第4章三相异步电动机及其控制-2

1、第四章第四章 异步电动机及其控制异步电动机及其控制 4.1 三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造 4.2 异步电动机的工作原理异步电动机的工作原理 4.3 异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性 4.4 异步电动机的启动和调速异步电动机的启动和调速 4.5 异步电动机的铭牌数据和选择异步电动机的铭牌数据和选择 4.6 常用低压电器常用低压电器 4.7 常用电动机控制线路常用电动机控制线路4.6 常用低压电器常用低压电器低压低压电器电器配电配电电器电器控制控制电器电器开关开关熔断器熔断器接触器接触器继电器继电器起动器起动器时间继电器时间继电器热继电器热继电器1 1 刀开关与组合开关刀开关与

2、组合开关控制对象：控制对象：380V， 5.5kW 以下小电机以下小电机 考虑到电机较大的起动电流，刀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：闸的额定电流值应如下选择：（35)异步电机额定电流异步电机额定电流电路符号电路符号QS二、常用低压电器结构与性能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HZ10系列系列-1 HZ10系列组合开关系列组合开关HZ10系列组合开关(以下称开关)适用于交流50赫兹380及以下，直流220伏及以下的电气线路中，供手动作不频繁地接通或分断电路；换接电源或负载；测量电路之用，也可

3、控制小容量电动机。 组合开关HZ10系列系列-2控制按钮结构示意图控制按钮结构示意图1-按钮按钮 2-复位弹簧复位弹簧 3-常闭静触头常闭静触头 4-动触头动触头 5-常开静触头常开静触头控制按钮有控制按钮有3种结构形式种结构形式常开常开(动合动合)按钮按钮电路符号电路符号SB复合按钮复合按钮复合按钮：复合按钮： 常开按钮和常开按钮和 常闭按钮做在一起。常闭按钮做在一起。电路符号电路符号SB常闭常闭(动断动断)按钮按钮电路符号电路符号SB 熔断器的符号熔断器的符号作用：用于短路和过电流保护。作用：用于短路和过电流保护。电路符号电路符号FU 热继电器热继电器是电流通过发热元件加热使双金属片弯曲，

4、是电流通过发热元件加热使双金属片弯曲，推动执行机构动作的电器。主要用来保护电动机或其它推动执行机构动作的电器。主要用来保护电动机或其它负载免于过载以及作为三相电动机的断相保护负载免于过载以及作为三相电动机的断相保护 发热元件发热元件a.结构结构：I I常闭触头常闭触头双金双金属片属片扣板扣板b.工作原理：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。断开。功能功能：过载保护：过载保护热

5、继电器热继电器l c.表示符号发热元件发热元件串联在主电路中串联在主电路中串联在控制电路中串联在控制电路中常闭触头常闭触头FRFR1) 接触器的用途和分类接触器的用途和分类定义定义电磁式的接触器是利用电磁吸力的作用使主触电磁式的接触器是利用电磁吸力的作用使主触点闭合或断开电动机电路或负载电路的控制电点闭合或断开电动机电路或负载电路的控制电器。器。接触器是用来频繁地、远距离地接通或分断电接触器是用来频繁地、远距离地接通或分断电动机主电路或其他负载电路的自动控制电器。动机主电路或其他负载电路的自动控制电器。用途用途控制电动机的起动、反转、制动和调速等控制电动机的起动、反转、制动和调速等 。控制电动

6、机主电路和大电流电路的通断的开关控制电动机主电路和大电流电路的通断的开关电器电器。分类分类交流接触器、直流接触器交流接触器、直流接触器4. 接触器常闭触点线圈电源常开触点2) 接触器的组成和工作原理接触器的组成和工作原理结构结构线圈线圈铁芯铁芯衔铁衔铁主触头主触头弹簧弹簧辅助辅助触头触头M3电机电机动作过程动作过程线圈通电线圈通电衔铁被吸合衔铁被吸合触头闭合触头闭合电机接通电机接通电源电源接触器的工作原理与应用电路接触器的工作原理与应用电路接触器线圈接触器线圈接触器主触头接触器主触头用于主电路用于主电路 （流过的电流大，（流过的电流大，需加灭弧装置需加灭弧装置）常开常开常闭常闭接触器辅助触头接

