第4章异步电动机及其控制

1、（1）直接起动（全压起动）直接起动（全压起动） (a) 小容量的电动机（二三十千瓦以下）；小容量的电动机（二三十千瓦以下）； (b) 电源容量足够大时。电源容量足够大时。（2）降压起动）降压起动 ： 适用于：正常运行为适用于：正常运行为联结联结的电动机。的电动机。 Y型型起动的起动转矩：起动的起动转矩： Y型型起动的起动电流：起动的起动电流：IS IsY =1313TS TsY =3 Y 降压降压起动的特点：起动的特点： (1) 电源电压不变，定子绕组接法改变；电源电压不变，定子绕组接法改变； (2) 降压比为降压比为 1Isa = KA2Is 自耦变压器自耦变压器降压降压起动的起动电流为：起

2、动的起动电流为：Tsa = KA2Ts 自耦变压器自耦变压器降压降压起动的起动转矩为：起动的起动转矩为：上一节上一节下一节下一节自耦变压器自耦变压器降压降压起动的特点：起动的特点：定子绕组接法不变，改变定子绕组的电压；定子绕组接法不变，改变定子绕组的电压；降压比降压比 KA可调可调: 0.5、0.65、0.8；0.55、0.64、0.731. 改变磁极对数改变磁极对数 p2. 改变转差率改变转差率 s 3. 改变电源频率改变电源频率 f1 (变频调速变频调速)调速方法：调速方法：二、三相异步电动机的调速二、三相异步电动机的调速 有级调速有级调速无级或有级调速无级或有级调速无级调速无级调速 n

3、= (1 s) n1 = (1 s) p60 f1上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节u变频调速变频调速 U、f 可可 变变M33整流电路整流电路逆变电路逆变电路50 Hz控制控制电路电路n0TnOfNf1 fN 直直 流流动画演示动画演示f2 f1上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节变频调速变频调速 f=50HzM3 +变频调速方法变频调速方法恒转距调速恒转距调速（f1f1N）变频调速方法可实现无级平滑调速变频调速方法可实现无级平滑调速, ,调速性调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。能优异，因而正获得越来越广泛的应用。上一页上一页下一页下一页

4、返返 回回上一节上一节下一节下一节u变极调速变极调速U1U2U3U4U1U2U3U4(a) p = 2(b) p = 1SSNNSN 采用变极调速方法的电动机称作双速电机，采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。等机床上。u变转差率调速变转差率调速（1）变压调速）变压调速UNn0TnOsMTL上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节（2）转子串电阻调速）转子串电阻调速R2R2+RCn0TnOTMM33R

5、CTL上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节 变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调速变转差率调速是绕线型电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。起重设备中。 磁极数磁极数( ( 极对数极对数 p p = 2= 2 ) )例如：例如： Y 132 MY 132 M4 4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座长度代号机座中心高（机座中心高（mmmm）三相异

6、步电动机三相异步电动机教材表教材表4-14-1中列出了各种电动机的系列代号。中列出了各种电动机的系列代号。异步电动机产品名称代号异步电动机产品名称代号上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节。通常。通常联结联结电机容量电机容量Y3kW 联联结结电电机机容容量量 kW4U2U1W2V1V2W1W2U2V2V1W1U1接线盒接线盒W1V1W2V2接电源接电源W1V1W2V2接电源接电源上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节例如：例如：380/220V380/220V、Y/Y/ 是指线电压为是指线电压为 380V 380V 时采时采用用 Y Y联结联结；线电压为

7、；线电压为 220V 220V 时采用时采用 联结联结。上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节 表示星形表示星形联结联结下下电机的线电流为电机的线电流为6.73A6.73A；三角形；三角形联结联结下线电流下线电流为为11.64A11.64A。两种接法下相电流均为。两种接法下相电流均为 6.73A6.73A。12PP cos3NN1IUP 鼠笼电机鼠笼电机 =7293电动机在额定运行时定子绕组的电动机在额定运行时定子绕组的额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率械功率 P P2 2，它不等于从电源吸取的电功率，它不等于从电源吸取的

8、电功率 P P1 1。上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节PN 三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载三相异步电动机的功率因数较低，在额定负载时约为时约为 0.70.7 0.90.9。空载时功率因数很低，只有。空载时功率因数很低，只有 0.20.2 0.30.3。额定负载时，功率因数最高。额定负载时，功率因数最高。 电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。P2cos O上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节 1N1Nnnns额定转差率指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，

9、分为为A A、E E、B B、F F、H H五级，五级，A A级最低级最低(105(105C)C)，H H级最级最高高(180(180C)C)。上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节NINs 一一Y225-4Y225-4型三相异步电动机，其额定数据如下表型三相异步电动机，其额定数据如下表所示。试求所示。试求: :（1 1）额定电流）额定电流 ；（；（2 2）额定转差率）额定转差率；（；（3 3）额定转矩）额定转矩T TN N、最大转矩、最大转矩T TM M、起动转矩、起动转矩T TS S。 例例 功率转速电压效率功率因数IS/INTS/TNTM/TN45kW1480r/mi

10、n380V92.3%0.887.01.92.2 解解 （1 1）4 4100kW100kW的电动机通常都是的电动机通常都是380V380V，联接。联接。 332N1045 10A=84.2A3cos3380 0.88 0.923PIU1480r/minn 2p 1500r/minn （2 2）由已知）由已知可知，电动机可知，电动机，。所以。所以:是四极，即是四极，即0N0150014800.0131500nnsn上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节（3 3） 32N45 109.559.55N m=290.4N m1480PTnMMNN()2.2 290.4N m=638

