第5章-异步电动机与控制

电工电子技术基础（第五版）“十二五”职业教育国家规划教材经全国职业教育教材审定委员会审定异步电动机与控制第5章主要内容案例CW6132车床控制电路5.1三相异步电动机5.2三相异步电动机的运行5.3单相异步电动机5.4常用控制电动机5.5低压电器5.6基本控制电路5.7行程、时间控制电路

【案例】CW6132车床控制电路

第5章1.电路及工作过程HLELTC150380V24V6.3VFU3FU4Q2M13～KMFRL1L2L3KMKMSB1SB2M23～FRQS380VUVWFU11U1V1WU11U1V11W11V1W1U2V2W2Q1U12V12W12FU2电源开关主轴电动机冷却电动机控制变压照明指示12345672.电路元器件主轴电动机M1冷却泵电动机M2开关（QS、Q1、Q2）熔断器（FU1、FU2）热继电器FR接触器KM启动按钮SB1、停止按钮SB2【案例】CW6132车床控制电路第5章3.案例实施按原理图，连接好控制线路。用万用表检测线路的正确性。【案例】CW6132车床控制电路

第5章通电试验。4.案例思考？电动机如何进行启动控制？

【案例】CW6132车床控制电路

第5章？电动机如何进行停止控制？

？电动机如何进行连续运行控制？

？电动机如何进行正反转控制运行控制？

？如何用万用表检测线路的正确性？

轴承盖端盖接线盒散热筋机座定子绕组转轴轴承转子风扇罩壳5.1.1三相异步电动机的结构

5.1三相异步电动机第5章 电动机中静止不动的部分，有定子铁芯、定子绕组、机座、端盖等部件。

1.定子定子外型定子硅钢片接线盒5.1.1三相异步电动机的结构

5.1三相异步电动机第5章接线盒接线端星形连接三角形连接U1V1W1W2U2V25.1.1三相异步电动机的结构5.1三相异步电动机第5章1.转子 转子是电动机的旋转部分，由转子铁芯、转子绕组和转轴组成。

转子铁芯冲片笼式转子绕组铝条笼式转子分笼式和绕线式笼式转子5.1.1三相异步电动机的结构5.1三相异步电动机第5章绕线式转子转子形状转子电路转子绕组滑环电刷5.1.1三相异步电动机的结构5.1三相异步电动机第5章1.旋转磁场的产生U1U2V1W1W2V2iViWiU5.1.2三相异步电动机的工作原理

5.1三相异步电动机第5章t=0t=T/4t=2T/4t=3T/4t=T3π/2

t

iOπ/2π2π

iU

iV

iWSNNSNSSNSN5.1三相异步电动机第5章p对磁极的旋转磁场的转速为磁极对数与旋转磁场转速的关系磁极对数P123456旋转磁场转速n1（r·min-1）300015001000750600500旋转磁场的方向是由线圈中电流的相序决定的。5.1.2三相异步电动机的工作原理5.1三相异步电动机第5章2.转子转动原理三相定子绕组通入三相交流电，产生旋转磁场。UabVW转子中的产生感应电动势和感应电流。感应电流受电磁力，电磁力对转轴产生电磁转矩，使转子转动。转子转速一定要小于旋转磁场的转速。FFn5.1.2三相异步电动机的工作原理5.1三相异步电动机第5章把旋转磁场的转速n1与转子转速n的差值与旋转磁场转速n1之比称为异步电动机的转差率。一般异步电动机的转差率为0.02～0.04

。5.1.2三相异步电动机的工作原理5.1三相异步电动机第5章【例】有一台三相异步电动机，其额定转速nN=975r/min，试求电动机的磁极对数和额定负载时的转差率。电源频率f1=50Hz。由于电动机的额定转速接近而略小于旋转磁场的转速，而同步转速对应于不同的磁极对数，显然975r/min与1000r/min最相近，从而确定磁极对数p=3。额定负载时的转差率为电动机产生的电磁转矩T与转子转速n的关系曲线，即n=f（T）曲线称为电动机的机械特性曲线，启动能力==1.4～2.2

过载能力==1.6～2.5nOTNTstnNn1nmTmTA

BCD5.1.3机械特性5.1三相异步电动机第5章定子绕组加不同工作电压的机械特性曲线nOnmTTmU3U2U1U3＜U2＜U1当电动机在额定状态运行时，有电动机的效率为

