5-第5章 三相异步电动机控制
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《机电传动控制》(第5版)(全套教案)期末复习用
《机电传动控制》（第五版）教案第1章绪论1.1 机电系统的组成＝机械运动部件＋机电传动＋电气控制系统。
1.机械运动部件——完成生产任务的基础，机械执行部分；2.机电传动———＝电力传动或电力拖动，是驱动生产机械运动部件的原动机的总称；3.电气控制系统——控制电动机的系统。
1.2 机电传动的目的和任务1.机电传动的目的——将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止、以及速度调节，满足各种生产工艺的要求，保证生产过程的正常进行2.机电传动的任务①广义上讲——使生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂都实现自动化。
②狭义上讲——专指控制电动机驱动生产机械，实现产品数量的增加、质量的提高、生产成本的降低、工人劳动条件的改善以及能源的合理利用。
1.3 机电传动控制的发展概况一、驱动系统的发展阶段：1.成组拖动——一台电动机拖动一根天轴—→通过带轮和传动带—→分别拖动各（一组）生产机械。
生产效率低、劳动条件差，一旦电动机或传动环节发生故障则造成成组生产机械停车。
2.单电动机——一台电动机拖动一台生产机械，较成组拖动进了一步。
但当生产机械的运动部件较多时，其机械传动机构则十分复杂。
3.多电动机拖动——一台生产机械的每一个运动部件都有专门的电动机拖动。
不仅大大简化了生产机械的传动机构，而且控制灵活，为自动化提供了有利条件，是现代化机电传动的典型方式。
二、控制系统的发展阶段：1.接触器＋继电器控制——出现在20世纪初，应用广泛、成本低；但控制速度慢、精度差。
2.电动机放大机控制（30年代）、磁放大机控制（40～50年代）——从断续控制发展到连续控制，并具有了输出反馈环节，简化了控制系统、减少了电路触点、提高了可靠性。
3.大功率可控电力半导体器件控制——具有效率高、反应快、寿命长、可靠性高、维修容易、体积小、重量轻等优点。
由此，开辟了机电传动控制的新纪元。
4.采样控制——数控技术＋微机应用的高水平断续控制，由于采样周期＜＜控制对象的变化周期，∴≌连续控制。
第五章异步电机
原因：起动时 n=0 ，转子导条切割磁力线速度很大。
转子感应电势
转子电流
定子电流
影响： 频繁起动时造成热量积累 大电流使电网电压降低
电机过热
影响其他负载工作
二、三相异步机的起动方法：
（1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。
（2） 降压起动。 Y－ 起动
自耦降压起动 （3）转子串电阻起动。
T U2
单位 （N .m）
5.3.2 机械特性
T
K
sR2 U12 R22 (sX 2s )2
在U1 及R 2 一定时， T 仅随 S 变化
将 s n1 n 代入上式 n1
得特性曲线：
得特性曲线：
T T f (S)
n n f (T )
n
s1
0
1
T
最大转速n=n1时
启动时n=0
三个重要转矩
启动前的漏磁感抗
5 转子功率因数
cos2
R2
R22 X 22
R2 R22 (sX 2s )2
6 定子电流和定子功率因数
空载时，转子电流约为零，定子电流很小主要用来励磁。 当带上负载后，转子电流增加，定子电流随之增加，这 一点与变压器类似。
电动机的功率因数即为定子功率因数，功率因数角即为 U1 与 I1 的夹角。
Tst
K
R2U
2 1
R22
X
2 20
R2 Tst
第五章 异步电机
5.1 三相异步电动机的结构与工作原理 5.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 5.3 三相异步电动机的启动、调速和制动
5.1 三相异步电动机的结构及工作原理
电动机的分类 交流电动机
异步电动机调压调速系统
（5-4）
Tema x 21Rs
3npUs2 Rs212(LlsL'lr)2
（5-5）
由图5-4可见，带恒转矩负载工作时， 普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点 为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超 过 0 ~ sm ，调速范围有限。如果带风机类 负载运行，则工作点为D、E、F，调速范 围可以大一些。
U TVC——双向晶闸管交流调压器
n2
A A’ 闭环变压调速系统的近似动态结构图
’’ 现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制起动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来（图5-12中曲线c），起动时间
也短于一级降压起动。
U 根采变据用化图 普 时5通静-6异差a所步率示电很的机大原的（理变见图电图，压5-5可调）以速，画时开，出环调静控速态制范结很围构难很图解窄，决，如这采图个5用矛-7高所盾转示。子。电阻的力矩电机可以增大*n调3速范围，但机械特性又变软，因而当负载
为此，对于恒转矩性质的负载，要求调 速范围大于D=2时，往往采用带转速反馈 的闭环控制系统（见图5-6a）。
1. 系统组成
~
+
U*n +
GT ASR Uc
Un
M 3~
n
T-G-
a)原理图
图5-6 带转速负反馈闭环控制的交流变压调速系统
2. 系统静特性 异步电机近似的传递函数
由图5-4可见，带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超过 0 ~ sm ，
ua VT2
a)
ub
VT3
uc
Ua0 a
b 0
c 负载
•型接法
ia ua b) ub
第五章 三相异步电动机
4.2 三相异步电动机的启动
所谓三相异步电动机的启动过程是指三相异步电动机从接入 电网开始转动时起，到达额定转速为止这一段过程。 根据上一节的分析知，三相异步电动机在启动时启动转矩 Tst 并 不大，但转子绕组中的电流 I很大，通常可达额定电流的 4～ 7倍， 从而使得定子绕组中的电流相应增大为额定电流的4～7倍。这么 大的启动电流将带来下述不良后果。 （1）启动电流过大使电压损失过大，启动转矩不够使电动机 根本无法启动。 （2）使电动机绕组发热，绝缘老化，从而缩短了电动机的使 用寿命。 （3）造成过流保护装置误动作、跳闸。 （4）使电网电压产生波动，进而形成影响连接在电网上的其 他设备的正常运行。 因此，电动机启动时，在保证一定大小的启动转矩的前提下， 还要求限制启动电流在允许的范围内。
（三）旋转磁场的转速
定子磁场的转速称为同步转速，大小为： f1 —电网频率； P —磁极对数
60 f1 n1 p
同步转速与极对数之间对应关系 (f1=50HZ)
极对数 p 同步转速 n1（r/min）
1 3000
2 1500
3 1000
4 750
5 600
6 500
二、三相异步电动机的转动原理
7、转速
8、绝缘等级
A
E
120
B 130
极限温度（0C） 105
9. 工作制
铭牌上的“工作制”又称“定额”，按规定分为“连续” （代号为S1）、“短时”（代号为S2）和“断续”（代 号为S3）等。连续工作制的含义为该电动机可以按铭牌上 标定的功率长时间连续运转，而温升不会超过允许值。
