汽车电子电工技术课件 任务6 三相交流电

三相交流电路学习目标：理解三相交流电源和三相负载的联结，掌握线电压、相电压的关系以及线电流、相电流的关系。目录三相电动势三相交流电源的连接三相负载的连接三相负载的功率

1.1三相电动势的产生

1.2对称三相电动势的表示

在对称三相电动势的三个要素中，幅值相等、频率相同，但相位不同。这意味着三相电动势是按照－定顺序到达最大值（或零值）的，这个先后顺序称为三相电源的相序。三相电源的相序是个非常重要的问题，例如改变三相电源的相序，可改变三相电动机的旋转方向，电动机的正反转控制电路就是通过改变电源相序来实现的。1.3相序2.三相交流电源的连接2.1电源的星形联结采用三根相线和一根中性线的供电方式称为三相四线制。各线电压与相电压之间的相量关系为：线电压与相电压的大小关系可表示为：

2.2电源的三角形联结三相电源绕组的首端和末端依次连接，然后从三个连接点引出三个端线，这种供电方式就是电源的三角形联结。各线电压与相电压之间的相量关系为：线电压与相电压的大小关系可表示为：

3.三相负载的连接3.1负载的星形联结在三相四线制供电系统中，将三相负载分别接在电源相线与中性线之间的连接方式称为星形联接（1）三相负载电压等于电源相电压

（2）流经各相负载的电流等于各相线电流

（3）中性线电流等于各相电流之和

中性线的作用中性线在三相电路中的作用是：既能为用户提供两种不同的电压，同时又为星形联接的不对称负载提供对称的220V相电压。因此，在三相四线制供电系统中，如果三相负载不对称，为了保证负载的相电压对称，中性线是不允许断开的，也不允许接入熔断器和开关，否则将出现过电压或欠电压甚至会造成负载的损坏。3.2负载的三角形联结单相负载的额定电压等于三相电源的线电压，则负载要连接在两根相线之间（1）各相负载电压等于电源线电压

（2）相电流与线电流各负载的相电流为根据基尔霍夫电流定律，可求得各线电流为

负载连接方式的选择负载的连接方式取决于电源电压和负载的额定电压。当负载的额定电压等于电源线电压时，采用三角形联结比较合适；当负载的额定电压等于电源相电压时，采用星形联结比较合适。所以，三相电动机绕组可以连接成星形，也可以连接成三角形，而照明负载一般都连接成星形（有中性线）。4.三相负载的功率4.三相负载的功率

三相异步电动机学习目标：了解三相异步电动机的结构和工作原理，掌握三相异步电动机的运行控制方式。目录三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的转矩特性三相异步电动机的运行控制方式三相异步电动机的铭牌数据电动机的主要部件是固定不动的定子和旋转的转子两部分，且定子和转子之间有0.2mm～1.5mm的气隙。1.1三相异步电动机的结构（1）定子三相异步电动机的定子是用于产生旋转磁场的。一般由外壳、定子铁心、定子绕组等部分组成。①

外壳三相电动机的外壳包括机座、端盖、轴承、接线盒及吊环等，②

定子铁心定子铁心是电动机磁路的一部分，通常由0.5mm厚表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压成圆筒形状。定子铁心内圆有均匀分布的凹槽，用于嵌放三相定子绕组。③

定子绕组定子绕组是电动机的电路部分，小型电动机的定子绕组通常用高强度的耐氟漆包线绕制而成。三相电动机的定子绕组分为三组，以空间彼此相隔120°的规则分布在定子铁心的槽内，称为三相绕组。定子绕组共有六个接线端，分别都引至接线盒的接线柱上。④三相电动机的接线盒三相异步电动机电动机连接电源时，三相电源与定子绕组的首端U1、V1、W1相连接，三相绕组在接线盒中的端子可以连接成星形，也可以连接成三角形，其接法根据电动机的额定电压和三相电源电压而定。a）星形联结及等效电路b）三角形联结及等效电路（2）转子三相异步电动机的转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成。①

转子铁心转子铁心也是电动机磁路的一部分，通常由0.5mm厚硅钢片冲成转子冲片而叠成圆柱形，固定在转轴上。转子铁心的外围表面冲有许多均匀分布的凹槽，用以安放转子绕组。②

