第7章电力拖动及其控制电路

1、第第7章章 电力拖动及其控制电路电力拖动及其控制电路7.1 三相异步电动机三相异步电动机7.2 常用的控制电器常用的控制电器7.3 电气控制电路的原理图与接线图电气控制电路的原理图与接线图7.4 三相异步电动机的起动及其控制电路三相异步电动机的起动及其控制电路7.1 三相异步电动机三相异步电动机 7.1.1 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理7.1.2 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构7.1.1 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理1旋转磁场的产生旋转磁场的产生现向定子三相绕组中分别通入三相交流电现向定子三相绕组中分别通入三相交流电iu、iv、iw，各相电流将

2、在定子绕组中分，各相电流将在定子绕组中分别产生相应的磁场，如图别产生相应的磁场，如图7-4所示。所示。7.1.1 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理图图7-4 两极定子绕组的旋转磁场两极定子绕组的旋转磁场 7.1.1 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理2旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向由图由图7-4可以看出，三相交流电的变化次可以看出，三相交流电的变化次序（相序）为序（相序）为U相达到最大值相达到最大值V相达到相达到最大值最大值W相达到最大值相达到最大值U相相将将U相交流电接相交流电接U相绕组，相绕组，V相交流电接相交流电接V相绕相绕组，组，W相交流电接相交流电

3、接W相绕组，则产生的旋相绕组，则产生的旋转磁场的旋转方向为转磁场的旋转方向为U相相V相相W相相（顺时针旋转），即与三相交流电的变化（顺时针旋转），即与三相交流电的变化相序一致。相序一致。7.1.1 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理如果任意调换电动机两相绕组所接交流电如果任意调换电动机两相绕组所接交流电源的相序，即假设源的相序，即假设U相交流电仍接相交流电仍接U相绕相绕组，组，V相交流电改与相交流电改与W相绕组相接，相绕组相接，W相相交流电与交流电与V相绕组相接，可以对照图相绕组相接，可以对照图7-4分别绘出分别绘出t=0及及t=/2 瞬时的合成瞬时的合成磁场图，如图磁场图，如图

4、7-5所示。所示。由图可见，此时合成磁场的旋转方向已变由图可见，此时合成磁场的旋转方向已变为反时针旋转，即与图为反时针旋转，即与图7-4的旋转方向相的旋转方向相反。反。7.1.1 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理由此可以得出结论：旋转磁场的旋转方向由此可以得出结论：旋转磁场的旋转方向决定于通入定子绕组中的三相交流电源的决定于通入定子绕组中的三相交流电源的相序，且与三相交流电源的相序相序，且与三相交流电源的相序UVW的方向一致。的方向一致。7.1.1 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理只要任意调换电动机两相绕组所接交流电只要任意调换电动机两相绕组所接交流电源的相序，

5、旋转磁场即反转。这个结论很源的相序，旋转磁场即反转。这个结论很重要，因为后面我们将要分析到三相异步重要，因为后面我们将要分析到三相异步电动机的旋转方向与旋转磁场的转向一致，电动机的旋转方向与旋转磁场的转向一致，因此要改变电动机的转向，只要改变旋转因此要改变电动机的转向，只要改变旋转磁场的转向即可。磁场的转向即可。 7.1.1 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理3旋转磁场的旋转速度旋转磁场的旋转速度（1）当）当2p=2（2）当）当2p=4（3）当三相异步电动机定子绕组为）当三相异步电动机定子绕组为p对对磁极时，由以上分析可得，旋转磁场的转磁极时，由以上分析可得，旋转磁场的转速为速为

6、pfn11607.1.1 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理式中，式中，f1为交流电的频率（为交流电的频率（Hz），），p为电为电动机的磁极对数；动机的磁极对数；n1为旋转磁场的转速为旋转磁场的转速（r/min），又称同步转速。），又称同步转速。7.1.1 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理4三相异步电动机的旋转原理三相异步电动机的旋转原理 把异步电动机旋转磁场的转速把异步电动机旋转磁场的转速n1与电动机与电动机转速转速n之差与旋转磁场转速之差与旋转磁场转速n1之比称为异之比称为异步电动机的转差率步电动机的转差率s，即，即下面对转差率下面对转差率s做进一步分析。做进

