第6章三相异步电动机及其典型控制

1、三相异步电动机三相异步电动机及其典型控制及其典型控制 第六章第六章第六章第六章 三相异步电动机三相异步电动机 及其典型控制及其典型控制6.1 三相异步电动机的结构及工作原理三相异步电动机的结构及工作原理6.2 三相异步电动机的起动与制动三相异步电动机的起动与制动 6.3 三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据6.4 三相异步电动机基本控制环节三相异步电动机基本控制环节 6.5 典型控制线路举例典型控制线路举例 6.16.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构 及工作原理及工作原理 电动机的分类电动机的分类异步（感应）电动机：应用广泛。异步（感应）电动机：应用广泛。同步电动机：用

2、于功率较大，不需要同步电动机：用于功率较大，不需要 调速，长期工作的机械。调速，长期工作的机械。交流交流直流：他励，并励，串励，复励。直流：他励，并励，串励，复励。电动机电动机6.1.1 电动机的结构电动机的结构 三相异步机的结构三相异步机的结构YBZXAC转子转子定子定子定子绕组定子绕组（三相）（三相）机机 座座转子：在旋转磁场作用下，转子：在旋转磁场作用下， 产生感应电动势或产生感应电动势或 电流。电流。三相定子绕组：三相定子绕组：产生旋转磁场。产生旋转磁场。线绕式线绕式鼠笼式鼠笼式根据转子的结构分为根据转子的结构分为1. 转动原理：转动原理： 6.1.2 6.1.2 三相异步电动机的工作

3、原理三相异步电动机的工作原理 n0neiNSf磁铁磁铁闭合闭合线圈线圈磁极旋转磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线切割磁力线产生感应电动势vlBe导线长导线长磁感应强度磁感应强度切割速度切割速度（右手定则）（右手定则）闭合导线产生电流闭合导线产生电流 i（左手定则）（左手定则）通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力ilBfn0neiNSf1. 线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向一致两者转动方向一致 结论：结论：异步异步2. 线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢0nnn0neiNSf实际的异步电动机中，实际的异步电动机中，转子之所以转动，是转子之所以转动，是由于旋转磁场的作用。由于旋转磁

4、场的作用。 异步电动机定子上有三相对称的交流绕异步电动机定子上有三相对称的交流绕组组 ，三相对称交流绕组通入三相对称交，三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时，将在电机气隙空间产生旋转流电流时，将在电机气隙空间产生旋转磁场（磁场（动画动画） 2 旋转磁场的产生旋转磁场的产生AYCBZ异步机中异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极旋转磁场代替了旋转磁极AiBiCimIt0n()电流出电流出( )电流入电流入X240sin120sinsintIitIitIimCmBmA180tXBZ0nAYC 60tAXYCBZSN0n60A120tXYCBZ0nAiBiCitmI三相对称绕组通入三相对称电流就形成三相

5、对称绕组通入三相对称电流就形成旋转磁场旋转磁场。旋转磁场的旋转磁场的转速大小转速大小分）转 /( 600fn 一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360。则。则 同步转速（旋转磁场的速度）为：同步转速（旋转磁场的速度）为：AXYCBZNSAXYCBZSN0n60AXYCBZNSAiBiCimIt极对数（极对数（P）的概念）的概念BiAXBYCZAiCi1p此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：即：AXYCBZNS极对数（极对数（P）的改变）的改变CYABCXYZAXBZAiBiCi 将每相绕组分成两段，按右下

6、图放入定子槽内。形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。成的磁场则是两对磁极。X AAXBYBYCZCZ极对数极对数2pCYABCXYZAXBZAiCiBiAiBiCimItXNSASNZBX AYCZBCY0t分）转/( 600pfn 60t A0nAZXXCZCSNSN30极对数和转速的关系极对数和转速的关系AiBiCimIt三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速分）转/( 600pfn 2p180分）转/( 50011p360分）转/( 0003极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速)50(Hzf 0

7、n3p120分）转/( 0001电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速电动机转速:n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但但 异步异步电动机电动机0nn无转距无转距转子与旋转磁场间没有相对运动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）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流提示提示：如果如果0nn 转差率转差率 的概念：的概念：)(s%10000nnns异步电机运行中异步电机运行中:%91s转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速

