模块一三相异步电动机及其拖动控制

模块一

三相异步电动机及其拖动控制

1.1小容量三相异步电动机的拆装

三相异步电动机的单向起停控制与实现1.2

三相异步电动机的正反向起动控制与实现1.31.4笼型异步电动机的Y-Δ起动控制与实现1.5异步电动机的调试与制动控制与实现1.1项目1小容量三相异步电动机的拆装

1.1.1任务1三相异步电动机的拆卸

1.1.2任务2三相异步电动机的装配

1.1.3任务3三相异步电动机的检查

1.1.1任务1三相异步电动机的拆卸鼠笼型异步电动机主要部件拆分图1.任务实施定子——主要用来产生旋转磁场，它由定子铁心、定子绕组、机壳组成。（1）定子铁心：是电动机磁路的一部分，为了降低铁心损耗，采用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，硅钢片间彼此绝缘。铁心内圆周上分布有若干均匀的平行槽，用来嵌放定子绕组。2.知识学习——三相异步电动机的基本结构定子绕组：是电动机定子的电路部分，应用绝缘铜线或铝线绕制而成。三相绕组对称地嵌放在定子槽内。

U相首端U1U相尾端U2U相首端U1有效边U相尾端U2有效边有效边有效边精品课程系列讲座定子绕组接线：三相异步电动机定子绕组的三个首端U1、V1、W1和三个尾端U2、V2、W2，都从机座上的接线盒中引出。一般功率在3kW以下者采用星形接法（Y），在4kW以上者采用三角形接法（△）。

W1V1U1W2U2V2W1V1U1W2U2V2Y形接法△形接法接线盒首端接线柱尾端接线柱连接片连接片（尾端连接到一点）（首尾端相连）精品课程系列讲座机壳：作用是支承定子铁心和固定整个电机。包括：机座、2个端盖、接线盒、风扇罩等。机座一般采用铸铁铸造,端盖固定在机座两端。机座2、转子精品课程系列讲座——主要用来产生旋转力矩，拖动生产机械旋转。它由转子铁心、转子绕组、转轴构成。（1）转子铁心：转子铁心也属于磁路的一部分，也用0.5mm的硅钢片叠压而成。

鼠笼型转子鼠笼型转子铁心和绕组结构示意图转子绕组：用来感应出电势、电流，推动转轴在电磁力矩作用下旋转。

三相绕线型转子结构是绕组的三个出线端子接到固定在转轴上的三铜环上，通过电刷引出。鼠笼式转子绕组分类——铜条转子、铸铝转子精品课程系列讲座铜条转子铸铝转子端环铜导条端环风叶铝导条精品课程系列讲座转轴：用来固定转子铁心和传递功率，一般用中碳钢制成。转轴上还有轴承、风扇等。转轴轴承风扇143.问题研讨——三相异步电动机如何实现能量转换?

三相异步电动机的简图，外部是定子铁心，内部是转子铁心，二者之间是均匀的气隙。定子铁心中嵌放三相定子绕组，每相绕组均只有一个线圈，分别是AX、BY、CZ，三相绕组对称放置，空间互差120°。定子绕组外接三相电源，流经绕组的电流三相对称，相序为A—B—C，1)旋转磁场的产生

为了研究磁场的变化情况，选取ωt=0°、ωt=90°、ωt=210°、ωt=330°四个时刻，如图所示。三相电流产生了一个两极磁场（一对磁极），随着电流的交变，磁场在空间发生旋转，产生一个旋转磁场。产生旋转磁场的条件一是空间对称的三相定子绕组;

二是通入三相对称电流。SNNSSNSN(a)iAACBXZYiBiC(b)iBiAiCiωt0°90°210°330°结论：旋转磁场的旋转方向取决于绕组中三相电流的相序。2)旋转磁场的转向

图中，三相电流相序为A—B—C，三相绕组AX、BY、CZ按顺时针方向排列，绕组中的电流按顺时针方向先后达到最大值，故旋转磁场的转向为顺时针。

如果将定子绕组的三相电源线中的任意两相交换，则绕组中三相电流的相序即由顺时针变为逆时针，旋转磁场也相应地逆时针反向旋转。

图中的每相绕组由两个线圈串联组成，如A相绕组由线圈AX与A′X′串联成AXA′X′，首端为A，末端为X′…….。各相绕组首端之间相差60°空间角度，末端之间相差60°空间角度，均匀分布在定子铁心中。四极旋转磁场iBiAiωt0°120°240°360°iAACBZYiBiCXY′Z′X′A′B′C′ωt=360°ωt=240°ωt=120°ωt=0°NNSSSSNNSSNNNNSS