7、一步分析。11nnns7.1.1 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理l（1）当异步电动机在静止状态或刚接上电源）当异步电动机在静止状态或刚接上电源的一瞬间，转子转速的一瞬间，转子转速n=0，则对应的转差率，则对应的转差率s=1。l（2）如转子转速）如转子转速n=n1，则转差率，则转差率s=0。l（3）异步电动机在正常状态下运行时，转差）异步电动机在正常状态下运行时，转差率率s在在01之间变化。之间变化。7.1.1 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理l（4）三相异步电动机在额定状态（即加在电动机定子）三相异步电动机在额定状态（即加在电动机定子三相绕组上的电压为额定电压

8、，电动机输出的转矩为三相绕组上的电压为额定电压，电动机输出的转矩为额定转矩）下运行时，额定转差率额定转矩）下运行时，额定转差率SN约在约在0.010.05之间，由此可看出三相异步电动机的额定之间，由此可看出三相异步电动机的额定转速转速nN与同步转速与同步转速n1较为接近。在例较为接近。在例7.1后面给出的后面给出的一组数据即说明了这一点。一组数据即说明了这一点。l（5）当三相异步电动机空载时（即轴上没有拖动机械）当三相异步电动机空载时（即轴上没有拖动机械负载，电动机空转），由于电动机只需克服空气阻力负载，电动机空转），由于电动机只需克服空气阻力及摩擦阻力，故转速及摩擦阻力，故转速n与同步转速与

9、同步转速n1相差甚微，转差相差甚微，转差率率s很小，约为很小，约为0.040.07。7.1.2 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构 1定子定子l（1）定子铁芯）定子铁芯l定子铁芯的槽型有开口型、半开口型、半闭口定子铁芯的槽型有开口型、半开口型、半闭口型种，如图型种，如图710所示。半闭口型槽的优所示。半闭口型槽的优点是电动机的效率和功率因数较高，缺点是绕点是电动机的效率和功率因数较高，缺点是绕组嵌线和绝缘都较困难，一般用于小型低压电组嵌线和绝缘都较困难，一般用于小型低压电机中。机中。 7.1.2 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构图图7-9 三相笼型异步电动机的组成部件图三相笼型异

10、步电动机的组成部件图 7.1.2 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构l（2）定子绕组）定子绕组l定子三相绕组的结构完全对称，一般有定子三相绕组的结构完全对称，一般有6个出个出线端线端U1、U2、V1、V2、W1、W2置于机置于机座外部的接线盒内，根据需要接成星形（座外部的接线盒内，根据需要接成星形（Y）或三角形（或三角形（）联结，如图）联结，如图7-11所示。也可所示。也可将将6个出线端接入控制电路中实现星形与三角个出线端接入控制电路中实现星形与三角状的换接。状的换接。l（3）机座）机座 7.1.2 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构图图7-11 三相笼型异步电动机出线端三相笼型异

11、步电动机出线端 7.1.2 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构2转子转子3其它附件其它附件7.2 常用的控制电器常用的控制电器 工程中，常用的控制电路有各种开关、熔工程中，常用的控制电路有各种开关、熔断器、断路器、主令电器、接触器和继电断器、断路器、主令电器、接触器和继电器等。下面重点了解一下接触器和继电器。器等。下面重点了解一下接触器和继电器。7.2 常用的控制电器常用的控制电器7.2.1 接触器接触器7.2.2继电器继电器7.2.1 接触器接触器接触器是一种用途最为广泛的开关电器。接触器是一种用途最为广泛的开关电器。它利用电磁、气动或液动原理，通过控制它利用电磁、气动或液动原理，通过

12、控制电路来实现主电路的通断。电路来实现主电路的通断。 7.2.2继电器继电器继电器是一种根据外界输入信号（电信号继电器是一种根据外界输入信号（电信号或非电信号）来控制电路或非电信号）来控制电路“接通接通”或或“断断开开”的一种自动电器，主要用于控制、线的一种自动电器，主要用于控制、线路保护或信号转换。路保护或信号转换。7.3 电气控制电路的原理图与接线图电气控制电路的原理图与接线图 7.3.1 电气控制电路常用的图形符号和文电气控制电路常用的图形符号和文字符号字符号 7.3.2 电气控制电路的回路标号电气控制电路的回路标号 7.3.3 电气控制系统图电气控制系统图7.3 电气控制电路的原理图与

13、接线图 7.3.1 电气控制电路常用的图形符号和文电气控制电路常用的图形符号和文字符号字符号 7.3.2 电气控制电路的回路标号电气控制电路的回路标号 7.3.3 电气控制系统图电气控制系统图1电气原理图电气原理图2电气安装图电气安装图图图7-33所示为所示为CW6132普通车床控制板普通车床控制板安装接线图。安装接线图。7.3.3 电气控制系统图电气控制系统图1电气原理图电气原理图2电气安装图电气安装图图图7-33所示为所示为CW6132普通车床控制板普通车床控制板安装接线图。安装接线图。7.3.3 电气控制系统图电气控制系统图图图7-33 CW6132型普通车床控制板安装接线图。型普通车床

