三相異步電動(dòng)機(jī)及控制講解課件

1、1 4.7 實(shí)際應(yīng)用舉例 本章小結(jié) 4.6 常用低壓電器 4.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) 4.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的控制 4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理目 錄 4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造 2【本章學(xué)習(xí)要求】理論：掌握三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理、控制方法及基本控制線路；熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性；熟悉常用低壓電器作用和符號(hào)；了解三相異步電動(dòng)機(jī)基本構(gòu)造、銘牌數(shù)據(jù)含義。技能：能正確閱讀簡(jiǎn)單的電氣原理圖；能完成三相異步電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制線路接線。 34.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造1. 鼠籠式鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)繞線式定子轉(zhuǎn)子定子鐵心機(jī)座定子繞組轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子

2、繞組氣隙圖4-1 三相異步電動(dòng)機(jī)的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)4問題與討論鼠籠型電動(dòng)機(jī)定子各部分的結(jié)構(gòu)和作用如何？鼠籠型異步機(jī)轉(zhuǎn)子各部分的結(jié)構(gòu)和作用是什么？定子鐵心是由0.5mm厚的硅鋼片疊 壓制成，在其內(nèi)圓沖有分布的槽。定子鐵心的作用：一是槽內(nèi)可用來嵌放定子繞組；二是定子鐵心構(gòu)成電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。定子繞組是由銅導(dǎo)線繞制而成。構(gòu)成電動(dòng)機(jī)電路的一部分。機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的支架，一般用鑄鐵或鑄鋼制成。轉(zhuǎn)子鐵心沖片鑄鋁籠形轉(zhuǎn)子銅條籠形轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心是也是由0.5mm厚的硅鋼片疊 壓制成，在其外圓沖有分布的槽。轉(zhuǎn)子鐵心可嵌放轉(zhuǎn)子繞組，構(gòu)成電機(jī)磁路的另一部分。轉(zhuǎn)子繞組大部分由澆鑄鋁構(gòu)成，大功率也有由由銅條制成的籠型轉(zhuǎn)子導(dǎo)體

3、，構(gòu)成電機(jī)電路的一部分。由轉(zhuǎn)軸輸出機(jī)械能。圖4-2 定子鐵心52. 繞線式 繞線式轉(zhuǎn)子繞組采用絕緣導(dǎo)線嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，一般采用星形聯(lián)結(jié)，三個(gè)繞組的尾端接在一起，首端三根引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上的三個(gè)銅集電環(huán)上，轉(zhuǎn)子繞組可以通過集電環(huán)、電刷與變阻器連接，用以改善三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能或調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 。圖4-5 繞線式轉(zhuǎn)子6圖4-8 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理4.2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理(1)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生 電流流出NS同理可分析出其他時(shí)刻電流的磁場(chǎng)方向。NSNSNS可見，電流變化一個(gè)周期，合成磁場(chǎng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了一周。0i1i2i3tii1圖4-7 三相對(duì)稱交流電流

4、的波形合成磁場(chǎng)的軸線與U相繞組的軸線重合 電流流入7t =90o時(shí)轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)情況(2)轉(zhuǎn)動(dòng)原理用右手定則可判斷出轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向如圖示；再用左手定則判斷出轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的受力方向?yàn)樯献笙掠?，因此轉(zhuǎn)子順著同步磁場(chǎng)n1的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理 三相對(duì)稱定子繞組中通入對(duì)稱三相交流電，即在氣隙中形成一個(gè)在時(shí)間上、空間上都隨時(shí)間變化的一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。靜止不動(dòng)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相切割后感應(yīng)電流成為載流導(dǎo)體。載流導(dǎo)體又和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，對(duì)軸生成電磁轉(zhuǎn)矩，于是電動(dòng)機(jī)就順著同步轉(zhuǎn)速的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來。問題與討論電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n 能等于同步轉(zhuǎn)速n1嗎？轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)提示：如果轉(zhuǎn)子不切割

