课题一 低压电气控制基础

三相异步电机U0t直流电压恒定且极性不变化~u0t交流电压的极性周期性地变化每秒钟极性改变的次数称为频率，单位赫兹（Hz）中国的电压额定频率为50Hz，国外如日本、美国的电压额定频率为60Hz。交流电动机电动机直流电动机鼠笼式绕线式异步机同步机他励、异励、串励、复励鼠笼式异步交流电动机授课内容：基本结构、工作原理、机械特性、控制方法电动机的分类实现机械能与电能互相转换的旋转机械称为电机。把机械能转换为电能的电机称为发电机；把电能转换为机械能的电机称为电动机。一、三相异步电动机的结构三相鼠笼式异步电动机如图三相异步电动机的外形和结构电动机的工作原理磁铁闭合线圈e方向用右手定则确定f方向用左手定则确定磁场旋转磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线长磁感应强度切割速度（右手定则）闭合导线产生电流

i（左手定则）通电导线在磁场中受力1.线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致

结论：2.线圈比磁场转得慢异步一、基本工作原理1、电生磁：三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。2、磁生电：旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。3、电磁力：转子载流（有功分量电流）体在磁场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转。U2U1W2V1W1V2n1.转子转速n电动机运行时的实际转速也就是转子转速n。2.同步转速n1电动机旋转磁场的转速也称为同步转速n1。根据电动机的转动原理，转子转速将小于磁场的转速，即n＜n1。若二者相等，转子就没有切割磁力线作用，转矩也就消失了，因此转子不可能以n1的转速正常运行。电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（额定转速）:电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但

异步电动机无转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流提示：如果

转差率的概念：异步电机运行中:转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差与同步转速之比。即：电动机起动瞬间:（转差率最大）旋转磁场的产生AYCBZ异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极(•)电流出()电流入XAXYCBZAXBYCZ合成磁场方向：向下AXYCBZ同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：AXYCBZAXBZAYC旋转方向：取决于通入绕组的三相电流的相序。2、旋转磁场的旋转方向A相B相C相(相序:电流达到最大值的先后顺序）相序：ABC旋转方向:ABC

AXYCBZ当三相电流的相序改变后：A相C相B相相序：A

CBXBZAYCAXYCBZ改变电机的旋转方向：只需换接其中两相电源线。可见：A相B相C相相序：ABC旋转方向:ABC

A相C相B相相序：ACB旋转方向:ACB

3、旋转磁场的转速大小

一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。AXYCBZAXYCBZAXYCBZ旋转磁场的转速大小电流频率为fHz，则磁场1/f秒旋转1圈，每秒旋转f圈。每分钟旋转：n1称为同步转速极对数（P）的概念AXBYCZ此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：AXYCBZ（磁极数：2）极对数（P）的改变C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。AXBYCZ极对数C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'四极旋转磁场在电流变化一周时，旋转磁场在空间旋转180°极对数和转速的关系

由以上分析可以看出，旋转磁场的转速与磁极对数、定子电流的频率之间存在着一定的关系。一对极的旋转磁场，电流变化一周时，磁场在空间转过360°（一转）；两对极的旋转磁场，电流变化一周时，磁场在空间转过180°（1/2转）；由此类推，当旋转磁场具有p对磁极时，电流变化一周，其旋转磁场就在空间转过1/p转。常转速是以每分钟的转数来表示的，所以旋转磁场转速的计算公式为式中:n1——旋转磁场的转速，又称同步转速，单位为r/min；f1——定子电流的频率，单位为Hz；

p——旋转磁场的极对数。三相异步电动机的同步转速极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速国产的异步电动机，定子绕组的电流频率为50Hz，所以不同极对数的异步电动机所对应的旋转磁场的转速也就不同例1：三相异步电动机p=3，电源f1=50Hz，电机额定转速n=960r/min。求：转差率s同步转速：转差率：三、三相异步机的额定值在三相电动机的外壳上，钉有一块牌子，叫铭牌。铭牌上注明这台三相电动机的主要技术数据，是选择、安装、使用和修理（包括重绕组）三相电动机的重要依据，铭牌的主要内容如下。

三相异步电动机型号

Y132S2-2电压380V接法△容量

7.5kW电流15A工作方式连续

转速

2900r/min功率因数0.88温升

80℃频率

50Hz绝缘等级B重量

×××××电机厂

产品编号×××

年

月1、型号为了适应不同用途和不同工作环境的需要，电动机制成不同的系列，每种系列用各种型号表示。型号说明：Y132M-4三相异步电动机磁极数机座中心高机座长度代号（S-短机座；M-中机座；L-长机座）异步电动机产品名称代号产品名称异步电动机绕线式异步电动机防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机新代号汉字意义老代号Y异异绕异爆异起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQOY132M－4磁极数(极对数p=2)同步转速1500转/分转差率2.额定转速:电机轴上的转速（n)。

如：n=1440转/分3.额定功率：

额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率（），不等于从电源吸收的功率（）。两者的关系为：其中鼠笼电机=72－93％4.额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.