转子绕组异步电动机的转子绕组有绕线型和笼型两种，由此分为绕线转子异步电动机和笼型异步电动机。（1）定子旋转磁场1.2三相异步电动机的工作原理2.三相异步电动机的转矩特性2.三相异步电动机的转矩特性

3.三相异步电动机的运行控制方式3.1直接起动

直接起动是将电动机的定子绕组通过闸刀开关或接触器直接接在额定电压下进行的起动，故又称全压起动3.2降压起动降压起动就是利用起动将设备电源电压适当降低后加在定子绕组上进行起动，起动结束后，再将全部电压加上，使电动机进入正常运行。①

Y-Δ降压起动②

自耦降压起动3.3反转改变三相定子绕组的电流相序，即可改变旋转磁场的方向，电动机的转动方向也随之改变。4.三相异步电动机的铭牌数据4.三相异步电动机的铭牌数据每台电动机出厂前都会在机座外壳上钉上一块铭牌。上面标出了电动机的型号、各种额定值、联结方式等主要技术参数，以便用户能正确选用和维护电动机。三相异步电动机点动控制学习目标：了解基本电器元件工作原理，了解三相异步电动机点动控制工作原理，掌握电机控制线路安装工艺。目录点动控制电路中的低压电器三相异步电动机点动控制电路的工作原理安装点动控制电路的操作步骤三相异步电动机点动控制电路由主电路和控制电路两部分组成。主电路是与电机连接的部分电路，其工作电流大，取决于电机容量；控制电路是控制电器组成的部分电路，其工作电流小。1.点动控制电路中的低压电器低压电器，它是指在低压供电系统中，用于电路的通断、控制、保护和调节等功能的电气设备。（1）隔离器隔离器-控制电源的接入与断开。隔离器主要有刀开关和组合开关等。（2）熔断器电路发生短路时电流很大，需要在短时间内迅速切断电源，这就是短路保护。实现短路保护最常用的电器是熔断器，它串联于被保护电路中，能在电路发生短路或严重过电流时，快速自动熔断，从而切断电源保护电路。由于它结构紧凑、价格低廉、工作可靠、使用和维护方便，应用十分广泛。（3）控制按钮控制按钮是一种手动控制电器，它通常用于发布操作信号，短时间接通或断开电流较小的控制电路，从而达到控制电流较大的电动机或其它电气设备的运行。（4）接触器接触器是一种自动的电磁式开关，它依靠电磁力作用使触点闭合或分离来接通或和断开电路的自动控制电器，适用于频繁地接通和断开电动机或其它用电设备的主电路。2.三相异步电动机点动控制电路的工作原理2.三相异步电动机点动控制电路的工作原理①起动电动机：按下起动按钮SB后，控制电路闭合，交流接触器KM的线圈得电，从而使得KM的主触点闭合，电动机M转动，只要不松开按钮SB，电动机就会持续转动。②停止电动机：松开按钮SB后，控制电路断开，交流接触器KM的线圈失电，从而使得KM的主触点断开，电动机M停止转动。此时再断开隔离开关QS，停止使用。电动机点动控制电路是带有保护功能的电路，具有欠压保护以及短路保护的作用。欠压保护，如果电源电压过低（如降到额定电压的85%以下），则接触器线圈产生的电磁吸力不足，接触器就会在复位弹簧的作用下释放，从而切断电动机电源。所以接触器控制电路对电动机有欠压保护的作用。短路保护，电路中的熔断器FU起短路保护的作用。当电路发生短路时，熔断器断开回路并在短时间内迅速切断电源，实现短路保护功能。3.安装点动控制电路的操作步骤3.安装点动控制电路的操作步骤在布线时，布线顺序为先主电路后控制电路的原则。控制电路一般以中心接触器为中心，布线由内至外，由低到高，尽量不妨碍后续布线。布线时线路要求横平竖直，分布均匀，变换线路走向时应满足垂直转向，布线时严禁损伤导线绝缘和线芯。导线颜色要求：保护接地（PE）采用黄绿双色，零线（N）采用浅蓝色，相线为黄色（U相）、绿色（V相）、红色（W相）。安装步骤（1）识读原理图和接线图，明确所用元器件及作用，并熟悉线路工作原理。（2）按原理图配齐所有电器元件并检验。（3）在控制板上按接线图安装电器元件。（4）配线：按接线图配线，按照“先主电路，后控制电路”顺序搭建电路，并套编码套管。主电路：以隔离开关QS，熔断器FU1，接触器KM的主触点的顺序配线，完成主电路的安装。控制电路：以熔断器FU2，启停按钮SB，接触器KM的线圈的顺序配线，完成控制电路的安装。（5）对照电路图，检查控制板配线的正确性。（6）安装电动机。（7）连接电源、电动机控制板以外的导线。（8）自检并交叉检查。（9）通电测试。三相异步电动机单向连续运行控制学习目标：了解基本电器元件工作原理，了解三相异步电动机单向连续运行控制工作原理，掌握电机控制线路安装工艺。目录单向连续控制电路中的电器元件三相异步电动机单向连续运行控制