7、触器辅助触头用于控制电路用于控制电路 （流过的电流小，无（流过的电流小，无需加灭弧装置需加灭弧装置）KMKMKMKM3）图形和文字符号）图形和文字符号4）接触器外形及技术参数5）简单的接触器控制）简单的接触器控制ABCM3刀闸起隔离作用刀闸起隔离作用自保持自保持停止停止按钮按钮起动起动按钮按钮特点：特点：小电流控小电流控 制大电流。制大电流。QFUSB2SB1KMKMKM选择交流接触器的经验法对额定电压为380 V的接触器，如果知道了电动机的额定功率，则相应的接触器的额定电流约是电机功率的2倍。接触器的选择继电器的定义和分类继电器的定义和分类定义定义继电器是根据某种输入信号来接通或断开小电流控

8、制电路，继电器是根据某种输入信号来接通或断开小电流控制电路，实现远距离控制和保护的自动控制电器。其输入量可以是电实现远距离控制和保护的自动控制电器。其输入量可以是电流、电压等电量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电流、电压等电量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电量，而输出则是触头的动作或者是电路参数的变化。量，而输出则是触头的动作或者是电路参数的变化。 继电器一般由输入继电器一般由输入和和两部分组成，两部分组成，前者用以反映输入量的高低，后者用以接通或切断电路。前者用以反映输入量的高低，后者用以接通或切断电路。 常用的继电器是有触点的，触点有通和断两种状态，状常用的继电器是有触点的，触点

9、有通和断两种状态，状态的改变由某种机构带动。态的改变由某种机构带动。5 继电器分类分类继电器的种类很多，按输入信号的性质分为：继电器的种类很多，按输入信号的性质分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器、压力继电器等。按工作继电器、速度继电器、压力继电器等。按工作原理分为：电磁式继电器、感应式继电器、电原理分为：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器和电子式继电器等。按动式继电器、热继电器和电子式继电器等。按输出形式分为：有触点和无触点两类。按用途输出形式分为：有触点和无触点两类。按用途分为：控制用和保护用继电器等。分为

10、：控制用和保护用继电器等。 l 电压继电器电压继电器(KV)(KV)：触点的动作和线圈的触点的动作和线圈的电压电压大小大小有关的继电器叫电压继电器，有关的继电器叫电压继电器，它用于它用于电力拖动系统电力拖动系统的电压保护和控制，使用时的电压保护和控制，使用时与与并联。并联。l特点：其线圈的匝数特点：其线圈的匝数多多而而线径细线径细。l分类：分类：按线圈电流的种类可以分为交流和直流电压按线圈电流的种类可以分为交流和直流电压继电器，按吸合电压大小又可以分为过电压、欠电继电器，按吸合电压大小又可以分为过电压、欠电压和零电压继电器。压和零电压继电器。l 图形符号和选用图形符号和选用1）电磁式继电器）电

11、磁式继电器 电流继电器电流继电器(KI)(KI)l 触点的动作和线圈的动作电流大小有关的继触点的动作和线圈的动作电流大小有关的继电器叫电流继电器，使用时电流继电器的线电器叫电流继电器，使用时电流继电器的线圈与负载串联。圈与负载串联。l 特点：其线圈的匝数少而粗。特点：其线圈的匝数少而粗。l 分类：分类：按线圈电流的种类可以分为交流和直按线圈电流的种类可以分为交流和直流电流继电器，按吸合电流大小又可以分为流电流继电器，按吸合电流大小又可以分为过电流和低电流继电器。过电流和低电流继电器。l 图形符号和选用图形符号和选用中间继电器中间继电器(KA)(KA)：是一种电压继电器：是一种电压继电器 中间继