5、磁場(chǎng)不能生成感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子不是載流導(dǎo)體則不能受力轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)論：nn1異步！84.2.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(1)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向 電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向一致，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向與三相電源接入定子繞組的相序有關(guān)。如果把任兩根接線端子對(duì)調(diào)位置，就會(huì)改變接入電流的相序，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反向，轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。 圖4-9 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的反轉(zhuǎn)9(2)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)和同步轉(zhuǎn)速每相繞組只有一段 每相繞組有兩段合成磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極即 合成磁場(chǎng)有兩對(duì)磁極，即圖4-10 1對(duì)磁極和2對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)10(3) 轉(zhuǎn)差率 轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的差值與同步轉(zhuǎn)速的比值。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間:（轉(zhuǎn)差率最大）轉(zhuǎn)子最大轉(zhuǎn)速:

6、（轉(zhuǎn)差率最小）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行之中:可見，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率隨電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速升高而減小。11 例4.1有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速為1455r/min，電源頻率為50Hz,求電動(dòng)機(jī)的極數(shù)和額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率。 解:因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速接近而略小于同步轉(zhuǎn)速，在不同的極對(duì)數(shù)下，同步轉(zhuǎn)速是恒定的。查表4-1，與1455相近的同步轉(zhuǎn)速，與此對(duì)應(yīng)的磁極對(duì)數(shù)=2,極數(shù)為4極。所以，額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率為p123456300015001000750600500表4-1不同磁極對(duì)數(shù) 時(shí)的同步轉(zhuǎn)速)min(rn1124.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1. 固有機(jī)械特性TmaxTstTNTLCEnTm0nNn0DBA

7、同步轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 負(fù)載轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨輸出轉(zhuǎn)矩的變化而變化的關(guān)系曲線稱為機(jī)械特性。C點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的額定工作點(diǎn)。對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩是額定轉(zhuǎn)矩；對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速是額定轉(zhuǎn)速。BD段是穩(wěn)定運(yùn)行段。電動(dòng)機(jī)隨著負(fù)載的增加而轉(zhuǎn)速略有下降；隨負(fù)載的減少而轉(zhuǎn)速略有上升（E點(diǎn)） 電動(dòng)機(jī)若要迅速起動(dòng)起來，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst 必須大于轉(zhuǎn)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL。AB段始終處于不穩(wěn)定的過渡狀態(tài)。圖4-11 三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性13(1) 額定轉(zhuǎn)矩 當(dāng)常數(shù)為9550時(shí)，PN的單位是千瓦kW；若常數(shù)為9.55時(shí)，PN的單位用瓦W。 單位為 ； 的單位為 ; 為額定機(jī)械角速度，單位為 (2) 最大轉(zhuǎn)矩 表征電機(jī)的過載

8、能力，通常用最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值 來表示，稱為過載系數(shù)，即 一般Y系列、Y2系列三相異步電動(dòng)機(jī)的過載系數(shù)為1.82.314(3) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩（又稱堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩） 它是電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率和轉(zhuǎn)子堵住時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的最小測(cè)得值。這時(shí)定子繞組中的電流最大，稱為起動(dòng)電流（又稱堵轉(zhuǎn)電流），一般 Ist =(4.07.0) IN。 只有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩（ ）時(shí)，電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)，常用起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值 來表示，稱為起動(dòng)系數(shù)，即 一般Y系列、Y2系列值約為1.42.4，高轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)可達(dá)到3.0，可見一般三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是不大的，而繞線式異步電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)子可以通過集電環(huán)外接電阻器起動(dòng)，

9、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)最大轉(zhuǎn)矩值。15 例4.2 180L6型電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)為 , 。求該電動(dòng)機(jī)的 、 、 、 及 。 解： 180L6型電動(dòng)機(jī)的極數(shù)是6極，即 162. 人為機(jī)械特性(1)降低定子電壓時(shí)的人為機(jī)械特性臨界轉(zhuǎn)差率sm與U1無關(guān)，降低電壓時(shí)保持不變。電磁轉(zhuǎn)矩Tm、Tmax、Tst與 成正比，降低電壓時(shí)按 倍減小。圖4-12 降低定子電壓時(shí)的人為機(jī)械特性17(2)繞線式轉(zhuǎn)子繞組串接電阻時(shí)的人為機(jī)械性臨界轉(zhuǎn)差率sm與轉(zhuǎn)子電阻成正比，串入電阻越大，sm也越大。最大轉(zhuǎn)矩Tmax與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)，串入電阻增大時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst增大。繞線式異步電動(dòng)機(jī)可以采用加大轉(zhuǎn)子電路電阻的辦法來增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。另

