环境工程电工电子-第三章课件

1、第一节 三相异步电动机第二节 常用低压电器 第三节 三相异步电动机的电气控制第四节 认识单向异步电动机第五节 环保机械电器控制第三章 交流电动机与其电气控制线路第六节 环保设备电气布置化学工业出版社电动机概述实现电能与机械能相互转换的设备称为电机。电动机发电机一、什么是电机二、电机的分类电能转换为机械能的旋转电机机械能转换为电能的旋转电机按能量的转换电机分为：直流电机交流电机本章所讲的异步电动机是交流电动机的一种。根据电能的电流种类分为：电机直流发电机直流电动机异步电机异步电动机异步发电机同步电机同步发电机同步电动机（主要运行方式）单相电动机两相电动机三相电动机交流电机电机异步电机异步电动机异

2、步电动机的优缺点优点：结构简单，工作可靠，维修方便，价格低 廉，运行平稳，因此得到了广泛的应用机 床、水泵占全国电动机容量的85%以上。缺点：调速比较困难。不能实现无级调速，现在已 经有变频器。10KW以下的已经相当可靠。本章主要讨论：三相异步电动机的结构、工作原理、转速与转差率、转矩和机械特性、以及电动机的起动、反转、调速及制动的基本原理和方法。一、三相异步电动机的结构 定子和转子两部分1.定子定子由定子铁芯.定子绕组和机座组成2.转子转子由转子铁芯和转子绕组.转轴、风扇组成第一节 三相异步电动机VVWUUW三相异步机的结构定子转子二、三相异步电动机的工作原理1、基本原理 在装有手柄的蹄形磁

3、铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变，导体转动的方向和磁极旋转的方向相同。这就是异步电动机的基本原理。2、旋转磁场异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极U1V2W1V1W2()电流出()电流入U2U1U2V2W1V1W2U1U2V1V2W1W2合成磁场方向：向下U2V1W2U1V2W1U1U2V2W1V1W2AU2V2W1V1W2同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：旋转方向：取决于三

4、相电流的相序。改变电机的旋转方向：换接其中两相。旋转磁场的旋转方向3、电磁转矩 定子绕组产生旋转磁场，转子绕组中有感应电流产生，由左手定则可知转子绕组将受电磁力作用，该力对转轴形成力矩，称电磁转矩，方向和定子旋转磁场方向一致，电动机在电磁转矩作用下，顺着旋转磁场的方向旋转。极对数（P）的概念U1U2V1V2W1W2此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：U1U2V2W1V1W2极对数（P）的改变CYABCXYZAXBZ 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。AXBYCZ极对数CYABCXYZAXBZ极对数和转速的关系三相异步电动机的同步转速极对数每个电流

5、周期磁场转过的空间角度同步转速电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速（额定转速）:电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但 异步电动机无转距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）无转子电流提示：如果转差率S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 的概念：异步电机运行中:电动机起动瞬间:（转差率最大）三相异步电动机的调速 调速是指用人为的方法来改变异步电动机的转速。调速方法：（1）改变定子绕组的磁极对数变极调速 （2）改变供电电网的频率变频调速 （3）改变电动机的转差率 三相异步电动机型号Y160M6 功率7.5KW 频率50Hz电压380V

6、电流17A 接法转速970r/min 绝缘等级B 工作方式连续 年 月 编号 电机厂（1）型号Y180M24鼠笼型异步电动机机座中心高mm机座长度代号磁极数铁芯长度号三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的简单测试三相交流异步电动机的测试方法与步骤如下：（1）看铭牌数据，找额定值。（2）打开接线盒，找到接线图，根据接线方法查找该电机采用哪一种方法运行的。（3）机械方面的检查。（4）接线可靠。接线端子处无打火痕迹，机壳采取接地或接零保护。（5）定子绕组直流电阻的测试。三相绕组的阻值应均匀相等，正常阻值约为几欧姆至十几欧姆。（6）定子绕组绝缘电阻的测试。阻值应为0.5M以上。（7）运行电流的测试。 第

