电动机及其基本控制电路

教育部高职高专规划教材

电工电子技术

陈小虎主编

（多学时）常用低压控制电器与应用第三部分电工电子技术

低压电器基本控制电路以电动机控制电路为主。所谓电动机控制电路，就是利用各种低压电器组成的，能控制电动机起动、反转、制动等作用的电路。电动机及其基本控制电路第10章第三部分常用低压控制电器与应用

第10章电动机及其基本控制电路10.1

三相异步电动机的基本结构10.2

三相异步电动机的工作原理10.3

具有热过载保护的控制电路10.4

接触器联锁正反转控制电路

第三部分常用低压控制电器与应用10.5

接触器与按钮复合联锁正反转控制电路

三相异步电动机的工作原理，电动机的基本控制电路三相异步电动机的工作原理第10章电动机及其基本控制电路三相异步电动机的结构及其工作原理，电动机的基本控制电路主要内容：重点内容：难点内容：10.1

三相异步电动机的基本结构概述

三相异步电动机主要包含两部分：静止不动的定子和可以旋转的转子。定子和转子之间隔着一层很小的空气隙。图3.10.1三相鼠笼式异步电动机10.1

三相异步电动机的基本结构一、定子

定子由机座（外壳）、定子铁心和定子绕组组成。

机座（外壳）：由铸铁或铸钢制成，用以支撑定子铁心。

定子铁心:是电动机磁路的一部分，为了减小涡流损失和磁滞损失，铁心由互相绝缘的硅钢片叠成，内圆周表面冲有槽，用以放置定子绕组。

定子绕组：是结构对称的三相绕组，由许多线圈连接而成，线圈用绝缘的铜（或铝）导线绕制。定子绕组是定子的电路部分。图3.10.2未装绕组的异步电动机定子10.1

三相异步电动机的基本结构二、转子

转子是电动机的转动部分，由转子铁心、转子绕组和转轴组成。

转子铁心：是圆柱形的，由硅钢片叠成，固定在转轴上。铁心外圆周上有均匀分布的槽，槽内放置转子绕组。

转子绕组：按转子绕组结构的不同，异步电动机可分为鼠笼式和绕线式两种。10.1

三相异步电动机的基本结构二、转子

鼠笼式转子绕组是由铜条通过铜环组成的闭合导体，形似鼠笼。

图3.10.3鼠笼式转子10.1

三相异步电动机的基本结构二、转子

绕线式转子绕组和定子绕组相似，通常接成星形。图3.10.4绕线式转子10.2

三相异步电动机的工作原理原理概述

三相异步电动机的定子绕组通入三相电流，产生旋转磁场并切割转子导体，在转子电路中产生感应电流，载流转子在磁场中受力产生电磁转矩，从而使转子旋转。转子转动的先决条件是旋转磁场的产生。先决条件10.2

三相异步电动机的工作原理一、定子的旋转磁场图3.10.5简化的三相定子绕组说明：为了便于分析，以简化的三相定子绕组说明。10.2

三相异步电动机的工作原理图3.10.6定子绕组中的三相电流规定：电流的参考方向是从线圈的首端指向末端。设以L1相电流i1为参考量则三相电流表示为一、定子的旋转磁场10.2

三相异步电动机的工作原理图3.10.7由三相对称电流产生的两极旋转磁场分析：在不同瞬间由三相电流产生的合成磁场的特点。一、定子的旋转磁场10.2

三相异步电动机的工作原理结论

三相异步电动机定子绕组的三相电流所产生的合成磁场是随着电流的变化在空间不断旋转，形成一个具有一对磁极（磁极对数p=1）的旋转磁场。一、定子的旋转磁场

三相电流变化一个周期T（即变化360°电角度），合成磁场在空间旋转一周。10.2

三相异步电动机的工作原理

设三相电流的频率为f，表明三相电流每秒钟交变的周期数为f二、旋转磁场的转速故旋转磁场每分钟的转速

若设定子旋转磁场为四极（磁极对数p=2），则电流变化一个周期，合成磁场在空间旋转180°，其转速为

三相电流变化一个周期T（即变化360°电角度），定子合成磁场在空间旋转一周。10.2

三相异步电动机的工作原理

二、旋转磁场的转速结论p对磁极的异步电动机的旋转磁场的转速为

表明旋转磁场的转速n0取决于电源频率和电动机的磁极对数。旋转磁场的转速亦称同步转速。10.2

三相异步电动机的工作原理

三、旋转磁场的方向旋转磁场的旋转方向与三相绕组中的电流相序有关。

L1、L2、L3三相定子绕组通入三相电流i1、i2、i3，其旋转方向与电流相序（L1-L2-L3）一致，为顺时针方向。图3.10.7由三相对称电流产生的两极旋转磁场10.2