10、外串電阻后，還可以減小起動(dòng)電流，并提高轉(zhuǎn)子功率因素。 圖4-13 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串接對(duì)稱電阻時(shí)的人為機(jī)械特性184.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的控制4.4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)1. 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)（1）直接起動(dòng) 直接起動(dòng)是利用刀開關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)直接接到額定電壓上的起動(dòng)方式，又叫全壓起動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：起動(dòng)電流較大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大，還會(huì)引起網(wǎng)壓波動(dòng)。適用范圍：電動(dòng)機(jī)容量在10kW以下，并且小于供電變壓器容量的20；還可以用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來判斷，若電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流倍數(shù) 滿足 則電動(dòng)機(jī)便可直接起動(dòng)，否則應(yīng)采用降壓起動(dòng) 19（2）減壓起動(dòng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均為全壓起動(dòng)時(shí)的13。正常運(yùn)

11、行時(shí)定子繞組為三角形聯(lián)結(jié)，且每相繞組都有兩個(gè)引出端子的電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)電流為全壓起動(dòng)時(shí)的13。Y-減壓起動(dòng)：起動(dòng)時(shí)定子繞組連成星形，通電后電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)再換接成三角形。運(yùn)行時(shí)，首尾相接構(gòu)成閉環(huán)Y起動(dòng)時(shí)，繞組尾端連成一點(diǎn)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：圖4-14 Y-換接起動(dòng)適用范圍：20U1W2V1V2U2W1正常運(yùn)行UPY 起動(dòng)應(yīng)注意的問題：（1）僅適用于正常接法為三角形接法的電機(jī)。 所以減壓起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場(chǎng)合。（2）Y 起動(dòng)Ist時(shí)Tst。起動(dòng)UPU1U2V1V2W1W221 利用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中的端電壓降低，以達(dá)到減小起動(dòng)電流的目的。自耦變壓器備有40、60

12、、80等多種抽頭，使用時(shí)要根據(jù)電動(dòng)機(jī)容許的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求具體選擇。自耦減壓起動(dòng)：運(yùn)行時(shí)六刀雙擲開關(guān)向上扳，與電機(jī)直通，全壓下運(yùn)行。起動(dòng)時(shí)六刀雙擲開關(guān)向下扳，與自耦變壓器相連，減壓起動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：不受電動(dòng)機(jī)繞組接線方式的限制，具有不同的抽頭，可以根據(jù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，比較方便地得到不同的電壓。設(shè)備費(fèi)用高，且易發(fā)生故障，不允許頻繁起動(dòng)。適用范圍：適用于容量較大的電動(dòng)機(jī)或不能用Y-減壓起動(dòng)的鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。采用自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都降低到直接起動(dòng)時(shí)的 圖4-15 自耦變壓器減壓起動(dòng)222. 三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)（1）轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)分級(jí)起動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械沖擊力；當(dāng)

13、電動(dòng)機(jī)容量較大時(shí)，轉(zhuǎn)子電流大，如果采用較多起動(dòng)級(jí)數(shù)以保證起動(dòng)平穩(wěn)，但起動(dòng)設(shè)備龐大，操作維修不便。適用范圍：大、中容量異步電動(dòng)機(jī)的重載起動(dòng)、頻繁起動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，起動(dòng)電流減小。起動(dòng)前，將起動(dòng)電阻全部接入，起動(dòng)電阻值為最大，然后合上電源開關(guān)；在起動(dòng)過程中，依次閉合接觸器觸頭，逐級(jí)切除起動(dòng)電阻；電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行后，接觸器觸頭處于長(zhǎng)期閉合狀態(tài)。圖4-16 轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)23（2）轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)起動(dòng)設(shè)備龐大。適用范圍：大、中容量異步電動(dòng)機(jī)的重載起動(dòng)、頻繁起動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，起動(dòng)電流減小?？梢员３洲D(zhuǎn)矩近似不變，起動(dòng)過程平穩(wěn)、快速 起動(dòng)時(shí)，接觸器觸頭斷開，轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器