说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的5％。线电压AZBYXC线电压ABCXYZ例：380/220Y/是指：线电压为380V时采用Y接法；当线电压为220V时采用接法。5.额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。如：

表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。6.接法：Y/接法Y接法：

接法：ABCZXYABCZXYABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒：一般：3KW以下者联接成Y型

4KW以上者联接成△型任务二

三相异步电动机点动控制控制要求是：按下点动按钮SB，电动机运转；松开点动按钮SB，电动机停机。一、组合开关组合开关属于控制电器，主要用作电源引入开关。相关知识：LA10－2K二、按钮三、接触器接触器属于控制电器，是依靠电磁吸引力与复位弹簧反作用力配合动作，而使触头闭合或断开的电器1.结构（1）电磁系统。（2）触头系统。2.电路符号与型号规格3.交流接触器的工作原理CJX1—16接触器工作原理交流接触器的接线端子1、3、5（L1、L2、L3）三相进线2、4、6（T1、T2、T3）三相出线13NO（NormalOpen）与14NO构成常开触点有的还有NC（NormalClose）常闭触点A1、A2线圈接线端子1L13L25L32T14T26T3A1A213NO14NO4.交流接触器的选用（1）主触头额定电压的选择。接触器主触头的额定电压应大于或等于被控制电路的额定电压。（2）主触头额定电流的选择。接触器主触头的额定电流应大于或等于电动机的额定电流。如果用作电动机频繁启动、制动及正反转的场合，应将接触器主触头的额定电流降低一个等级使用。（3）线圈额定电压的选择。线圈额定电压应与设备控制电路的电压等级相同，通常选用380V或220V四、中间继电器中间继电器属于控制电器，在电路中起着信号传递、分配等作用，因其主要作为转换控制信号的中间元件，故称为中间继电器。中间继电器接线端子上面4个常闭触头中间4个常开触头下面两边各有1个线圈接线端子五、熔断器熔断器属于保护电器，使用时串联在被保护的电路中，其熔体在过流时迅速熔化切断电路，起到保护用电设备和线路安全运行的作用。熔体通过电流（A）1.25IN1.6IN1.8IN2IN2.5IN3IN4IN8IN熔断时间（s）∞360012004084.52.511.外形、结构与电路符号（1）对于单台电动机，熔体额定电流应大于或等于电动机额定电流的1.5～2.5倍。（2）对于多台电动机，熔体额定电流应大于或等于其中最大功率电动机的额定电流的1.5～2.5倍，再加上其余电动机的额定电流之和。对于启动负载重、启动时间长的电动机，熔体额定电流的倍数应适当增大，反之适当减小。（1）额定电压（V）。指熔断器长期安全工作的电压。（2）额定电流（A）。指熔断器长期安全工作的电流。2.主要技术参数3.熔体额定电流的选择点动控制线路电动机的点动控制主电路是大电流流经的电路，是电动机能量的传输通道，主电路的特点是电压高（380V），电流大。控制电路是对主电路起控制作用的电路，主要是信号传输通道，电流小。任务三自锁控制线路按下启动按钮，电动机连续运转；按下停止按钮，电动机停机。（一）热继电器1.热继电器的结构、动作原理和电路符号热继电器是利用电流流过热元件时产生的热量，使双金属片发生弯曲从而推动执行机构动作的一种保护电器。主要用于交流电动机的过载保护、断相及电流不平衡的保护。相关知识3.型号规格JRS1—12/34.选用方法（1）选类型。一般情况，可选择两相或普通三相结构的热继电器，但对于三角形接法的电动机，应选择三相结构并带断相保护功能的热继电器。（2）选择额定电流。热继电器的额定电流要大于或等于电动机的额定电流。（3）合理整定热元件的动作电流。一般情况下，将整定电流调整在与电动机的额定电流相等即可。但对于启动时负载较重的电动机，整定电流可略大于电动机的额定电流。热继电器接线端子KM连续运行控制电路工作原理欠压保护2.失压保护3.过载保护双金属片式热继电器工作原理具有过载保护的接触器自锁控制电路工作原理分析电动机的起动与停止两地控制电路图更多的多地控制★知识扩展一、多地控制把各地的启动按钮并接、停止按钮串接方法一：用复合按钮。该电路缺点：动作不够可靠。方法二：加中间继电器（KA）。控制关系SB：点动SB2：连续运行(优先权高）SBKASB1KASB2FRKMKAM3~ABCKMFU控制关系SB：点动SB2：连续运行(优先权高）FR