10. 防护等级
二、三相电动机的铭牌数据
要正确使用电动机，必须要看懂铭牌。今以 Y132M-4型电动机为例，来说明铭牌上各个数 据的意义。
三相电机教材(全)
技能训练５ ３ 技能训练５—３ 三相异步电动机定子绕 组的重绕
• • • • • • 一、训练目的 1. 学会记录电动机的原始数据。 2. 掌握旧绕组的拆除工艺。 3. 掌握定子绕组的重绕工艺。 4. 学会绕组浸漆和烘烤工艺。 学会绕组嵌入工艺和通电检验方法。
三相异步电动机定子绕组的重绕
• 二、工具器材 • 绕线机、钢丝钳、线滚架、绕线模、剪刀、压 线板、裁纸刀、穿针、木榔头，铬铁、漆包线、 聚脂薄膜复合绝缘纸、黄腊管、绝缘漆。
5.2 三相异步电动机的拆装
• 5.2.1 三相异步电动机的基本结构
图5.4三相异步电动机典型结构图
笼型转子绕组
图5.5 笼型转子绕组
5.2.2 拆装电动机的常用工具
拆装电动机时，常用工具有： 拉钩、油盘、活板手、榔头、 螺丝刀、紫铜棒、钢套筒 和毛刷等（见图5.6）
图5.6拆装电动机的常用工具
三相异步电动机定子绕组的重绕
• 三、训练步骤与内容
• • • • １．记录原始数据 记录下列原始数据： （１） 电动机铭牌数据 （２） 定子绕组数据：电动机绕组每槽的匝数； 导线规格；绕组线圈跨距；绕组的连线方式。 （３）铁心数据：槽数；铁心外径和内径尺寸；长度； 槽形。
三相异步电动机定子绕组的重绕
第二篇 电机与控制
第5章 三相异步电动机 章
•
•
内容提要
本章主要阐述三相异步电动机的安装与试 运行；三相异步电动机的拆装、注油、洗油及 小修；三相异步电动机定子绕组首末端判别； 三相异步电动机常见故障分析与排除和三相异 步电动机的绕组制作等内容。
5．1 ．
三相异步动机的安装及试运行
• 5.1.1三相异步电动机的安装 三相异步电动机的安装 1. 安装前的检查 2. 基础灌制 3. 电动机的安装 4. 电动机的校正
第5章 三相异步电动机的基本原理(电机及拖动基础)
第五章三相异步电动机的基本原理主要讲授内容：三相异步电动机的工作原理、结构、运行特性、等效电路、参数测量、转矩转差的关系等，是必须掌握的内容，使本课程的重点。
是在现代工业中正被大量应用的机电能量转换装置，是后续课程《电力拖动》课程的基础。
讨论：三相异步电动机What？三相异步电动机的用途、结构？How？三相异步电动机的工作原理？第一节三相异步电动机的结构及额定参数一、异步电动机的主要用途和分类用途：异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械。
异步电动机的优点：结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高和具有适用的工作特性。
采用现代电力电子功率器件和计算机技术可得到良好的调速性能。
已经取代直流电动机，成为应用广泛的调速系统。
异步电动机的缺点：功率体积比较小。
功率因数较差。
直接接电网运行时，必须从电网里吸收滞后的励磁电流，使它的功率因数总是小于１。
通过控制器可以使这一缺点得到改善。
异步电动机运行时，定子绕组接到交流电源上，转子绕组自身短路，由于电磁感应的关系，在转子绕组中产生电动势、电流，从而产生电磁转矩。
所以，异步电机又叫感应电机。
二、异步电动机的分类从不同角度看，有不同的分类法：（1）按定子相数分有①单相；②三相异步电动机。
（2）按转子结构分有①绕线式；②鼠笼式。
后者又包括单鼠笼、双鼠笼和深槽式异步电动机。
此外，根据电机定子绕组上所加电压的大小，又有高压、低压异步电动机之分。
从其它角度看，还有高起动转矩、高转差率、高转速异步电机等等。
异步电机也可作为异步发电机使用。
单机使用时，常用于电网尚未到达的地区，又没有同步发电机的情况，或用于风力发电等特殊场合上。
在异步电动机的电力拖动中，异步电机回馈制动时，即运行在异步发电机状态。
风叶铁心绕组轴承滑环绕线电动机转子笼型绕组导条端环1、异步电动机的定子：异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成的。
（1）定子铁心：是电动机磁路的一部分，装在机座里。
《电机与电气控制》课件第5章
互锁是保证设备正常运行的重要控制环节，对于一台设 备，不能同时出现两种电路接通状态，也用于两台设备不能 同时接通的控制电路中。
5.2.4
生产实践中，很多设备需要两个相反的运行方向，例如 工作台的前进和后退，起重机吊钩的上升和下降等，这些应 用中两个相反方向的运动均可通过电动机的正转和反转来实 现。对于交流电动机，改变电动机定子绕组相序即可改变其 转动方向。在主电路中，通过两组接触器主触点构成正转相 序接线和反转相序接线，从而实现电动机的正、反转控制。
5.1 电气控制图的绘制规则和常用符号
5.1.1
电气控制系统是由许多电气元件按一定要求连接而成的。 为了表达机械电气控制系统的结构、工作原理，同时也为了 便于电气元件的安装、接线、运行、维护，将电气控制系统 中各电气元件的连接用一定的图形表示出来，这种图就是电
按用途和表达方式的不同，电气图可分为以下几种。
3． 图5-1所示的某机床电控系统线路图中，三相交流电源 引入线用L 1、L 2、L 3标记，中性线用N标记，保护 接地用PE标记。
图5-1 某机床电控系统线路图
电源开关之后的三相交流电源主电路分别按U、V、W 顺序标记。分级三相交流电源主电路采用U1、V1、W1、U2、 V2、W2
各电动机分支电路中各接点采用三相文字代号后面加数 字来表示，数字中的十位数表示电动机代号，个位数表示该 支路各接点的代号，从上到下按数值大小顺序标记，如 “U21”表示M2
5． 电气元件明细表是把成套装置以及设备中各组成元件 (包括电动机)的名称、型号、规格和数量等列成的表格，供
以上简要介绍了电气图的分类，不同的图有不同的应用 场合。本书主要介绍电气原理图的分析和理解。
5.1.2
电气图是电气技术人员统一使用的工程语言。电气图应 根据国家标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画
5.2.4
生产实践中，很多设备需要两个相反的运行方向，例如 工作台的前进和后退，起重机吊钩的上升和下降等，这些应 用中两个相反方向的运动均可通过电动机的正转和反转来实 现。对于交流电动机，改变电动机定子绕组相序即可改变其 转动方向。在主电路中，通过两组接触器主触点构成正转相 序接线和反转相序接线，从而实现电动机的正、反转控制。
5.1 电气控制图的绘制规则和常用符号
5.1.1
电气控制系统是由许多电气元件按一定要求连接而成的。 为了表达机械电气控制系统的结构、工作原理，同时也为了 便于电气元件的安装、接线、运行、维护，将电气控制系统 中各电气元件的连接用一定的图形表示出来，这种图就是电
按用途和表达方式的不同，电气图可分为以下几种。
3． 图5-1所示的某机床电控系统线路图中，三相交流电源 引入线用L 1、L 2、L 3标记，中性线用N标记，保护 接地用PE标记。
图5-1 某机床电控系统线路图
电源开关之后的三相交流电源主电路分别按U、V、W 顺序标记。分级三相交流电源主电路采用U1、V1、W1、U2、 V2、W2