14、，閉合電源開關(guān)，電動(dòng)機(jī)開始起動(dòng)。在起動(dòng)過程中，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子中串入了一個(gè)較大的電阻和電抗；隨著轉(zhuǎn)速上升，自動(dòng)、無級(jí)地減小起動(dòng)電阻和電抗。起動(dòng)結(jié)束后，接觸器觸頭閉合，切除起動(dòng)頻敏變阻器。圖4-17 繞線式轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)24例4.3 型電動(dòng)機(jī)， , , UN=380V,定子繞組為聯(lián)結(jié)，IN=138.00A，起動(dòng)電流倍數(shù)KI=7.2，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) ,負(fù)載轉(zhuǎn)矩為360 ，電網(wǎng)容量為1000 ,請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)方法。解：（1）直接起動(dòng) 電網(wǎng)允許直接起動(dòng)的條件是 因?yàn)?，故不能采用直接起動(dòng)。（2）計(jì)算電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩084（33751000.)）=+=+kWAkVIINst電動(dòng)機(jī)容量（電網(wǎng)容量

15、（25 （3）如果選擇 起動(dòng)，由式(4-9)和式(4-10)，得因?yàn)?，所以不能采用 降壓起動(dòng)。（4）如果選擇 系列自耦變壓器減壓起動(dòng)，其電壓抽頭比為40、60和80，選用40抽頭時(shí)可見起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不合要求。26選用60%抽頭時(shí)有：可見，選用60%抽頭時(shí)，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均滿足要求。如果選用80%抽頭，通過計(jì)算會(huì)發(fā)現(xiàn) ，起動(dòng)電流過大。所以，該電動(dòng)機(jī)可以采用60%抽頭起動(dòng)。274.4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速2. 改變極對(duì)數(shù)p 有級(jí)調(diào)速。由上式可看出，異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法有三種：三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速3. 改變轉(zhuǎn)差率s 無級(jí)調(diào)速。1. 改變電源頻率f1（變頻調(diào)速） 無級(jí)調(diào)速。 第一種調(diào)速方法發(fā)展很快

16、，且調(diào)速性能較好。其主要環(huán)節(jié)是研制變頻電源（常由整流器、逆變器等組成）。28（1）變頻調(diào)速 在基頻以下調(diào)速時(shí)，為了保持最大轉(zhuǎn)矩不變，需要維持磁通恒定，因此調(diào)速時(shí)需要同時(shí)調(diào)節(jié)定子電源的電壓和頻率，即保持 =常數(shù)，即恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 。 在基頻以上調(diào)速時(shí)，電壓不允許超過額定電壓，頻率增高，使主極磁通成反比例下降，轉(zhuǎn)矩也降低。這樣轉(zhuǎn)速增大，轉(zhuǎn)矩降低，輸出功率近似不變，即屬于恒功率調(diào)速 頻率減小，機(jī)械特性向下平移, 最大轉(zhuǎn)矩不變，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。頻率增大，機(jī)械特性向上平移, 最大轉(zhuǎn)矩減小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小。兩種變壓變頻裝置（或變頻器）圖4-18 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)調(diào)頻機(jī)械特性29（2）變極調(diào)速多速電動(dòng)機(jī)在制造完成

17、后，可以通過改變定子繞組的連接方式來改變異步電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，從而使轉(zhuǎn)速幾乎成倍地變化。（3）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速方法有很多，如調(diào)壓調(diào)速、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速和繞線式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速。圖4-21 調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性圖4-22 高轉(zhuǎn)差率異步電動(dòng) 機(jī)調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)采用調(diào)壓調(diào)速，在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下，也有較大的調(diào)壓調(diào)速范圍。調(diào)壓調(diào)速比較適宜于風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載，可以獲得較寬的調(diào)速范圍。304.4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)（1）反接制動(dòng) 指轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相反時(shí)的工作狀態(tài)。它有兩種情況：一種是定子反接的反接制動(dòng)，另一種是轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)（倒拉反轉(zhuǎn)）的反接

18、制動(dòng)。這里只介紹定子反接制動(dòng)。 電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，突然改變定子電源的相序，定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向反向。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向和定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向相反，這時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩Tm與轉(zhuǎn)速n相反，進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低到零時(shí)，如果要停車，應(yīng)立即切斷電源，否則電動(dòng)機(jī)將反向起動(dòng)。 為了限制制動(dòng)瞬間電流以及增大電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，通常定子兩相反接的同時(shí)，在轉(zhuǎn)子回路（繞線式）和定子回路（鼠籠式）中串入適當(dāng)?shù)碾娮琛?圖4-23 異步電動(dòng)機(jī)定子反接制動(dòng)31（2）能耗制動(dòng) 假如定子繞組為星形聯(lián)結(jié)，制動(dòng)時(shí)V、W兩組繞組流過直流激磁電流。 電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)后，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與定子磁場(chǎng)之間相對(duì)靜止，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也隨之消失。 指在切斷異步電動(dòng)機(jī)交流電源后，立即給定子繞組接

