环境工程电工电子--第三章

环境工程专业电工电子技术第一节三相异步电动机第二节常用低压电器第三节三相异步电动机的电气控制第四节认识单向异步电动机第五节环保机械电器控制第三章交流电动机与其电气控制线路第六节环保设备电气布置化学工业出版社环境工程专业电工电子技术电动机概述实现电能与机械能相互转换的设备称为电机。电动机发电机一、什么是电机二、电机的分类电能转换为机械能的旋转电机机械能转换为电能的旋转电机按能量的转换电机分为：环境工程专业电工电子技术直流电机交流电机本章所讲的异步电动机是交流电动机的一种。根据电能的电流种类分为：电机直流发电机直流电动机异步电机异步电动机异步发电机同步电机同步发电机同步电动机（主要运行方式）单相电动机两相电动机三相电动机交流电机电机异步电机异步电动机环境工程专业电工电子技术异步电动机的优缺点优点：结构简单，工作可靠，维修方便，价格低廉，运行平稳，因此得到了广泛的应用[机床、水泵]占全国电动机容量的85%以上。缺点：调速比较困难。不能实现无级调速，现在已经有变频器。10KW以下的已经相当可靠。本章主要讨论：三相异步电动机的结构、工作原理、转速与转差率、转矩和机械特性、以及电动机的起动、反转、调速及制动的基本原理和方法。环境工程专业电工电子技术一、三相异步电动机的结构定子和转子两部分1.定子定子由定子铁芯.定子绕组和机座组成2.转子转子由转子铁芯和转子绕组.转轴、风扇组成第一节三相异步电动机环境工程专业电工电子技术V’VW’U’UW三相异步机的结构定子转子环境工程专业电工电子技术二、三相异步电动机的工作原理1、基本原理在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变，导体转动的方向和磁极旋转的方向相同。这就是异步电动机的基本原理。环境工程专业电工电子技术2、旋转磁场异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极U1V2W1V1W21i2i3imIt1n(•)电流出()电流入U2123sinsin120sin+120mmmiItiItiIt环境工程专业电工电子技术0tU1U2V2W1V1W2NS1i2i3imIt2iU1U2V1V2W1W21i3i合成磁场方向：向下环境工程专业电工电子技术180tU2V1W21nU1V2W160tU1U2V2W1V1W2SN1n60A120tU2V2W1V1W21n同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：1i2i3itmI环境工程专业电工电子技术旋转方向：取决于三相电流的相序。1n1n改变电机的旋转方向：换接其中两相。1i2i3imIt1i3i2imIt旋转磁场的旋转方向环境工程专业电工电子技术3、电磁转矩定子绕组产生旋转磁场，转子绕组中有感应电流产生，由左手定则可知转子绕组将受电磁力作用，该力对转轴形成力矩，称电磁转矩，方向和定子旋转磁场方向一致，电动机在电磁转矩作用下，顺着旋转磁场的方向旋转。环境工程专业电工电子技术极对数（P）的概念BiU1U2V1V2W1W2AiCi1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：U1U2V2W1V1W2NS环境工程专业电工电子技术极对数（P）的改变C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AiBiCi将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。'X'AAXBY'B'YCZ'C'Z环境工程专业电工电子技术极对数2pA'XX'ANSSNZC'Z'CBY'B'YC'Y'ABCXYZA'X'B'Z'1i3i2i1i2i3imIt0t环境工程专业电工电子技术XNSASNZB'X'AYC'Z'B'C'Y0t分）转/(601pfn60t'A0nAZ'XXC'Z'CSNSN30极对数和转速的关系AiBiCimIt环境工程专业电工电子技术三相异步电动机的同步转速160(/fnp转分）2p180分）转/(50011p360分）转/(0003极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速)50(Hzf1n3p120分）转/(0001环境工程专业电工电子技术电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（额定转速）:n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但异步电动机0nn无转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流提示：如果0nn环境工程专业电工电子技术转差率S转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：转差率的概念：)(s00nnns－异步电机运行中:0.0150.06s电动机起动瞬间:20,1ns（转差率最大）210(nns转子最大转速，转差率最小）01ss范围：环境工程专业电工电子技术三相异步电动机的调速调速是指用人为的方法来改变异步电动机的转速。000nns=n60fnn1s1sp－＝（－）＝（－）调速方法：（1）改变定子绕组的磁极对数——变极调速（2）改变供电电网的频率——变频调速（3）改变电动机的转差率环境工程专业电工电子技术三相异步电动机型号Y160M－6功率7.5KW频率50Hz电压380V电流17A接法△转速970r/min绝缘等级B工作方式连续年月编号××电机厂（1）型号Y180M2－4鼠笼型异步电动机机座中心高mm机座长度代号磁极数铁芯长度号三相异步电动机的铭牌环境工程专业电工电子技术三相异步电动机的简单测试三相交流异步电动机的测试方法与步骤如下：（1）看铭牌数据，找额定值。（2）打开接线盒，找到接线图，根据接线方法查找该电机采用哪一种方法运行的。（3）机械方面的检查。（4）接线可靠。接线端子处无打火痕迹，机壳采取接地或接零保护。（5）定子绕组直流电阻的测试。