电机控制

三相异步电机控制1电机控制2012年12月20日饶智逵三相异步电机控制2目录电机原理三相供电电气原理图常用电器基础知识电机基本控制直接启动降压启动软启动器启动变频器控制电机制动运动控制三相异步电机控制3电机分类变压器发电机拖动电机控制电机（步进电机伺服电机）用途原理直流电机交流电机（单相电机三相异步，三相同步基础知识三相异步电机控制4同步发电机模型•n0•n0原动机拖动转子磁场以速度n0旋转（相对定子）定子导体与转子磁场相对转速为n0定子导体感生电动势,定子带负载则有电流流过定子电流产生旋转磁场，速度为n0转子导体受电磁力，形成电磁转矩，和拖动转矩平衡三相交流发电机基础知识三相异步电机控制5由3个频率相同、振幅相同、相位互差120°的正弦电压源所构成的电源称为三相电源。由三相电源供电的电路称为三相电路。三相电源由三相交流发电机产生的。在三相交流发电机中有3个相同的绕组。3个绕阻的首端分别用A、B、C表示，末端分别用X、Y、Z表示。这3个绕组分别称为A相、B相、C相××NSXBYCZA定子转子三绕组在空间位置互差120o转子装有磁极并以的角速度旋转。三个线圈中便产生三个单相电动势。尾端：XYZ首端：ABC↓↓↓三相交流发电机基础知识×三相异步电机控制6基础知识三相异步电机控制7ωtuuAuBuCO120°120°120°AUCUBU(a)波形图(b)相量图)120sin(2)120sin(2sin2CBAtUutUutUu)2321(120)2321(1200CBAjUUUjUUUUUU三个电压达最大值的先后次序叫相序，图示相序为ABC基础知识三相异步电机控制8星形连接：把3个电压源负端连接在一起，形成一个节点N，称为中性点；从3个电压源正端分别引出3根线，称为端线，也叫相线、火线。CUBU+AU－－++－ANBC由中性点可引出一根线，称为中性线。根据是否有中性线，星形连接又可分为两种情况：具有中性线的称为三相四线制连接，没有中性线的称为三相三线制连接。三相电源星形连接基础知识三相异步电机控制9线电压相电压每个电源的电压称为相电压，也就是通常所说的火线跟零线之间的有效电压220V两根端线间电压称为线电压，也就是通常所说380V什么是线电压什么是相电压？基础知识三相异步电机控制10CU30°30°30°AUBUABUCAUBCU－BU－AU－CU1503303903303303303CCABBCAABpppUUUUUUUUU可见，三个线电压幅值相同，频率相同，相位相差120。plUU3三相电压作星形连接时，线电压有效值是相电压有效值的倍，线电压相位超前相电压相位30°,并且有：00CABCABCBAUUUUUU3基础知识三相异步电机控制113031503303903303303ACCACBBCBAABCBAUUUUUUUUUUUUUUU)232/1(120)232/1(1200CBAjUUUjUUUUUU线电压相电压每个电源的电压称为相电压两根端线间电压称为线电压基础知识三相异步电机控制12CUAU-BU+--++ABC注：此种接法如一相接反，将造成严重后果。如C相接反，则电源将短路，烧坏电源0CBACCABBCAABUUUUUUUUU三角形连接：将三相绕组的首、末端依次相连，从3个点引出3条火线。BCUCAUABU三角形连接线电压和相电压相等。所以将三相电源串联起来总电压为零，回路中不会产生电流。602)31()2321()2321(UjUjUjUUUUUCBA三相电源三角形连接基础知识三相异步电机控制13三相负载的连接方式有两种：星形连接（Y）和三角形连接（Δ）如果三相负载的阻抗相等，则称为对称三相负载。由对称三相电源和对称三相负载组成的三相电路称为对称三相电路。（一）星形连接相电流：负载中的电流线电流：端线中的电流三相负载ZA、ZB、ZC为星形连接。图中3个负载的一端连接在一起，形成一个节点N，称为中性点，中性点可引出一根线，称为中性线；另一端分别引出三根输入线，称为端线。具有中性线的称为三相四线制连接，没有中性线的称为三相三线制连接。星形连接电路的相电流和线电流是相等的，这里用相同符号表示，记为流过中性线的电流称为中性线电流，用表示。CBANIIIICIBIAICUBU+AU－－++－ANBCZAZCZBNI基础知识三相异步电机控制14AIABCZZZBICIABIBCICAI303303303CABCCACBCABBCBABCAABAIIIIIIIIIIII相电流和线电流：流过各相负载的电流称为相电流，用表示，流过各端线的电流称线电流。用表示根据KCL定律：即：plII3AIBCIABICAI30°30°30°BICIBCIABICAI将三相负载首尾依次连接成一个闭合回路，然后从3个连接点引出3根端线，构成了三相负载的三角形连接。负载三角形连接基础知识三相异步电机控制15三相异步电机定子磁场以速度n0旋转转子导体与定子磁场相对转速Δn转子导体感生电动势转子导体形成回路，产生感应电流转子导体受电磁力，形成电磁转矩推动转子以转速n顺n0方向旋转异步电动机模型0基础知识三相异步电机控制16NS•A•X•BY•C•ZMAIIt，0•A•X•B•Y•C•ZNSMBIIt，32NS•A•X•BYCZMCIIt，34旋转磁场的产生基础知识以两极电机为例三相异步电机控制17基础知识控制回路主回路MCC电气原理图三相异步电机控制18基础知识（1）原理图一般分主电路和辅助电路两部分画出。主电路：从电源到电动机绕组的大电流通过的路径。辅助电路：控制回路、照明电路、信号与保护电路主电路用粗实线表示，画在图样的左边或上部；辅助电路用细实线表示，画在图样的右边或下部。