电动机及其基本控制电路

虎
主
编
高
转子绕组：按转子绕组结构的不同，异步电动机可分
等 为鼠笼式和绕线式两种。
教
育
出
版
社
电 10.1 三相异步电动机的基本结构
工
电 二、转子
子
技
鼠笼式转子绕组是由铜条通过铜环组成的闭合导体，
术 形似鼠笼。
陈 小 虎 主 编
高
等
教
育
出
图3.10.3 鼠笼式转子
版
社
电 10.1 三相异步电动机的基本结构
小 虎
的是热继电器式保护。其
主
正转控制电路如左图。
编
高
等
教
育
出
版
社
图3.10.10 具有过载保护的正转
控制电路
电 10.3 具有热过载保护的控制电路
工
二、工作原理
电
子
图 中 FR 为 热 继 电 器 ，
技
其热元件串接在电动机的
术
主线路中，常闭触点串在
控制电路中。
陈
小 虎
问题：热继电器是如何
主
实现过载保护的？
教
育 出
空载运行时，转子转速n最高，转差率最小，s＜0.5% ；
版 社
额定负载运行时，转子额定转速较空载转速要低，sN大约 为1% ~6%。
电 10.3 具有热过载保护的控制电路
工
一、用途
电
子
为了保证电动机的安
技
全运行，除了对其加装失
术
压、欠压保护之外，还要
加装专门的过载保护（热
陈
保护）装置。应用最广泛
图3.10.8 旋转磁场的反向旋转
电 10.2 三相异步电动机的工作原理
工
四、转子转动原理
电
转子在电磁转矩的作
子
用下，沿旋转磁场的方向
技
转动起来，其转速用n表
术
示。
陈
为什么？
小
虎
主 编
转速n总是小于旋转磁
高
场的同步转速n0。
等 教
小常识
育 出
异步电动机名称的由来？
版
感应电动机名称的由来？
社
图3.10.9 转子转动的原理图
控制电路为主。
小
虎
主 编
所谓电动机控制电路，就是利用
高
各种低压电器组成的，能控制电动机
等 教
起动、反转、制动等作用的电路。
育
出
版
社
电 第三部分 常用低压控制电器与应用
工
电 第10章 电动机及其基本控制电路
子
技
10.1 三相异步电动机的基本结构
术
10.2 三相异步电动机的工作原理
陈 小
10.3 具有热过载保护的控制电路
版 社
用绝缘的铜（或铝）导线绕制。定
子绕组是定子的电路部分。
图3.10.2 未装绕组的异 步电动机定子
电 10.1 三相异步电动机的基本结构
工
电 二、转子
子
转子是电动机的转动部分，由转子铁心、转子绕组
技 和转轴组成。
术
转子铁心：是圆柱形的，由硅钢片叠成，固定在转轴
陈 小
上。铁心外圆周上有均匀分布的槽，槽内放置转子绕组。
二、工作原理
电
（1）接触器联锁正反转控制电路
子
技
缺 点 ： 操 作 不 方 便 ， 改 变 方 向 时 必 须 先 按 SB1 ， 再 按
术
SB3才行。
陈 小 虎 主 编
高 等 教 育 出 版 社
电 10.4 接触器联锁正反转控制电路
工
二、工作原理
电 （2）按钮联锁正反转控制电路
子
技
术
其接线与图3.10.11基本 一致。
出
版
社
电 10.2 三相异步电动机的工作原理
工
三、旋转磁场的方向
电
子
旋转磁场的旋转方向与三相绕组中的电流相序有关。
技
术
L1 、 L2 、
L3 三 相 定 子 绕
陈
组通入三相电
小 虎 主
流i1、 i2、 i3， 其旋转方向与
编
电 流 相 序 （ L1-
高 等 教
L2-L3 ） 一 致 ， 为顺时针方向。
编 先按SB1
高
KM1线圈断电
等
教
育
出 版
再按SB3
KM2线圈通电
社
KM1联锁触头断开，起联锁作用，防 止可能的误动作
KM1自锁触头断开 KM1主触头断开 电动机M断电 KM1联锁触头闭合
KM2自锁触头闭合 KM2主触头闭合 电动机M反转 KM2联锁触头断开
电 10.4 接触器联锁正反转控制电路
工
技
转动部件的正反两个方向运行，具有可逆性。
术
二、工作原理
陈
小
完成正反转可逆控制只要将电动机三相电源进线
虎 主
中的任意两根对调，就可达到反转控制的目的。
编
高
（1）接触器联锁正反转控制电路
等
教
（2）按钮联锁正反转控制电路
育
出
版
社
电 10.4 接触器联锁正反转控制电路
工
二、工作原理
电
（1）接触器联锁正反转控制电路
陈
串联，既可以防止不
小
安全问题，又能操作
虎 主
方便，是目前应用最
编
广的控制方式之一。
高
等
教
育
出
版
社
图3.10.13 按钮和接触器复合联锁