14、控制板安装接线图。7.4 三相异步电动机的起动及其控制电三相异步电动机的起动及其控制电路路7.4.1 三相异步电动机的直接起动控制电三相异步电动机的直接起动控制电路路7.4.2 三相异步电动机降压起动控制电路三相异步电动机降压起动控制电路7.4.3 三相异步电动机制动控制电路三相异步电动机制动控制电路7.4.1 三相异步电动机的直接起动控制三相异步电动机的直接起动控制电路电路三相异步电动机的起动方法有直接起动和三相异步电动机的起动方法有直接起动和降压起动两种。降压起动两种。7.4.1 三相异步电动机的直接起动控制三相异步电动机的直接起动控制电路电路1手动控制直接起动手动控制直接起动图图7.35

15、（c）所示为组合开关（倒顺开关）所示为组合开关（倒顺开关）控制电动机正反转电路，倒顺开关是一种控制电动机正反转电路，倒顺开关是一种专门用于对电动机正反转进行操作的手动专门用于对电动机正反转进行操作的手动电器，由于其触点无灭弧机构，因此，电电器，由于其触点无灭弧机构，因此，电动机功率最大不要超过动机功率最大不要超过5.5kW。正反换向操作时速度不要太快，以免引起正反换向操作时速度不要太快，以免引起过大的反接制动电流的冲击而影响使用寿过大的反接制动电流的冲击而影响使用寿命。命。7.4.1 三相异步电动机的直接起动控制三相异步电动机的直接起动控制电路电路图图7-35 电动机直接起动的手动控制电路电动

16、机直接起动的手动控制电路 7.4.1 三相异步电动机的直接起动控制三相异步电动机的直接起动控制电路电路2接触器控制的直接起动电路接触器控制的直接起动电路l（1）电动机单方向运行直接起动的控制电路）电动机单方向运行直接起动的控制电路l图图7-36所示为接触器控制电动机单方向运行所示为接触器控制电动机单方向运行的主电路与控制电路。的主电路与控制电路。 7.4.1 三相异步电动机的直接起动控制三相异步电动机的直接起动控制电路电路图图7.36 接触器控制电动机单方向运行的控制电路接触器控制电动机单方向运行的控制电路 7.4.1 三相异步电动机的直接起动控制三相异步电动机的直接起动控制电路电路l（2）电

17、动机正反向运行直接起动控制电路）电动机正反向运行直接起动控制电路l图图7-37所示为接触器控制电动机正反转的控所示为接触器控制电动机正反转的控制电路。制电路。l图图7-38所示为用接触器互锁的两地控制的控所示为用接触器互锁的两地控制的控制电路。制电路。l图图7-39所示为两个常用的具有起动和点动操所示为两个常用的具有起动和点动操作功能的控制电路。作功能的控制电路。 7.4.1 三相异步电动机的直接起动控制三相异步电动机的直接起动控制电路电路图图7.37 接触器控制电动机正反向运行的控制电路接触器控制电动机正反向运行的控制电路 7.4.1 三相异步电动机的直接起动控制三相异步电动机的直接起动控制

18、电路电路图图7-38 接触器互锁的两地控制正反转控制电路接触器互锁的两地控制正反转控制电路 7.4.1 三相异步电动机的直接起动控制三相异步电动机的直接起动控制电路电路图图7-39 接触器联锁的起动和点动控制电路接触器联锁的起动和点动控制电路 7.4.1 三相异步电动机的直接起动控制三相异步电动机的直接起动控制电路电路l当电动机容量较小，又需要直接进行正反转换当电动机容量较小，又需要直接进行正反转换接的场合，可采用图接的场合，可采用图7-40所示的控制式电路。所示的控制式电路。l图图7-40（a）所示为按钮互锁控制电路。）所示为按钮互锁控制电路。l图图740（b）所示为在按钮互锁的基础上增）所示为在按钮互锁的基础上增加了接触器互锁后构成双重互锁控制电路。加了接触器互锁后构成双重互锁控制电路。 7.4.1 三相异步电动机的直接起动控制三相异步电动机的直接起动控制电路电路图图7.40 按钮互锁的控制电路按钮互锁的控制电路 7.4.1 三相异步电动机的直接起动控制三相异步电动机的直接起动控制电路电路图图7.40 按钮互锁的控制电路按钮互锁的控制电路