56电动机电器控制技术基础

7.1常用低压控制电器及应用•用于各种控制电路和控制系统的电器称做低压控制电器。如：接触器、控制继电器、主令电器、电阻器、电磁铁等。第七章电气控制技术基础7.1.1、手动电器应用广泛的一类手动电器。主要有刀开关、组合开关、以及用刀开关与熔断器组合成的胶盖瓷底刀开关和熔断器式刀开关，还有转换开关等。用途：主要用来接通和断开不频繁操作的设备的电源。操作手柄闸刀文字符号及图形符号QS（一）闸刀开关刀开关安装时，合上开关时其手柄在上方，不得倒装或平装。封闭式负荷开关封闭式负荷开关主要有两个特点：一是采用储能分合闸机构，提高开关的通断能力，延长使用寿命；二是设置了联锁装置，确保了操作安全。1.用途：常用于机床控制电路的电源开关，也用于小容量电动机的起/停控制或照明线路的开关控制。2.结构：对常用的三极开关来说，每一极有一对静触片与盒外接线柱相接，动触片受手柄控制可以转动，以达到线路的通/断控制。3.种类：有单极、双极、三极和四极等，额定电流有10、25、60和100A等多种。（二）组合开关图HZ10-10/3型组合开关结构(a)外形；(b)结构手柄转轴弹簧凸轮绝缘杆绝缘垫板动触片静触片接线柱(b)(a)手柄文字符号及图形符号QM3~图用组合开关起停电动机的接线图HZ5B型组合开关，适用于交流50HZ，额定电压380V及以下的电路中，可作电动机起动、停止、换向、变速之用。（三）、控制按钮用途：接通或切断控制电路。LAY39系列按钮按钮结构图按钮帽复位弹簧动断触点动合触点SBSB文字符号及图形符号动合触点（常开触点）动断触点（常闭触点）按钮帽复位弹簧动断触点动合触点按钮帽复位弹簧动断触点动合触点交流接触器辅助触点灭弧罩线圈主触点线圈KM交流接触器的图形和文字符号辅助触点主触点动合触点动断触点1.交流接触器7.1.2自动电器接触器的内部结构图KM线圈主触点辅助触点动铁心静铁心i主触点辅助触点动铁心交流接触器工作示意图用途：用来频繁地接通或分断带有负载的主电路（如电动机）的自动控制电器。i复位弹簧选择接触器主要考虑：主触点额定电压、额定电流；辅助触点种类、数量及触点额定电流；电磁线圈的电源种类，颁率和额定电压。主触点电压、电流≥负载额定电压、电流电流2.电磁式中间继电器用途：用来传递或转换信号，或同时控制多个电路，也可以直接控制小容量电动机或其它电气执行元件。结构：如图与交流接触器基本相同，只是容量小些，触点多些。选用：中间继电器主要考虑电压等级和触点数量。中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控制线路。(b)符号KA线圈常开触头KA常闭触头KA(a)外形中间继电器外形与符号发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。(b)结构原理图(a)外形图用于电动机的过载保护。ii热元件双金属片动断触点复位按钮扣板弹簧iiii热元件双金属片动断触点复位按钮扣板弹簧3.热继电器用途：主要用于电动机的过载保护。热继电器的图形和文字符号动断触点FR热元件由于热惯性，热继电器不能作短路保护，对电动机的瞬间过载不会造成不必要的停车现象。1221341—热元件；2—双金属片；3—导板；4—触头•图.热继电器工作原理示意图文字符号和图形符号•熔断器是一种广泛应用的最简单的有效的短路保护电器•。在使用时，熔断器串接在所保护的电路中，当电路发生短路或严重过载时，它的熔体能自动迅速熔断，从而切断电路，使导线和电气设备不致损坏。FU熔断器是一种当电流超过规定值一定时间后,以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器.广泛应用于低压配电系统及用电设备中作短路和过电流保护.一、熔断器结构及工作原理4.、熔断器结构：熔体（俗称保险丝）、熔管、熔座三部分组成。按结构分有：半封闭瓷插式、螺旋式、无填料封闭管式和有填料封闭管式熔断器。瓷插式熔断器螺旋式熔断器有填料封闭管式熔断器熔断器的典型产品图磁插式熔断器结构磁插式熔断器结构如图所示。因为磁插式熔断器具有结构简单、价廉、外形小、更换熔丝方便等优点，所以它被广泛地用于中、小容量的控制系统中。