7、二节 常用低压电器 低压电器配电电器控制电器开关熔断器接触器继电器按钮时间继电器热继电器一、开关及按钮1、刀开关控制对象：380V， 5.5kW 以下小电机 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：（35)*异步电机额定电流电路符号QS闸刀开关种类：1、按极数分：单极、双极、三极2、按用途分：单投、双投3、按操作方法分：手柄操作式 杠杆操作式 电动操作机构式4、按结构分：平板式 条架式 安装时，电源线应接在静触点上；有熔丝的闸刀开关，负荷线应接在闸刀下侧熔丝的另一侧；垂直安装时，操作把柄向上合为接通电源，向下拉为断开电源。2、组合开关 组合开关又称为转换开关，主要用于接通或切断电

8、路、转换电源、控制小型异步电动机的启动、停止、正反转或局部照明。3、按钮 按钮属于控制电器，按钮不直接控制主电路的通断，而是控制接触器或继电器的线圈，再通过接触器的主触头去控制主电路的通断。 合理选用按钮的颜色。停止按钮选用红色钮；启动按钮优先选用绿色钮，但也允许选用黑、白或灰色钮；一钮双用（启动/停止）不得使用绿、红色，而应选用黑、白或灰色钮。控制按钮常开(动合)触点电路符号SB常闭(动断)触点电路符号SB复合按钮电路符号SB二、交流接触器 交流接触器是用来频繁的、远距离接通或切断主电路或大容量控制电路的自动控制电器。 由电磁操作机构、触点和灭弧罩装置组成。 触点分为：主触点和辅助触点。线圈

9、铁芯衔铁主触头弹簧辅助触头M3电机交流接触器动作过程线圈通电衔铁被吸合触头闭合电机接通电源380电路符号交流接触器有关符号：接触器线圈接触器主触头用于主电路 （流过的电流大，需加灭弧装置）动合动断接触器辅助触头用于控制电路 （流过的电流小，无需加灭弧装置）接触器控制对象：电动机及其它电力负载接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。三、中间接触器 中间继电器属于控制电器，在电路中起着信号传递、分配等作用，因其主要作为转换控制信号的中间元件，故称为中间继电器。 四、熔断器作用：用于短路保护。电路符号FU五、热继电器 利用电流的热效应来推动触电动作的一种保护电器。主要由发热元件、双金属片、触

10、点系统和传动机构等组成。发热元件串联在主电路中串联在控制电路中动断触头FRFR发热元件功能：过载保护热继电器结构：I常闭触头双金属片工作原理： 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。扣板六、低压断路器 又称自动空气断路器，用作接通和断开带负载电路。当负载发生过载、短路、失压等故障时，能够自动切断故障电路。第三节 三相异步电动机的电气控制一、三相异步电动机的启动中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5 7 倍。 大电流使电网电压降低 影响其他负载工作频繁起动时造成热量积累 电机过热影响：原因：起动时 ，转子导条

11、切割磁力线速度很大。转子感应电势转子电流0=n刀开关直接控制三相电源闸刀开关熔断器三相电机（一）三相异步电动机直接启动控制电路M3L1L2L3KMFUQSKMSB点动控制动作过程触头（KM）打开按钮松开线圈（KM）断电 电机停转。触头（KM）闭合按下按钮（SB） 线圈（KM）通电电机转动；控制电路主电路FRFR电动机连续运行自保持KMSB1CM3ABCKMFUQSBSB2起动按钮停车按钮KM注意：接触器线圈电压380V时，采用此种接线方式。点动+连续运行连续运行按钮点动运行按钮（二）三相异步电动机降压启动控制电路-换接降压启动 KM2闭合运行KM3闭合Y启动自耦降压启动 KM2闭合降压启动KM

12、3闭合正常运行二、电机的正反转控制KM1KM1SB1SB2FRKM2KM2KM2SB3M3ABCKM1FUQSFR 该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。SB2和SB3不能同时按下，否则会造成相间短路！操作过程： SB2正转SB3反转停车SB1正转电机的正反转控制 加互锁互锁作用：正转时，SB3不起作用；反转 时，SB2不起作用。从而避免两触发器 同时工作造成主回路短路。KM1SB1KM1SB2FRKM2KM2KM1KM2M3ABCKM1FUQ SFRKM2SB3互锁KM1SB1KM1SB2FRKM2KM2KM2KM1SB3电机的正反转控制双重互锁KM2M3L1L3KM1FUQSFR

