电动机及其控制PPT

三相异步电动机基本控制电路单相异步电动机直流电动机汽车电动机异步电动机是把交流电能转变为机械能的动力机械，广泛应用于工业（如：机床、纺织机械、起重机、矿山机械等）、农业（脱粒机、粉碎机、水泵及加工机械等）、家用电器（电风扇、空调、洗衣机、电冰箱及小功率电动工具等）。电动机发电机电机直流电机交流电机同步电机异步电机（笼型、绕线型）特殊电机三相异步电机单相异步电机本章重点介绍三相异步电机。三相异步电机接线盒转轴三相异步电动机的结构机座定子铁心定子绕组接线盒端盖罩壳风扇转子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。转轴1.定子三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组组成。定子铁心冲片U1U2三相定子绕组（U相）2.转子根据转子绕组结构的不同分为：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。转子铁心冲片去掉铁心后的转子导条（转子铁心槽内嵌有铸铝导条）笼型转子绕线型转子（转子铁心槽内嵌有三相绕组）旋转磁场1.旋转磁场的产生三相异步电动机的定子铁心中放入三相定子绕组。定子绕组U1U2V1V2W1W2U1V1W1iuiviw定子绕组Y接接入三相对称电源。t02iuiwivitIisinmu)120sin(OmvtIi)120sin(OmwtIi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++NSNS2.磁场的旋转方向与绕组中电流的相序一致U-V-W-U。t02iuiwivi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。n1U1V1V2W1W2U2++U1V1V2W1W2U2++U1V1V2W1W2U2++NS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°旋转磁场的磁极对数p与取决于三相定子绕组的结构和连接方式。3.旋转磁场的磁极对数p4.旋转磁场的转速n0pfn1160(转/每分）电源频率电动机的磁极对数7501000150030004321pn(转/每分)U1U2V1V2W1W2++SN三相异步电动机的运转原理•+ff转子转速n旋转的磁场可以带动转子同方向旋转异步电动机原理图•••+++转子定子磁场转速n1n三相异步电动机转子在旋转磁场的作用下转动起来，其转向与旋转磁场的转向相同。磁场转速n1转子感应电动势(电流)n=(1–s)n1转差率：0ssN=0.01~0.0611nnns例一台额定转速为1450r/min的三相异步电动机，求：额定转差率。解：速）旋转磁场转速（同步转1n转子转速n因为sN=0.01~0.06，所以该电动机为4极电机，旋转磁场转速为1500r/min。033.01500145015001N1Nnnns三相异步电动机的机械特性STem10TstTmsmsNTNTem=f(S)TN额定转矩22022221Tem)(sXRsRUCTTm最大转矩Tst起动定转矩电动机的电磁转矩与转差率之间的关系当U1、R2、X20为固定值时，机械特性:电动机的电磁转矩与转速之间的关系曲线。1)1(nsnTem=f(S)n=f(Tem)三相异步电动机的机械特性稳定运行时，电动机轴上输出的转矩等于负载转矩TemT2稳定运行区域：AB段当负载转矩发生变化时，电动机能自动调节到新的稳定运行状态。如：在N点稳定运行，TN=T2，当T2，n,Tem,2emTT时在D点稳定。n0n1TemABTstTmnNTNNDnD2Tn0n1TemTstTmnNTNN1.额定转矩TNNNN9550nPT电动机额定运行时的转矩PN单位：千瓦（kW）nN单位：转每分（r/min）TN单位：牛·米（N·m）例有两台功率相同的异步电动机，一台PN=7.5kW，nN=962r/min，UN=380V，另一台PN=7.5kW，nN=1450r/min，UN=380V，求电动机额定转矩。解第一台NNN9550nPTmN45.749625.79550第二台mN4.4914505.79550NT4.1常用低压电器凡对电能的生产、输送、分配和使用其控制、调节、检测、转换及保护作用的电工器械均成为电器。低压电器是指在交流50HZ额定电压1200V及以下的交流电路或1500V及以下直流电路中工作的电器，主要用作接通或者断开电路。低压电器的种类繁多，按控制作用分控制电器和保护电器；按操作方式分为手动电器（如闸刀开关、组合开关和按钮等）和自动电器（热继电器、交流接触器等）。4.1.1开关类控制电器用途：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1.刀开关分类：刀开关按极数分:有单极、双极和三极；按结构分有平板式和条架式；按操作方式分，有直接手柄操作式、杠杆操作机构式、旋转操作式和电动操作机构式；除特殊的大电流刀开关又采用电动操作方式外，一般都进行手动操作。2.组合开关（转换开关）选择：根据电源种类、电压等级、设备容量及使用场合来选用。广泛用于照明电路和在电动机控制电路作电源引入用。注意：刀开关安装时，合闸状态手柄必须向上，不得倒装。用途：接通或切断电源、控制小型笼型电动机的起动、停止、正反转等。LW5D系列万能转换开关适用于交流50HZ、额定电压至500V及以下控制线路中。手柄文字符号及图形符号QHZ5B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。