控制电路
本章结束
电
工
人有了知识，就会具备各种分析能力，
电
明辨是非的能力。
子
所以我们要勤恳读书，广泛阅读，
技
古人说“书中自有黄金屋。
术
”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，
高
联锁或互锁。
等
教
育
出
版
社
图3.10.11 接触器联锁正反转控制电路
电 10.4 接触器联锁正反转控制电路
工
二、工作原理
电
（1）接触器联锁正反转控制电路
子 合上开关QS，动作原理和动作过程如下
技 正转控制过程：
术
按SB2
KM1线圈通电
KM1自锁触头闭合 KM1主触头闭合
电动机M正转
陈
小
虎 主
反转控制过程：
图3.10.6 定子绕组中的三相电流
电 10.2 三相异步电动机的工作原理
工
一、定子的旋转磁场
电
子 分析：在不同瞬间由三相电流产生的合成磁场的特点。
技
术
陈 小 虎 主 编
高 等 教 育 出 版 社
图3.10.7 由三相对称电流产生的两极旋转磁场
电 10.2 三相异步电动机的工作原理
工
电
一、定子的旋转磁场
电 10.2 三相异步电动机的工作原理
工
四、转子转动原理
电
子 转差：同步转速n0与转子转速n的差值。
技
术 转差率：转差与同步转速n0的比值，用s表示。
陈 小 虎
s n0 n n0
或
s n0 n 100% n0
主
编 转差率s是描绘异步电动机运行的一个重要物理量。
高
等 在电动机起动瞬间，n=0，s=1，转差率最大；
电
教育部高职高专规划教材
工
电
子
电工电子技术
技
术
陈
（多学时）
小
虎
主
编
高
陈小虎主编
等
教
育
出
版
社
电
电工电子技术
工
电
子
技
第三部分
术
陈 小
常用低压控制电器与应用
虎
主
编
高 等 教 育 出 版 社
电 第三部分 常用低压控制电器与应用
工
电 第 10 章
子 技
电动机及其基本控制电路
术
低压电器基本控制电路以电动机
陈
工 一、定子
电
子 定子由机座（外壳）、定子铁心和定子绕组组成。
技
机座（外壳）：由铸铁或
术 铸钢制成，用以支撑定子铁心。
陈
定子铁心:是电动机磁路的一
小 部分，为了减小涡流损失和磁滞
虎
主 损失，铁心由互相绝缘的硅钢片
编 叠成，内圆周表面冲有槽，用以
高 等
放置定子绕组。
教 育
定子绕组：是结构对称的三相
出 绕组，由许多线圈连接而成，线圈
子
三相电流变化一个周期T（即变化360°电角度），
技 定子合成磁场在空间旋转一周。
术
设三相电流的频率为f，表明三相电流每秒钟交变的
周期数为f
陈
小
故 旋转磁场每分钟的转速
虎
主 编
n0 60 f (r / min)
高
若设定子旋转磁场为四极（磁极对数p=2），则电流
等 教
变化一个周期，合成磁场在空间旋转180°，其转速为
陈
培养逻辑思维能力；
小 虎
通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，
主
培养文学情趣；
编
高
通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。
等
有许多书籍还能培养我们的道德情操，
教
育
给我们巨大的精神力量，
出
版
鼓舞我们前进。
社
电
工
电
子
技
术
陈 小 虎 主 编
高 等 教 育 出 版 社
工
电
一、定子的旋转磁场
子 规定：电流的参考方向是从线圈的首端指向末端。
技
术 设以L1相电流i1为参考量
陈 小
则三相电流表示为
虎
主 编
i1 Im sint
高 等
i2 Im sin(t 120)
教
育 出
i3 Im sin(t 240)
版 社
Im sin(t 120)
工
二、工作原理
电
子 合上开关QS，控制过程如下：
技
KM主触头闭合
起动M
术 按SB2 KM线圈通电
KM自锁触头闭合 松SB2
陈 小 虎 主 编
高 按SB1
等 教 育 出 版 社
KM线圈断电
靠KM自锁触头保持 M持续运转
KM主触头断开 M停转
电 10.4 接触器联锁正反转控制电路
工
一、用途
电
子
对电动机进行正反转控制，在生产实际中可实现
子
技
图中采用两个接触器， 正 转 用 KM1 ， 反 转 用
术
KM2。
陈
KM1 主 触 头 接 通 时 ，
小 虎
三 相 电 源 相 序 按 L1-
主
L2-L3接入电动机，实
编
现正转。
高