的工作原理3.安装三相异步电动机单向连续运行控制电路的操作步骤热继电器它是一种传递信号的电器，其输入信号可以是电压、电流等电量，也可以是热、速度、时间、温度等非电量。在这些信号作用下触头动作，从而输出信号，使其它电器通电或断电。1.单向连续控制电路中的电器元件2.三相异步电动机单向连续运行控制的工作原理2.三相异步电动机单向连续运行控制的工作原理三相异步电动机单向连续运行控制方式是在点动控制电路的基础上进行拓展的。在点动控制电路的中，保持主电路不变，在控制电路中再增加一个常闭（停止）按钮SB2，在原有的常开（起动）按钮SB1两端再并联接触器的一个常开触头，这就构成了具有自锁功能的单向连续运转的控制电路。（1）起动电动机：按下起动按钮SB1后，控制电路闭合，交流接触器KM的线圈得电，从而使得KM的主触点闭合，电动机M转动，同时由于KM的线圈得电，KM的辅助常开触点也会闭合自锁，因此，当松开SB1后，控制电经KM的辅助常开触点形成闭合回路，保证电动机的持续转动。（2）停止电动机：按下停止按钮SB2后，控制电路断开，交流接触器KM的线圈失电，从而使得KM的主触点断开，同时KM辅助常开触点分断并解除自锁，电动机M停止转动。此时再断开隔离开关QS，停止使用。电路保护功能电动机单向连续运行控制电路是带有保护功能的电路，除了具备连续运转的功能，还具有过载保护、失压（或零压）保护、欠压保护以及短路保护的作用。过载保护，由热继电器FR实现。FR的热元件串联在电动机的主路中，当电动机过载达到一定程度时，FR的动断触点断开，KM线圈失电切断电动机的主电路。失压（或零压）保护，电路每次必须按下起动按钮SB1，电动机才能起动运行，这就保证突然停电后恢复供电时，不会因电动机自行起动造成设备和人员事故。这种在突然停电时能自动切断电动机电源的保护称为失压（或零压）保护。欠压保护，如果电源电压过低（如降到额定电压的85%以下），则接触器线圈产生的电磁吸力不足，接触器就会在复位弹簧的作用下释放，从而切断电动机电源。所以接触器控制电路对电动机有欠压保护的作用。短路保护，电路中的熔断器FU起短路保护的作用。当电路发生短路时，熔断器断开回路并在短时间内迅速切断电源，实现短路保护功能。3.安装三相异步电动机单向连续运行控制电路的操作步骤3.安装三相异步电动机单向连续运行控制电路的操作步骤在布线时，布线顺序为先主电路后控制电路的原则。控制电路一般以中心接触器为中心，布线由内至外，由低到高，尽量不妨碍后续布线。布线时线路要求横平竖直，分布均匀，变换线路走向时应满足垂直转向，布线时严禁损伤导线绝缘和线芯。导线颜色要求：保护接地（PE）采用黄绿双色，零线（N）采用浅蓝色，相线为黄色（U相）、绿色（V相）、红色（W相）。安装步骤（1）识读原理图和接线图，明确所用元器件及作用，并熟悉线路工作原理。（2）按原理图配齐所有电器元件并检验。（3）在控制板上按接线图安装电器元件。（4）配线：按接线图配线，按照“先主电路，后控制电路”顺序搭建电路，并套编码套管。主电路：以隔离开关QS，熔断器FU1，接触器KM的主触点以及热继电器FR的顺序配线，完成主电路的安装。控制电路：以熔断器FU2，停止按钮SB2，起动按钮SB1，接触器KM的线圈以及热继电器FR的一对常闭触点的顺序配线，最后再将起动按钮SB1两端连接到接触器KM的一对常开触点，完成控制电路的安装。（5）对照电路图，检查控制板配线的正确性。