5.1.3机械特性5.1三相异步电动机第5章三相异步电动机Y—112M—4编号额定功率4.0kW额定电流8.8A额定电压380V额定转速1440r/minLW82dB接法△保护等级IP44频率50Hz质量45kg标准编号工作制S1B级绝缘出厂：×年×月×日××电机厂异步电动机中心高度机座类型磁极数电动机在额定工作状态下运行时，轴上输出的机械功率。电动机在额定工作状态下运行时，定子绕组所加的线电压。电动机在额定工作状态下运行时定子绕组的线电流。电动机在额定工作状态下运行时的转速。封闭式电动机在额定工作状态下连续运行，S2为短时运行，S3为短时重复运行。绝缘等级5.1.4三相异步电动机的铭牌数据与选择5.1三相异步电动机第5章2．三相异步电动机的选择（1）功率的选择

必须依据生产机械的要求来确定。

（2）种类的选择主要考虑电动机的性能应满足生产机械的要求。

（3）转速的选择应使电动机的转速尽可能与生产机械的转速相一致或接近，以简化传动装置。

5.1.4三相异步电动机的铭牌数据与选择5.1三相异步电动机第5章1.直接启动（全压启动）直接启动是给定子绕组直接加额定电压启动。直接启动的异步电动机要受到供电变压器的限制，当电动机由单独的变压器作为它的电源时，电动机的容量不超过变压器容量的20%～30%便可采用，以电动机启动时电源电压降低不超过额定电压的5%为原则。5.2.1启动5.2三相异步电动机的运行第5章2.降压启动电动机启动时，降低加在电动机定子绕组上的电压，待启动结束时再恢复额定电压运行。由于启动转矩将明显减小，所以降压启动适用于容量较大的笼式三相异步电动机及对启动转矩要求不高的生产机械负载。笼式三相异步电动机常用的降压启动方法有定子绕组串电阻（或电抗）降压启动、自耦变压器降压启动、星形-三角形降压启动。

运行启动（1）定子绕组串电阻（或电抗）降压启动L1L2L3M3~QSFUR启动时QS闭后，电阻R与定子线圈串联，起到分压作用。电动机启动后，电阻R被切掉不起作用，电源直接与定子绕组相连，正常运行。5.2.1启动5.2三相异步电动机的运行第5章（2）自耦变压器降压启动

运行启动启动时将QS闭合，这时启动电压小于额定电压，启动完成后转换为全压，电动机正常运行。

L1L2L3M3~QSFU5.2.1启动5.2三相异步电动机的运行第5章（3）星形-三角形降压启动

Y电动机在工作时其定子绕组接成三角形，启动时接成星形，这时启动电流为全压启动电流的1/3，启动转矩为全压启动转矩的1/3。启动完成后再转换成三角形连接

。

L1L2L3△5.2.1启动5.2三相异步电动机的运行第5章QSFU3.绕线式异步电动机的启动在转子电路中接入大小适当的启动电阻，转子电流减小，定子电流也减小，同时转子电路电阻增加，电动机的启动转矩随之增加。L1L2L3QSFUR定子转子启动后，将转子电阻调到零值。5.2.1启动5.2三相异步电动机的运行第5章1.能耗制动运行制动L1L2L3M3~＋－Fnn0=0φ制动过程中转子的动能转变为电能，再转变为热能消耗掉，所以称为能耗制动。

5.2.2制动5.2三相异步电动机的运行第5章2.反接制动运行制动L1L2L3M3~Fnn1φ在电动机的转速接近零时，及时断开电源以防止电动机反转。

5.2.2制动5.2三相异步电动机的运行第5章5.2.4调速1.变极（p）调速2.变频（f）调速3.变转差率调速只要将三根电源线中的任意两根对调，就可使转子的转动方向改变，实现电动机反转。

5.2.3反转5.2三相异步电动机的运行第5章1.单相异步电动机的结构单相异步电动机的结构与三相异步电动机相同，转子也是笼式定子绕组，为单相。2.单相异步电动机的工作原理B1ω1ω2B2B0-2s201TT′-s′T″-s″双旋转磁场固定方位的磁场顺时针旋转逆时针旋转转子静止单相异步电动机5.3单相异步电动机第5章电容分相式单相异步电动机i2uC＋－FUU1U2V1V2i1笼式转子U1U2绕组为工作绕组V1V2绕组为启动绕组启动绕组串联一个电容C后，适当地选择C的容量，可以使i1与i2相差90°相位，产生辅助的电磁转矩，使电动机沿固定方向旋转，达到启动、运行的目的。