8、之差。即：电动机起动瞬间电动机起动瞬间:1 , 0sn（转差率最大）（转差率最大）旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序。：取决于三相电流的相序。0n0n改变电机的旋转方向：换接其中两相改变电机的旋转方向：换接其中两相AiBiCimItAiCiBimIt旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向 方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。反转。 正转正转反转反转AB CM3电电 源源ABCM3电电 源源 6.2 6.2 三相异步电动机的起动与制动三相异步电动机的起动与制动 1 1 三相异步机的起动三相异步机的起动stI起动电流起动电流 ：中小型鼠笼式电机起

9、动电流为额定电流的中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍。倍。0n定子电流定子电流 原因：起动时原因：起动时 ，转子导条切割磁力线速度很大。，转子导条切割磁力线速度很大。转子感应电势转子感应电势转子电流转子电流大电流使电网电压降低大电流使电网电压降低 影响其他负载工作影响其他负载工作频繁起动时造成热量积累频繁起动时造成热量积累 电机过热电机过热影响：影响：三相异步机的起动方法：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。采用直接起动。（2） 降压起动。降压起动。Y 起动起动自耦降压起动自耦降压起动（3）转

10、子串电阻起动。）转子串电阻起动。以下介绍以下介绍Y 起动和转子串电阻起动。起动和转子串电阻起动。Y 起动：起动： 正常正常运行运行lUAZBYXClI 起动起动ABCXYZlUlYIZUIllY33ZUIll设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为z31llYIIAZBYXC正常正常运行运行UPABCXYZ起起动动UPStstYTT31PPUU31（2）Y 起动应注意的问题：起动应注意的问题：（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。 所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合)(2UTSTY 起动起动也时ststTI,。转子

11、串电阻起动转子串电阻起动定子定子RRR线绕式转子线绕式转子起动时将适当的起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将串入转子绕组中，起动后将R短路。短路。1222202202)(IIRXREIst转子串电阻起动的特点：转子串电阻起动的特点：适于转子为线绕式的电动机起动。适于转子为线绕式的电动机起动。（1） （2）R2选的选的适当适当，转子串电阻既可以降低起动电流，转子串电阻既可以降低起动电流， 又可以增加起动力矩。又可以增加起动力矩。0Tn2R2R22RR ststTRXRURKT2220222122 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速pfsnsn1060111. 改变极对数改变极对数 有级

12、调速。有级调速。p2. 改变转差率改变转差率 s无级调速。无级调速。调速方法：调速方法：0Tn2R2R0ST2R2R22RR调速：在同一负载下能得到不同的转速。调速：在同一负载下能得到不同的转速。适用于鼠笼式电动机适用于鼠笼式电动机适用于绕线式电动机适用于绕线式电动机3. 改变电源频率改变电源频率 (变频调速变频调速) 无级调速无级调速1f变频电源变频电源 可变可变Uf ,Hz50pfsnsn106011 此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。成）。3 三

13、相异步电动机的制动三相异步电动机的制动异步电动机的制动常用下列三种方法：异步电动机的制动常用下列三种方法：1） 能耗制动能耗制动2） 反接制动反接制动3） 发电反馈制动发电反馈制动能耗制动能耗制动反接制动反接制动发电反馈制动发电反馈制动 6.3 6.3 三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据 Y132M-4型电动机型电动机三相异步电动机三相异步电动机型号型号 Y132M-4 功率功率7.5KW 频率频率50Hz电压电压380V 电流电流15.4A 接法接法转速转速1440 r/min 绝缘等级绝缘等级 B 工作方式：连续工作方式：连续功率因数功率因数 0.85 效率效率(%) 87

14、年年 月月 编号编号 XX电机厂电机厂1. 型号型号：表明不同用途，不同环境。表明不同用途，不同环境。三相异步电动机三相异步电动机机座中心高机座中心高机座长度代号机座长度代号磁极数磁极数Y 132 M-4磁极数磁极数(极对数极对数 p=2)同步转速同步转速1500转转/分分分）转/( 600pfn 转差率转差率0.04 150014401500s2. 转速转速: 电机轴上的转速（电机轴上的转速（n)。如：如： n =1440 转转/分分3. 联接方式：联接方式：Y/ 接法：接法： Y 接法：接法： 接法：接法：AB CZX YA B CZX YABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒：接线盒

