单元五 交流电动机及控制

1、机座：铸钢或铸铁机座：铸钢或铸铁W2U2V2V1W1U1接线盒接线盒W1V1W2V2U1U2 转子转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。流。鼠笼转子鼠笼转子(1) 鼠笼式转子鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条，端铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。部用短路环形成一体。 或铸铝形成转子绕组。或铸铝形成转子绕组。(2) 绕线式转子绕线式转子 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。变电动机的机械特性。 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电

2、动机的机械特性。外加电阻可人为改变电动机的机械特性。 120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiU1U2V1V2W1W2AiCiCiAiBiitmIoiCiAiBitmIo0n规定规定 i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 U1V2W1V1W2U2()电流出电流出( )电流入电流入U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2 60t U1U2V2W1V1W2NS0 t 60 90t 600CiBiAii tmIoSNSN0nU1U1U2W2V1W1V2U1U1U2W2V1W1V2分析可知：三

3、相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：即：2. .0t 60t 任意调换两根电源进线任意调换两根电源进线(电路如图电路如图)CiU1U2W1W2V1V2AiBi0mICiBiAi tiomINSNS即：即：1pCiBiAioimI tBiU1U2V1V2W1W2AiCiU1U2V2W1V1W2NSW1V2U1V1W1U2V2W2U1U2V1W2AiBiCiAX XNSZ CZBYB Y A C SN极对数极对数2p旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关与三相绕组的排列有关分分）转转 /( 6010fn 工频：工频：Hz501 f

4、分分）转转 /( 30000 np=1时时0mICiBiAi tiomIU1U2V2W1V1W2NSU1U2V2W1V1W2NSU1U2V2W1V1W2NSX NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60tp=2时时BiCiAiit mI0分分）转转/( 150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C NSNS)/( 6011分转pfn 2p180分）转/( 50011p360分）转/( 0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)f(Hz501 3p120分）转/( 00014p分分）转转/( 75090旋转磁

5、场转速旋转磁场转速n1与频率与频率f1和极对数和极对数p有关。有关。11nnns 例如：例如： Y 132 M4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。磁极数磁极数( 极对数极对数 p = 2 )机座长度代号机座长度代号机座中心高（机座中心高（mm）三相异步电动机三相异步电动机例如：例如：380/220V、Y/ 是指线电压为是指线电压为 380V 时采用时采用 Y连接连接；线电压为；线电压为 220V 时采用时采用 连接连接。电动机在额定运行时定子绕组的电动机在额定运行时定子绕组的例如：例如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形表示星形连接连接

6、下电机下电机的线电流为的线电流为 6.73A；三角形；三角形连接连接下线电流为下线电流为 11.64A。两种接法下相电流均为。两种接法下相电流均为 6.73A。12PP cos3NN1IUP 鼠笼电机鼠笼电机 =72 93额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机机械功率械功率 P2，它不等于从电源吸取的，它不等于从电源吸取的电功率电功率 P1。 三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为时约为 0.7 0.9。空载时功率因数很低，只有。空载时功率因数很低，只有 0.2 0.3。额定负载时，功率因数最高。额定负载时

7、，功率因数最高。 电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。NnNN2N9550nPT 1N1Nnnns指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为A、E、B、F、H五级，五级，A级最低级最低(105C)，H级最级最(180C)。例：例：一台一台Y225M-4型的三相异步电型的三相异步电 动机，定子绕组动机，定子绕组型连接，其额定数据为：型连接，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V， N=92.3%，cos N=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/T

8、N=2.2，求：，求：A2849230880380310453. 1)NNN3N2Ncos310 UPI 4 .5890 . 72 .840 . 7NstII 2）由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2 （四极电动机）（四极电动机）minr 15000/n 013. 015001480150000N nnns3）mN 429014804595509550NN2N .nPTmN 9638429022)(NNmaxmax .TTTTmN 8551429091)(NNstst .TTTT 问题：问题：。 一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7

9、 倍倍; 电动机的起动电动机的起动 二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。星形星形-三角形三角形(Y ) 换接起动换接起动自耦降压起动自耦降压起动(3) 转子串电阻起动转子串电阻起动L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1动触点动触点Y动触点动触点静触点静触点Y 起动器接线起动器接线简图简图31Y llII31L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1UPU1+Ul+U2V1V2W1W2 工作工作L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U

10、1U2Ul+U1V1V2W1W2lUU31P (a) 仅适用于正常运行为三角形连接的电机。仅适用于正常运行为三角形连接的电机。 )(2StUT (b) Y 起动起动 ststTIY 换接起动适合于空载或轻载起动的场合换接起动适合于空载或轻载起动的场合SYtst31TT UlU1W2V2W1+U2V1UP+Ul+U1W2V2W1U2V1L1L3L2FUQQ2R 12220220)(st2IIRXREIRR滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动电阻起动电阻 M3M3 pfsnsn106011 f=50HzM3 +变频调速方法变频调速方法恒转距调速（恒转距调速（f1f1N）变频调速方法可实现无级平滑调

11、速变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。能优异，因而正获得越来越广泛的应用。A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSSA1X1A2X2iiP=1 采用变极调速方法的电动机称作双速电机，采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。等机床上。A1A2X1X2SN 在断开三相电源的同时，给电动机其中两相在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与

12、绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。转距（制动转距），使转子迅速停止转动。制动方法制动方法机械制动机械制动电气制动电气制动能耗制动能耗制动反接制动反接制动发电反馈制动发电反馈制动nF转子转子T n0=0 +-运转运转制动制动RP运转运转nFT n0 当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变时，旋转磁场产生的电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进入制化，由驱动转距变为制动转距。电