磁插式熔断器的型号为RC1A系列。RT14圆筒形熔断器熔断器底座瓷帽熔断管瓷套下接线端座子上接线端(a)(b)图7.1.7螺旋式熔断器54312(a)(b)图瓷插式熔断器(a)外形；(b)结构有填料管式熔断器无填料密封管式熔断器外形和结构：5、低压断路器低压断路器又称自动开关或空气开关。它相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。是常用的多性能低压保护电器。自动空气断路器的结构形式很多。下面是其一般原理图。自动空气开关示意图连杆装置锁钩过电流脱扣器欠电压脱扣器用途：用于低压电路的短路、严重过载及欠电压保护。主触点释放弹簧F释放拉簧主触点锁钩连杆欠压过流脱扣器连杆装置行程开关又称限位开关，能将机械位移转变为电信号，以控制机械运动。种类按运动形式分为直动式、转动式；按结构分为直动式、滚动式、微动式。1、直动式行程开关6、行程开关(b)示意图未撞击撞击ST常开触点常闭触点ST(c)符号(a)外形图2、滚轮式行程开关3、微动开关LXP1-200系列行程开关LX19-B系列行程开关动断触点动合触点图形符号时限控制：按一定的时间间隔来接通或断开控制电路。分类：电磁式、空气阻尼式、电子式等类型。型号:JS14P延时范围:1S~99h7、时间继电器吸引线圈复位弹簧动铁心托板释放弹簧橡皮膜出气孔活塞杆空气室伞形活塞进气孔调节螺钉微动开关微动开关通电延时空气式时间继电器吸引线圈通电复位弹簧动铁心托板释放弹簧橡皮膜出气孔活塞杆空气室伞形活塞调节螺钉进气孔吸引线圈复位弹簧动铁心托板释放弹簧橡皮膜出气孔活塞杆空气室伞形活塞进气孔调节螺钉微动开关微动开关通电延时空气式时间继电器常闭延时闭常开延时开常闭常开×常闭延时闭常开延时开常闭常开×常闭延时闭常开延时开常闭常开×常闭延时闭常开延时开常闭常开×断电延时的空气式时间继电器结构示意图文字符号及图形符号KT线圈延时闭合的动合触点延时断开的动合触点延时闭合的动断触点延时断开的动断触点电子式时间继电器6.1三相异步电动机的结构第6章交流电动机6.2三相异步电动机的工作原理6.3三相异步电动机转矩与机械特性6.5三相异步电动机的起动调速和制动6.4三相异步电动机铭牌数据6.6单相异步电动机1.了解三相交流异步电动机的基本构造和转动原理。本章要求：2.理解三相交流异步电动机的机械特性，掌握起动和反转的基本方法,了解调速和制动的方法。3.理解三相交流异步电动机铭牌数据的意义。第6章交流电动机电动机的分类：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、控制方法电动机交流电动机直流电动机三相电动机单相电动机同步电动机异步电动机他励、并励电动机串励、复励电动机第6章交流电动机三相异步电机6.1三相异步电动机的结构定子铁心定子绕组端盖风扇机座接线盒罩壳转子转轴主要部件是由定子和转子两大部分组成。此外，还有端盖、轴承、风扇等部件。端盖轴承盖1.三相感应电动机的定子定子由机座、定子铁心、定子绕组组成：b）定子铁心：由厚0.5mm的硅钢片冲叠而成，铁心内开有均匀的槽，嵌放定子绕组。c）定子绕组：由完全相同的三个绕组组成，空间互差120度，可接成Y或Δ。定子绕组机座铁心a）机座：起固定和支撑定子铁心的作用，一般用铸铁制造。定子铁心冲片U1U2三相定子绕组（U相）2.三相感应电动机的转子转子由转子铁心和转子绕组组成：转子铁心：和定子铁心一样，既是电动机磁路的一部分，又能安放转子绕组。转子绕组：有笼型和绕线型两种。（1）笼型绕组：导体用铜条或铝条，两头用端环联接。结构可靠简单，但是转子电阻固定。（2）绕线型转子：接成星型的三相绕组通过滑环与外电路联接，便于串入电阻改善电动机的运行性能。转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。三相异步电动机的转子是由转子铁心、转子绕组和转轴组成。铁心转子绕组转轴笼型转子去掉铁心后的转子导条转子铁心冲片(1)鼠笼式转子鼠笼转子铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体。