12、电器的作用是中间继电器的作用是增加增加被控制线路的被控制线路的数量数量 或或加大加大触点允许的触点允许的断开容量断开容量，以达到分配控制，以达到分配控制 信号和功率放大的目的。信号和功率放大的目的。l表示符号表示符号 中间中间继电器继电器l技术参数：技术参数：额定电压、额定电流、触点对数、线圈电压、规格。额定电压、额定电流、触点对数、线圈电压、规格。l选用：选用：l中间继电器和接触器的区别：中间继电器和接触器的区别：相同点：相同点：输入信号都是电压，都是利用电磁机构的工作原理输入信号都是电压，都是利用电磁机构的工作原理进行工作的。进行工作的。不同点：不同点：中间继电器用于小电流的控制电路，在控

13、制电路中中间继电器用于小电流的控制电路，在控制电路中起信号传递、放大、翻转和分路等作用，主要用来扩展起信号传递、放大、翻转和分路等作用，主要用来扩展触点数量，实现逻辑控制。触点数量，实现逻辑控制。 接触器用于频繁地、远距离地接通或分断电动机主接触器用于频繁地、远距离地接通或分断电动机主电路或其他负载电路。电路或其他负载电路。 它是一种执行电器。它的触点分它是一种执行电器。它的触点分为主触点和辅助触点，大部分情况下它还带有灭弧装置为主触点和辅助触点，大部分情况下它还带有灭弧装置。 最为常用的一种控制电器。最为常用的一种控制电器。l作用作用l分类：通电延时型、断电延时型。分类：通电延时型、断电延时

14、型。 按工作原理分类，有电磁式、电动机式、空气阻尼式、电子式等。按工作原理分类，有电磁式、电动机式、空气阻尼式、电子式等。最常用的是电子式时间继电器，其他产品已基本淘汰。最常用的是电子式时间继电器，其他产品已基本淘汰。l表示符号：文字符号：表示符号：文字符号：KT时间继电器时间继电器实物图实物图 空气阻尼式时间继电器空气阻尼式时间继电器的工作原理的工作原理线圈线圈常开触头常开触头延时闭合延时闭合 常闭触头常闭触头延时打开延时打开 衔铁衔铁常闭触头常闭触头常开触头常开触头线圈通电线圈通电 衔铁吸合（向下）衔铁吸合（向下） 连杆动作连杆动作 触头动作触头动作动作过程动作过程 低压断路器低压断路器俗

15、称空气开关，是一种自动开关。俗称空气开关，是一种自动开关。 作用作用 用于分配电能、不频繁地启动异步电动机以及对电源线路及电动用于分配电能、不频繁地启动异步电动机以及对电源线路及电动机等的保护。当发生严重的过载、短路或欠电压等故障时能自动机等的保护。当发生严重的过载、短路或欠电压等故障时能自动切断电路。是低压配电线路应用非常广泛的一种保护电器。切断电路。是低压配电线路应用非常广泛的一种保护电器。 结构和工作原理结构和工作原理 组成：触头、灭弧系统和各种脱扣器组成：触头、灭弧系统和各种脱扣器 结构和工作原理见图。结构和工作原理见图。 过电流脱扣器过电流脱扣器 热脱扣器热脱扣器 失压脱扣器失压脱扣

16、器 远程控制脱扣器远程控制脱扣器6.低压断路器低压断路器 表示符号表示符号 主要参数：额定电压、额定电流、通断能力主要参数：额定电压、额定电流、通断能力 产品类型介绍产品类型介绍 从小到大、从简单的到智能化负载的产品从小到大、从简单的到智能化负载的产品6.低压断路器低压断路器6.低压断路器低压断路器 低压断路器 产品图片6.低压断路器低压断路器 低压断路器选择低压断路器选择主要是选择主要是选择额定电流额定电流、额定电压、额定电压热脱扣器的整定电流应与所控制负载的额定电流一热脱扣器的整定电流应与所控制负载的额定电流一致致欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压。欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额