各电动机分支电路中各接点采用三相文字代号后面加数 字来表示，数字中的十位数表示电动机代号，个位数表示该 支路各接点的代号，从上到下按数值大小顺序标记，如 “U21”表示M2
5． 电气元件明细表是把成套装置以及设备中各组成元件 (包括电动机)的名称、型号、规格和数量等列成的表格，供
以上简要介绍了电气图的分类，不同的图有不同的应用 场合。本书主要介绍电气原理图的分析和理解。
5.1.2
电气图是电气技术人员统一使用的工程语言。电气图应 根据国家标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画
电工实用手册—电工电子技能训练
触电急救
（3）自动断电保护 漏电保护、过流保护、过压或欠压保护、短路保护、接零保护等。 1. 4 触电急救 1．4．1 触电的现场抢救 1. 使触电者尽快脱离电源 （1）如果触电现场远离开关或不具备关断电源的条件，救护者可站在干 燥木板上，用一只手抓住衣服将其拉离电源，如图1．5所示。
图1．5 将触电者拉离电源
单相触电和两相触电
图1．1 单相触电
图1．2 两相触电
3. 接触电压、跨步电压触电
当外壳接地的电气设备绝缘损坏而使外壳带电，或导线断落发生 单相接地故障时，电流由设备外壳经接地线、接地体（或由断落导 线经接地点）流入大地，向四周扩散，在导线接地点及周围形成强 电场。 接触电压:人站在地上触及设备外壳，所承受的电压。 跨步电压:人站立在设备附近地面上，两脚之间所承受的电压。 如图1．3所示。
1．3．2 触电的预防
1．直接触电的预防 （1）绝缘措施 良好的绝缘是保证电气设备和线路正常运行的必要条件。 例如：新装或大修后的低压设备和线路，绝缘电阻不应低于 0.5MΩ ；高压线路和设备的绝缘电阻不低于每伏1000MΩ 。 (2) 屏护措施 凡是金属材料制作的屏护装置，应妥善接地或接零。 （3）间距措施 在带电体与地面间、带电体与其它设备间、应保持一定的安全 间距。间距大小取决于电压的高低、设备类型、安装方式等因素。 2.间接触电的预防 （1）加强绝缘 对电气设备或线路采取双重绝缘、使设备或线路绝缘牢固。 （2）电气隔离 采用隔离变压器或具有同等隔离作用的发电机。
1．2．2 安全用具
常用绝缘手套、绝缘靴、绝缘棒三种。 1. 绝缘手套 由绝缘性能良好的特种橡胶制成，有高压、低压两种. 操作高压隔离开关和油断路器等设备、在带电运行的高压电器和低压 电气设备上工作时，预防接触电压。 2. 绝缘靴 也是由绝缘性能良好的特种橡胶制成，带电操作高压或低压电气设备 时，防止跨步电压对人体的伤害。 3.绝缘棒 又称绝缘杆、操作杆或拉闸杆，用电木、胶木、塑料、环氧玻璃布棒 等材料制成,结构如图1．4所示。主要包括: 1 工作部分、2 绝缘 部分、3 握手部分、 4 保护环。
电机学 异步电机
5.2异步电机的基本工作原理
当异步电机定干绕组接到三相电源上时， 定子绕组中将流过三相对称电流，隙中将 建立基波旋转磁动势，从而产生基波旋转 磁场，其同步转速决定于电网频率和绕组 的极对数
这个基波旋转磁场在短路的转子绕组（若是 笼型绕组则其本身就是短路的，若绕线式转子则 通过电刷短路）中感应电动势并在转子绕组中产 生相应的电流，该电流与气隙中的旋转磁场相互 作用而产生电磁转矩。由于这种电磁转矩的性质 与转速大小相关，下面将分三个不同的转速范围 来进行讨论。
电机学
异步电机
第五章 异步电机
异步电机是一种交流电机，也叫感应电
机，主要作电动机使用。异步电动机广泛 用于工农业生产中，例如机床、水泵、冶 金、矿山设备与轻工机械等都用它作为原 动机，其容量从几千瓦到几千千瓦。日益 普及的家用电器，例如在洗衣机、风扇、 电冰箱、空调器中采用单相异步电动机， 其容量从几瓦到几千瓦。在航天、计算机 等高科技领域，控制电机得到广泛应用。 异步电机也可以作为发电机使用，例如小 水电站、风力发电机也可采用异步电机。
将式（5．13）、式（5．14）代人式 （5．1）中，得到
式（517）表明，在al。一0时，转子磁动势人的 大小、性质与a1。＝0时相同，即转子自动势矢 量民与al。无关，只是转于绕组相电动势、相电 流相对于a。。一0的工况均滞后了a1。电角度 （见式（5．15》。；这对研究转子的电气性能
无任何影响。庐于转子是通过转子磁动势而影响 走子，因此可以认定a；。等于任何值时定子方各
放置两个瑞环，分别把所有的导体伸出粮
外部分与端环联接起来。如果去掉铁心， 则剩下来的绕组的形状就像一个松鼠笼子。 这种笼型绕组可以用钢条焊接而成，见图4， 也可以用铝浇铸而成，见图5。
三相异步电动机正反转控制
三相异步电动机自动循环控制中文摘要生产机械的电气控制线路都是根据生产工艺过程的控制要求设计的，而生产工艺过程必须伴随着一些物理量的变化，如行程，时间，速度，电流等。
这就需要某些电器能准确的测量和反映这些物理量的变化，并根据这些量的变化对电动机实现自动控制。
电动机控制的一般原则有行程控制原则，时间控制原则，速度控制原则和电流控制原则。
自动过程的进行需要有条件来触发，根据触发条件的不同，自动控制电路常用的有按时间控制和按行程控制两种形式，本实验了解时间控制原则，利用时间继电器来实现电动机的自动循环控制。
简述自动循环电路的设计原理，使用的实验器材以及如何安全规范的操作。
关键词：时间继电器；实验器材；原理设计图；安全操作腹有诗书气自华腹有诗书气自华目录目录 (3)前言 (1)第1章实验目的 (2)1.1 实验目的 (2)第2章实验环境及设备 (2)2.1 实验环境 (2)2.2 实验设备 (2)第3章正反转控制线路的设计 (2)3.1方案选择 (2)3.2 原理讲解 (3)3.2.1 控制电路 (3)3.2.2 主电路 (3)3.2.3线路动作过程 (4)第4章实际操作的特点及注意 (4)4.1 注意事项 (4)4.2 应用场合 (5)第5章实验设计总结 (5)参考文献 (6)腹有诗书气自华前言本实验要求设计一套控制线路，能够实现对三相异步电动机的正反转控制，要求有足够的保护，能够在正反之间直接切换。
根据电动机型号及电气原理图选用电器元件及部分电工器材；按电气原理图装接控制线路，并通电空运转效验成功。
三相异步电动机的正反转启动控制常用于升降控制，进给控制等。
本项目实施需要了解三相异步电动机的控制电路的接触器互锁等常用知识，了解三相电动机正反控制线路的设计方法和实际安装接线方法，从而进一步训练学生对电动机控制电路的安装、接线、与调试等技能。
腹有诗书气自华第1章实验目的1.1 实验目的1. 了解并掌握维修电工课程所学的基础知识。
电机与电气控制
低压开关
刀开关 组合开关 自动开关 漏电保护器
主令电器
按钮 行程开关 万能转换开关
刀开关
用途 普通刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的手控低压电器，广泛用在照明电路和小容量（5.5kW）、不频繁起动的动力电路的控制电路中。 结构 符号 注意事项 刀开关安装时，瓷底应与地面垂直，手柄向上，易于灭弧，不得倒装或平装。倒装时手柄可能因自重落下而引起误合闸，危及人身和设备安全。
常用的继电器
电磁式继电器 电流继电器 电压继电器 中间继电器 时间继电器 热继电器 速度继电器
时间继电器
用途 时间继电器是利用电磁原理或机械原理实现触点延时闭合或延时断开的自动控制电器。 分类 常用的种类有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式。 结构及工作原理 延时方式 通电延时和断电延时 符号
