單元五交流電動機及控制

1、機座：鑄鋼或鑄鐵機座：鑄鋼或鑄鐵W2U2V2V1W1U1接線盒接線盒W1V1W2V2U1U2 轉子轉子: 在旋轉磁場作用下，產(chǎn)生感應電動勢或電在旋轉磁場作用下，產(chǎn)生感應電動勢或電流。流。鼠籠轉子鼠籠轉子(1) 鼠籠式轉子鼠籠式轉子 鐵芯槽內放銅條，端鐵芯槽內放銅條，端 部用短路環(huán)形成一體。部用短路環(huán)形成一體。 或鑄鋁形成轉子繞組?；蜩T鋁形成轉子繞組。(2) 繞線式轉子繞線式轉子 結構簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改結構簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機的機械特性。變電動機的機械特性。 結構復雜、價格較貴、維護工作量大；轉子結構復雜、價格較貴、維護工作量大；轉子外加電阻可人為改變電

2、動機的機械特性。外加電阻可人為改變電動機的機械特性。 120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiU1U2V1V2W1W2AiCiCiAiBiitmIoiCiAiBitmIo0n規(guī)定規(guī)定 i : “+” 首端流入，尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 U1V2W1V1W2U2()電流出電流出( )電流入電流入U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2 60t U1U2V2W1V1W2NS0 t 60 90t 600CiBiAii tmIoSNSN0nU1U1U2W2V1W1V2U1U1U2W2V1W1V2分析可知：三

3、相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉的磁場分析可知：三相電流產(chǎn)生的合成磁場是一旋轉的磁場 即：即：2. .0t 60t 任意調換兩根電源進線任意調換兩根電源進線(電路如圖電路如圖)CiU1U2W1W2V1V2AiBi0mICiBiAi tiomINSNS即：即：1pCiBiAioimI tBiU1U2V1V2W1W2AiCiU1U2V2W1V1W2NSW1V2U1V1W1U2V2W2U1U2V1W2AiBiCiAX XNSZ CZBYB Y A C SN極對數(shù)極對數(shù)2p旋轉磁場的磁極對數(shù)旋轉磁場的磁極對數(shù)與三相繞組的排列有關與三相繞組的排列有關分分）轉轉 /( 6010fn 工頻：工頻：Hz501 f

4、分分）轉轉 /( 30000 np=1時時0mICiBiAi tiomIU1U2V2W1V1W2NSU1U2V2W1V1W2NSU1U2V2W1V1W2NSX NSA X ABZCYZ C Y B SN0t 60tp=2時時BiCiAiit mI0分分）轉轉/( 150026010 fn0n30AX XZ CZBYB Y A C NSNS)/( 6011分轉pfn 2p180分）轉/( 50011p360分）轉/( 0003極對數(shù)極對數(shù)每個電流周期每個電流周期磁場轉過的空間角度磁場轉過的空間角度同步轉速同步轉速)f(Hz501 3p120分）轉/( 00014p分分）轉轉/( 75090旋轉磁

5、場轉速旋轉磁場轉速n1與頻率與頻率f1和極對數(shù)和極對數(shù)p有關。有關。11nnns 例如：例如： Y 132 M4 用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數(shù)。磁極數(shù)磁極數(shù)( 極對數(shù)極對數(shù) p = 2 )機座長度代號機座長度代號機座中心高（機座中心高（mm）三相異步電動機三相異步電動機例如：例如：380/220V、Y/ 是指線電壓為是指線電壓為 380V 時采用時采用 Y連接連接；線電壓為；線電壓為 220V 時采用時采用 連接連接。電動機在額定運行時定子繞組的電動機在額定運行時定子繞組的例如：例如： Y / 6.73 / 11.64 A 表示星形表示星形連接連接

6、下電機下電機的線電流為的線電流為 6.73A；三角形；三角形連接連接下線電流為下線電流為 11.64A。兩種接法下相電流均為。兩種接法下相電流均為 6.73A。12PP cos3NN1IUP 鼠籠電機鼠籠電機 =72 93額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機機械功率械功率 P2，它不等于從電源吸取的，它不等于從電源吸取的電功率電功率 P1。 三相異步電動機的功率因數(shù)較低，在額定負載三相異步電動機的功率因數(shù)較低，在額定負載時約為時約為 0.7 0.9?？蛰d時功率因數(shù)很低，只有。空載時功率因數(shù)很低，只有 0.2 0.3。額定負載時，功率因數(shù)最高。額定負載時

7、，功率因數(shù)最高。 電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉速。電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉速。NnNN2N9550nPT 1N1Nnnns指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為A、E、B、F、H五級，五級，A級最低級最低(105C)，H級最級最(180C)。例：例：一臺一臺Y225M-4型的三相異步電型的三相異步電 動機，定子繞組動機，定子繞組型連接，其額定數(shù)據(jù)為：型連接，其額定數(shù)據(jù)為：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V， N=92.3%，cos N=0.88， Ist/IN=7.0, Tst/TN=1.9，Tmax/T