文字符号及图形符号Q选择：根据控制要求、工作电流及工作电压选择。汽车的灯光组合开关转换开关（Q）▲4.1.2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按钮（SB）▲4.1.3熔断器用途：短路保护电器当电路发生短路和严重过载时，它的熔体能迅速熔断，从而切断电路，使导线和电气设备不致损坏。结构：熔体（俗称保险丝）、熔管、熔座三部分组成。FU文字符号和图形符号圆筒形熔断器熔断器底座高压熔断器螺旋式熔断器4.1.4交流接触器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复位弹簧线圈主触点灭弧罩辅助触点线圈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4.1.5热继电器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热继电器原理图用途：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FR热继电器的原理图▲4.1.6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：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。7.1.8自动空气开关（空气断路器）自动空气开关示意图主触点释放弹簧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。自动空气开关▲•正常情况下过流脱扣器的衔铁是释放着的，严重过载或短路时，线圈因流过大电流而产生较大的电磁吸力，把衔铁往下吸而顶开锁钩，使主触点断开，起过流保护作用。欠压脱扣器在正常情况下吸住衔铁，主触点闭合，电压严重下降或断电时释放衔铁而使主触点断开，实现欠压保护。电源电压正常时，必须重新合闸才能工作。4.3三相异步电动机的控制电路4.3.1单向运转控制电路一、用刀开关（或转换开关）直接控制电路优点：控制电路简单。缺点：没有失压保护;不能实现遥控和自控；不便频繁起、停控制。M3~QFU刀开关控制电路二、用接触器、按钮控制的单向运转电路1.点动控制电路KMQFUM3~KMSB主电路控制电路闭合开关Q接通电源按SB→KM线圈得电→KM主触点闭合动作过程→M运转松SB→KM线圈失电→M停。M3~KMQFUM3~KMSB点动控制KMSBSTKMQFUM3~2.单向运行控制电路FR自锁KMSBSTP用接触器本身的触点使其线圈保持通电的环节称自锁环节。工作过程：按下SBST→KM得电→电动机起动→按下SBSTP→KM断电→电动机停止。FR过载保护直接起动控制原理图直接起动控制结构图起动过程：按下起动按钮SBl，接触器KM线圈通电，与SB1并联的KM的辅助常开触点闭合，以保证松开按钮SBl后KM线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM的主触点持续闭合，电动机连续运转，从而实现连续运转控制。停止过程：按下停止按钮SB2，接触器KM线圈断电，与SBl并联的KM的辅助常开触点断开，以保证松开按钮SB2后KM线圈持续失电，串联在电动机回路中的KM的主触点持续断开，电动机停转。与SBl并联的KM的辅助常开触点的这种作用称为自锁。图示控制电路还可实现短路保护、过载保护和零压保护。起短路保护的是串接在主电路中的熔断器FU。一旦电路发生短路故障，熔体立即熔断，电动机立即停转。起零压（或欠压）保护的是接触器KM本身。当电源暂时断电或电压严重下降时，接触器KM线圈的电磁吸力不足，衔铁自行释放，使主、辅触点自行复位，切断电源，电动机停转，同时解除自锁。起过载保护的是热继电器FR。当过载时，热继电器的发热元件发热，将其常闭触点断开，使接触器KM线圈断电，串联在电动机回路中的KM的主触点断开，电动机停转。同时KM辅助触点也断开，解除自锁。故障排除后若要重新起动，需按下FR的复位按钮，使FR的常闭触点复位（闭合）即可。4.3.2可逆运转控制电路FUKMFQM3~FRKMRKMF主触点接通，电动机正转。KMR主触点接通，电动机反转。KMF、KMR不能同时接通，否则造成电源短路。注意？KMF、KMR同时接通，会出现什么问题？主电路KMFSBSTPSBFFRKMRSBRKMRFUKMFQM3~FRKMRKMFKMRKMF互锁笼型电动机正反转控制线路主触点闭合→正转按SBF→KMF通电辅动合闭合→自锁辅动断开→互锁→存在问题：要想改变电机转向，必须先按停止按钮。具有互锁环节的正反转控制电路KMFKMFSBSTPSBFFRKMRSBRKMRKMRKMF采用复合按钮的电动机正反转控制线路FUKMFQM3~FRKMR要想改变电机转向，不必先按停止按钮，直接按相应的起动即可。双重互锁补充：基本电气识图继电—接触控制电气图分为电气控制原理图电气设备安装图电气设备接线图2.电气元件必须用国家统一规定的图形符号和文字符号标注。3.同一电器的各部件如线圈和触点常常不画在一起，但用同一文字标明。4.电气控制原理图中的全部触点都按“常”状态绘出。1.电器原理图分为主电路和控制电路。主电路画在左侧（或上方），控制电路画在右侧（或下方）。各电气元件按动作顺序由上到下、从左到右依次排列。绘制电气原理图的规则：3.结合说明书或有关的技术资料把控制线路划分成几个部分，按动作先后逐一进行分析。4.搞清各电器之间的动作关系，相互间的联锁及电路的保护环节