13、动机进入制动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。电能回送给电网。nF转子转子T n0n n0 在在例例1中中(1)如果负载转矩为如果负载转矩为 510.2Nm, 试试问在问在U=UN和和U =0.9UN两种情况下电动机能否起两种情况下电动机能否起动？（动？（2）采用）采用Y- 换接起动时，求起动电流和换接起动时，求起动电流和起动转矩。起动转矩。 又当负载转矩为额定转矩的又当负载转矩为额定转矩的80%和和50%时，电动机能否起动？时，电动机能否起动？ (1) Tst = 551.8Nm 510.2 N. m mN2510mN 447855

14、1902st .T (2) Ist =7IN=7 84.2=589.4 AA519645983131st stY.II 在在U = 0.9UN 时时132329183%8042909183%80NstY .TT121459183%5042909183%50NstY .TT起动起动mN918385513131ststY .TT(3)5 5 常用控制和保护电器常用控制和保护电器 实现继电接触控制的电气设备，统称为控制电器，实现继电接触控制的电气设备，统称为控制电器，如刀闸、按钮、继电器、接触器等。下面介绍常用控制如刀闸、按钮、继电器、接触器等。下面介绍常用控制电器的用途及电工表示符号。电器的用途及

15、电工表示符号。 电动机的控制包括电动机的起动、制动、反转等电动机的控制包括电动机的起动、制动、反转等1、刀开关：一般用于不频繁操作的低压电路中、刀开关：一般用于不频繁操作的低压电路中,用作用作接通和切断电源。由闸刀（动触点）、静插座（静触接通和切断电源。由闸刀（动触点）、静插座（静触点）、手柄和绝缘底板等组成。点）、手柄和绝缘底板等组成。刀开关一般与熔断器串联使用，刀开关一般与熔断器串联使用，以便在短路或过载时以便在短路或过载时熔断器熔断而自动切断电路。安装时电源线应接在静熔断器熔断而自动切断电路。安装时电源线应接在静触点上，负荷线接在与闸刀相连的端子上。触点上，负荷线接在与闸刀相连的端子上。

16、 垂直安装时，手柄向上合为接通电源，向下拉为断开垂直安装时，手柄向上合为接通电源，向下拉为断开电源，不能接反，否则会因为闸刀松动落下而误将电源电源，不能接反，否则会因为闸刀松动落下而误将电源接通接通。 刀开关的额定电流应大于其所控制的最大负荷电流。刀开关的额定电流应大于其所控制的最大负荷电流。2. 组合开关组合开关 组合开关又称转换开关，由数层动、静触片组装组合开关又称转换开关，由数层动、静触片组装在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手柄转动在绝缘盒而成的。动触点装在转轴上，用手柄转动转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线转轴使动触片与静触片接通与断开。可实现多条线路、不同连接方式的转换

17、。路、不同连接方式的转换。 转换开关中的弹簧可使动、静触片快速断开，利于熄灭转换开关中的弹簧可使动、静触片快速断开，利于熄灭电弧。但转换开关的触片通流能力有限，一般用于交流电弧。但转换开关的触片通流能力有限，一般用于交流380V、直流直流220V，电流，电流100A以下的电路中做电源开关。以下的电路中做电源开关。M33. 按钮按钮(手动切换电器手动切换电器)(b) 结构结构按钮常用于接通和断开控制电路。按钮常用于接通和断开控制电路。按钮的外形图和结构如图所示。按钮的外形图和结构如图所示。按钮开关的外形和符号按钮开关的外形和符号(a) 外形图外形图常闭触点常闭触点复位弹簧复位弹簧支柱连杆支柱连杆

18、常闭静触头常闭静触头桥式动触头桥式动触头常开静触头常开静触头外壳外壳4SBSB结结构构符符号号名名称称常闭按钮常闭按钮( (停止按钮停止按钮) )常开按钮常开按钮( (起动按钮起动按钮) )复合按钮复合按钮SB1234123按钮帽按钮帽符号符号FU熔断器额定电流熔断器额定电流IF的选择的选择(1) 电灯、电炉等电阻性负载电灯、电炉等电阻性负载IF IL(3) 频繁起动的电机频繁起动的电机(2) 单台电机单台电机 常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断器、常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断器、管式熔断器和有填料式熔断器。管式熔断器和有填料式熔断器。52.电电动动机机的的起起动动电电流流熔熔丝

19、丝额额定定电电流流 261 .电电动动机机的的起起动动电电流流熔熔丝丝额额定定电电流流 (自动开关自动开关)主触点主触点手动闭合手动闭合衔铁释放衔铁释放锁钩锁钩 过流过流 脱扣器脱扣器 欠压欠压 脱扣器脱扣器连杆装置连杆装置释放弹簧释放弹簧(限位开关限位开关) 结构与按钮类似，但结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。其动作要由机械撞击。常开触点常开触点常闭触点常闭触点4.交流接触器交流接触器原理图原理图弹弹簧簧常开辅触点常开辅触点常闭辅触点常闭辅触点线圈线圈衔铁衔铁常开主触点常开主触点KMKM线圈线圈KM常闭触点常闭触点常开触点常开触点铁芯铁芯 交流接触器广泛用作电力拖动的开断和控制电路。交流接触器广泛用作电力拖动的开断和控制电路。它利用主触点来开闭电路，用辅助触点来执行控它利用主触点来开闭电路，用辅助触点来执行控制指令制指令。主触点一般只有常开触点，而辅助触点。主触点一般只有常开触点，而辅助触点常有两对具有常开和常闭功能的触点。常有两对具有常开和常闭功能的触点。 当当线圈通电线圈通电时时, ,静铁芯产生电磁吸力静铁芯产生电磁吸力, ,将动将动铁芯吸合铁芯吸合, ,由于触头系统是与动铁芯联动的由于触头系统是与动铁芯联动的, ,因此