8、N=2.2，求：，求：A2849230880380310453. 1)NNN3N2Ncos310 UPI 4 .5890 . 72 .840 . 7NstII 2）由由nN=1480r/min，可知，可知 p=2 （四極電動機）（四極電動機）minr 15000/n 013. 015001480150000N nnns3）mN 429014804595509550NN2N .nPTmN 9638429022)(NNmaxmax .TTTTmN 8551429091)(NNstst .TTTT 問題：問題：。 一般中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的一般中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的5 7

9、 倍倍; 電動機的起動電動機的起動 二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起動二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起動。星形星形-三角形三角形(Y ) 換接起動換接起動自耦降壓起動自耦降壓起動(3) 轉子串電阻起動轉子串電阻起動L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1動觸點動觸點Y動觸點動觸點靜觸點靜觸點Y 起動器接線起動器接線簡圖簡圖31Y llII31L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1UPU1+Ul+U2V1V2W1W2 工作工作L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U

10、1U2Ul+U1V1V2W1W2lUU31P (a) 僅適用于正常運行為三角形連接的電機。僅適用于正常運行為三角形連接的電機。 )(2StUT (b) Y 起動起動 ststTIY 換接起動適合于空載或輕載起動的場合換接起動適合于空載或輕載起動的場合SYtst31TT UlU1W2V2W1+U2V1UP+Ul+U1W2V2W1U2V1L1L3L2FUQQ2R 12220220)(st2IIRXREIRR滑環(huán)滑環(huán)電刷電刷定子定子轉子轉子起動電阻起動電阻 M3M3 pfsnsn106011 f=50HzM3 +變頻調速方法變頻調速方法恒轉距調速（恒轉距調速（f1f1N）變頻調速方法可實現(xiàn)無級平滑調

11、速變頻調速方法可實現(xiàn)無級平滑調速,調速性調速性能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應用。能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應用。A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSSA1X1A2X2iiP=1 采用變極調速方法的電動機稱作雙速電機，采用變極調速方法的電動機稱作雙速電機，由于調速時其轉速呈跳躍性變化，因而只用在對由于調速時其轉速呈跳躍性變化，因而只用在對調速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床調速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機床上。等機床上。A1A2X1X2SN 在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相在斷開三相電源的同時，給電動機其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與

12、繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與旋轉的轉子作用，產(chǎn)生了與轉子旋轉方向相反的旋轉的轉子作用，產(chǎn)生了與轉子旋轉方向相反的轉距（制動轉距），使轉子迅速停止轉動。轉距（制動轉距），使轉子迅速停止轉動。制動方法制動方法機械制動機械制動電氣制動電氣制動能耗制動能耗制動反接制動反接制動發(fā)電反饋制動發(fā)電反饋制動nF轉子轉子T n0=0 +-運轉運轉制動制動RP運轉運轉nFT n0 當電動機轉子的轉速大于旋轉磁場的轉速當電動機轉子的轉速大于旋轉磁場的轉速時，旋轉磁場產(chǎn)生的電磁轉距作用方向發(fā)生變時，旋轉磁場產(chǎn)生的電磁轉距作用方向發(fā)生變化，由驅動轉距變?yōu)橹苿愚D距。電動機進入制化，由驅動轉距變?yōu)橹苿愚D距。電

13、動機進入制動狀態(tài)，同時將外力作用于轉子的能量轉換成動狀態(tài)，同時將外力作用于轉子的能量轉換成電能回送給電網(wǎng)。電能回送給電網(wǎng)。nF轉子轉子T n0n n0 在在例例1中中(1)如果負載轉矩為如果負載轉矩為 510.2Nm, 試試問在問在U=UN和和U =0.9UN兩種情況下電動機能否起兩種情況下電動機能否起動？（動？（2）采用）采用Y- 換接起動時，求起動電流和換接起動時，求起動電流和起動轉矩。起動轉矩。 又當負載轉矩為額定轉矩的又當負載轉矩為額定轉矩的80%和和50%時，電動機能否起動？時，電動機能否起動？ (1) Tst = 551.8Nm 510.2 N. m mN2510mN 447855

14、1902st .T (2) Ist =7IN=7 84.2=589.4 AA519645983131st stY.II 在在U = 0.9UN 時時132329183%8042909183%80NstY .TT121459183%5042909183%50NstY .TT起動起動mN918385513131ststY .TT(3)5 5 常用控制和保護電器常用控制和保護電器 實現(xiàn)繼電接觸控制的電氣設備，統(tǒng)稱為控制電器，實現(xiàn)繼電接觸控制的電氣設備，統(tǒng)稱為控制電器，如刀閘、按鈕、繼電器、接觸器等。下面介紹常用控制如刀閘、按鈕、繼電器、接觸器等。下面介紹常用控制電器的用途及電工表示符號。電器的用途及