3）旋转磁场的转速

选取ωt=0°、ωt=120°、ωt=240°、ωt=360°四个时刻，可以看出，图2中的旋转磁场有两对磁极，即p=2。同样，若每相绕组由三个线圈串联组成，并在定子铁心中均匀排列，则可产生3对磁极的旋转磁场。

结论

旋转磁场的转速n1取决于电流频率f和磁极对数p。4）工作原理三相交流电源接通三相定子绕组定子绕组产生三相对称电流三相对称电流在电机内部建立旋转磁场旋转磁场与转子绕组产生相对运动(切割)转子绕组中产生感应电流感应电流转子绕组(感应电流)在磁场中受到电磁力的作用在电磁力作用下，转子逆时针方向开始旋转，转速为n

。iAACBXZYiBiC三相异步电动机原理简图三相对称电流旋转磁场感应电流4.任务拓展（1）拆卸定子绕组并找寻每组线圈的连接规律。

（2）为什么交流电动机的会采用不同的转子形式？

（3）现代交流电动机在结构上有何发展趋势？

（4）交流电动机在生产生活中有哪些典型的应用？1.1.2任务2三相异步电动机的装配1.任务实施第一步：定子部分。这主要是定子绕组的绕制、连接、嵌放、封槽口、端部整形和接线、绕组的绝缘浸漆与烘干处理等程序。第二步：安放转子。安放转子要特别小心，以免碰伤定子绕组。第三步：加装端盖。第四步：装风扇和风罩。第五步：接好引线，装好接线盒及铭牌。20精品课程系列讲座1.型号：Y2-801-4

2.额定功率：0.55kW

3.额定电压：380V4.额定电流：1.5A

5.接线方法：Y接法

6.额定频率：50Hz

7.额定转速：1390rpm8.工作方式：连续工作制S19.绝缘等级：F级10.防护等级：IP5411.标准编号：JB/T8680.1-1998

12.重量：13kg13.生产日期：05年5月14.产品编号：233815.生产企业：淮安市汇利达工贸有限公司大禹电机厂2.知识学习——异步电动机的铭牌数据含义21

旋转磁场的转速与转子（电动机）的转速之差称为转差，转差与旋转磁场的转速之比称为转差率，用s表示，即转差率s是异步电动机运行时的一个基本变量，负载变化时，s也随之改变，空载时，s＜0.005，满载时，s＜0.06。AYCBZXn1n旋转磁场转速电动机转速3.问题研讨——为什么是“异步”电动机？22【例题】

异步电动机满载时，s＜0.06故异步电动机的额定转速略小于磁场同步转速，由此可知同步转速n1=750r/min,p=4，2p=8。空载转速

n0=(1－s0)n1=(1－0.267%)×750=748r/minr/min额定转差率

某三相异步电动机，电源频率为50Hz，空载转差率s0=0.00267，额定转速nN=730r/min。试求：电机的极数2p、同步转速n1、空载转速n0

、额定转差率sN。【解】旋转磁场的同步转速为4.任务拓展（1）完成一台三相异步电动机的装配任务，其定子槽数Z1＝24槽，磁极数2p＝4，每槽匝数为100匝，单层，600相带，跨距采用短距式，绕组节距ｙ＝5。（2）分析如何改变三相异步电动机的转向。1.1.3任务3三相异步电动机的检查1.任务实施（1）三相异步电动机通电前的检查

1）检查机械部分的装配质量。2）测量绕组的绝缘电阻。3）检查绕组的三相直流电阻。

（2）电动机的空载试车1）运行时检查电动机的通风冷却和润滑情况。2）判断电动机运行音量是否正常。3）测量空载电流。4）检查电动机温升是否正常2.知识学习——三相异步电动机的空载实验、短路实验1、空载试验

测得U1=UN时的I0和P1值，可得励磁参数如下：式中Z0——空载等值阻抗，Ω；因Z0=Zm+Z1，且Zm>>Z1，则Z0≈Zm

，且其目的是测定异步电动机的空载电流I0和空载功率p0，进而求得异步电动机的励磁阻抗rm和xm，并分离出铁耗pFe和机械损耗pmec。又称为堵转试验，测取异步电动机的短路阻抗，即定、转子绕组的漏阻抗及短路特性。试验时，为了使短路电流不致太大，应降低电压进行试验，一般约为0.4UN以下。精品课程系列讲座2、短路试验