17、定电压。过电流脱扣器的额定电流过电流脱扣器的额定电流 大于或等于线路的最大负大于或等于线路的最大负载电流。载电流。 对单台设备：对单台设备： IZKIq 式中，式中，k为安全系数，可取为安全系数，可取1.51.7；Iq 电动机的起电动机的起动电流。动电流。对多台电动机：对多台电动机：IZK(Iqmax+ 电路中其它的工作电流电路中其它的工作电流) 式中，式中，k也可取也可取1.51.7；Iqmax 为最大一台电动机为最大一台电动机的起动电流。的起动电流。 当电网正常运行时，不论三相负载是否平衡，通过零序电流互感器主电路的三相电流的相量和等于零，因此其二次绕组中无感应电动势，漏电保护器也工作于闭

18、合状态。一旦电网中发生漏电或触电事故，上述三相电流的相量和不再等于零，因为有漏电或触电电流通过人体和大地而返回变压器中性点。于是，互感器二次绕组中便产生感应电流加到漏电脱扣器上。当达到额定漏电动作电流时，漏电脱扣器就动作，推动开关装置的锁扣，使开关打开，分断主电路。 6.低压断路器低压断路器漏电保护器4.7 常用电动机控制线路常用电动机控制线路 概述概述 三相笼型异步电动机在生产实际中用量最三相笼型异步电动机在生产实际中用量最大。大。 其电气控制线路大都由继电器其电气控制线路大都由继电器/接触器和接触器和按钮等有触点的低压电器组成。按钮等有触点的低压电器组成。 1、全压启动控制线路、全压启动控

19、制线路 这是最基本的电动机控制线路这是最基本的电动机控制线路。是任何一个电气工程师需要。是任何一个电气工程师需要熟记于心的电路。熟记于心的电路。 组成：组成： 主电路主电路由刀开关由刀开关QS、熔断、熔断器器FU1、接触器、接触器KM的主触的主触点、热继电器点、热继电器FR的热元件的热元件和电动机和电动机M构成。构成。 控制电路控制电路由热继电器由热继电器FR的的常闭触点、停止按钮常闭触点、停止按钮SB1、启动按钮、启动按钮SB2、接触器、接触器KM常开触点以及它的线常开触点以及它的线圈组成。圈组成。4.7 常用电动机控制线路常用电动机控制线路 工作原理工作原理 启动时，合上刀开关启动时，合上

20、刀开关QS，主电路引入三相电，主电路引入三相电源。源。 按下启动按钮按下启动按钮SB2，接触器，接触器KM线圈通电，其常开线圈通电，其常开主触点闭合，电动机接通电源开始全压启动，同主触点闭合，电动机接通电源开始全压启动，同时接触器时接触器KM的辅助常开触点闭合，使接触器的辅助常开触点闭合，使接触器KM线圈有两条通电路径。这样当松开启动按钮线圈有两条通电路径。这样当松开启动按钮SB2后，接触器后，接触器KM线圈仍能通过其辅助触点通电并线圈仍能通过其辅助触点通电并保持吸合状态。保持吸合状态。 重要概念：重要概念：这种依靠接触器本身辅助触点使其线这种依靠接触器本身辅助触点使其线圈保持通电的现象称为圈

21、保持通电的现象称为自锁自锁。起自锁作用的触点。起自锁作用的触点称为自锁触点。称为自锁触点。 要使电动机停止运转，按停止按钮要使电动机停止运转，按停止按钮SB1SB1，接触器，接触器KMKM线圈失电，则其主触点断开。切断电动机三相线圈失电，则其主触点断开。切断电动机三相电源，电动机电源，电动机M M自动停车，同时接触器自动停车，同时接触器KMKM自锁触自锁触点也断开，控制回路解除自锁。松开停止按钮点也断开，控制回路解除自锁。松开停止按钮SB1SB1，控制电路又回到启动前的状态。，控制电路又回到启动前的状态。4.7 常用电动机控制线路常用电动机控制线路 全压启动控制线路全压启动控制线路 控制线路的

