 起动时，接触器触头断开，转子串入频敏变阻器，闭合起动时，接触器触头断开，转子串入频敏变阻器，闭合 电源开关，电

24、动机开始起动。在起动过程中，相当于转子中电源开关，电动机开始起动。在起动过程中，相当于转子中 串入了一个较大的电阻和电抗；随着转速上升，自动、无级串入了一个较大的电阻和电抗；随着转速上升，自动、无级 地减小起动电阻和电抗。起动结束后，接触器触头闭合，切地减小起动电阻和电抗。起动结束后，接触器触头闭合，切 除起动频敏变阻器。除起动频敏变阻器。 图4-17 绕线式转子串频敏变阻器起动 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 24 例例4.3 型电动机，型电动机， , , UN=380V,定子绕组为定子绕组为联结，联结，IN=138.00A，起动电流倍数，起动电流倍数 KI=7.2

25、，起动转矩倍数，起动转矩倍数 ,负载转矩为负载转矩为360 ，电网，电网 容量为容量为1000 ,请选择适当的起动方法。请选择适当的起动方法。 Y2280S4 N 75kWP N 1490r minn st 2.2N m kV A N N N 75 95509550N m480.7N m 1490 P T n ststN 2.2 780.7N m1057.6N mTT 解：（解：（1）直接起动）直接起动 电网允许直接起动的条件是电网允许直接起动的条件是 因为 ，故不能采用直接起动。 （2）计算电动机的额定转矩和起动转矩 08. 42 . 7 I K 084（33 75 1000 . ) ) ）

26、 + + kW A kV I I N st 电动机容量（电动机容量（ 电网容量（电网容量（1 4 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 25 （3）如果选择 起动，由式(4-9)和式(4-10)，得Y stYstNNNN 111 7.22.44.08 333 I IIk IIII stYstst 111 1057.6N m352.6N m 333 TTT 因为 ，所以不能采用 降压起动。 stYL TTY （4）如果选择 系列自耦变压器减压起动，其电压抽头比为40、 60和80，选用40抽头时 3 Q J 40 1 1 2 . U U k 可见起动转矩不合要求。 2 st(

27、1)stNNNN 22 11 0.47.21.24.08 I IIk IIII kk 2 stst 2 1 0.41057.6N m169.2N m360N mTT k 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 26 选用60%抽头时有： 2 1 2 st(1)stNNN 2 2 stst 2 1 0.6 1 0.67.22.584.08 1 0.61057.6N m 379.07N m 360N m U kU IIIII k TT k 可见，选用60%抽头时，起动电流和起动转矩均满足要求。如果选 用80%抽头，通过计算会发现 ，起动电流过大。所以， 该电动机可以采用60%抽头

28、起动。 st(1)N 4.08II 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 27 p f snsn 1 1 60 11 2. 改变极对数改变极对数p 3. 改变转差率改变转差率s 1. 改变电源频率改变电源频率f1（变频调速）（变频调速） 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 28 在基频以下调速时，为了保持最大转矩不变，在基频以下调速时，为了保持最大转矩不变， 需要维持磁通恒定，因此调速时需要同时调节定子需要维持磁通恒定，因此调速时需要同时调节定子 电源的电压和频率，即保持电源的电压和频率，即保持 =常数，即常数，即 。 11 fU 在基频以上调速时，电

29、压不允许超过额定电压，频率增高，在基频以上调速时，电压不允许超过额定电压，频率增高， 使主极磁通成反比例下降，转矩也降低。这样转速增大，转矩降使主极磁通成反比例下降，转矩也降低。这样转速增大，转矩降 低，输出功率近似不变，即属于低，输出功率近似不变，即属于 频率减小，机械特频率减小，机械特 性向下平移性向下平移, 最大最大 转矩不变，起动转转矩不变，起动转 矩增大。矩增大。 频率增大，机械特频率增大，机械特 性向上平移性向上平移, 最大最大 转矩减小，起动转转矩减小，起动转 矩减小。矩减小。 图4-18 三相笼型异步电 动机调频机械特性 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制