短路参数：3.问题研讨---如何判别三相异步电动机定子绕组首尾端?（1)用36V交流电源和灯泡判别首尾端3.问题研讨---如何判别三相异步电动机定子绕组首尾端?（2)用万用表或微安表判别首尾端4.任务拓展（1）对三相异步电动机进行空载实验和短路实验。（2）三相异步电动机如何进行选配。1.2项目2三相异步电动机的单向起停控制与实现

1.2.1任务1基本低压电器的检测

1.2.2任务2：单向点动控制及实现

1.2.3任务3：单向连动控制及实现

按工作电压高低，电器可分为高压电器和低压电器两大类。高压电器是指额定电压为3KV及以上的电器；低压电器是指交流电压为1000V或直流电压为1200V以下的电器。1.2.1任务1基本低压电器的检测1.知识学习1）按钮

按钮又称控制按钮或按钮开关，是一种手动控制电器。它只能短时接通或分断5Ay以下的小电流电路，向其他电器发出指令的电信号，控制其他电器动作。按钮常闭触头按钮常开触头复合触头交流接触器的外形与结构（1）作用：用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。(a)外形(b)结构2）交流接触器(KM)(1)电磁系统

接触器具有遥控功能，同时还具有欠压、失压保护的功能，接触器的主要控制对象是电动机。（2）交流接触器的结构组成铁芯、衔铁通电线圈KM(2)触头系统三对主触头两对辅助常开触点KM辅助常开KM两对辅助常闭触点辅助常闭KM体积较大，由三对常开触头组成，用于通断电动机主电路的大电流。

普通刀开关是一种结构最简单且应用最广泛的手控低压电器，广泛用在照明电路和小容量（5.5kW）不频繁起动的动力电路的主电路中,起接通电源的作用。

4)刀开关(QS)

闸刀开关的主要结构如前图所示。

安装刀开关时瓷底座应与地面垂直，手柄向上，易于灭弧，不得倒装或平装。倒装时手柄可能因自重落下而引起误合闸，危机人身和设备安全。QS符号：4)组合开关（QS)1.作用:

主要用于机床设备的电源引入开关，也可用来通断5KW以下电机电路或小电流电路。2.结构：由多层动触点和静触点组成375）熔断器FU熔断器是一种最简单有效的保护电器。在使用时，熔断器串联在所保护的电路中，作为电路及用电设备的短路和严重过载保护，主要用做短路保护。熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管（或熔座）两部分组成。熔体由易熔金属材料（铅铜）及合金制成，通常作成丝状或片状。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸或玻璃纤维制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。FU0tIIN电流越大时间越短熔断器的反时限特性熔断器的图形文字符号3.问题研讨——什么是电气图？

（1）电气图的基本认识

1）电气图的符号

2）电气控制图的分类（1）电气系统图和框图（2）电气原理图（3）电器布置图（4）电器安装接线图（5）功能图（6）电器元件明细表

3）电气原理图的绘制规则（1）原理图一般分主电路和辅助电路两部分。（2）控制系统内的全部电机、电器和其它器械的带电部件，都应在原理图中表示出来。（3）原理图中，各电器元件不画实际的外形图，而采用国家规定的统一标准图形符号，文字符号也要符合国家标准规定。（4）原理图中，各个电气元件和部件在控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排。（5）图中元件、器件和设备的可动部分，都按没有通电和没有外力作用时的开闭状态画出。（6）原理图的绘制应布局合理、排列均匀，为了便于看图，可以水平布置，也可以垂直布置。（7）电气元件应按功能布置，并尽可能按水平顺序排列，其布局顺序应该是从上到下，从左到右。电路垂直布置时，类似项目宜横向对齐；水平布置时，类似项目应纵向对齐。（8）电气原理图中，有直接联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示；无直接联系的交叉导线连接点，不画黑圆点。4.任务拓展（1）归纳低压电器检测的方法。（2）总结低压电器的选用原则与方法。（3）总结复合按钮中常开触点与常闭触点动作与复位的先后顺序。41所谓点动，即按下按钮时电动机工作，手松开按钮时，电动机即停止工作。点动控制主要用于小型起吊设备的电动机控制，如电动葫芦的操作，还用于机床刀架、横梁、立柱的快速移动，机床的调整对刀等。1.2.2任务2：单向点动控制及实现1.知识学习42主电路

闭合开关S接通电源按SB

→KM线圈得电→KM主触头闭合

→

M运转松SB

→KM线圈失电→KM主触头恢复

→

M停转动作次序1）点动控制L1L2QSM3~KML3FUFRKMSB控制电路432）电气控制线路的制作方法分析电气原理图绘制安装接线图检查电器元件固定电器元件照图接线检查线路和试车