三相异步电动机的工作原理

三、旋转磁场的方向旋转磁场的旋转方向与三相绕组中的电流相序有关。图3.10.8旋转磁场的反向旋转

若要改变旋转磁场的方向，可将定子绕组与三相电源连接的三根导线中的任意两根对调位置，旋转磁场则按逆时针方向旋转。10.2

三相异步电动机的工作原理

四、转子转动原理

转子在电磁转矩的作用下，沿旋转磁场的方向转动起来，其转速用n表示。图3.10.9转子转动的原理图

转速n总是小于旋转磁场的同步转速n0。为什么？小常识异步电动机名称的由来？感应电动机名称的由来？10.2

三相异步电动机的工作原理

四、转子转动原理转差率：转差与同步转速n0的比值，用s表示。转差：同步转速n0与转子转速n的差值。转差率s是描绘异步电动机运行的一个重要物理量。或在电动机起动瞬间，n=0，s=1，转差率最大；空载运行时，转子转速n最高，转差率最小，s＜0.5%；额定负载运行时，转子额定转速较空载转速要低，sN大约为1%

~6%。10.3

具有热过载保护的控制电路一、用途

为了保证电动机的安全运行，除了对其加装失压、欠压保护之外，还要加装专门的过载保护（热保护）装置。应用最广泛的是热继电器式保护。其正转控制电路如左图。图3.10.10具有过载保护的正转控制电路10.3

具有热过载保护的控制电路二、工作原理

图中FR为热继电器，其热元件串接在电动机的主线路中，常闭触点串在控制电路中。图3.10.10具有过载保护的正转控制电路问题：热继电器是如何实现过载保护的？热元件

常闭触点10.3

具有热过载保护的控制电路二、工作原理

图中按钮SB1和SB2构成了具有自锁功能的正转控制电路。图3.10.10具有过载保护的自锁控制电路何为自锁？10.3

具有热过载保护的控制电路二、工作原理合上开关QS，控制过程如下：按SB1KM线圈断电KM主触头断开M停转松SB2按SB2KM线圈通电KM主触头闭合起动MKM自锁触头闭合靠KM自锁触头保持M持续运转10.4

接触器联锁正反转控制电路一、用途

对电动机进行正反转控制，在生产实际中可实现转动部件的正反两个方向运行，具有可逆性。二、工作原理

完成正反转可逆控制只要将电动机三相电源进线中的任意两根对调，就可达到反转控制的目的。（1）接触器联锁正反转控制电路（2）按钮联锁正反转控制电路10.4

接触器联锁正反转控制电路二、工作原理（1）接触器联锁正反转控制电路图3.10.11接触器联锁正反转控制电路图中采用两个接触器，正转用KM1，反转用KM2。KM1主触头接通时，三相电源相序按L1-L2-L3接入电动机，实现正转。KM2主触头接通时，三相电源相序按L3-L2-L1接入电动机，实现反转。10.4

接触器联锁正反转控制电路二、工作原理（1）接触器联锁正反转控制电路图3.10.11接触器联锁正反转控制电路控制要求：KM1和KM2不能同时接通。实现方案：在KM1、KM2线圈支路相互串联了对方的一副动断辅助触点，使其实现联锁或互锁。

联锁触头10.4

接触器联锁正反转控制电路二、工作原理（1）接触器联锁正反转控制电路合上开关QS，动作原理和动作过程如下正转控制过程：按SB2KM1线圈通电KM1主触头闭合电动机M正转KM1联锁触头断开，起联锁作用，防止可能的误动作KM1自锁触头闭合反转控制过程：先按SB1KM1线圈断电KM1主触头断开KM1自锁触头断开电动机M断电KM1联锁触头闭合再按SB3KM2线圈通电KM2主触头闭合KM2自锁触头闭合KM2联锁触头断开电动机M反转10.4

接触器联锁正反转控制电路二、工作原理（1）接触器联锁正反转控制电路缺点：操作不方便，改变方向时必须先按SB1，再按SB3才行。10.4

接触器联锁正反转控制电路二、工作原理（2）按钮联锁正反转控制电路图3.10.12按钮联锁正反转控制电路其接线与图3.10.11