30、 29 多速电动机在制造完成后，可以通过改变定子绕组多速电动机在制造完成后，可以通过改变定子绕组 的连接方式来改变异步电动机的极对数，从而使转的连接方式来改变异步电动机的极对数，从而使转 速几乎成倍地变化。速几乎成倍地变化。 变转差率调速方法有很多，如调压调速、绕线式变转差率调速方法有很多，如调压调速、绕线式 异步电动机转子回路串电阻调速、电磁转差离合异步电动机转子回路串电阻调速、电磁转差离合 器调速和绕线式异步电动机串级调速。器调速和绕线式异步电动机串级调速。 图4-21 调压调速机械特性 图4-22 高转差率异步电动 机调压调速机械特性 高转差率电动机高转差率电动机 采用调压调速，采用调压

31、调速， 在恒转矩负载下，在恒转矩负载下， 也有较大的调压也有较大的调压 调速范围。调速范围。 调压调速比调压调速比 较适宜于风较适宜于风 机泵类负载，机泵类负载， 可以获得较可以获得较 宽的调速范宽的调速范 围。围。 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 30 电动机正向旋转时，突然改变定子 电源的相序，定子磁场旋转方向反向。 转子转向和定子磁场转向相反，这时电 磁转矩Tm与转速n相反，进入反接制动 状态。当转速降低到零时，如果要停车， 应立即切断电源，否则电动机将反向起 动。 为了限制制动瞬间电流以及增大电磁制 动转矩，通常定子两相反接的同时，在转 子回路（绕线式）和定子

32、回路（鼠笼式） 中串入适当的电阻。 图4-23 异步电动机定子反接制动 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 31 假如定子绕组为星形联 结，制动时V、W两组绕组 流过直流激磁电流。 电动机停转后，转子导 体与定子磁场之间相对静止， 制动转矩也随之消失。 指在切断异步电动机交流电源后，立即给定子绕组接入直 流励磁电流，转子绕组切割恒定的定子磁场，产生感生电动势 及电流，电磁转矩产生制动作用。这样，把转子及拖动系统的 动能转换为电能在转子电路中以热能形式迅速消耗掉的制动方 法，称为能耗制动。 图4-24 异步电动机能耗制动 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其

33、控制 32 指三相异步电动机在电动状态运行时，由于某种原因，使 电动机的转速超过了同步转速（转向不变，nn1），这时转 子导体切割旋转磁场的方向改变，电磁转矩方向改变，电动 机便处于回馈制动状态（Tm与n转向相反）。回馈制动状态实 际上就是将轴上的机械能转变为电能并回馈到电网中去的发 电运行状态，所以又称再生发电制动。 在生产中，回馈制动出现在以下两种情况中，一种是电动 机拖动位能型负载由提升变为下放时，首先将电动机定子反 接，电动机进入反接制动，提升速度很快下降为零，并反向 起动加速下放，直至超过同步转速进入回馈制动状态，当制 动转矩等于负载转矩时，稳速下放。另一种是三相异步电动 机变极或变

34、频调速减速过程中，由于同步转速减小了而转子 转速不能突变，短时间内出现nn1状态，电磁转矩反向使电 动机制动减速。 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 33 1.型号 N U 2.额定值 （1）额定功率 指在额定状态下正常运行时，转子轴上 输出的机械功率。 N P （2）额定电压 指在额定状态下运行时，加在定子绕组上 的线电压值。如果铭牌上标有两个电压数据，如220V/380V，表示 电动机定子绕组在两种不同连接时的线电压。 N U 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 34 （3）额定电流 指在额定状态下运行时，流入定子绕组的 线电流。如果铭牌上有两