2.任务实施

绘制安装接线图检查与接线试车通电试车453.问题研讨——三相异步电动机有哪些机械特性？1）定义：在一定条件下,三相异步电动机的转速n电磁转矩T之间的关系,即n=f(T)。也可以表述为T=f(s),称T-s曲线。46外加额定频率的额定电压，即U1＝UN，f1=fN=50Hz,定子、转子电路不外接电阻时的机械特性。2）固有机械特性（1）定义:47smsTmaxTstT0TNn1n01三相异步电动机固有机械特性曲线同步转速额定转矩起动转矩最大转矩T=f(s)当0＜s＜sm：直线当sm＜s＜1：曲线（2）曲线形状临界转差率稳定运行区：0<s<sm48n=0,s=1,T=Tst;当Tst>TN时，电机才能起动;smsTmaxTstT0TNn1n01

固有机械特性曲线A（2）特殊点A：起动点起动转矩倍数：KT＝Tst/TN(0.8~1.8)49

（1）当电源频率及电机的参数不变时，最大电磁转矩与定子绕组电压的平方成正比。B：临界点

在临界转差率sm下，电机产生最大电磁转矩Tm。smsTmaxTstT0TNn1n01

固有机械特性曲线B（2）最大电磁转矩和临界转差率都与定子电阻及定子、转子漏抗有关。（3）最大电磁转矩和转子回路电阻无关，而临界转差率与其成正比，所以调节转子回路电阻，可使最大转矩在任意s时出现。50C：额定点CsmsTmaxTstT0TNn1n01

固有机械特性曲线过载能力λ：最大电磁转矩Tm与额定电磁转矩TN之比，即λ＝Tm/

TN

(一般在1.6~2.2)额定运行点C不宜太靠近临界点B(一般sN在0.02~0.06)B额定电磁转矩TN一般等于额定负载转矩，可通过电机铭牌数据求出TN

＝9550PN

/nN

51O：同步点OsmsTmaxTstT0TNn1n01

固有机械特性曲线n=n1电机转速达到同步速。

s=0,T=0仅存在于理想电动机中。523）人为机械特性

就是人为地改变电源参数（如电源电压）或电机参数（如转子回路串电阻）而得到的机械特性。53U11降低电源电压时的机械特性曲线U13<U12<U11U12U13smsT0TNn1n（1）降低电源电压：n1不变n1＝60f1/p0sm

不变Tm变小54（2）转子回路串电阻n1不变n1＝60f1/pR1＜R2＜R3R1R2R3smsTmaxT0TNn1n转子电路串电阻时的人为机械特性曲线0sm

与转子电阻成正比变化Tm不变4.任务拓展(1)设计与实现电动机的连续运行控制电路，要求有一控制连续起动的按钮和一个停止按钮。(2)分析单向点动控制电路中产生下列故障的可能原因及其排查方法：

故障现象1：当线路进行空操作时，按下SB后，接触器KM虽能动作，但衔铁剧烈振动，发出严重噪声。

故障现象2：线路空操作试验正常，带负荷试车时，按下SB发现电动机嗡嗡响不能起动。（3）各种生产机械按负载特性的不同大致可分为恒转矩负载、恒功率负载、通风机型负载等三类，自己查阅资料来认识生产机械的负载特性。热继电器（FR）

热继电器是利用电流的热效应原理切断电路以起过载保护的电器设备。(1)串接在电动机主电路中的三个发热元件；（1）热继电器的结构组成FR发热元件图符号(2)串接在电动机控制电路中的常闭触点。FR常闭触点图符号1.2.3任务3：单向连动控制及实现1.知识学习——

发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。热继电器由于热惯性，当电路短路时不能立即动作而使电路瞬间断开，因此不能作短路保护。同理，在电动机启动或瞬间过载时，热继电器也不会动作，这样可避免电动机不必要的停车。（2）工作原理结构原理图~发热元件杠杆双金属片常闭触头控制电路主电路

增加了自锁触点KM，按钮SB松开时KM线圈保持通电，电动机保持运转，即长动（连续）控制KMW2U2SB1SBKMFR（2）单向起动控制电路的设计L1L2QSM3~KML3FUFR主电路