13、电器互锁机械互锁双保险机械互锁（复合按钮）电器互锁（互锁触头）L21、时间继电器 时间继电器的感测机构接收到外界动作信号后，要经过一段时间后触电才动作。 按延时方式可分为：通电延时和断电延时。三、电机的时间控制KT时间继电器触头类型断 电 式动断断电后延时闭合动合断电后延时断开通 电 式瞬时动作延时动作动断触点动合触点动合通电后延时闭合动断通电后延时断开2-换接启动控制线路 按下启动按钮SB1，电动机Y型启动，延时若干时间后，电动机型运行，按下停止按钮SB2，电动机停止。 1、行程开关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，但其动作要由机械撞击。四、电机的行程控制常开（动合）

14、触头电路符号ST常闭（动断）触头电路符号ST2限位控制线路 按下前移启动按钮，行车前移，碰到前移位置开关，行车停止；按下后移启动按钮，行车后移，碰到后移位置开关，行车停止；按下停止按钮，行车停止 五、电机的制动控制 制动指在异步电动机轴上加一个与其旋转磁场方向相反的转矩，使电动机减速或停止。制动机械制动：靠摩擦方法产生制动转矩。 如： 电磁抱闸电气制动：是使电动机产生的电磁转矩 与电动机的旋转方向相反。有：能耗制动、反接制动、回馈制动1、反接制动 将三相电源中的任意两相对调，使电动机的旋转磁场反向，产生一个与原转动方向相反的制动转矩，迅速降低电动机的转速。2、能耗制动能耗制动是当电动机脱离三相

15、电源后，迅速在电动机定子绕组上加一直流电源，使定子绕组产生恒定的磁场，根据电磁感应原理，在电动机转子中产生与惯性转动方向相反的力矩，从而使电动机制动停转的方法。 第四节 认识单向异步电动机定子转子定子绕组定子中通入单相交流电后，形成脉动磁场。其磁感应强度按正弦分布，且随时间按正弦变化。.结构：定子放单相绕组（其中通单相交流电）； 转子一般用鼠笼式。1.电容分相式启动K笼型绕组CU1V1U1 U2: 主绕组V1 V2：启动绕组K：离心开关启动时，开关K闭合，使两绕组电流 相位差约为90，从而产生旋转磁场，电机转起来；转动正常以后离心开关被甩开，启动绕组被切断。工作原理U2V2应用：电容式起动电动

16、机的转向与旋转磁场的方向有关， 旋转磁场的方向与两绕组的电流相位有关， 只要把两电流的相位互换， 即把电容接到主绕组上作为起动绕组， 或把副绕组反接， 让其电流滞后于主绕组90， 则旋转磁场换向， 电机反向。 电容式起动电动机的起动转矩和起动电流较大， 一般可以用于较高起动转矩的电冰箱、 水泵、 空压机等设备中。 单相电动机的定子磁极的极面上套装了一个铜环，如图所示。2.罩极式单相电机定子磁极转子短路环 定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。 图中电机的转动

17、方向：瞬时针旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先。第五节 环保机械电器控制电动执行器：一般由三相异步电动机、齿轮减速箱、转矩限制机构、手动自动切换机构、开度指示器和电器元件等组成。 阀门1、电动阀门 电动阀门主要用于液体、气体和风系统管道介质流量的调节。电动阀门结构分为两部分，上半部分为电动执行器，下半部分为阀门 电动阀门的控制要求是：按下开阀按钮KA时，阀门打开，按下关阀按钮GA时，阀门关闭。 DL型电流继电器保护2、真空泵电动机 真空泵是一种输送机械，它可以把气体或液体从设备内抽吸出来，从而使设备内的压力低于一个大气压。 环保设备中真空泵的用途常常是用来造成某种程度的真空