两组绕组在空间互差90°角单相异步电动机5.3单相异步电动机第5章3.单相异步电动机的反转与调速

电容分相启动的单相异步电动机是通过转换开关把电容器接入另一绕组中或改变任一绕组首末端的位置从而改变电动机的转动方向。单相异步电动机的调速常用改变定子绕组电压的方法来实现，可用定子绕组串电抗器调压和用晶闸管调压，单相异步电动机5.3单相异步电动机第5章电抗器指示灯快中慢电动机单相交流电源台式风扇调速电路I2UU1＋－励磁绕组U2U＋－－＋＋－UCI1控制绕组转子放大器检测元件控制信号C定子上装有两个绕组

有笼式和杯式

U2受到控制信号的控制

控制电压U2大，电动机转得快；控制电压U2小，电动机转得慢。不同控制电压下的机械特性曲线nOT0.4U20.6U20.8U2U25.4.1交流伺服电动机5.4常用控制电动机第5章不同控制电压下的机械特性曲线IfM＋－IaUaUf＋－放大器nOT0.4Ua0.6Ua0.8UaUa工作时，励磁绕组和电枢绕组分别由两个独立电源供电。

改变电枢上的控制电压Ua来改变电动机的转速和转动方向。

5.4.2直流伺服电动机5.4常用控制电动机第5章设U相首先获得控制脉冲而通电，V、W两相断电，产生U-U′轴线方向的磁通，在这个磁场的作用下，转子总是力图转到磁阻最小的位置，也就是要转到转子的1、3齿对齐U-U′极的位置。若脉冲信号按照U→V→W→U的顺序通电，则电动机转子便顺时针转动;若按照U→W→V→U的顺序通电，则电动机转子便逆时针转动。每次换相前后只有一相通电，电流换接三次完成一个通电周期。当V相通电，U、W两相断电时，转子便顺时针方向转过30°，它的2、4齿和V-V′极对齐，如图5-26（b）所示。当W相通电时，转子又顺时针方向转过30°，它的1、3齿和W-W′极对齐。按脉冲节拍工作

ＵＵ′VWW′V′21342134ＵＵ′VWW′V′ＵＵ′VWW′V′21345.4.3步进电动机5.4常用控制电动机第5章低压电器通常是指工作在直流1500V、交流电压1200V及以下电路中的电器。低压电器低压配电电器低压控制器刀开关、空气开关、熔断器接触器、各种继电器、启动器5.5.1低压开关5.5低压电器第5章低压开关主要用作隔离、转换以及接通和分断电路用。大多作为局部照明电路的控制、机床电路的电源开关，也可用于小容量电动机的起动、停止和正反转控制。

1.胶盖瓷座闸刀开关QS2．组合开关QS5.5.1低压开关5.5低压电器第5章按钮是发出控制指令和信号的电器开关，是一种手动且一般可以自动复位的主令电器，通常用于对电磁起动器、接触器、继电器及其他电气设备发出控制指令。

常开触头常闭触头

SB

SB复式触头

SB按钮帽复位弹簧常闭触头动触头常开触头5.5.2按钮5.5低压电器第5章熔断器是最简便的且是有效的短路保护电器。FU5.5.3熔断器5.5低压电器第5章（2）一台电动机的熔丝为了防止电动机起动时电流较大而将熔丝烧断，按下式计算如果电动机起动频繁，则为（1）电灯支线的熔丝 熔丝额定电流≥支线上所有电灯的工作电流≥≥熔丝选择（3）几台电动机合用的总熔丝熔丝额定电流=(1.5～2.5)×容量最大的电动机的额定电流+其余电动机的额定电流5.5.3熔断器5.5低压电器第5章交流接触器常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路。具有欠压保护作用。接触器控制容量大，适用于频繁操作和远距离控制，是自动控制系统中的重要元件之一。在选用接触器时，应注意它的额定电流、线圈电压及触点数量等。5.5.4交流接触器5.5低压电器第5章辅助触点主触点绝缘连杆反力弹簧铁心线圈KM线圈KM主触点KM辅助触点继电器用于电路的逻辑控制，具有逻辑记忆功能，能组成复杂的逻辑控制电路，继电器能将某种电量或非电量的变化量转换为开关量，以实现对电路的自动控制功能。按输入量分为电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、压力继电器等；按工作原理分为电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、电子式继电器等；按用途分为控制继电器、保护继电器等；按输入量变化形式分为有无继电器和量度继电器。5.5.5继电器5.5低压电器第5章与接触器配合，使电动机免受长期过载的危害。