2.任务实施

绘制安装接线图检查与接线试车60

要使电动机长期、安全、可靠地运行，必须对其实施各项保护措施，因此保护环节是控制系统不可缺少的组成部分。保护的作用一般体现在保护电动机、电网、电器控制设备及人身安全等。下页（一）短路保护（二）过载保护(三)过流保护(四)欠压保护(五)零压保护（失压保护）电动机常用的保护措施及其保护电路3.问题研讨——电动机控制电路中需要哪些保护？61电动机各种保护可总结为下表：欠电流继电器弱磁保护欠电流继电器欠流保护行程开关限位保护过电流继电器过流保护欠电压继电器、自动开关欠压保护热继电器、自动开关过载保护电压继电器、自动开关、按钮接触器控制并具有自锁的电路零压保护熔断器、自动开关、过电流继电器短路保护采用电器保护环节采用电器保护环节94.任务拓展（1）分析单向起动控制电路中产生下列故障的可能原因及其排查方法：1）故障现象1：合上刀开关QS（未按下SB2）接触器KM立即得电动作；按下SB1则KM释放，松开SB1时KM又得电动作。2）故障现象2：试车时合上QS，接触器剧烈振动（振动频率低，约10-20Hz），主触点严重起弧，电动机轴时转时停，按下SB1则KM立即释放。（2）设计与实现多个地方对同一台三相异步电动机的起停控制（3）设计与实现三相异步电动机的点连动复合控制，共有3个控制按钮，分别是停止按钮、点动按钮和连动按钮。1.3项目3三相异步电动机的正反向起动控制与实现

1.3.1任务1双重联锁的正反向起动控制

1.3.2任务2电动机的自动往复循环控制

1.3.1任务1双重联锁的正反向起动控制一、知识学习1.知识学习—自动开关或空气开关1.作用:兼有刀开关和熔断器的作用2.符号:QF×××1.3.1任务1双重联锁的正反向起动控制66可实现短路、过载、失压保护。锁钩主触点手动闭合

过流脱扣器

欠压脱扣器衔铁释放自动空气断路器原理图连杆装置释放弹簧原理见动画67

漏电保护器又称漏电保护自动开关或漏电保安器。主要用途：当发生人身触电或漏电时，能迅速切断电源，保障人身安全，防止触电事故发生。有的漏电保护器还兼有过载、短路保护，用于不频繁起、停的电动机。

漏电保护器有单相和三相之分，该图片为单相漏电保安器，其电路就画在其面板上。1.知识学习—漏电保护器68正反转控制电路之一

———正—停—反控制电路反向起动按钮KM2KM2SB3正—停—反控制电路KM1KM1SB1SB2FR正向起动按钮增加了一组反转控制电路。

组成特点：1、增加了一组反转控制电路；2、反转时，主回路任意两相交换。AC两相交换KM2ABQSM3~KM1CFUFR主电路1.知识学习—正反向起动控制电路的设计

69FRKM1SB1KM1SB2KM2KM2SB3正反转控制电路之二

———带电气互锁的正反转控制电路

互锁电路避免了两只接触器同时得电，从而防止了由于误操作造成的主回路两相短路事故的发生。结构特点：分别在接触器回路中增加了互锁触头。KM2KM1互锁ABKM1QSM3~CKM2FUFR

将对方的常闭触头串联在自己线圈回路中，同一时间只能由一只接触器得电的控制方式称为互锁或连锁。互锁含义：互锁作用：70FRKM1KM2KM2KM1电气互锁SB1KM1SB2KM2SB3正反转控制电路之三

———带有双重互锁的正反转控制含有双重互锁的正反转控制结构特点：

在上一套电路的基础上，改换一对具有两组触头的起动按钮，并将常闭触头串接在对方的回路中,形成机械互锁。即使电气闭锁失灵，KM1和KM2也不会同时得电，增加了互锁的可靠性。

三种电路的比较

与前两组（正—停—反）控制线路相比较，最后一组电路可以直接进行正反转的变换控制，提高了劳动效率及安全性。

SB3SB2机械互锁71双重互锁正反转动作示意图

2.任务实施

绘制安装接线图检查与接线试车73（1）定义:转子转速从零到稳定运行这一过程（2）衡量指标：Is、Ts、ts、平滑、经济在保持起动转矩Ts一定大小的前提下，起动电流Is越小越好（3）起动电流倍数KI：＝Is/IN(一般在5~8倍)影响其它用电设备的正常运行电机发热厉害起动电流大的害处：起动电流大时，起动转矩并不大3.问题研讨——三相异步电动机直接起动存在哪些问题？

74直接起动电机容量？（4）多大容量的电动机允许直接起动？一般10kW及以下经验公式：3.问题研讨——三相异步电动机直接起动存在哪些问题？

（5）起动要求起动电流和起动转矩两项是主要的：（1）电动机应有足够大的起动转矩。（2）在保证一定大小的起动转矩的前提下，起动电流越小越好。4.任务拓展双重联锁的正反向起动控制线路的常见故障分析与排除故障现象1：按下SB2或SB3时，KM1、KM2均能正常动作，但松开按钮时接触器释放。故障现象2：按下SB2接触器KM1剧烈振动，主触点严重起弧，电动机时转时停；松开SB2则KM1释放。按下SB3时KM3的现象与KM1相同。1.3.2任务2电动机的自动往复循环控制