（6）安装电动机。（7）连接电源、电动机控制板以外的导线。（8）自检并交叉检查。（9）通电测试。三相异步电动机正反转控制学习目标：了解基本电器元件工作原理，了解三相异步电动机正反转控制工作原理，掌握电机控制线路安装工艺。目录电动机正反转控制电路的工作原理安装正反转控制电路的操作步骤三相异步电动机的正反转控制电路用于电动机需要两个方向转动的场合，也就是电动机既能正转又能反转。在电气控制中，通常采用改变接入三相异步电动机绕组的电源相序来实现正反转控制。当电动机输入电源的相序为U-V-W，即为正相序时，电动机正转；如需反转，只需将其中任意两根相线换接，即为反向序，电动机反转。1.电动机正反转控制电路的工作原理实现电动机正反转的控制线路较多，下图所示为正反转控制电路的电气原理图，该电路按下SB2，电动机正转，按下SB3，则电动机反转。但是该电路的缺陷在于：如果同时按下SB2和SB3，则KM1线圈和KM2线圈会同时通电，其主触点闭合，造成电源的两相短路，因此电路是不能采用的。实际应用中，电动机的正反转控制电路主要有接触器互锁正反转控制线路以及接触器和按钮双重互锁正反转控制线路两种，其中，双重互锁正反转控制线路操作同时具备了接触器互锁和按钮互锁的优点，既操作方便，又安全可靠，因此，在电力拖动控制线路中被广泛应用。三相异步电动机的接触器互锁正反转控制电路电气原理图三相异步电动机的接触器和按钮双重互锁正反转控制电路电气原理图三相异步电动机的接触器互锁正反转控制电路电气原理（1）起动电动机，让电动机正转按下正转起动按钮SB2后，正转控制电路闭合，交流接触器KM1的线圈得电，从而使得KM1的主触点闭合，并使KM1的辅助常开触点闭合形成自锁，电动机M持续正转；若同时按下反转起动按钮SB3，由于KM1的辅助常闭触点在KM1线圈得电的情况下已经断开了，形成了互锁，故不会造成电源的两相短路。（2）停止电动机在电动机运行的过程中，按下停止按钮SB1后，控制电路断开，交流接触器KM1和KM2的线圈失电，从而使得KM1和KM2的主触点断开，同时KM1和KM2辅助常开触点分断并解除自锁，KM1和KM2的辅助常闭触点闭解除互锁，电动机M停止转动。（3）起动电动机，让电动机反转按下反转起动按钮SB3后，反转控制电路闭合，交流接触器KM2的线圈得电，从而使得KM2的主触点闭合，并使KM2的辅助常开触点闭合形成自锁，电动机M持续反转；若同时按下正转起动按钮SB2，由于KM2的辅助常闭触点在KM2线圈得电的情况下已经断开了，形成了互锁，故不会造成电源的两相短路。

接触器和按钮双重互锁正反转控制电路工作原理（1）起动电动机，让电动机正转按下正转起动按钮SB2后，正转过程与接触器互锁电路原理相同，同时SB2的常闭触点断开，形成了按钮互锁，构成了双重互锁。（2）电动机反转在电动机正转时，按下反转起动按钮SB3后，SB3的常闭触点断开，KM1失电，从而使得电动机M正转停止，为反转准备，同时KM2得电，电动机M开始反转，形成接触器和按钮的双重互锁。（3）停止电动机在电动机运行的过程中，按下停止按钮SB1后，控制电路断开，交流接触器KM1和KM2的线圈失电，从而使得KM1和KM2的主触点断开，同时KM1和KM2辅助常开触点分断并解除自锁，KM1和KM2的辅助常闭触点闭解除互锁，电动机M停止转动。2.安装正反转控制电路的操作步骤2.安装正反转控制电路的操作步骤在布线时，布线顺序为先主电路后控制电路