1.热继电器发热元件动断触点FRFR5.5.5继电器5.5低压电器第5章热继电器的主要技术数据是整定电流。即当热元件中通过电流超过此值的20%时，热继电器应当在20min内动作。热继电器的整定电流要与电动机额定电流一致。复位按钮M3～FUKMFRL1L2L3QS推杆补偿双金属片推杆动触点静触点双金属片导板发热元件KMKMSB1SB25.5.5继电器5.5低压电器第5章在选用中间继电器时，主要是考虑电压等级和触点（常开和常闭）数量。中间继电器的结构和交流接触器基本相同，只是电磁系统小些，触点多些。2.中间继电器KA线圈KA常开触点KA常闭触点5.5.5继电器5.5低压电器第5章利用了空气来熄灭开关过程中产生的电弧，所以得名。又称低压断路器，适用于不频繁地接通和切断电路或启动、停止电动机，并能在电路发生过载、短路和欠压等情况下自动切断电路。

远控按钮过电流脱扣器热脱扣器分励脱扣器失电压脱扣器QF5.5.6空气开关5.5低压电器第5章主电路控制电路自锁触点M3～FUKMFRQSL1L2L3KMKMSB1SB2短路保护过载保护零压（或失压）保护5.6.1笼式电动机直接启动的控制电路5.6基本控制电路第5章FUKMQSL1L2L3KMKMSB1SB2闭合开关QS按下起动按钮SB2启动KM的线圈通电三个主触点闭合辅助触点闭合电动机M启动M3～FR5.6.1笼式电动机直接启动的控制电路第5章5.6基本控制电路正转接触器反转接触器在正转过程中要反转必须先按停止按钮SB1，操作不方便。L1L2L3

M3～QSFUKM2FRKM1KM1SB1SB2KM1FRKM2SB3KM2KM1KM25.6.2鼠笼式电动机正反转的控制电路第5章5.6基本控制电路正转接触器反转接触器联锁保护

KM1SB1SB2KM1FRKM2SB3KM2KM1KM2当电动机正转时，按下反转启动按钮SBR，它的常闭触点断开，而使正转交流接触器的线圈KMF断电，主触点KMF断开。与此同时，串接在反转控制电路中的常闭触点KMF恢复闭合，反转交流接触器的线圈通电，电动机就反转。同时串接在正转控制电路中的常闭触点KMR断开，起着联锁保护的作用。

5.6.2鼠笼式电动机正反转的控制电路第5章5.6基本控制电路L1L2L3

QSFU1

M13～KM1FR1

M23～KM2FR2FU2KM1SB1KM1KM2SB2KM2SB3FR1FR25.6.3顺序控制电路第5章5.6基本控制电路KM1KM2SB2KM2SB4SB1KM1FR1FR2SB3KM1KM1KM2FR1SB2SB1KM1KTSB3FR2KM2KTKM2时间控制的顺序控制电路，当KM1起动一定时间后，KM2起动。

5.6.3顺序控制电路第5章5.6基本控制电路M3～FUKMFRQSL1L2L3FU2KMKMSB1SB3FRSB4SB2乙地甲地5.6.4多地控制电路第5章5.6基本控制电路行程开关又称限位开关或位置开关，是根据运动部件的运动位置而进行电路切换的自动控制电器，用来控制运动部件的运动方向、行程距离或位置。按运动形式分为直动式、微动式、转动式等；按触点的性质分可为有触点式和无触点式。从大类来分有机械式和电子式两种，机械式有按钮式和滚轮式两种。

5.7.1行程开关第5章5.7行程、时间控制电路直动式单轮式双轮式SQSQSQ常开触点常闭触点复合触点1.直动式行程开关

推杆小滚轮擒纵件压板弹簧弹簧动触点静触点滚轮上转臂盘形弹簧2.滚轮式行程开关

不宜用在移动速度低于0.4m/min的运动部件上低速运动的部件上应采用滚轮式行程开关复位弹簧静触点动触点触点弹簧动触点静触点顶杆5.7.1行程开关第5章5.7行程、时间控制电路3.微动开关

4.接近开关

微动开关是具有瞬时动作和微小行程的灵敏开关常开静触点动触点常闭静触点壳体推杆弓簧片它能无接触又无压力地发出检测信号，具有灵敏度高，频率响应快，重复定位精度高，工作稳定可靠、使用寿命长，安装方便等优点。

5.7.1行程开关第5章5.7行程、时间控制电路L1L2L3

M3～QSKM1FRKM2FU15.7.2行程控制第5章5.7行程、时间控制电路KM1SB3SB2KM1FRKM2SB3KM2SQ4SQ3FU2KM2KM