11、.9N mTTTTSSNN()1.9 290.4N m=551.8N mTTTT 功率选得过大不经济，功率选得过小电动机功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。容易因过载而损坏。1.1. 对于连续运行的电动机，所选功率应等于或对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。略大于生产机械的功率。2. 2. 对于短时工作的电动机，允许在运行中有短对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。械的功率。上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节 只有在需要调速、不能采用笼型

12、电动机的场只有在需要调速、不能采用笼型电动机的场合才选用绕线型电动机。合才选用绕线型电动机。 选择电动机的种类是从交流或直流、机械特性、选择电动机的种类是从交流或直流、机械特性、调速与起动性能、维护及价格等方面来考虑的。调速与起动性能、维护及价格等方面来考虑的。 绕线型电动机的基本性能与笼型相同。绕线型电动机的基本性能与笼型相同。其特点是其特点是: : 起动性能较好，并可在不大的范围内平滑调速。起动性能较好，并可在不大的范围内平滑调速。但是它的但是它的价格较笼型电动机贵，维护也较不便。价格较笼型电动机贵，维护也较不便。 ，电动机的机座和端盖上，电动机的机座和端盖上均无顶风孔，完全是封闭的。外部

13、的潮气和灰尘不均无顶风孔，完全是封闭的。外部的潮气和灰尘不易进入电动机，多用于灰尘多、潮湿、有腐蚀性气体易进入电动机，多用于灰尘多、潮湿、有腐蚀性气体、易引起火灾等恶劣环境中。、易引起火灾等恶劣环境中。 电动机的密封程度高，电动机的密封程度高，外部的气体和液体都不能进入电动机内部，可以浸在外部的气体和液体都不能进入电动机内部，可以浸在液体中使用，如潜水泵电动机。液体中使用，如潜水泵电动机。上一页上一页下一页下一页返返 回回上一节上一节下一节下一节电动机的机座和端盖下电动机的机座和端盖下方有通风孔，散热好，能防止水滴和铁屑等杂物从上方有通风孔，散热好，能防止水滴和铁屑等杂物从上方落入电动机内，但

14、潮气和灰尘仍可进入。方落入电动机内，但潮气和灰尘仍可进入。 根据工作环境的条件选择不同的结构型式，根据工作环境的条件选择不同的结构型式，如如电动机。电动机。 根据电动机的类型、功率以及使用地点的电根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。源电压来决定。 只有只有380V380V一个一个等级。等级。大功率电动机大功率电动机才采用才采用3000V3000V和和6000V6000V。电动机不但有严密的封闭结构，外电动机不但有严密的封闭结构，外壳又有足够的机械强度。适用于有易燃、易爆气壳又有足够的机械强度。适用于有易燃、易爆气体的场所，如矿井、油库和煤气站等。体的场所，如矿井、油库和煤气站等

15、。 各种生产机械因整体设计和传动方式的不同，而在各种生产机械因整体设计和传动方式的不同，而在安装结构上对电动机也会有不同的要求。国产三相安装结构上对电动机也会有不同的要求。国产三相异步电动机的几种主要安装结构型式异步电动机的几种主要安装结构型式低压低压电器电器配电配电电器电器控制控制电器电器起动器起动器时间继电器时间继电器4.6 常用低压电器常用低压电器一、一、 刀闸开关刀闸开关控制对象：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)倍异步电机额定电流倍异步电机额定电流

16、电路符号电路符号QS 二、熔断器二、熔断器作用：用于短路保护。作用：用于短路保护。电路符号电路符号FU异步电机的起动电流异步电机的起动电流 Ist=(57) 额定电流。额定电流。安秒特性安秒特性tIF选择熔体额定电流选择熔体额定电流 （ IF ）时，必须）时，必须躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护躲开起动电流，但对短路电流仍能起保护作用。通常用以下关系：作用。通常用以下关系：stFII216.11频繁起动频繁起动 的电机：的电机：stFII315.21 一般电机：一般电机： 三、控制按钮三、控制按钮常开常开(动合动合)按钮按钮电路符号电路符号SB常闭常闭(动断动断)按钮按钮电路符号电路符号S

17、B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 四、行程开关四、行程开关用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。结构与按钮类似，但其动结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。作要由机械撞击。常开（动合）触头常开（动合）触头电路符号电路符号ST常闭（动断）触头常闭（动断）触头电路符号电路符号ST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 五、五、 接触器接触器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常闭

18、常闭接触器有关符号：接触器有关符号：接触器线圈接触器线圈接触器主触头用于主电路接触器主触头用于主电路 （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用于控制电路接触器辅助触头用于控制电路 （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）接触器控制对象：电动机及其它电力负载接触器控制对象：电动机及其它电力负载接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。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。优点：安全，方便优点：安全，方便 六、六、 继电器继电器 继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，触发器继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，触发器 的主触头可以通过大电流，而继电器的的主触头可以通过大电流，而继电器的 触头只能通过触头只能通过小电流小电流。所以，继电器只能用于控制电路中。所以，继电器只能用于控制电路中。中间继电器中间继电器电压继电器电压继电器电流继电器电流继电器 时间继电