电气原理图三相异步电机控制19基础知识电气原理图电气系统图中，电气元件的图形符号和文字符号必须有统一的标准：GB4728—84《电气图用图形符号》GB6988—87《电气制图》GB7159—87《电气技术中的文字符号制订通则》三相异步电机控制20基础知识电气原理图三相异步电机控制21基础知识电气原理图三相异步电机控制22基础知识电气原理图三相异步电机控制23基础知识电气原理图三相异步电机控制24基础知识常用电气元器件（1）按适用的电压范围分类分为低压电器和高压电器。（2）低压电器按所控制的对象分类根据其控制的对象分为低压配电电器和低压控制电器。（3）按所起作用分类依据电器所起的作用可分为控制电器和保护电器。（4）按动作性质分类依据电器的动作性质可分为自动控制电器和非自动控制电器。三相异步电机控制25基础知识常用电气元器件短路保护熔断器FU在照明电路中，可作短路保护、过载保护，但在三相异步电动机电路中一般只能作短路保护。过载保护通过热继电器FR和接触器KM共同作用来切断电动机的电源。欠压和失压保护欠压保护，是指电源电压下降到超过允许值时，控制电路动作，分断主电路，对电机实施保护。由接触器实现。三相异步电机控制26基础知识常用电气元器件-断路器低压断路器种类很多，可按结构形式、灭弧介质、用途、极数、操作方式等来分类。①按结构形式分，有万能式(又称框架式)、塑料外壳式、小型模数式。②按灭弧介质分，有空气断路器和真空断路器等。③按用途分，有配电用断路器、电动机保护用断路器、照明用断路器和漏电保护断路器等④按主电路极数分，有单极、两极、三极、四极断路器。小型断路器还可以拼装组合成多极断路器。⑤按保护脱扣器种类来分，有短路瞬时脱扣器、短路短延时脱扣器、过载长延时反时限保护脱扣器、欠电压瞬时脱扣器、欠电压延时脱扣器、漏电保护脱扣器等。脱扣器是断路器的一个组成部分，根据不同的用途，断路器可配备不同的脱扣器。三相异步电机控制27基础知识常用电气元器件-断路器低压断路器俗称自动空气开关，是低压配电网中的主要开关电器之一，它不仅可以接通和分断正常负载电流、电动机工作电流和过载电流，而且可以接通和分断短路电流。主要在不频繁操作的低压配电线路或开关柜(箱)中作为电源开关使用，并对线路、电气设备及电动机等起保护作用．当它们发生严重过电流、过载、短路、断相、漏电等故障时，能自动切断线路，起到保护作用。断路器作用三相异步电机控制28基础知识常用电气元器件-断路器三相异步电机控制29基础知识常用电气元器件-断路器主要用在配电网络中做总电路保护三相异步电机控制30基础知识常用电气元器件-断路器三相异步电机控制31基础知识常用电气元器件-断路器三相异步电机控制32基础知识常用电气元器件-交流接触器交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。三相异步电机控制33基础知识常用电气元器件-交流接触器••按触点极数分可分为单极、双极、三极、四极、和五极接触器•按灭弧介质分•按有无触点分可分为空气式接触器、真空式接触器等可分为有触点接触器和无触点接触器三相异步电机控制34基础知识常用电气元器件-交流接触器1常开，常闭辅助触点用在控制回路中-自锁等辅助控制作用2线圈断电接触器断开，主电路断开。3线圈得电吸合主触点，电路接通作用原理三相异步电机控制35基础知识常用电气元器件-熔断器三相异步电机控制36基础知识常用电气元器件-热继电器三相异步电机控制37基础知识常用电气元器件-按钮，行程开关三相异步电机控制38电机基本控制电机控制基本控制电路启动方式三相异步电机控制39电机基本控制方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。电动机正转电动机反转电源•~UVW•M•3~UVW电源~M3~电机正反转控制三相异步电机控制40电机基本控制电机正反转控制三相异步电机控制41电机基本控制L1L2L3QMFU1KMPEUVWKRFU2SB1KMSB3KMFU2SB2SB2KR电机点动控制SB3为连续运转的停止按钮，SB1为连续运转起动按钮，SB2为点动起动按钮。三相异步电机控制42电机基本控制电机远程就地控制三相异步电机控制43电机基本控制直接起动7.5千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。降压起动：星形-三角形(Y－)换接起动自耦降压起动（适用于笼型电动机）转子串电阻起动（适用于绕线式电动机）电机启动-启动方法软启动器启动（适用于大功率笼型电动机）变频器启动三相异步电机控制44基础知识电机直接启动直接起动n=0，s=1,接通电源。起动问题：起动电流大，起动转矩小。一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的4~7倍;电动机的起动转矩为额定转矩的(1.0~2.2)倍。起动时，n=0，转子导体切割磁力线速度很大，原因：三相异步电机控制45基础知识电机直接启动自锁电路在起动过程中，常开辅助触点KM具有自锁功能。三相异步电机控制46基础知识电机星三角启动ZUIll3:Y星形联结时ZUIll3三角形联结时：31YllII•降压起动时的电流•为直接起动时的31YlIZlU•+•－•起动•U1•U2•V1•V1•W1•W2lI•lU•+•－Z•正常运行•U1•U2•V1•V2•W1•W2三相异步电机控制47基础知识电机星三角启动三相异步电机控制48电机基本控制电机自耦变压器启动三相异步电机控制49电机基本控制电机软启动器启动•1.什么是软启动器？软启动器是一种集电机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为SoftStarter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相