22、保护环节控制线路的保护环节 短路保护：短路保护：FU1、FU2 过载保护：过载保护：FR 失压和欠压保护失压和欠压保护: KM4.7 常用电动机控制线路常用电动机控制线路点动控制线路点动控制线路生产实际的需要生产实际的需要工作过程工作过程2、正反转、正反转控制线路控制线路生产实生产实际的需要际的需要工作原工作原理理工作过程工作过程 基本控制线路（不能使用）基本控制线路（不能使用） 正停反正停反 重要概念：重要概念：将其中一个接触器的常闭触点串入另将其中一个接触器的常闭触点串入另一个接触器线圈电路中，则任一接触器线圈先带电一个接触器线圈电路中，则任一接触器线圈先带电后，即使按下相反方向按钮，另一

23、接触器也无法得后，即使按下相反方向按钮，另一接触器也无法得电，这种联锁通常称为电，这种联锁通常称为互锁互锁，即二者存在相互制约，即二者存在相互制约的关系。的关系。 正反停正反停3、多地点控制线路、多地点控制线路生产实际的需要生产实际的需要工作过程工作过程4、顺序控制线路、顺序控制线路生产实际的需要生产实际的需要类型类型基于动作先后顺序基于动作先后顺序基于时间控制基于时间控制工作过程工作过程基于时基于时间控制间控制基于动作基于动作先后顺序先后顺序5、自动循环控制线、自动循环控制线路路生产实际的需要生产实际的需要工作过程工作过程6、星形、星形三角形降压启动控制线路三角形降压启动控制线路特点和适用场

24、合特点和适用场合优点：启动电流特性好，结构简单，价格低；优点：启动电流特性好，结构简单，价格低；缺点：由于启动转矩也降低到了原来的缺点：由于启动转矩也降低到了原来的1/3，所以转矩特性差。，所以转矩特性差。适合于轻载或空载启动的场合。适合于轻载或空载启动的场合。7、反接制、反接制动控制动控制线路线路工作工作过程过程讲解讲解8、变极调速控制、变极调速控制8、变极调速控制、变极调速控制9、电气控制线路图、电气控制线路图 定义：定义：为了表达生产机械的电气控制系统的结构为了表达生产机械的电气控制系统的结构、原理等设计意图，为了便于电气系统的安装、原理等设计意图，为了便于电气系统的安装、调试、使用和维

25、修，需要将电气控制系统中各电调试、使用和维修，需要将电气控制系统中各电器元件及其连接线路用一定的图形表达出来，这器元件及其连接线路用一定的图形表达出来，这种图就是电气控制系统图。种图就是电气控制系统图。 种类：种类：电气原理图、电器布置图电气原理图、电器布置图和和电气安装接线电气安装接线图图 绘制原则：绘制原则：应根据简明易懂的原则，采用统一规应根据简明易懂的原则，采用统一规定的图形符号、文字符号和标准画法来绘制。定的图形符号、文字符号和标准画法来绘制。4.7 常用电动机控制线路常用电动机控制线路电气控制线路图的绘制原则电气控制线路图的绘制原则 绘制绘制电气原理图电气原理图时应遵循的原则时应遵

26、循的原则 电气原理图一般分电气原理图一般分主电路主电路和和辅助电路辅助电路两部分。两部分。 主电路主电路是电气控制线路中大电流通过的部分，包括是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件；一般由组合开从电源到电机之间相连的电器元件；一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成。和电动机等组成。 辅助电路辅助电路是控制线路中除主电路以外的电路，其流是控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小。辅助电路包括控制电路、照明电过的电流比较小。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。其中控制电路是由按钮路、信号电路和保护电路。其中控制电路是由按钮、接触器和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触、接触器和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。点、保护电器触点等组成。