35、个电流数据，表示定子绕组在两种不同 连接时的输入电流。 （4）额定频率 指输入交流电（即电网）的电压频率，我 国规定标准电源频率为50HZ。 （5）额定转速 指电动机在额定输出时，转子每分钟的转 数。 （6）额定功率因素 指在额定状态下运行时，定子相电 压与相电流之间相位差的余弦值。 （7）额定效率 指在额定工作状态下的效率。电动机的 输入电功率不等于输出机械功率，两者的差值就是电动机本身的 损耗（铁损、铜损、机械损耗和杂散损耗），两者的比值就是效 率。 N I N f N n N cos N 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 35 （8）绝缘等级 它是按电动机所用绝缘

36、材料所允许的最高工作 温度或最高温升来分级的（我国规定环境温度为40）。 表4-2 绝缘材料的耐热等级 耐热等级 YAEBFHC 允许最高工作温度 （） 90105120130155180180 允许最高温升（） 50658090115140140 3.工作制和定额 工作制是电动机所承受的一系列负载状况的说明，分别用S1 S10表示。基本工作制有连续、短时和断续周期性三种类型。 定额指一组额定值和运行条件。按一般用途制造的电机如Y系 列和Y2系列应具有连续工作制定额，并能以S1工作制运行；特殊专 用系列如YZ系列以S3工作制运行，YZR系列以S4工作制运行。 第第4章章 三相异步电动机及其控制

37、三相异步电动机及其控制 36 4.防护等级 以字母“IP”和其后面的两位数字表示。 5.接线 指定子绕组六根引出线头的接线方法，即星形联 结还是三角形联结。接线时必须注意电动机电压、电流和连接 方式三者之间的关系，如铭牌中标有电压220V/380V，电流 4.7A/8.49A，联结方式为/Y。 图4-25 定子绕组的星形联结和三角形联结 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 37 1.刀开关和隔离器 常用的胶盖开关有常用的胶盖开关有HK1、HK2型，型， 额定电流为额定电流为15A、30A、60A 。安装安装 时电源线应接在刀座上方，负载线应时电源线应接在刀座上方，负载线应

38、 接在刀片下面熔丝的另一端。通常是接在刀片下面熔丝的另一端。通常是 垂直安装，刀片向下为断开。垂直安装，刀片向下为断开。 如右图a所示为平板式手柄操 作的单极刀开关的结构，图b所示 为作隔离器使用时在电路图中的 符号 。 图4-26 平板式手柄操作单极刀开关 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 38 2.组合开关（又称转换开关） 组合开关一般用于照明、电 热电器，其额定电流应等于或大 于被控制电路中各负载电流的总 和； 组合开关也可用于小容量电 动机的非频繁控制，其额定电流 一般取电动机额定电流的1.52.5 倍。 组合开关不能用来分断故障 电流。当用于电动机作可逆运转

39、时，必须在电动机完全停止后， 才允许反向接通。 QS 图4-27 组合开关 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 39 3.低压断路器（又称自动空气开关或自动空气断路器） 1分闸弹簧 2主触头 3传动件 4锁扣 5瞬动过电流脱扣器 6热脱扣器（过电流脱扣器） 7 欠电压（失电压）脱扣器 8分励脱 扣器 在正常情况下用于配 电电路、电动机或其他用 电设备的通断操作； 当电路内出现过载、 短路或欠电压等情况时， 自动分断电路。 图4-28 低压断路器 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 40 符号符号 FU 与被保护电路串联，主 要用作短路保护元件，也常

40、作为单台电气设备的过载保 护元件。 熔断器具有反时限特性， 即过载电流越大，熔断时间 越短，虽然电动机起动电流 可能高达额定电流的7倍，短 时间内熔体也不会熔断，但 发生短路时，熔体立即熔断。 一般照明电路和电热设备，熔体额定电流应等于或稍大于负一般照明电路和电热设备，熔体额定电流应等于或稍大于负 载额定电流，即载额定电流，即IrN1.1IfN； 单台电动机：单台电动机：IrN （1.52.5）IfN； 多台电动机：多台电动机：IrN（1.52.5）IfNmaxIfN 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 41 1.按钮（又称按钮开关或控制按钮） 一般用于电路中发出起动或