19、入直流勵(lì)磁電流，轉(zhuǎn)子繞組切割恒定的定子磁場(chǎng)，產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)及電流，電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生制動(dòng)作用。這樣，把轉(zhuǎn)子及拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能在轉(zhuǎn)子電路中以熱能形式迅速消耗掉的制動(dòng)方法，稱為能耗制動(dòng)。圖4-24 異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)32（3）回饋制動(dòng)（再生制動(dòng)） 指三相異步電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，由于某種原因，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速超過了同步轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)向不變，nn1），這時(shí)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向改變，電磁轉(zhuǎn)矩方向改變，電動(dòng)機(jī)便處于回饋制動(dòng)狀態(tài)（Tm與n轉(zhuǎn)向相反）?；仞佒苿?dòng)狀態(tài)實(shí)際上就是將軸上的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⒒仞伒诫娋W(wǎng)中去的發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，所以又稱再生發(fā)電制動(dòng)。 在生產(chǎn)中，回饋制動(dòng)出現(xiàn)在以下兩種情況中，一種是電動(dòng)機(jī)拖

20、動(dòng)位能型負(fù)載由提升變?yōu)橄路艜r(shí)，首先將電動(dòng)機(jī)定子反接，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入反接制動(dòng)，提升速度很快下降為零，并反向起動(dòng)加速下放，直至超過同步轉(zhuǎn)速進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，穩(wěn)速下放。另一種是三相異步電動(dòng)機(jī)變極或變頻調(diào)速減速過程中，由于同步轉(zhuǎn)速減小了而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不能突變，短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)nn1狀態(tài)，電磁轉(zhuǎn)矩反向使電動(dòng)機(jī)制動(dòng)減速。334.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1.型號(hào)2.額定值 （1）額定功率 指在額定狀態(tài)下正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子軸上輸出的機(jī)械功率。 （2）額定電壓 指在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，加在定子繞組上的線電壓值。如果銘牌上標(biāo)有兩個(gè)電壓數(shù)據(jù)，如220V/380V，表示電動(dòng)機(jī)定子繞組在兩種不同連接時(shí)的線

21、電壓。 34 （3）額定電流 指在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，流入定子繞組的線電流。如果銘牌上有兩個(gè)電流數(shù)據(jù)，表示定子繞組在兩種不同連接時(shí)的輸入電流。 （4）額定頻率 指輸入交流電（即電網(wǎng)）的電壓頻率，我國(guó)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)電源頻率為50HZ。 （5）額定轉(zhuǎn)速 指電動(dòng)機(jī)在額定輸出時(shí)，轉(zhuǎn)子每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。 （6）額定功率因素 指在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，定子相電壓與相電流之間相位差的余弦值。 （7）額定效率 指在額定工作狀態(tài)下的效率。電動(dòng)機(jī)的輸入電功率不等于輸出機(jī)械功率，兩者的差值就是電動(dòng)機(jī)本身的損耗（鐵損、銅損、機(jī)械損耗和雜散損耗），兩者的比值就是效率。 35 （8）絕緣等級(jí) 它是按電動(dòng)機(jī)所用絕緣材料所允許的最高工作溫度

22、或最高溫升來分級(jí)的（我國(guó)規(guī)定環(huán)境溫度為40）。表4-2 絕緣材料的耐熱等級(jí)耐熱等級(jí) YAEBFHC允許最高工作溫度 （） 90105120130155180180 允許最高溫升（） 50658090115140140 3.工作制和定額 工作制是電動(dòng)機(jī)所承受的一系列負(fù)載狀況的說明，分別用S1S10表示?；竟ぷ髦朴羞B續(xù)、短時(shí)和斷續(xù)周期性三種類型。 定額指一組額定值和運(yùn)行條件。按一般用途制造的電機(jī)如Y系列和Y2系列應(yīng)具有連續(xù)工作制定額，并能以S1工作制運(yùn)行；特殊專用系列如YZ系列以S3工作制運(yùn)行，YZR系列以S4工作制運(yùn)行。364.防護(hù)等級(jí) 以字母“IP”和其后面的兩位數(shù)字表示。 5.接線 指定子