图1-7 胶盖瓷底刀开关的结构 1—出线盒 2—熔丝 3—动触头 4—手柄 5—静触头 6—电源进线座 7—瓷座 8—胶盖 9—接用电器
组合开关
定义 它实质上也是一种特殊刀开关，只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直安装面的平面内向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是平行于安装面的平面内向左或向右转动而已。 用途 多用在机床电气控制线路中，作为电源的引入开关，也可以用作不频繁地接通和断开电路、换接电源和负载以及控制5KW以下的小容量电动机的正反转和星三角起动等。 结构 符号
继电器
定义 继电器：是一种根据电量（电流、电压）或非电量（时间、速度、温度、压力等）的变化自动接通和断开控制电路，以完成控制或保护任务的电器。 与接触器的区别 继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接触器只有在一定 的电压信号下动作。 继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器则用来控制大电流电路，因此，继电器触头容量较小（不大于5A），且无灭弧装置。 分类 按反应的参数可分为：电压继电器、电流继电器、中间继电器、热继电器、时间继电器和速度继电器等。 按动作原理可分为：电磁式、电动式、电子式和机械式等。 常用的继电器
刀开关 组合开关 自动开关 漏电保护器
主令电器
按钮 行程开关 万能转换开关
刀开关
用途 普通刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的手控低压电器，广泛用在照明电路和小容量（5.5kW）、不频繁起动的动力电路的控制电路中。 结构 符号 注意事项 刀开关安装时，瓷底应与地面垂直，手柄向上，易于灭弧，不得倒装或平装。倒装时手柄可能因自重落下而引起误合闸，危及人身和设备安全。
常用的继电器
电磁式继电器 电流继电器 电压继电器 中间继电器 时间继电器 热继电器 速度继电器
时间继电器
用途 时间继电器是利用电磁原理或机械原理实现触点延时闭合或延时断开的自动控制电器。 分类 常用的种类有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式。 结构及工作原理 延时方式 通电延时和断电延时 符号
图1-7 胶盖瓷底刀开关的结构 1—出线盒 2—熔丝 3—动触头 4—手柄 5—静触头 6—电源进线座 7—瓷座 8—胶盖 9—接用电器
组合开关
定义 它实质上也是一种特殊刀开关，只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直安装面的平面内向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是平行于安装面的平面内向左或向右转动而已。 用途 多用在机床电气控制线路中，作为电源的引入开关，也可以用作不频繁地接通和断开电路、换接电源和负载以及控制5KW以下的小容量电动机的正反转和星三角起动等。 结构 符号
继电器
定义 继电器：是一种根据电量（电流、电压）或非电量（时间、速度、温度、压力等）的变化自动接通和断开控制电路，以完成控制或保护任务的电器。 与接触器的区别 继电器可以对各种电量或非电量的变化作出反应，而接触器只有在一定 的电压信号下动作。 继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器则用来控制大电流电路，因此，继电器触头容量较小（不大于5A），且无灭弧装置。 分类 按反应的参数可分为：电压继电器、电流继电器、中间继电器、热继电器、时间继电器和速度继电器等。 按动作原理可分为：电磁式、电动式、电子式和机械式等。 常用的继电器
电工学第五章
选用接触器时的注意事项
1．主触点的额定电压应大于或等于控制线路的额 定电压。
2．主触点的额定电流应等于或稍大于电动机的额 定电流。
3．吸引线圈的电压应与线圈所接入的控制回路电 压相符。
4．根据被控负载电流的种类选择直流接触器或交 流接触器。
3.低压断路器 断路器又称自动空气开关或自动空气断路器，是一种集
控制和多种保护功能于一体的自动开关。
DZ15系列塑壳式
DW16系列万能式
符号
安装及操作断路器时的注意事项
1．断路器应垂直安装，连接导线必须符合规定 要求。
2．工作时不可将灭弧罩取下，灭弧罩损坏应及 时更换，以免发生短路时出现电流不能熄灭的 事故。
3．脱扣器的整定值一经调好就不要随意变动。
4．随时检查触点有无烧灼情况，如有应及时修 复。
二、点动与连续运行控制电路
1.点动控制电路 （1）L1、L2、L3是三相交流 电源。
（2）断路器起隔离电源的作用。 （3）接触器主触点控制电动机 电路的通断。
（4）按钮控制接触器线圈电路 的通断。
（5）电动机M得电运转，断电 停转。
点动正转控制电路图
电气控制电路基本组成
电气控制电路
主电路
辅助电路
§5-4三相异步电动机的降压启动控制电路
全压启动：启动时加在电动机定子绕组上的电压为电动机的额定电 压，也称直接启动。
直接启动的优点是所用电气设备少，线路简单，维修量较小。但 直接启动时的启动电流较大，一般为额定电流的4~7倍。
在电源变压器容量不够大，而电动机功率较大的情况下，直接 启动将导致电源变压器输出电压下降，不仅会减小电动机本身的启动 转矩，而且会影响同一供电线路其他电气设备的正常工作。因此，较 大容量的电动机启动时，需要采用降压启动的方法。
第5章：三相异步电动机 拖动与控制
Tm mTN
s m s N m 2 1 m
xk
2 3U p r1 r12 4f T 1 m N
2
（5）转子电阻折算值。 绕线转子
r2 s NU 2 N 3I 2 N
r2 s m r12 x 2
ke ki
电机拖动与控制
第5章
三相异步电动机 拖动与控制
5.1三相异步电动机的机械特性
机械特性是指转速与电磁转矩n=f(T)之间的关系。 对于异步电动机，由于转速与转差率之间存在着
一定的关系，机械特性亦可表示为T=f(s)。
5.1.1固有机械特性的分析 固有机械特性是指电动机在额定电压和额定频率 下，按规定的接线方式接线，定、转子回路外接
4）额定运行点C:，一般额定转差率（0.02～0.06 ）
5.1.2人为机械特性的分析
三相异步电动机的人为机械特性是指人为地改变电源参数 或电动机参数而得到的机械特性。 1．降低定子电压时的人为 机械特性
n1
s m 不变， Tm 变小
线性工作段斜率变大，即特 性变软。电动机起动转矩倍 数和过载能力均显著下降。
3.点动控制电路
图a为既可实现电动机
连续运转又可实现电动
机点动控制的电路，由 手动开关SA来选择。 当SA闭合时为连续控 制，SA断开时为点动 控制 。 图b为用连续运转按钮SB2、点动按钮SB3来选择连续与点 动,点动控制是用SB3按钮的常闭触头断开自保电路实现。
4.可逆运行控制电路
倒顺转换开关控制电动机 正反转电路。图a为倒顺开 关手动操作控制电动机正 反转，由于倒顺开关无灭 弧装置，适用于5.5kW以 下的小容量电动机 。 对于5.5kW以上的电动机，则用图b来控制，引入倒顺开关 预选电动机旋转方向，而由接触器来接通与断开电源，实 现电动机的起动与停止。