41、停止指令，也可用于信号装置的 控制。 当用手按下按钮帽 时，常闭（动断）触头 断开，常开（动合）触 头接通；当手松开后， 复位弹簧便将按钮的触 头恢复原位。 图4-32 按钮 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 42 1滚轮 2杠杆 3转轴 4复位弹簧 5 撞块 6微动开关 7凸轮 8调节螺钉 2.行程开关（用作限位防护时又称作限位开关 ） 将机械位移转换成电信号，使电动机运行 状态发生改变，即按一定行程自动停车、反转、 变速或循环。 图4-33 JLXK1型单轮旋转式行程开关 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 43 1动铁心 2静铁心 3吸引线圈

42、 4 反力弹簧 5主触头（动合） 6辅助触 头（动合和动断） 和和 用于频繁接通和分断交、直流主电 路和大容量控制电路的自动电器，还具 有低电压释放保护功能。接触器能通断 负载电流，但不能切断短路电流，常与 熔断器和热继电器配合使用。 图4-34 交流接触器 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 44 1.电磁式电压、电流和中间继电器 电压继电器线圈并联在主电路中，根据线圈 两端电压大小动作，接通或断开有关电路，通常 用作过电压、欠压或零压保护。 电流继电器的线圈串联在主电路中，根据线 圈中电流的大小来接通或断开电路。用作过电流 保护或欠电流保护。 中间继电器是用来转换控制

43、信号的中间元件， 可以将一个输入信号（线圈得电或失电）变成多 个输出信号（多对触头开、闭），还可以将信号 放大（即增大触头容量）。 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 45 热继电器是一种利用电流的热效应来切断电路 的保护电器，常与接触器配合使用。它主要用于电 动机的过载保护、断相和电流不平衡运行的保护以 及其他电气设备发热状态的控制。如右图所示为双 金属片式热继电器。 发热元件发热元件 串接在主串接在主 电路中电路中 2.热继电器 动断触点动断触点 串接在控串接在控 制电路中制电路中 左边的金属左边的金属 片膨胀系数片膨胀系数 大，若长时大，若长时 间过载，双间过载，双

44、 金属片的下金属片的下 端向右弯曲端向右弯曲 热继电器 对短路电 流没有保 护作用， 必须采用 熔断器或 电流继电 器来进行 短路保护。 图4-39 双金属片热继电器 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 46 3.时间继电器 时间继电器是指从得到输入信号（通电 或断电）开始，经过一定的延时后才输出信 号（触头的闭合或断开）的继电器。它被广 泛应用于电动机的起、停控制和各种自动控 制系统。 触头的表示方法：“上开下闭，左开右闭上开下闭，左开右闭”，即常开（动 合）触头的动触头画在上方或左侧，常闭（动断）触头的动触 头画在下方或右侧。短弧开口方向是动触头延时动作的指向短弧开口

45、方向是动触头延时动作的指向。 通电延时：通电延时：当线圈通电时当线圈通电时 触头延时动作，线圈断电触头延时动作，线圈断电 时使触头瞬时复位；时使触头瞬时复位；断电断电 延时：延时：线圈断电时使触头线圈断电时使触头 延时复位，线圈通电时使延时复位，线圈通电时使 触头瞬时动作。触头瞬时动作。 图4-40 时间继电器的图形符号 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 47 ：按下起动按钮按下起动按钮（SB2）线圈线圈 （KM）通电）通电 KM主触头闭合，辅主触头闭合，辅 助常开闭合自锁助常开闭合自锁 电动机连续运转；电动机连续运转； ：按下停止按钮按下停止按钮（SB1）线圈线圈 （

