5-第5章 三相异步电动机控制

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
图源自文库直接起动控制电路
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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。
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。
Tm：电动机具有的最大电磁转矩；
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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
三相异步电动机运行特性
电动机工作在特性曲线 CA 段 时，当负载变化电磁转矩会自
nnN0 A n2 B
动变化并与负载平衡，重新平
C
衡时转速 n2 改变；若负载大于
最大转矩 Tm , T 会沿 CD 线减
铁壳开关用于不频繁接通和分断电路。
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 3.组合开关(转换开关)
组合开关外形
内部结构
手柄沿顺时针或逆时针转动，带动动触
点与静触点接通或断开。作为不频繁地接
通和分断电路，接通电源和负载，控制小
符号
容量异步电动机的正、反转及星形－三角
形起动等用途。
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器
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
外形
符号
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 2.热继电器 热继电器触点动作后需要复位。复位分：自动复位和 手动复位。
整定过载电流
调节偏心凸轮可调节整定过载电流。 热继电器不能对电气设备实现短路保护。
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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 又称自动开关，是一种能自动切断故障电路的保护
电，触点动作；线圈断电， 触点复位
接触器原理示意图 15
一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 1. 交流接触器 (1) 主触点通常为 3 对动合触点,都设有灭弧装置。
接在主电路，控制电动机定子绕组电流通断。 （2） 辅助触头有动合与动断两种，触头处面积较小，
允许通过的电流较小，不需要灭弧罩；接在控制电路中。 （3）线圈接在控制电路中。
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
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
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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。
V1V2：起动绕组，串有 电容器，流过的电流为 i1；它 们在空间互差 90。
起动绕组 转子为笼型
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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 在空间上互成 90 的两相绕组通入互差 90 的两相
交流电，便产生旋转磁场。 选择适当电容可使电容分相式单相异步电动机中两
个绕组中的电流相位差为 90。
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。
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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
交流接触器外形及符号
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第四章 三相异步电动机控制
课题二三相交流电动机
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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 (一)、三相异步电动机基本结构 三相异步电动机如图所示
三相异步 电动机结构
定子铁心 定子
定子绕组
转子
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
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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.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。
4 .按钮 按钮有动合触点 （常开触点）、动断触 点（常闭触点）。
用手按下按钮帽 时，触点动作，松开后 触点复位
内部结构
符号
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器
1. 熔断器 熔断器是一种短路保护电器。当过大的短路电流流过 易熔合金制成的熔体时，熔体迅速熔断，达到保护电路及 电气设备的目的。
插入式熔断器
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
闸刀开关安装 合上开关，手 柄朝上，断开开关 ，手柄朝下
刀开关
刀开关符号
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 2 .铁壳开关 与闸刀开关不同是熔断器和刀片与刀座等安装在薄钢
板制成的防护外壳内。
速断弹簧用来加快刀片与刀座 分断速度，减少电弧。
铁壳开关外壳上还装有机械 联锁装置。壳盖打开时开关不能闭 合；开关断开时壳盖才能打开。
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
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
课题一 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
（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
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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
速直至为零。
0
D TN Tst Tm T
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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.电容分相式单相异步电动机
日常生活中的电风扇、电冰 箱、洗衣机、搅拌机等均采用单 相异步电动机作动力。
工作绕组 笼型转子
定子有两个两个绕组：
U1U2 ： 工 作 绕 组 ， 流 过 的电流为 i2；
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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
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。
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
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
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
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。
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
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。