电工电子技术(第5版)dg5mm
转轴
一般用45号钢制成， 用来传递电磁转矩。
第5章 异步电动机及其控制
绕线式异步电动机的转子结构中，转子铁芯与鼠笼式相
类似，但转子绕组与定子绕组相同，也是采用漆包线绕制 成对称三相绕组，嵌放到转子铁芯中。绕线式转子三相绕 组必须连接成星形，三个向外的引出端子与固定在转轴上 的三个相互绝缘的铜环相接，如下图所示：
第5章 异步电动机及其控制
异步电动机的定子指其固定不动部分，主要包括有：
机座是电动机 的支架，通常 用铸铁或铸钢 制成。
机座 定子绕组
定子绕组是由 漆包线绕制而
成，嵌入到定 子铁芯槽中。 构成电机电路 的一部分。
定子铁芯 铁芯硅钢片
异步电动机的定子铁芯 是由0.5mm厚的硅钢片叠 压制成的。定子铁芯内圆 冲有分布的槽。定子铁芯 构成异步电动机磁路的一 部分。
异步机的转子不会自行起动，也就是说单相异步电动机的起动转
矩为零。
第5章 异步电动机及其控制
如何使单相异 步电动机旋转 起来呢？
电容分相法可让单相异步机转动
电容分相式异步电动机的定子有两个
绕组：一个是工作绕组；另一个是起动绕组，两个绕
组在空间对称嵌放。起动绕组与电容C串联，使起动
绕组电流i2和工作绕组电流i1产生90°的相位差，即：
你会做吗？
三相异步电动机起动前 有一根电源线断开，接 通电源后该三相异步电 动机能否转动起来 ？
第5章 异步电动机及其控制
2. 三相异步电动机的工作原理
设三相异步电动机模型的
三相异步
电动机是
如何转动 起来的？
定子磁极是顺时针转动的。
固定不动的转子绕组和旋转的 定子磁场相切割而感应电动势。
转子绕组是闭合的，因此感应电动势在绕组中产生感应电流。 感应电流的方向与感应电动势的方向相同。
第五章 低压电器和常用电动机控制电路
转换开关中的弹簧可使动、静触片快速断开，利于熄灭电弧。但转换 开关的触片通流能力有限，一般用于交流380V、直流220V，电流100A以 下的电路中做电源开关。
二、主令电器
主令电器一般不能直接用来控制电动机的起 停，主要用于切换控制电路，用它来操动接触器， 从而实现对电动机及其他控制对象的起动、停止 或工作状态的变换，因此，称这类发布命令的电 器为主令电器。
常用有填料封闭管式熔断器的型号有 RT0、RTl2、RTl4、RTl5、RT20等系列。
5．快速熔断器
快速熔断器主要用于半 导体元件或整流装置的短路 保护。由于半导体元件的过 载能力很低，只能在极短的 时间内承受较大的过载电流， 因此要求短路保护器件具有 快速熔断能力。快速熔断器 的结构与有填料封闭管式熔 断器基本相同，如图所示。 但熔体材料和形状不同。其 熔体一般用银片冲成有V形 深槽的变截面形状。
《 电工电子技术基础》 赵承荻、周玲主编 高等教育出版社
第五章 低压电器和常用电动机控制电路
第一节 常用低压电器 第二节 三相异步电动机控制电路
第五章 低压电器和常用电动机控制电路
应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利 用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制 和保护，称为继电接触控制。
本章主要介绍几种常用的低压电器，基本的控 制环节和保护环节的典型电路。
常用型号有RClA系列，其额定电压 380V，额定电流有5A、10A、15A、30A、 60A、100A、200A等7个等级。
3．螺旋式熔断器
螺旋式熔断器的结构如图所示。它由瓷质底 座、瓷帽、瓷套和熔体组成。
熔体安装在熔体瓷质熔管 内，熔管内部充满起灭弧 作用的石英砂。熔体自身 带有熔体熔断指示装置。 螺旋式熔断器是一种有填 料封闭管式熔断器，结构 较瓷插式熔断器复杂。
二、主令电器
主令电器一般不能直接用来控制电动机的起 停，主要用于切换控制电路，用它来操动接触器， 从而实现对电动机及其他控制对象的起动、停止 或工作状态的变换，因此，称这类发布命令的电 器为主令电器。
常用有填料封闭管式熔断器的型号有 RT0、RTl2、RTl4、RTl5、RT20等系列。
5．快速熔断器
快速熔断器主要用于半 导体元件或整流装置的短路 保护。由于半导体元件的过 载能力很低，只能在极短的 时间内承受较大的过载电流， 因此要求短路保护器件具有 快速熔断能力。快速熔断器 的结构与有填料封闭管式熔 断器基本相同，如图所示。 但熔体材料和形状不同。其 熔体一般用银片冲成有V形 深槽的变截面形状。
《 电工电子技术基础》 赵承荻、周玲主编 高等教育出版社
第五章 低压电器和常用电动机控制电路
第一节 常用低压电器 第二节 三相异步电动机控制电路
第五章 低压电器和常用电动机控制电路
应用电动机拖动生产机械，称为电力拖动。利 用继电器、接触器实现对电动机和生产设备的控制 和保护，称为继电接触控制。
本章主要介绍几种常用的低压电器，基本的控 制环节和保护环节的典型电路。
常用型号有RClA系列，其额定电压 380V，额定电流有5A、10A、15A、30A、 60A、100A、200A等7个等级。
3．螺旋式熔断器
螺旋式熔断器的结构如图所示。它由瓷质底 座、瓷帽、瓷套和熔体组成。
熔体安装在熔体瓷质熔管 内，熔管内部充满起灭弧 作用的石英砂。熔体自身 带有熔体熔断指示装置。 螺旋式熔断器是一种有填 料封闭管式熔断器，结构 较瓷插式熔断器复杂。
第5章 三相异步电动机课后习题答案
I1 p I1l / 3 (9.5 / 3 ) A 5.48 A
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5.4.1 某三相异步电动机，PN＝30 kW，nN＝ 980 r/min，KM＝2.2 ，KS＝2.0，求：（1）U1L＝UN 时的 TM和 TS；（2）U1L＝0.8 UN 时 的 TM 和 TS。
【解】
12.87 103 ( ) A 22.22 A 3U N cos 3 380 0.88 P 1N
由于 I1l I N，故当 I1l 10 A时电动机不过载
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5.4.4 Y160M-2 型三相异步电动机，PN＝15 kW，UN＝380 V ，三角形联结，nN＝2 930 r/min，N = 88.2%， cosφ = 0.88 。Is/IN＝7，KSt＝2，λ＝2.2，起动电流不允许超过150A。若 TL = 60 N· m ，试问能否带此负载：（1）长期运行； （2）短时运行 ；（3）直接起动。
V ，频率 50 Hz、三角形连接.在负载转矩 TL=133 N· m 时，I1l= 47.5 A，总损耗为5 kW，n = 1 440 r/min，求(1) n0 (2) S(3)功率因 数 (4) ŋ
[解 ]
n0 n s 0.04 n0
P2 = T2
60 f1 n0 = = 1 500 r/min 2
f 2 sf 1 0.015 50 Hz 0.75 Hz
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5.3.2 某三相异步电动机，p = 1， f1＝50 Hz ，s =0.02 ， P2
＝30KW, T0＝0.51N.m. 求(1) n0 (2) n (3)输出转矩(4)电磁转矩.