23、繞組六根引出線頭的接線方法，即星形聯(lián)結(jié)還是三角形聯(lián)結(jié)。接線時(shí)必須注意電動(dòng)機(jī)電壓、電流和連接方式三者之間的關(guān)系，如銘牌中標(biāo)有電壓220V/380V，電流4.7A/8.49A，聯(lián)結(jié)方式為/Y。圖4-25 定子繞組的星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)374.6 常用低壓電器4.6.1 低壓開關(guān)1.刀開關(guān)和隔離器 常用的膠蓋開關(guān)有HK1、HK2型，額定電流為15A、30A、60A 。安裝時(shí)電源線應(yīng)接在刀座上方，負(fù)載線應(yīng)接在刀片下面熔絲的另一端。通常是垂直安裝，刀片向下為斷開。 如右圖a所示為平板式手柄操作的單極刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)，圖b所示為作隔離器使用時(shí)在電路圖中的符號(hào) 。圖4-26 平板式手柄操作單極刀開關(guān)382.組合

24、開關(guān)（又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)） 組合開關(guān)一般用于照明、電熱電器，其額定電流應(yīng)等于或大于被控制電路中各負(fù)載電流的總和； 組合開關(guān)也可用于小容量電動(dòng)機(jī)的非頻繁控制，其額定電流一般取電動(dòng)機(jī)額定電流的1.52.5倍。 組合開關(guān)不能用來分?jǐn)喙收想娏?。?dāng)用于電動(dòng)機(jī)作可逆運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必須在電動(dòng)機(jī)完全停止后，才允許反向接通。圖4-27 組合開關(guān)393.低壓斷路器（又稱自動(dòng)空氣開關(guān)或自動(dòng)空氣斷路器）1分閘彈簧 2主觸頭 3傳動(dòng)件 4鎖扣 5瞬動(dòng)過電流脫扣器 6熱脫扣器（過電流脫扣器） 7欠電壓（失電壓）脫扣器 8分勵(lì)脫扣器 在正常情況下用于配電電路、電動(dòng)機(jī)或其他用電設(shè)備的通斷操作； 當(dāng)電路內(nèi)出現(xiàn)過載、短路或欠電壓等情況時(shí)，自

25、動(dòng)分?jǐn)嚯娐贰?圖4-28 低壓斷路器404.6.2 熔斷器符號(hào)FU 與被保護(hù)電路串聯(lián)，主要用作短路保護(hù)元件，也常作為單臺(tái)電氣設(shè)備的過載保護(hù)元件。 熔斷器具有反時(shí)限特性，即過載電流越大，熔斷時(shí)間越短，雖然電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流可能高達(dá)額定電流的7倍，短時(shí)間內(nèi)熔體也不會(huì)熔斷，但發(fā)生短路時(shí)，熔體立即熔斷。 一般照明電路和電熱設(shè)備，熔體額定電流應(yīng)等于或稍大于負(fù)載額定電流，即IrN1.1IfN；熔斷器熔體選用的原則 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)：IrN （1.52.5）IfN； 多臺(tái)電動(dòng)機(jī)：IrN（1.52.5）IfNmaxIfN414.6.3 主令電器1.按鈕（又稱按鈕開關(guān)或控制按鈕） 一般用于電路中發(fā)出起動(dòng)或停止指令，也可用

26、于信號(hào)裝置的控制。 當(dāng)用手按下按鈕帽時(shí)，常閉（動(dòng)斷）觸頭斷開，常開（動(dòng)合）觸頭接通；當(dāng)手松開后，復(fù)位彈簧便將按鈕的觸頭恢復(fù)原位。 圖4-32 按鈕421滾輪 2杠桿 3轉(zhuǎn)軸 4復(fù)位彈簧 5撞塊 6微動(dòng)開關(guān) 7凸輪 8調(diào)節(jié)螺釘 2.行程開關(guān)（用作限位防護(hù)時(shí)又稱作限位開關(guān) ） 將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變，即按一定行程自動(dòng)停車、反轉(zhuǎn)、變速或循環(huán)。 當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的擋鐵壓到位置開關(guān)的滾輪上時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)杠桿連同轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪撞動(dòng)撞塊使得常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合；擋鐵移開后，復(fù)位彈簧使其復(fù)位。圖4-33 JLXK1型單輪旋轉(zhuǎn)式行程開關(guān)434.6.4 接觸器1動(dòng)鐵心 2靜鐵心 3吸引線圈