18、，来实现工艺操作过程。 真空泵电动机的控制要求是：一主机一备用机，两者可互相切换使用，并具有电气互锁。电路中设置开泵、停泵指示灯。 主机备用机开泵指示灯停泵指示灯3、离心式水泵电动机控制 离心式水泵简称“离心泵”，它是一种利用水的离心运动的抽水机械，它由泵壳、叶轮、泵轴、泵架等组成。 离心式水泵的抽水高度称为扬程。它是采用“吸进来”、“甩出去”，的方法来抽水的。 其中吸水扬程由大气压决定： 泵的总扬程=吸水扬程+压水扬程离心式水泵的控制要求是：有三种启动方式，即配电屏控制、控制台控制、机旁箱控制等方式，线路中设置有控制台和机旁箱开泵、停泵指示灯。 配电屏控制控制台控制机旁箱控制联机控制要求 离

19、心式水泵机组联动是指离心式水泵、出水电动阀门及公用的真空泵三者之间的开、停机程序，在电气上予以自动完成的操作方式。可通过PLC进行程序控制。 4、沉淀池排泥机控制 在污水处理厂中，沉淀池用于沉淀污水中污泥的作用，要定时进行排泥处理。沉淀池排泥机目前主要有：平流式沉淀池机械吸泥机和平流式斜管沉淀池牵引式刮泥机两种。平流式沉淀池机械吸泥机按吸泥口的运动轨迹来分，有扫描式和桁架式。 桁架式吸泥机由桥式桁架、机械传动装置、集泥板、吸泥口和虹吸管等部件组成。集泥板随桁架行走，将池底污泥汇集至吸泥口，经虹吸管排至排泥槽。若虹吸排泥比较困难，可采用离心泵抽取。桁架式吸泥机控制要求是：手动或自动控制电动机的正

20、反转，带动桁架的往返运动，实现刮泥。由限位开关实现自动控制和电机正反转的联锁控制 右限位开关左限位开关5、曝气鼓风机控制 在大型污水处理厂中，曝气池是利用活性污泥法进行污水处理的构筑物。主要由池体、曝气系统和进出水口三个部分组成。 鼓风机的作用是将空气压入曝气池内以向污水充氧。一组曝气鼓风机控制系统由辅助油泵、出风阀、鼓风机、放空阀等控制回路组成。曝气鼓风机控制要求：（1）鼓风机开机前，按下启动按钮QA，先启动辅助油泵。（2）当油管中油压达到2公斤/平方厘米时，FY接通端子2，接触器JC通电，启动鼓风机主电动机，同时自动关闭放空阀（当FY接通端子1时，由中间继电器1ZJ动作可实现油压低鼓风机主

21、电动机自动停车）。（3）当风管中风压上升到0.7公斤/平方厘米时出风阀控制线路中的FY接通左边端子，自动打开出风阀。（4）鼓风机停车前，首先按下FA停止按钮，打开放空阀。再按下停止按钮TA，使主电动机和辅助油泵停车，时间继电器4SJ延时动作，关闭出风阀。辅助油泵控制线路出风阀控制线路 鼓风机控制线路 放空阀控制线路 6、平流式隔油装置控制 隔油装置安装在平流式隔油池内，借助装置的往返动作起到收集水面上浮油及刮去沉泥的作用。 控制过程如下： 平流式隔油机开机时刮板电动机正转交流接触器ZC通电，刮板前移，刮至隔油池前端头时，压动限位开关1XK，刮板停止，中间继电器2ZJ通电，同时开启前端头的电动阀

22、门，自动排泥。通过时间继电器1SJ延时，将该阀关闭。与此同时，刮板电机反转交流接触器FC通电，刮板后移，刮至隔油池后端头时，压动限位开关2XK，刮板停止，中间电器3ZJ通电，同时开启后端头的电动阀门，又自动排泥，通过时间继电器2SJ延时，将该阀关闭，与此同时，刮板电机正转交流接触器ZC通电，刮板前移，重复上述动作。 前端头电动阀门控制线路 后端头电动阀门 隔油装置控制线路 第六节 环保设备电气布置一、泵房电气布置泵房的电气布置主要有以下五个部分构成。1变配电室布置要求（1）给泵房供配电的变电站及配电室，在条件许可时，应尽量靠近泵房，以缩短配电距离，方便维护管理。（2）当变电站与配电室合建时，变电站与泵房的配电柜可合并布置，以简化系统和减少配电柜数量。（3）当配电室与泵房合建时，应