15、：4. 额定电压：定子绕组在额定电压：定子绕组在指定接法指定接法下应加的下应加的线电压线电压. 说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的定值的 5 。线线电电压压AZBYXC线线电电压压ABCXYZ例：例：380/220 Y/ 是指：线电压为是指：线电压为380V时采用时采用Y接法；接法； 当线电压为当线电压为220V时采用时采用 接法。接法。5. 额定电流：额定电流：定子绕组在定子绕组在指定接法指定接法下的下的线电流。线电流。如：如：A48. 6/A2 .11/ 表示三角接法下，电机的线电流为表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，

16、相电，相电流为流为6.48A；星形接法时线、相电流均为；星形接法时线、相电流均为6.48A。6. 额定功率：额定功率： 额定功率指电机在额定运行时轴上输出的额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率功率（ ），不等于从电源吸收的功率（），不等于从电源吸收的功率（ ）。两者的）。两者的 关系为：关系为： 2P1P12PPCOSIUPNN31其中其中鼠笼电机鼠笼电机 =7293 额定负载时一般为额定负载时一般为0.7 0.9 ， 空载时功率因数很空载时功率因数很低约为低约为0.2 0.3。额定负载时，功率因数最大。额定负载时，功率因数最大。注意：实用中应选择合适容量的电机，注意：实用中应选择合适容量

17、的电机， 防止防止“大马大马” 拉拉“小车小车”的现象。的现象。7. 功率因数功率因数(cos 1)：P2PN此外还有此外还有绝缘等级绝缘等级等参数，不一等参数，不一 一介绍。一介绍。cos 1 YR系列：绕线型三相异步电动机。这种系列：绕线型三相异步电动机。这种电动机可以通过调节转子的外接电阻，电动机可以通过调节转子的外接电阻，以获得良好的起动性能和调速的要求。以获得良好的起动性能和调速的要求。 YR系列电机的绝缘、外壳防护等级、冷系列电机的绝缘、外壳防护等级、冷却方式与却方式与Y系列相同。定子绕组为系列相同。定子绕组为“Y”：接法，转子绕组也为接法，转子绕组也为“Y”接法。接法。 YR系列

18、电机适用于起动重负荷。系列电机适用于起动重负荷。YR系列系列YZ系列为鼠笼转子电动机。系列为鼠笼转子电动机。6.4 三相异步电动机基本控制环节三相异步电动机基本控制环节 6.4.1 点动控制电路点动控制电路 6.4.2 单向旋转控制电路单向旋转控制电路 6.4.3 可逆旋转控制电路可逆旋转控制电路 6.4.4 时间控制基本线路时间控制基本线路 6.4.1 6.4.1 异步机的异步机的点动控制点动控制M3ABCKMFUQSBCKMSB动作过程动作过程触头（触头（KM）打开）打开按钮松开按钮松开线圈（线圈（KM）断电）断电 电机停转。电机停转。触头（触头（KM）闭合）闭合按下按钮按下按钮（SB）

19、线圈（线圈（KM）通电）通电电机转动；电机转动；控制电路控制电路主电路主电路6.4.2 6.4.2 异步机的单向旋转控制电路异步机的单向旋转控制电路KM自锁自锁自锁的作用自锁的作用按下按钮按下按钮（SB），），线圈（线圈（KM）通电，）通电，电机起动；同时，辅助触头（电机起动；同时，辅助触头（KM）闭合，）闭合，即使按钮松开，线圈保持通电状态，电机即使按钮松开，线圈保持通电状态，电机连续运转。连续运转。KMSB2CM3ABCKMFUQSBSB1起动起动按钮按钮停车停车按钮按钮KMSB1KMSB2KHM3ABCKMFUQSKH电流成回路，电流成回路，只要接两相就可以了。只要接两相就可以了。异步机

20、的直接起动异步机的直接起动 + + 过载保护过载保护发热发热元件元件热继电热继电器触头器触头例如：甲、乙两地同时控制一台电机例如：甲、乙两地同时控制一台电机KMSB1甲甲SB2甲甲KMSB1乙乙SB1乙乙方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。多地点控制多地点控制乙地乙地甲地甲地QSKHM3AB CKMFU方法一：用复合按钮。方法一：用复合按钮。点动点动+ +连续运行连续运行(1)(1)SB3：点动：点动SB2：连续运行：连续运行控制控制关系关系该电路缺点：动作不够可靠。该电路缺点：动作不够可靠。KMSB1KMSB2KHSB3主电路主电路控制电路控制电路点动