三相异步电动机正反转控制
KM2 FR
停转
接触器联锁旳正反转控制线路
KM2
L1 L2 L3 QS FU SB3
KM1
SB1 KM2 KM1 FR
KM1
SB2 KM1 KM2
KM2 FR
接触器联锁旳正反转控制线路
KM2
L1 L2 L3 QS FU SB3
KM1
SB1 KM2 KM1 FR
KM1
SB2 KM1 KM2
KM2 FR
KM1辅助常闭触头断开 实现联锁 KM1辅助常开触头闭合 自锁
FU
KM2
SB3 KM1Leabharlann SB1 KM2 KM1 FR
KM1
SB2 KM1 KM2
KM2 FR
正转
KM2
正转
按停止按钮SB3
L1 L2 L3 QS FU SB3
KM1
SB1 KM2 KM1 FR
KM1
SB2 KM1 KM2
KM2 FR
KM2
按停止按钮SB3
KM1线 圈断电
L1 L2 L3
QS
FU
SB3
KM1
SB1 KM2 KM1 FR
KM1
SB2 KM1 KM2
KM2 FR
按停止按钮SB3
KM1线
圈断电
L1 L2 L3
QS
KM1主触头断开 电动机M停转
KM1辅助常闭触头闭合 KM1辅助常开触头断开
联锁消失 自锁消失
FU
KM2
SB3 KM1
对对方旳辅助常闭触头
SB3
Ø 当一种接触器得电动作， 经过其辅助常闭触头使另
SB1 KM1 SB2 KM2
联锁
联锁
一种接触器不能得电动作， KM2
第5章电气自动控制技术习题与解答
第5章 电气自动控制技术习题解答习题A 选择题5-1热继电器对三相异步电动机起（ ）的作用。
CA.零压保护B.短路保护C.过载保护 5-2 选择一台三相异步电动机的熔丝时，熔丝的额定电流（ ）。
CA ．等于电机的额定电流 B. 等于电机的起动电流 C. 大致等于电机的起动电流/2.5 5-3在电动机的继电接触器控制线路中的零压保护是（ ）。
BA．防止电源电压降低后电流增大而烧坏电机；B．防止停电后再恢复供电时电动机自行起动；C．防止电源断电后电动机立即停车而影响工作。
5-4在图5-和图5-中的联锁常闭（动断）触点KMR 和KMF 的作用是（ ）。
AA．保证两个触发器不同时动作；B．使两个触发器依次进行正反转运行；C．起自锁作用。
5-5 PLC 的工作方式为（ ）ＢＡ.等待命令工作方式 Ｂ.循环扫描工作方式 Ｃ.中断工作方式5-6 PLC 应用控制系统设计时所编制的程序是指（ ）。
ＢＡ.系统程序 Ｂ.用户应用程序 Ｃ.系统程序及用户应用程序5-7 PLC 的扫面周期与（ ）有关。
CA．该PLC 的扫面速度 B.用户程序的长短 C. A 和B5-8 PLC 输出端的状态（ ）。
CA.随输入信号的改变而立即发生变化B.随程序的执行不断在发生变化C.根据程序执行的最后结果在刷新输出阶段发生变化B基本题5-9 试画出三相异步电动机既能够连续工作又能够点动的继电接触器控制线路。
解：控制线路为：图中左边部分为主电路。
工作时，合上刀开关QS ，三相交流电经过QS ，熔断起FU ，接触器KM 主触点，热继电器FR 至三相交流电动机。
右边部分为控制电路，需要点动运行时，按下SB3点动按钮，其常闭触点先断开自锁电路，常开触发后闭合接通起动控制电路，KM 接触器线圈得电，主触点闭合，接通三相电源，电动机起动运转。
当松开点动按钮SB3 时，KM 线圈失电，KM 主触点断开，电动机停止运转。
若需要电动机连续运转，由停止按钮 SB 1 及起动按钮 SB 2 控制，接触器 KM 的辅助触点起自锁作用。
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35
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 2.罩极式单相异步电动机 转动原理 与三相异步电动机相同。 罩极式单相异步电动机定子铁心做成凸极式，转子
仍为笼型。 定子磁极上开一个槽，
将磁极分成两部分，较小部 分套一个短路环—— 罩极。
36
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 1. 直流电动机的结构及转动原理 结构 直流电动机主要由定子和转子两部分组成。
转动原理 电流方向 Aa b c d B 电流方向 Ad c b a B
37
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 2. 直流电动机的励磁方式 永久磁铁
直流电动机定子磁极 励磁绕组通入直流电产生
励磁绕组励磁方式：他励、并励、串励、复励。
38
第四章 三相异步电动机控制
交流电
(•)电流出
V2
n U1 W2
0
W1
V1
U2
()电流入
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 （二）三相异步电动机工作原理
2.旋转磁场产生 当 t 0 时，磁场方向向下。
iA
U1
W2 U2 iCW1 V2
V1 iB
U1
V2
N
t 0
W1
S
U2
W2
合成磁场方向：
V1
4． 异步电动机的转差率 s
s n0 n2
n0 旋转磁场转速
n0
n2 转子转速
电动机起动瞬间： n2 = 0，s = 1；
电动机空载运行： n2 接近 n0 ，转差率 s 最小 ；
电动机额定转差率： sN = 0.02 ~ 0.06。
例：某四极异步电动机接在频率为 50 Hz 的电源上，额
定转速 nN = 1440 r/min ，求转差率 sN。
鼠笼绕组
绕线式绕组
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理 1.三相异步电动机工作原理 我们先来看下视频，请观察三相定子绕组通入三相交流
电后，会发生什么变化
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理
1.三相异步电动机工作过程
向下
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理
2.旋转磁场产生 同理分析，可得其它 电流角度下的磁场方向如图所示。
n0 U1 60
n0 U1 A W2
V2
V2
N W2
S
V1
W1
U2
t 60
W1
V1
U2
t 120
n0
U1
V2
W2
V1 W1
U2
t 180
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 （二）三相异步电动机工作原理
经分析：空间相差 120º角的三相绕组， 通入对称三相电流时，旋转磁场,
改变流入三相绕组电流相序，就能改变 旋转磁场的转向；改变了旋转磁场的转向, 三相异步电动机的转子旋转方向会改变。
29
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
课题一 低压电器 保护电器主要用来获取、转换和传递信号.并通过其他电器对电
路实现控制,熔断器和热继电器属于最常见的低压保护电器 控制电器是指在电路中起通断、保护、控制、调节的电器件，如
交流接触器
4
一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 1. 闸刀开关
闸刀开关是一种手动电器。主要用作隔离开关， 也就是说在不带负载（用电设备不工作）的情况下切断 和接通电源。
电工电子技术与技能
陶运道
1
第四章 三相异步电动控制 内容大纲
Table of Contents
课题一 低压电器
课动题控三制
电动机 课题二 三相异步电
2课Biblioteka 一 低压电器3低压电器是指交流 1200 V、直流 1500 V 以下用来控制与保 护用电设备电器。
低压电器主要分主令电器、保护电器、控制电器 主令电器是用作闭合或断开控制电路，以发出指令或作程序控制 的开关电器。它包括按钮、凸轮开关、行程开关 、接近开关、倒顺 开关、紧急开关等
转子铁心 转子铁心
气隙
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
(一)、三相异步电动机基本结构 1. 定子