46、KM）断电）断电 KM 主触头主触头/辅助触头均辅助触头均 打开打开 电动机停转。电动机停转。 自锁辅自锁辅 助触头助触头 停车停车 按钮按钮 起动起动 按钮按钮 图4-41 三相异步电动机单向起动、停止控制线路 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 48 ：熔断器熔断器FU1和和FU2 ：热继电器热继电器FR 自锁自锁 热继电器热继电器 发热元件发热元件 熔断器熔断器 ：接触器接触器KM（带自锁），当欠电压（带自锁），当欠电压 或零电压时，接触器触头自动断开，可避免烧或零电压时，接触器触头自动断开，可避免烧 坏电机；另外，在电源停电后突然再来电时，坏电机；另外，在电源停电

47、后突然再来电时， 可避免电机自动起动而伤人。可避免电机自动起动而伤人。 热继电器热继电器 常闭触头常闭触头 图4-41 三相异步电动机单向起动、停止控制线路 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 49 ：按下按钮：按下按钮（SB） 不放不放线圈线圈 （KM）通电）通电 主主 触头（触头（KM）闭合）闭合 电机转动；电机转动； 松开按钮（松开按钮（SB）线圈线圈 （KM） 断电断电 主触头（主触头（KM）打开）打开 电机停转。电机停转。 ：按下点动按钮：按下点动按钮（SB3）先先SBSB3常闭触头切断常闭触头切断 KMKM自锁支路，后自锁支路，后SBSB3 3常开触头闭合常开

48、触头闭合线圈线圈 （KM）通电）通电 主触头（主触头（KM）闭合）闭合 电机点动运行；电机点动运行；按下连续运行按钮按下连续运行按钮SB2 线圈（线圈（KM）通电并自锁）通电并自锁主触头主触头 （KM）闭合）闭合 电机连续运行电机连续运行 ：增加一个中间继电器：增加一个中间继电器KA来实现其连锁控制，来实现其连锁控制， 更加可靠（自行分析）更加可靠（自行分析） 。 图4-42 点动与连续运行控制线路 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 50 互锁触头互锁触头 ：按下正转按钮：按下正转按钮（SB2）KMKM1 1线圈通电并自锁，同时其互线圈通电并自锁，同时其互 锁常闭触头断

49、开锁常闭触头断开 （使（使KM2线圈不能线圈不能通电）通电） 主触头（主触头（KM1）闭合）闭合 电机正转；电机正转； 当当按下停车按钮按下停车按钮SB1，停车后，再按下反转按钮（，停车后，再按下反转按钮（SB3） KM2线圈通电并自锁，线圈通电并自锁， 同时其互锁常闭触头断开同时其互锁常闭触头断开 （使（使KM1线圈不能通电）线圈不能通电） 主触头（主触头（KM2）闭合）闭合 电电 机反转。机反转。 SB2 正转正转SB3 反转反转 停车停车 SB1 增加增加 机械机械 互锁互锁 触头触头 如果两个接触器 线圈不允许同时 通电，只允许一 个工作时，需要 在其线圈电路中 分别互串一个对 方的动断（常闭） 触点。 图4-43 三相异步电动 机正反向运行控制线路 第第4章章 三相异步电动机及其控制三相异步电动机及其控制 51 顺序顺序 控制控制 触头触头 ：按下起动按钮：按下起动按钮（SB2）KMKM1 1线圈通电并自锁，同时其顺序控制常开连线圈通电并自锁，同时其顺序控制常开连 锁触头闭合锁触头闭合（KM1线圈才可以线圈才可以通电）通电） 主触头（主触头（KM1）闭合）闭合 第一台电机起动第一台电机起动 运转；运转； 随后随后按下起动按钮（按下起动按钮（SB3） KM2线圈通电并自锁线圈通电并自锁主触头（主触头（KM2）