三相绕组的阻值应均匀相等，正常阻值约为几欧姆至十几欧姆。（6）定子绕组绝缘电阻的测试。阻值应为0.5M以上。（7）运行电流的测试。环境工程专业电工电子技术第二节常用低压电器低压电器配电电器控制电器开关熔断器……接触器继电器按钮……时间继电器热继电器……环境工程专业电工电子技术一、开关及按钮1、刀开关控制对象：380V，5.5kW以下小电机考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下选择：（3~5)*异步电机额定电流电路符号QS环境工程专业电工电子技术闸刀开关种类：1、按极数分：单极、双极、三极2、按用途分：单投、双投3、按操作方法分：手柄操作式杠杆操作式电动操作机构式4、按结构分：平板式条架式安装时，电源线应接在静触点上；有熔丝的闸刀开关，负荷线应接在闸刀下侧熔丝的另一侧；垂直安装时，操作把柄向上合为接通电源，向下拉为断开电源。环境工程专业电工电子技术2、组合开关组合开关又称为转换开关，主要用于接通或切断电路、转换电源、控制小型异步电动机的启动、停止、正反转或局部照明。环境工程专业电工电子技术3、按钮按钮属于控制电器，按钮不直接控制主电路的通断，而是控制接触器或继电器的线圈，再通过接触器的主触头去控制主电路的通断。合理选用按钮的颜色。停止按钮选用红色钮；启动按钮优先选用绿色钮，但也允许选用黑、白或灰色钮；一钮双用（启动/停止）不得使用绿、红色，而应选用黑、白或灰色钮。环境工程专业电工电子技术控制按钮常开(动合)触点电路符号SB常闭(动断)触点电路符号SB复合按钮电路符号SB环境工程专业电工电子技术二、交流接触器交流接触器是用来频繁的、远距离接通或切断主电路或大容量控制电路的自动控制电器。由电磁操作机构、触点和灭弧罩装置组成。触点分为：主触点和辅助触点。环境工程专业电工电子技术线圈铁芯衔铁主触头弹簧辅助触头M3~电机交流接触器动作过程线圈通电衔铁被吸合触头闭合电机接通电源~380~~环境工程专业电工电子技术电路符号环境工程专业电工电子技术交流接触器有关符号：接触器线圈接触器主触头－－用于主电路（流过的电流大，需加灭弧装置）动合动断接触器辅助触头－－用于控制电路（流过的电流小，无需加灭弧装置）接触器控制对象：电动机及其它电力负载接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。环境工程专业电工电子技术三、中间接触器中间继电器属于控制电器，在电路中起着信号传递、分配等作用，因其主要作为转换控制信号的中间元件，故称为中间继电器。环境工程专业电工电子技术四、熔断器作用：用于短路保护。电路符号FU环境工程专业电工电子技术五、热继电器利用电流的热效应来推动触电动作的一种保护电器。主要由发热元件、双金属片、触点系统和传动机构等组成。发热元件串联在主电路中串联在控制电路中动断触头FRFR环境工程专业电工电子技术发热元件功能：过载保护热继电器结构：I常闭触头双金属片工作原理：发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。扣板环境工程专业电工电子技术六、低压断路器又称自动空气断路器，用作接通和断开带负载电路。当负载发生过载、短路、失压等故障时，能够自动切断故障电路。环境工程专业电工电子技术第三节三相异步电动机的电气控制一、三相异步电动机的启动中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5~7倍。大电流使电网电压降低影响其他负载工作频繁起动时造成热量积累电机过热影响：原因：起动时，转子导条切割磁力线速度很大。转子感应电势转子电流0n环境工程专业电工电子技术刀开关直接控制三相电源闸刀开关熔断器三相电机（一）三相异步电动机直接启动控制电路环境工程专业电工电子技术M3~L1L2L3KMFUQSKMSB点动控制动作过程触头（KM）打开按钮松开线圈（KM）断电电机停转。触头（KM）闭合按下按钮（SB）线圈（KM）通电电机转动；控制电路主电路FRFR环境工程专业电工电子技术电动机连续运行自保持KMSB1C'M3~ABCKMFUQSB'SB2起动按钮停车按钮KM注意：接触器线圈电压380V时，采用此种接线方式。环境工程专业电工电子技术点动+连续运行连续运行按钮点动运行按钮环境工程专业电工电子技术（二）三相异步电动机降压启动控制电路Ｙ-△换接降压启动KM2闭合△运行KM3闭合Y启动环境工程专业电工电子技术自耦降压启动KM2闭合降压启动KM3闭合正常运行环境工程专业电工电子技术二、电机的正反转控制KM1KM1SB1SB2FRKM2KM2KM2SB3M3~ABCKM1FUQSFR该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。SB2和SB3不能同时按下，否则会造成相间短路！操作过程：SB2正转SB3反转停车SB1正转环境工程专业电工电子技术电机的正反转控制—加互锁互锁作用：正转时，SB3不起作用；反转时，SB2不起作用。从而避免两触发器同时工作造成主回路短路。KM1SB1KM1SB2FRKM2KM2KM1KM2M3~ABCKM1FUQSFRKM2SB3互锁环境工程专业电工电子技术KM1SB1KM1SB2FRKM2KM2KM2KM1SB3电机的正反转控制—双重互锁KM2M3~L1L3KM1FUQSFR电器互锁机械互锁双保险机械互锁（复合按钮）电器互锁（互锁触头）L2环境工程专业电工电子技术1、时间继电器时间继电器的感测机构接收到外界动作信号后，要经过一段时间后触电才动作。按延时方式可分为：通电延时和断电延时。三、电机的时间控制环境工程专业电工电子技术KT环境工程专业电工电子技术时间继电器触头类型断电式动断断电后延时闭合动合断电后延时断开通电式瞬时动作延时动作动断触点动合触点动合通电后延时闭合动断通电后延时断开环境工程专业电工电子技术2．Ｙ-△换接启动控制线路按下启动按钮SB1，电动机Y型启动，延时若干时间后，电动机△型运行，按下停止按钮SB2，电动机停止。环境工程专业电工电子技术1、行程开关用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。四、电机的行程控制常开