或铸铝形成转子绕组。(a)(b)风叶端环铝导条(2)绕线式转子同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。3456784211—转子绕组；2—端盖；3—轴承；4—定子绕组；5—转子；6—定子；7—集电环；8—出线盒*绕线转子电动机绕线式转子的绕组是由绝缘导线做成绕组元件，放在转子铁心槽内，绕线式转子的特点是可以通过滑环和电刷在转轴上的三个铜环上，通过一组电刷把转子绕组从三个接线端引出来并与外电路相连接。上图所示是绕线式转子的结构和接线图。图绕线转子异步电动机示意图（a）接线图;（b）提刷装置(b)(a)U定子转子集电环KLMVW鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：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。绕线式：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动机的机械特性。6.2三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的定子铁心中放入三相定子绕组。接入三相对称电源。定子绕组U1U2V1V2W1W2U1V1W1iuiviw定子绕组Y接t02iuiwivitIisinmu)120sin(OmvtIi)120sin(OmwtIi()电流入(•)电流出6.2.1旋转磁场规定i:“+”首端流入，尾端流出。i:“–”尾端流入，首端流出。1.旋转磁场的产生U1V1V2W1W2U2++t=120°t=60°t=0°U1V1V2W1W2U2++U1V1V2W1W2U2+NS+U1V1W1iuiviwU1V1W1iuiviwU1V1W1iuiviwt=0°iu=0iv为负值iw为正值U1V1V2W1W2U2++U1V1V2W1W2U2++t=0°360°240°120°t=120°t=240°t=360°U1V1V2W1W2U2++U1V1V2W1W2U2++NSNSt02iuiwivi120240NSNS分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°空间相差120º角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场，磁场的旋转方向与绕组中电流的相序一致。如果改变流入三相绕组的电流相序,就能改变旋转磁场的旋转方向，三相异步电动机的旋转方向也就跟着改变。U1V1V2W1W2U2++NS如果电流的相序为U-V-W-U则旋转磁场为顺时针方向。n0U1V1V2W1W2U2++U1V1V2W1W2U2++U1V1V2W1W2U2++NS2.旋转磁场的旋转方向t0iuiwivit=0°360°240°120°U1V1W1iuiwivU1V1V2W1W2U2++t=120°U1V1V2W1W2U2++U1V1V2W1W2U2++NSt=0°t=240°绕组中电流的相序为U-W-V-U，磁场逆时针旋转。把三相异步电动机的三根线任意调换两根与电源相接，电动机旋转方向反向。t=360°方法：将电源任意两相互换相接(改变相序)，就可实现反转。三相异步电动机的正、反转正转反转UVWM3~电源UVWM3~电源UUVVWWNSNSNSNS1U1V1W2U2V2W1U1V1W2U2V2W2.接法电动机三相定子绕组的接线方法。1U1V1W2U2V2W1U1V2U2V2W1W接线盒接线盒接Y接1U1V1W2U2V2W1U1V1W2U2V2W2.接法电动机三相定子绕组的接线方法。1U1V1W2U2V2W1U1V2U2V2W1W接线盒接线盒接Y接0t3.旋转磁场的极对数P当三相定子绕组按图示排列时，产生一对磁极的旋转磁场，即：1pCiBiAioimItBiUU’VV’WW’AiCiUU’V’WVW’NS若定子每相绕组由两个线圈串联，绕组的始端之间互差60°，将形成两对磁极的旋转磁场。2'U1'UU1U2V1V21'V2'VW1W21'W2'WNSSNW1'V2'U1V1