等 教
KM2 主 触 头 接 通 时 ，
育
三 相 电 源 相 序 按 L3-
出 版
L2-L1接入电动机，实
社
现反转。
虎
主 编
10.4 接触器联锁正反转控制电路
高
10.5 接触器与按钮复合联锁正反转控制电路
等
教
育
出
版
社
电 第10章 电动机及其基本控制电路
工
主要内容：
电
子
三相异步电动机的结构及其工作原理，电
技 动机的基本控制电路
术
重点内容：
陈 小
三相异步电动机的工作原理，电动机
虎 主
的基本控制电路
编
高 等
难点内容：
教
育
三相异步电动机的工作原理
出
版
社
电 10.1 三相异步电动机的基本结构
工 概述
电
子
三相异步电动机主要包含两部分：静止不动的定子
技 和可以旋转的转子。定子和转子之间隔着一层很小的空
术 气隙。
陈 小 虎 主 编
高
等
教
育
出
版
社
图3.10.1 三相鼠笼式异步电动机
电 10.1 三相异步电动机的基本结构
工
电 二来自百度文库转子
子
绕线式转子绕组和定子绕组相似，通常接成星形。
技
术
陈 小 虎 主 编
高
等
教
育
出
版
社
图3.10.4 绕线式转子
电 10.2 三相异步电动机的工作原理
工
电
原理概述
子
技
三相异步电动机的定子绕组通入三相电流，产生
术
旋转磁场并切割转子导体，在转子电路中产生感应电
流，载流转子在磁场中受力产生电磁转矩，从而使转
育
出
版
社
图3.10.7 由三相对称电流产生的两极旋转磁场
电 10.2 三相异步电动机的工作原理
工
三、旋转磁场的方向
电
旋转磁场的旋转方向与三相绕组中的电流相序有关。
子
技
术
若要改变旋转磁场
的方向，可将定子绕组
与三相电源连接的三根
陈 小
导线中的任意两根对调
虎
位置，旋转磁场则按逆
主 编
时针方向旋转。
高 等 教 育 出 版 社
优点：操作方便。
陈 小
缺点：易产生故障，
虎
复合按钮 仅用按钮联锁不太可
主 编
靠。
高
复合按钮
等
按钮联锁是用复合按
教 育
钮SB2、SB3实现的。
出
版
社
图3.10.12 按钮联锁正反转控制电路
电
10.5 接触器与按钮复合联锁正反转控制电路
工
电
子
技
综 合 图 3.10.11
术
和图3.10.12两种联锁
的优点，将其联锁相
子
技
结论
术
三相异步电动机定子绕组的三相电流所产生的合成
陈
磁场是随着电流的变化在空间不断旋转，形成一个具有
小
一对磁极（磁极对数p=1）的旋转磁场。
虎
主
编
三相电流变化一个周期T（即变化360°电角度），
高 等
合成磁场在空间旋转一周。
教
育
出
版
社
电 10.2 三相异步电动机的工作原理
工
电
二、旋转磁场的转速
陈
子旋转。
小
虎
主 编
先决条件
高
等 教
转子转动的先决条件是旋转磁场的产生。
育
出
版
社
电 10.2 三相异步电动机的工作原理
工
电
一、定子的旋转磁场
子
技
说明：为了便于分析，以简化的三相定子绕组说明。
术
陈 小 虎 主 编
高 等 教 育 出 版 社
图3.10.5 简化的三相定子绕组
电 10.2 三相异步电动机的工作原理
育
出 版
n0 60 f / 2(r / min)
社
电 10.2 三相异步电动机的工作原理
工
电
二、旋转磁场的转速
子
结论
技
术
p对磁极的异步电动机的旋转磁场的转速为
陈 小 虎
60 f
n0
(r / min) p
主
编
表明旋转磁场的转速n0取决于电源频率和电动机
高
的磁极对数。
等
教
育
旋转磁场的转速亦称同步转速。
编
高
等 教
热元件
常闭触点
育
出
版
社
图3.10.10 具有过载保护的正转
控制电路
电 10.3 具有热过载保护的控制电路
工
二、工作原理
电
子
技
术
图 中 按 钮 SB1 和 SB2
构成了具有自锁功能的正
陈
转控制电路。
小
虎
主 编
何为自锁？
高
等
教
育
出
版
社
图3.10.10 具有过载保护的自锁
控制电路
电 10.3 具有热过载保护的控制电路
图3.10.11 接触器联锁正反转控制电路
电 10.4 接触器联锁正反转控制电路
工
二、工作原理
电
（1）接触器联锁正反转控制电路
子
技
控 制 要 求 ： KM1 和 KM2不能同时接通。
术
陈
实 现 方 案 ： 在 KM1 、
小
KM2 线 圈 支 路 相 互 串
虎 主
联了对方的一副动断
编
联锁触头 辅 助 触 点 ， 使 其 实 现