15、電工表示符號。 電動機的控制包括電動機的起動、制動、反轉等電動機的控制包括電動機的起動、制動、反轉等1、刀開關：一般用于不頻繁操作的低壓電路中、刀開關：一般用于不頻繁操作的低壓電路中,用作用作接通和切斷電源。由閘刀（動觸點）、靜插座（靜觸接通和切斷電源。由閘刀（動觸點）、靜插座（靜觸點）、手柄和絕緣底板等組成。點）、手柄和絕緣底板等組成。刀開關一般與熔斷器串聯(lián)使用，刀開關一般與熔斷器串聯(lián)使用，以便在短路或過載時以便在短路或過載時熔斷器熔斷而自動切斷電路。安裝時電源線應接在靜熔斷器熔斷而自動切斷電路。安裝時電源線應接在靜觸點上，負荷線接在與閘刀相連的端子上。觸點上，負荷線接在與閘刀相連的端子上。

16、 垂直安裝時，手柄向上合為接通電源，向下拉為斷開垂直安裝時，手柄向上合為接通電源，向下拉為斷開電源，不能接反，否則會因為閘刀松動落下而誤將電源電源，不能接反，否則會因為閘刀松動落下而誤將電源接通接通。 刀開關的額定電流應大于其所控制的最大負荷電流。刀開關的額定電流應大于其所控制的最大負荷電流。2. 組合開關組合開關 組合開關又稱轉換開關，由數(shù)層動、靜觸片組裝組合開關又稱轉換開關，由數(shù)層動、靜觸片組裝在絕緣盒而成的。動觸點裝在轉軸上，用手柄轉動在絕緣盒而成的。動觸點裝在轉軸上，用手柄轉動轉軸使動觸片與靜觸片接通與斷開。可實現(xiàn)多條線轉軸使動觸片與靜觸片接通與斷開。可實現(xiàn)多條線路、不同連接方式的轉換

17、。路、不同連接方式的轉換。 轉換開關中的彈簧可使動、靜觸片快速斷開，利于熄滅轉換開關中的彈簧可使動、靜觸片快速斷開，利于熄滅電弧。但轉換開關的觸片通流能力有限，一般用于交流電弧。但轉換開關的觸片通流能力有限，一般用于交流380V、直流直流220V，電流，電流100A以下的電路中做電源開關。以下的電路中做電源開關。M33. 按鈕按鈕(手動切換電器手動切換電器)(b) 結構結構按鈕常用于接通和斷開控制電路。按鈕常用于接通和斷開控制電路。按鈕的外形圖和結構如圖所示。按鈕的外形圖和結構如圖所示。按鈕開關的外形和符號按鈕開關的外形和符號(a) 外形圖外形圖常閉觸點常閉觸點復位彈簧復位彈簧支柱連桿支柱連桿

18、常閉靜觸頭常閉靜觸頭橋式動觸頭橋式動觸頭常開靜觸頭常開靜觸頭外殼外殼4SBSB結結構構符符號號名名稱稱常閉按鈕常閉按鈕( (停止按鈕停止按鈕) )常開按鈕常開按鈕( (起動按鈕起動按鈕) )復合按鈕復合按鈕SB1234123按鈕帽按鈕帽符號符號FU熔斷器額定電流熔斷器額定電流IF的選擇的選擇(1) 電燈、電爐等電阻性負載電燈、電爐等電阻性負載IF IL(3) 頻繁起動的電機頻繁起動的電機(2) 單臺電機單臺電機 常用的熔斷器有插入式熔斷器、螺旋式熔斷器、常用的熔斷器有插入式熔斷器、螺旋式熔斷器、管式熔斷器和有填料式熔斷器。管式熔斷器和有填料式熔斷器。52.電電動動機機的的起起動動電電流流熔熔絲

19、絲額額定定電電流流 261 .電電動動機機的的起起動動電電流流熔熔絲絲額額定定電電流流 (自動開關自動開關)主觸點主觸點手動閉合手動閉合銜鐵釋放銜鐵釋放鎖鉤鎖鉤 過流過流 脫扣器脫扣器 欠壓欠壓 脫扣器脫扣器連桿裝置連桿裝置釋放彈簧釋放彈簧(限位開關限位開關) 結構與按鈕類似，但結構與按鈕類似，但其動作要由機械撞擊。其動作要由機械撞擊。常開觸點常開觸點常閉觸點常閉觸點4.交流接觸器交流接觸器原理圖原理圖彈彈簧簧常開輔觸點常開輔觸點常閉輔觸點常閉輔觸點線圈線圈銜鐵銜鐵常開主觸點常開主觸點KMKM線圈線圈KM常閉觸點常閉觸點常開觸點常開觸點鐵芯鐵芯 交流接觸器廣泛用作電力拖動的開斷和控制電路。交流接觸器廣泛用作電力拖動的開斷和控制電路。它利用主觸點來開閉電路，用輔助觸點來執(zhí)行控它利用主觸點來開閉電路，用輔助觸點來執(zhí)行控制指令制指令。主觸點一般只有常開觸點，而輔助觸點。主觸點一般只有常開觸點，而輔助觸點常有兩對具有常開和常閉功能的觸點。常有兩對具有常開和常閉功能的觸點。 當當線圈通電線圈通電時時, ,靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力, ,將動將動鐵芯吸合鐵芯吸合, ,由于觸頭系統(tǒng)是與動鐵芯聯(lián)動的由于觸頭系統(tǒng)是與動鐵芯聯(lián)動的, ,因此