行程开关又称限位开关或位置开关，它利用生产机械运动部件的碰撞、使其内部触点动作，分段或切断电路，从而控制生产机械行程、位置或改变其运动状态常用行程开关的外形a）按钮式b）单滚轮式c）双滚轮式JLXK-11型行程开关的结构图常开触点常闭触点1.知识学习——行程开关1.知识学习——小车行程控制电路的设计

791.知识学习——自动往复控制线路设计SB2KM1FRKM1SQ2SB3KM2KM2SQ1SB1KM2KM1SQ1SQ2SB2KM1得电正转左移常闭断开常开接通SQ2KM1断电KM2得电QSSQ1常闭断开常开接通KM1断电、左移停止KM2得电、电机反转反转右移右移停止电机正转KM1M3~KM2QSFUFUSQ1SQ22返回

2.任务实施

绘制安装接线图检查与接线试车812）转子串频敏变阻器起动3.问题研讨——绕线式异步电动机采用哪些方法起动呢？1）转子串接电阻器起动82R”’R”R’K3K3K2K2K1K!

绕线式电动机起动的接线图和特性曲线321hidfb0gecaan1nOTLTs2Ts1T1）转子串接电阻器起动方法83起动电流小，起动转矩大优点适用于重载启动，如桥式起重机、卷扬机、龙门吊车等重载设备。所需起动设备较多，缺点起动时有一部分能量消耗在起动电阻上起动级数较少，过程不够平滑。84起动时：f2=f1＝50Hz,此时铁心中涡流损耗和磁滞损耗大，等效电阻大。2）转子串频敏变阻器起动转子串频敏变阻器起动ABCKK频敏变阻器实质上是一台铁损很大的三相电抗器结构一个三相铁心线圈，其铁心不用硅钢片而用厚钢板叠成。工作原理起动结束时：f2=sNf1=(1~3)Hz,此时铁心中涡流损耗和磁滞损耗非常小，可不计。限制了起动电流，增大了起动转矩，提高了功率因数。4.任务拓展（1）分析自动往复循环运动控制电路中产生下列故障的可能原因及其排查方法：故障现象1：试车中发现正方向行程控制动作正常，而反方向无行程控制作用。挡块操作SQ2而电动机不停车。检查接线未见错误。故障现象2：试车时，电动机起动后设备运行，部件到达规定位置，挡块操作行程开关时接触器动作，但部件运动方向不改变，继续向前移动而不能返回。（2）设计与实现全自动增压给水控制系统。系统要求：此系统采用水压罐压力表检测水箱压力，当水压不足时，自动向水箱加水；当水压足够时，自动停止加水。1.4项目4笼型异步电动机的Y-Δ起动控制

1.4.1任务1手动Y-Δ起动控制电路

1.4.2任务2时间继电器转换的Y-Δ起动控制线路

871.知识学习——Y-△降压起动方法

Y-Δ起动原理图KM3ΔYFUKM2KM1UVW方法：起动时将定子绕组接成Y形，起动结束运行时定子绕组则改接成△形。1.4.1任务1手动Y-Δ起动控制电路I’sXYZIYU1´UNCBA（b）（a）

CYX

BAZIΔIsCBAUN起动电流大小：为直接三角形起动的1/3起动转矩大小：Ts’=1/3Ts也为直接三角形起动的1/389适用：特点：起动电流小起动转矩小轻载或空载、定子绕组是△接法方法简单，价格便宜1.知识学习——手动起动器

1.4.1任务1手动Y-Δ起动控制电路

2.任务实施

绘制安装接线图检查与接线试车92

方法：起动串电抗器（电阻），完成后切除1）降压起动：定子串电抗器或电阻起动应用：能耗较大，实际应用不多。3.问题研讨——笼型异步电动机还有哪些降压起动的方法？

932）降压起动：自耦变压器（起动补偿器）起动

自耦变压器降压起动接线图ABC“运行”

QS“起动”FUTM3~方法：适用：起动电流：起动转矩：

Y形或△形接法都可使用，变比可调；设备体积大，投资较贵。943）降压起动：延边三角形起动542AI1s‘

187693BC

8I1s619742B35AC它介于自耦变压器起动与Y-△起动方法之间。起动接法运行接法特点重量轻；但内部接线复杂。4.任务拓展（1）故障现象1：起动时，开始电动机得电转速上升，经1s左右忽然发出嗡嗡声并伴有转速下降，继而断电停转。（2）故障现象2：起动时正常。当手柄搬到“△”位时，电动机发出异响，转速突降，熔断器动作，电动机停转。1.知识学习——时间继电器（KT）