定子由定子铁心， 定子绕组，机座组成。 定子铁心固定在机座上，由硅钢片叠压而成（减小涡流损耗 ），内部冲有定子槽，用于安放线圈，它是磁路一部分。
定子绕组是电动机电路部分，三相定子绕组对称地分布在定 子铁心上，分别用U1U2、V1V2、W1W2表示，其中U1、V1、W2 称为首端， U2、V2、W2称为末端。
课题课三1.2电题三阻一元相件、与欧异电姆定路动律 与机基控本制物理量
39
一、点动控制 二、连续运行控制 三、正反转控制
1．电动机点控制电路组成
控制电路由主电路和控制电路组成
QS闸刀开关：在电路中起隔离开关
作用
FU1、FU2熔断器：短路保护作用
FR热继电器：起过载保护作用
M三相交流异步电动机：控制对象
SB1常闭按钮：也称停止按钮
SB2常开按钮：也称起动按钮 KM接触器：其主触点控制电动机的 起动和停止。
主电路
控制电路
图 直接起动控制电路
40
一、点动控制 二、连续运行控制 三、正反转控制
2．点动控制电路工作原理
主电路：QS 用于维修电动机时将电源与电
机电路切断，FU1主电路短路保护，FR主电
路过载保护。
电器。它可以对电气设备实现短路、过载和欠压保护。
外壳上有主触 点“合”与 “分”手柄， 工作时手柄置 “合”位。
13
一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 3.空气断路器
14
一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 1. 交流接触器 交流接触器是一种自动控制电器，属于电磁式开关。
它由电磁铁、线圈、主触点、辅助触点。 工作原理过程：线圈通
控制电路工作原理一般用符号表示。电器在没有
外力作用或未通电的状态记作“-”，在受到外
力作用或通电的状态记作“+”，并将它们相互 关系用线段“----”表示。
主电路 控制电路
控制电路工作原理：
图 点动控制电路
SB1 +
KM+（电动机转）
SB1-
KM-（电动机停）
电动机过载，FR动作，电动机失电
41
一、点动控制 二、连续运行控制 三、正反转控制 1.三相异步电动机连续运行控制电路
解：由已知条件知 n0 = 1500 r/min
sN
n0 nN n0
1500 1440 1500
0.04
31
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 （三）三相异步电动机运行特性 T 与 n2 的关系曲线称为电动机的机械特性曲线。 Tst：起动时电磁转矩； TN：电动机带额定负载时的输出电 磁转矩。
定子三相对称绕组通 入三相对称电流产生 旋转磁场
转子导条切割定子旋 转磁场产生感应电动 势、感应电流
载流的转子导体在 磁场中受到电磁力
的作用，产生电磁 转矩,驱动转子旋转 ,实现了电能向机械 能的转换。
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理 2. 旋转磁场产生 三相对称绕组U1U2、V1V2、W1W2通入对称三相
三相绕组接入三相交流电源后，三相绕组电流在定子铁心中 产生旋转磁场。
机座用于固定与支撑定子铁心。
一、常用低压电器 二、三相异步电动机 三、三相异步电动机控制 1. 三相异步电动机基本结构
定子绕组接法：定子绕组与三相交流电源连接可以接成 星形或三角形。 接线盒
接电源
注意：当电动机每相绕组额定电压等于电源的相电压时，绕组 接成星形联结；等于电源的线电压时，绕组接成三角形联结。
21
一、常用低压电器 二、三相异步电动机 三、三相异步电动机控制 1. 三相异步电动机基本结构
定子绕组接法：定子绕组与三相交流电源连接可以接成 星形或三角形。 接线盒
接电源
22
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
(一) 三相异步电动机基本结构
2. 转子 转子由铁心与绕组组成，转子铁心由硅钢片叠压而成， 是磁路一部分。 转子绕组分为绕组式和鼠笼式两种，转子绕组产生感应 电流，转子产生电磁转矩
螺旋式熔断器
9
一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器
1. 熔断器
管 式 熔 断 器
填 料 式 熔 断 器
10
一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器
2. 热继电器 用于电动机过载保护电器。它由发 热元件和动断触点组成，发热元件与电 动机定子绕组相连，一旦电动机过载， 触点动作，切断电源，从而保护电动机
QS闸刀开关：在电路中起隔离开关 作用 FU1、FU2熔断器：起短路保护作用 FR热继电器：起过载保护作用 M三相交流异步电动机：控制对象 SB1常闭按钮：也称停止按钮 SB2常开按钮：也称起动按钮 KM接触器：其主触点控制电动机的 起动和停止。
（二）三相异步电动机工作原理 3.同步转速n0
旋转磁场转速 n0，双称同步转速
n0
60 f1 p
—电源的频率 — 磁极对数
n0 的单位：r/min 若 f1 = 50 Hz
磁极对数 p
1
2
3
4
5
旋转磁场转速 n0/(r.min-1)
3 000 1 500 1 000 750
600
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 2.罩极式单相异步电动机 转动原理 与三相异步电动机相同。 罩极式单相异步电动机定子铁心做成凸极式，转子
仍为笼型。 定子磁极上开一个槽，
将磁极分成两部分，较小部 分套一个短路环—— 罩极。
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一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 1. 直流电动机的结构及转动原理 结构 直流电动机主要由定子和转子两部分组成。
转动原理 电流方向 Aa b c d B 电流方向 Ad c b a B
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一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 2. 直流电动机的励磁方式 永久磁铁
直流电动机定子磁极 励磁绕组通入直流电产生
励磁绕组励磁方式：他励、并励、串励、复励。
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第四章 三相异步电动机控制
交流电
(•)电流出
V2
n U1 W2
0
W1
V1
U2
()电流入
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 （二）三相异步电动机工作原理
2.旋转磁场产生 当 t 0 时，磁场方向向下。
iA
U1
W2 U2 iCW1 V2
V1 iB
U1
V2
N
t 0
W1
S
U2
W2
合成磁场方向：
V1
4． 异步电动机的转差率 s
s n0 n2
n0 旋转磁场转速
n0
n2 转子转速
电动机起动瞬间： n2 = 0，s = 1；
电动机空载运行： n2 接近 n0 ，转差率 s 最小 ；
电动机额定转差率： sN = 0.02 ~ 0.06。
例：某四极异步电动机接在频率为 50 Hz 的电源上，额
定转速 nN = 1440 r/min ，求转差率 sN。
鼠笼绕组
绕线式绕组
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理 1.三相异步电动机工作原理 我们先来看下视频，请观察三相定子绕组通入三相交流
电后，会发生什么变化
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理
1.三相异步电动机工作过程
向下
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理