以下控制电路能否实现既能点动、又能连续运行KMSB1KMSB2FRSB思考不能点动！任务四正反转控制线路控制要求是：按下正转按钮，电动机正转；按下停止按钮，电动机停止；按下反转按钮，电动机反转。一、低压断路器低压断路器又称为自动空气开关，简称断路器。它集控制和保护于一体，在电路正常工作时，作为电源开关进行不频繁的接通和分断电路；而在电路发生短路和过载等故障时，又能自动切断电路，起到保护作用，有的断路器还具备漏电保护和欠压保护功能。低压断路器的工作原理相关知识1.DZ5系列低压断路器的内部结构和电路符号2.型号规格DZ5—20/3303.选用方法（1）低压断路器的额定电压和额定电流应等于或大于线路的工作电压和工作电流。（2）热脱扣器的额定电流应大于或等于线路的最大工作电流。（3）热脱扣器的整定电流应等于被控制线路正常工作电流或电动机的额定电流。电机的正反转控制KM1KM1SB1SB2FRM3~ABCKM1FUQSFRKM2KM2KM2SB3该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。SB1和SB2不能同时按下，否则会造成短路！操作过程：SB1正转SB2反转停车SB1电机的正反转控制—加互锁互锁作用：正转时，SBR不起作用；反转时，SBF不起作用。从而避免两触发器同时工作造成主回路短路。KM1SB1KM1SB2FRKM2KM2KM1KM2KM2SB3M3~ABCKM1FUQSFR互锁接触器联锁正反转控制电路三相电机的正转反转启动电路动画演示KM1SB1KM1SB2FRKM2KM2KM2KM1SB3电机的正反转控制—双重互锁KM2M3~ABCKM1FUQSFR电器互锁机械互锁双保险机械互锁（复合按钮）电器互锁（互锁触头）按钮、接触器双重联锁的正反转控制线路任务五位置控制线路在生产机械上运动部件的行程或位置要受到一定范围的限制，否则可能引起机械事故。通常利用生产机械运动部件上的挡铁与限位行程开关的滚轮碰撞，使其触点动作，来接通或断开电路，实现对运动部件的行程或位置控制。相关知识：行程开关依靠生产机械运动部件的挡铁碰撞而动作。作为位置控制、安全保护作用。JLXK1—122位置控制电路位置控制位置控制电路1位置控制电路2自动往返控制工作台自动循环控制电路自动往返控制电路任务六顺序控制线路在装有多台电动机的生产设备上，各电动机的作用不同，有时需要按一定的顺序启动或停止才能满足生产工艺的要求。例如，万能铣床要求主轴电动机启动后，进给电动机才能启动。像这种要求几台电动机的启动/停止必须按照一定的先后顺序来完成的控制方式，称为电动机的顺序控制。＃1电机M1控制要求：

1.M1起动后，M2才能起动

2.M2可单独停＃2电机M2顺序控制电路（1）：两电机只保证起动的先后顺序，没有延时要求。

FUKM2FR2ABCFUM3~ABCKM1FR1M3~主电路KM1KM2SB3SB4FR2KM2KM1SB1SB2FR1KM1控制电路两台电动机的顺序起动控制控制电路实现顺序控制的电路图两台电动机顺序起动、逆序停止控制线路更多的顺序控制的电路图任务七Y-△降压启动控制中、大功率电动机启动时把定子绕组接成Y形（绕组电压220V），运转后把定子绕组接成△形（绕组电压380V），这种启动方式称为Y—△降压启动。Y—△降压启动适合于正常运行为△形接法的电动机，启动时电源线电流减少为全压启动的1/3，有效避免了启动时过大电流对电动机和供电线路的影响，但同时带负载能力只有△形启动的1/3，只能带轻载启动。相关知识：时间继电器

通电延时:断电延时:线圈通电延时触头接通或断开线圈断电触头瞬时复位线圈通电触头瞬时接通或断开线圈断电延时触头复位1.通电延时时间继电器2.断电延时时间继电器3.型号规格4.技术数据（1）线圈电压：交流（36V、110V、220V、380V）；直流（24V、27V、30V、36V、110V、220V）。（2）延时规格：5s、10s、30s