时间继电器是在感受外界信号后，其执行部分需要延迟一定时间才动作的一种继电器，分有通电延时型和断电延时型。常用的种类有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式。

上图为JS7-A空气阻尼式时间继电器是利用空气阻尼的原理来获得延时的。主要由电磁系统、气室及触点系统组成。1.4.2任务2时间继电器转换的Y-Δ起动控制线路97(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(a)线圈一般符号(b)通电延时线圈(c)断电延时线圈(d)通电延时闭合动合（常开）触点(e)通电延时断开动断（常闭）触点（f）断电延时断开动合（常开）触点（g）断电延时闭合动断（常闭）触点（h）瞬动触点时间继电器符号98KM2(△)KM3(Y)KT线圈通电后延时闭合KT线圈通电后延时断开起、保、停控制线路Y-△接触器互锁切换至△后，KT线圈断电(省电),但△接要自锁1.知识学习——时间继电器转换的Y-Δ起动控制电路的设计

2.任务实施

绘制安装接线图检查与接线试车3.问题研讨——还有哪些种类的继电器？什么是电磁式继电器？

继电器是一种根据电量（电流、电压）或非电量（时间、速度、温度、压力等）的变化自动接通和断开控制电路，已完成控制和保护任务的电器。虽然继电器和接触器都是用来自动接通或断开电路，但是它们仍有很多不同之处。继电器可以对各种电量或非非电量的变化作出反应的，而接触器只有在一定的电压信号下动作；继电器用于切换小电流的控制电路，而接触器则用来控制大电流电路，因此继电器触头容量较小（不大于5A），且无灭弧装置。1011)电磁式继电器工作原理

(1)电流继电器（电磁铁，电流线圈）

(2)电压继电器（电磁铁，电压线圈）

(3)中间继电器（电磁铁，电压线圈）2)电磁式继电器的图形及文字符号KIKI触点I>KI过电流继电器线圈KVKV触点U<KV欠电压继电器线圈KAKA触点KA中间继电器线圈4.任务拓展（1）分析时间继电器转换的Y-Δ起动控制线路中产生下列故障的可能原因及其排查方法故障现象：线路经万用表检测动作无误，进行空操作试车时，操作SB2后KT及KM2、KM1得电动作，但延时过5秒而线路无转换动作。4.任务拓展分析按电流原则控制转子电路串电阻起动控制电路原理1.5项目5异步电动机的调试与制动控制与实现

1.5.1任务1双速电动机控制及实现

1.5.2任务2电源反接制动控制及实现

1.5.3任务3能耗制动控制及实现

1051.5.1任务1双速电动机控制及实现2）调速方法

1）调速定义（1）变极调速——p（2）变频调速——f1（3）变转差调速——s是指在生产负载TL不变的情况下，通过人为地改变电动机的有关参数来达到速度变化的目的。

n=n1(1-s)=60f1(1-s)/p从一种稳定状态到另一种稳定状态1.知识学习——异步电动机的调速方法106（1）三相异步电动机的变极调速方法：反向变极法：通过改变电子绕组的接法，使之半绕组中的电流反向，极数就可以改变。因n1=60f/p发生改变，电机转速也发生改变原理：107

串联并联

两极电机：

四极电机：108

设备简单、体积小、重量轻，具有较硬的机械特性，稳定性好；但这种调速有级调速，且绕线结构复杂、引出头较多，调速级数少。因绕组改接后，使得绕组中流过电流相序发生了变化。所以要保证电机转向不变，需改变绕组相序，适用于起重机、传输带等的恒转矩负载

Y（低速）/YY（高速）接线方式△（低速）/YY（高速）适用于金属切削机床的恒功率负载优缺点注意：109无级调速，平滑、调速范围广、效率高，但需要专门的设备（变频器）成本高。（2）三相异步电动机的变频调速为了保证Φm不变，必须U1/f1=为常数注意：优缺点因U1~E1=4.44f1N1Kw1Φm,若f1减小，如U1不变，则电机中磁通Φm将增加，使铁心饱和，从而造成损耗加大，电机过热。110

缺点：低压时机械特性太软，转速变化大优点：方法简单，主要用于中小容量的绕线式异步电机（起重机）（3）三相异步电动机的变转差调速

方法一：

降低定子电压

方法二：转子串电阻

适合于鼠笼式电动机优点：调整范围宽。此法适合于绕线式电动机缺点：设备复杂、成本高、损耗高、效率低U11降低电源电压时的机械特性曲线U13<U12<U11U12U13smsT0TNn1nR1＜R2＜R3R1R2R3smsTmaxT0TNn1n减小电流，减小电磁转矩，电动机转速下降原理