2.旋转磁场产生 同理分析，可得其它 电流角度下的磁场方向如图所示。
n0 U1 60
n0 U1 A W2
V2
V2
N W2
S
V1
W1
U2
t 60
W1
V1
U2
t 120
n0
U1
V2
W2
V1 W1
U2
t 180
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 （二）三相异步电动机工作原理
经分析：空间相差 120º角的三相绕组， 通入对称三相电流时，旋转磁场,
改变流入三相绕组电流相序，就能改变 旋转磁场的转向；改变了旋转磁场的转向, 三相异步电动机的转子旋转方向会改变。
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一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
课题一 低压电器 保护电器主要用来获取、转换和传递信号.并通过其他电器对电
路实现控制,熔断器和热继电器属于最常见的低压保护电器 控制电器是指在电路中起通断、保护、控制、调节的电器件，如
交流接触器
4
一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 1. 闸刀开关
闸刀开关是一种手动电器。主要用作隔离开关， 也就是说在不带负载（用电设备不工作）的情况下切断 和接通电源。
电工电子技术与技能
陶运道
1
第四章 三相异步电动控制 内容大纲
Table of Contents
课题一 低压电器
课动题控三制
电动机 课题二 三相异步电
2课Biblioteka 一 低压电器3低压电器是指交流 1200 V、直流 1500 V 以下用来控制与保 护用电设备电器。
低压电器主要分主令电器、保护电器、控制电器 主令电器是用作闭合或断开控制电路，以发出指令或作程序控制 的开关电器。它包括按钮、凸轮开关、行程开关 、接近开关、倒顺 开关、紧急开关等
转子铁心 转子铁心
气隙
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
(一)、三相异步电动机基本结构 1. 定子
定子由定子铁心， 定子绕组，机座组成。 定子铁心固定在机座上，由硅钢片叠压而成（减小涡流损耗 ），内部冲有定子槽，用于安放线圈，它是磁路一部分。
定子绕组是电动机电路部分，三相定子绕组对称地分布在定 子铁心上，分别用U1U2、V1V2、W1W2表示，其中U1、V1、W2 称为首端， U2、V2、W2称为末端。
课题课三1.2电题三阻一元相件、与欧异电姆定路动律 与机基控本制物理量
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一、点动控制 二、连续运行控制 三、正反转控制
1．电动机点控制电路组成
控制电路由主电路和控制电路组成
QS闸刀开关：在电路中起隔离开关
作用
FU1、FU2熔断器：短路保护作用
FR热继电器：起过载保护作用
M三相交流异步电动机：控制对象
SB1常闭按钮：也称停止按钮
SB2常开按钮：也称起动按钮 KM接触器：其主触点控制电动机的 起动和停止。
主电路
控制电路
图 直接起动控制电路
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一、点动控制 二、连续运行控制 三、正反转控制
2．点动控制电路工作原理
主电路：QS 用于维修电动机时将电源与电
机电路切断，FU1主电路短路保护，FR主电
路过载保护。
电器。它可以对电气设备实现短路、过载和欠压保护。
外壳上有主触 点“合”与 “分”手柄， 工作时手柄置 “合”位。
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 3.空气断路器
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 1. 交流接触器 交流接触器是一种自动控制电器，属于电磁式开关。
它由电磁铁、线圈、主触点、辅助触点。 工作原理过程：线圈通
控制电路工作原理一般用符号表示。电器在没有
外力作用或未通电的状态记作“-”，在受到外
力作用或通电的状态记作“+”，并将它们相互 关系用线段“----”表示。
主电路 控制电路
控制电路工作原理：
图 点动控制电路
SB1 +
KM+（电动机转）
SB1-
KM-（电动机停）
电动机过载，FR动作，电动机失电
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一、点动控制 二、连续运行控制 三、正反转控制 1.三相异步电动机连续运行控制电路
解：由已知条件知 n0 = 1500 r/min
sN
n0 nN n0
1500 1440 1500
0.04
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一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 （三）三相异步电动机运行特性 T 与 n2 的关系曲线称为电动机的机械特性曲线。 Tst：起动时电磁转矩； TN：电动机带额定负载时的输出电 磁转矩。
定子三相对称绕组通 入三相对称电流产生 旋转磁场
转子导条切割定子旋 转磁场产生感应电动 势、感应电流
载流的转子导体在 磁场中受到电磁力
的作用，产生电磁 转矩,驱动转子旋转 ,实现了电能向机械 能的转换。
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理 2. 旋转磁场产生 三相对称绕组U1U2、V1V2、W1W2通入对称三相
三相绕组接入三相交流电源后，三相绕组电流在定子铁心中 产生旋转磁场。
机座用于固定与支撑定子铁心。
一、常用低压电器 二、三相异步电动机 三、三相异步电动机控制 1. 三相异步电动机基本结构
定子绕组接法：定子绕组与三相交流电源连接可以接成 星形或三角形。 接线盒
接电源
注意：当电动机每相绕组额定电压等于电源的相电压时，绕组 接成星形联结；等于电源的线电压时，绕组接成三角形联结。
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一、常用低压电器 二、三相异步电动机 三、三相异步电动机控制 1. 三相异步电动机基本结构
定子绕组接法：定子绕组与三相交流电源连接可以接成 星形或三角形。 接线盒
接电源
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一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
(一) 三相异步电动机基本结构
2. 转子 转子由铁心与绕组组成，转子铁心由硅钢片叠压而成， 是磁路一部分。 转子绕组分为绕组式和鼠笼式两种，转子绕组产生感应 电流，转子产生电磁转矩
螺旋式熔断器
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器
1. 熔断器
管 式 熔 断 器
填 料 式 熔 断 器
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器
2. 热继电器 用于电动机过载保护电器。它由发 热元件和动断触点组成，发热元件与电 动机定子绕组相连，一旦电动机过载， 触点动作，切断电源，从而保护电动机
QS闸刀开关：在电路中起隔离开关 作用 FU1、FU2熔断器：起短路保护作用 FR热继电器：起过载保护作用 M三相交流异步电动机：控制对象 SB1常闭按钮：也称停止按钮 SB2常开按钮：也称起动按钮 KM接触器：其主触点控制电动机的 起动和停止。
（二）三相异步电动机工作原理 3.同步转速n0
旋转磁场转速 n0，双称同步转速
n0
60 f1 p
—电源的频率 — 磁极对数
n0 的单位：r/min 若 f1 = 50 Hz
磁极对数 p
1
2
3
4
5
旋转磁场转速 n0/(r.min-1)
3 000 1 500 1 000 750
600