21、点动+ +连续运行连续运行(2)(2)SBKASB1KASB2KHKMKAM3AB CKMFU方法二：加中间继电器（方法二：加中间继电器（KA）。）。控制控制关系关系SB：点动：点动SB2：连续运行：连续运行 以下以下控制电路能否实现即能点动、控制电路能否实现即能点动、又能连续运行又能连续运行 KMSB1KMSB2KHSB不能点动！不能点动！思考题思考题6.4.3 可逆旋转控制电路可逆旋转控制电路KMFKMFSB1SBFKHM3ABCKMFFUQSKHKMRKMRKMRSBR 该电路必须先停车才能由正转到反转或由该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。反转到正转。SBF和和SBR不能同

22、时按下，不能同时按下，否则会造成短路！否则会造成短路！操作过程：操作过程： SBF正转正转SBR反转反转停车停车SB1可逆旋转控制电路可逆旋转控制电路(2) - (2) - 加互锁加互锁互锁作用互锁作用：正转时，：正转时，SBR不起作用；反转不起作用；反转 时，时，SBF不起作用。从而避免两触发器不起作用。从而避免两触发器 同时工作造成主回路短路。同时工作造成主回路短路。KMFSB1KMFSBFKHKMRKMRKMFKMRM3A BCKMFFUQ SKHKMRSBR互锁互锁KMFSB1KMFSBFKHKMRKMRKMRKMFSBR可逆旋转控制电路可逆旋转控制电路(3)-(3)-双重互锁双重互锁

23、KMRM3A BCKMFFUQSKH电器互锁电器互锁机械互锁机械互锁双保险双保险机械互锁（复合按钮）机械互锁（复合按钮）电器互锁（互锁触头）电器互锁（互锁触头）可逆旋转控制电路（可逆旋转控制电路（4）-行程控制行程控制KMRM3ABCKMFFUQSKH 行程控制实质为电机的行程控制实质为电机的正反转控制，只是在行程正反转控制，只是在行程的终端要加限位开关。的终端要加限位开关。正程正程逆程逆程BA基本的行程控制电路基本的行程控制电路 控制回路控制回路KMFKHKMRSB1KMFSB2STASB3STBKMRKMRKMF限位开关限位开关正程正程限位开关限位开关STASTB逆程逆程至右极端位置撞开至

24、右极端位置撞开STA 动作过程动作过程SB2 正向运行正向运行电机停车电机停车（反向运行同样分析）（反向运行同样分析）行程控制的应用举例行程控制的应用举例 -自动自动往复运动往复运动正程正程逆程逆程电电 机机工作要求：工作要求：1. 能正向运行也能反向运行能正向运行也能反向运行 2. 到位后能自动返回到位后能自动返回电机电机STaSTbKMRSBRKMFKHKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTaSTb自动往复运动控制电路自动往复运动控制电路 限位开关限位开关采用复合式采用复合式开关。正向运开关。正向运行停车的同时，自动起行停车的同时，自动起动反向运行；反之亦然。动反向运行；反之亦然。关键措

25、施关键措施电机的电机的Y 起动起动2 电机的顺序控制电机的顺序控制6.4.4 时间控制基本线路时间控制基本线路 KMFUQSKH电机电机绕组绕组AxByCzKM -YABCXYZYZBYXCAKM- 主电路主电路KM -Y闭合，闭合，电机接成电机接成 Y 形；形；KM- 闭合，闭合，电机接成电机接成 形。形。KMFUQSKH电机AxByCzKM -YKM- KM- KTKTKM-YKM-YKM- KM- KTKM- KMSB1SB2KMY Y 起动起动控制电路控制电路KH主电路接通电源主电路接通电源延时延时KT KM- KM- Y Y 转换完成转换完成SB2 KM KT KM-Y KM- 1 电机电机M1控制要求：控制要求： 1) M1 1) M1 起动后，起动后，M2M2才能起动；才能起动； 2) M2 2) M2 可单独停车。可单独停车。2 电机电机M22 电机的顺序控制电机的顺序控制顺序控制电路顺序控制电路（1）：）：两电机两电机只保证起动的先后顺序，只保证起动的先后顺序， 没有延时要求。没有延时要求。