111

超同步串级调速（相位相同）

方法三：串级调速

在转子回路串接一附加电势Ef，频率与转子电势相同低同步串级调速（相位相反）因电流减小，电磁转矩减小，电动机转速下降因电流增大，电磁转矩增大，电动机转速上升方法：类型：1.知识学习——双速异步电动机电气控制电路设计KM1为三角形联接接触器，实现低速控制。KM2为双星形联接接触器，实现高速控制。1.知识学习——双速异步电动机电气控制电路设计利用时间继电器自动实现从低速到高速转换的控制电路

2.任务实施

绘制安装接线图检查与接线试车

3.问题研讨——三相异步电动机如何选配？

电动机的类型选择电动机功率选择电动机的转速选择电动机温升的选择4.任务拓展（1）分析手动切换的双速控制线路中产生下列故障的可能原因及其排查方法故障现象：按下SB2后，KM1和电动机工作正常，按下SB3松开后，KM1和电动机均停止工作。（2）实现自动控制的双速控制线路的制作与调试。1171.5.2任务2电源反接制动控制及实现2）调速方法

1）调速定义（1）变极调速——p（2）变频调速——f1（3）变转差调速——s是指在生产负载TL不变的情况下，通过人为地改变电动机的有关参数来达到速度变化的目的。

n=n1(1-s)=60f1(1-s)/p从一种稳定状态到另一种稳定状态1.知识学习——电源反接制动118注意（1）电源反接制动方法原理改变电源的相序为了限制制动时电流，增大制动时转矩，在转子回路中串入制动电阻因s=(-n1-n)/(-n1)=(n1+n)/n1>1,转差率s大于1电磁转矩T方向改变，使得T和n反向1.5.2任务2电源反接制动控制及实现1.知识学习——电源反接制动作用：根据速度的大小通断电路结构：定子、转子和触头原理：与异步电动机类似参数：动作转速：>120rpm

复位转速：<100rpm1.知识学习——速度继电器定子---由硅钢片迭成笼型空心圆环套在转子上，装有鼠笼型短路绕组。符号转子---圆柱形永久磁铁，与电动机同轴连接。1.知识学习——电源反接制动M13~

Q

FUKM1FR1RL1L2L3KM2KS速度继电器高速吸持，低速释放L1与

L3两相调换SB2KM1KM2KM1KM2SB1FRKM1nKM1KM2KS控制过程分析：△t1SB2KM1启动M1运转制动SB1KM1断电KM2得电反接制动n下降KS释放KM2断电制动结束1.知识学习——单向反接制动控制电路的设计

2.任务实施

绘制安装接线图检查与接线试车3.问题研讨——三相异步电动机如何进行日常维护与故障处理？

(1)起动前的检查(2)起动时的注意事项(3)运行中的监视(4)电动机的定期维修3.问题研讨——三相异步电动机如何进行日常维护与故障处理？

(5)常见故障及排除方法1）调查。2）察看。察看的方法要按电机故障情况灵活掌握，有时可以把电动机接上电源进行短时运转，直接观察故障情况再进行分析研究。有时电机不能接电源，可通过仪表测量或观察来进行分析判断，然后再把电机拆开，测量并仔细观察其内部情况，找出其故障所在。4.任务拓展（1）单向反接制动控制电路的常见故障分析与排除故障现象1：电动机起动正常，按下SB1时电动机断电但继续惯性运转，无制动作用。故障现象2：按下SB1电动机制动，但KM2释放时，电动机转速仍较高（约300r/min），不能很快停车。故障现象3：电动机制动时，KM2释放后电动机徐徐反转。（2）三相异步电动机故障检修模拟练习模拟练习电动机冒烟、转速急速下降、发出异响或发热等的故障检修。。1261.5.3任务3能耗制动控制及实现2）调速方法

1）调速定义（1）变极调速——p（2）变频调速——f1（3）变转差调速——s是指在生产负载TL不变的情况下，通过人为地改变电动机的有关参数来达到速度变化的目的。

n=n1(1-s)=60f1(1-s)/p从一种稳定状态到另一种稳定状态1.知识学习——制动方法127（1）机械制动（电磁抱闸）（2）电气制动（能耗、反接、回馈）制动定义制动方法电磁转矩T与电动机转速n方向相反1.5.3任务3能耗制动控制及实现1.知识学习——制动方法128