27、 4反力彈簧 5主觸頭（動(dòng)合） 6輔助觸頭（動(dòng)合和動(dòng)斷）觸頭系統(tǒng)電磁系統(tǒng)鐵心、銜鐵通電線圈三極主觸頭：控制主電路的通、斷.一對(duì)輔助動(dòng)合觸頭、一對(duì)輔助動(dòng)斷觸頭：控制其他電器線圈電路（自鎖和互鎖） 用于頻繁接通和分?jǐn)嘟弧⒅绷髦麟娐泛痛笕萘靠刂齐娐返淖詣?dòng)電器，還具有低電壓釋放保護(hù)功能。接觸器能通斷負(fù)載電流，但不能切斷短路電流，常與熔斷器和熱繼電器配合使用。 圖4-34 交流接觸器444.6.5 繼電器1.電磁式電壓、電流和中間繼電器 電壓繼電器線圈并聯(lián)在主電路中，根據(jù)線圈兩端電壓大小動(dòng)作，接通或斷開有關(guān)電路，通常用作過電壓、欠壓或零壓保護(hù)。 電流繼電器的線圈串聯(lián)在主電路中，根據(jù)線圈中電流的大小來接通

28、或斷開電路。用作過電流保護(hù)或欠電流保護(hù)。 中間繼電器是用來轉(zhuǎn)換控制信號(hào)的中間元件，可以將一個(gè)輸入信號(hào)（線圈得電或失電）變成多個(gè)輸出信號(hào)（多對(duì)觸頭開、閉），還可以將信號(hào)放大（即增大觸頭容量）。 45 熱繼電器是一種利用電流的熱效應(yīng)來切斷電路的保護(hù)電器，常與接觸器配合使用。它主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)、斷相和電流不平衡運(yùn)行的保護(hù)以及其他電氣設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。如右圖所示為雙金屬片式熱繼電器。發(fā)熱元件串接在主電路中2.熱繼電器動(dòng)斷觸點(diǎn)串接在控制電路中左邊的金屬片膨脹系數(shù)大，若長(zhǎng)時(shí)間過載，雙金屬片的下端向右彎曲熱繼電器對(duì)短路電流沒有保護(hù)作用，必須采用熔斷器或電流繼電器來進(jìn)行短路保護(hù)。 圖4-39 雙金屬

29、片熱繼電器463.時(shí)間繼電器 時(shí)間繼電器是指從得到輸入信號(hào)（通電或斷電）開始，經(jīng)過一定的延時(shí)后才輸出信號(hào)（觸頭的閉合或斷開）的繼電器。它被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)的起、?？刂坪透鞣N自動(dòng)控制系統(tǒng)。 觸頭的表示方法：“上開下閉，左開右閉”，即常開（動(dòng)合）觸頭的動(dòng)觸頭畫在上方或左側(cè)，常閉（動(dòng)斷）觸頭的動(dòng)觸頭畫在下方或右側(cè)。短弧開口方向是動(dòng)觸頭延時(shí)動(dòng)作的指向。 通電延時(shí)：當(dāng)線圈通電時(shí)觸頭延時(shí)動(dòng)作，線圈斷電時(shí)使觸頭瞬時(shí)復(fù)位；斷電延時(shí)：線圈斷電時(shí)使觸頭延時(shí)復(fù)位，線圈通電時(shí)使觸頭瞬時(shí)動(dòng)作。圖4-40 時(shí)間繼電器的圖形符號(hào)474.7 實(shí)際應(yīng)用舉例4.7.1 三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制線路主電路1.連續(xù)運(yùn)行起、停及自鎖

30、控制起動(dòng)：按下起動(dòng)按鈕（SB2）線圈 （KM）通電 KM主觸頭閉合，輔助常開閉合自鎖 電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；停止：按下停止按鈕（SB1）線圈 （KM）斷電 KM 主觸頭/輔助觸頭均打開 電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 自鎖輔助觸頭停車按鈕起動(dòng)按鈕圖4-41 三相異步電動(dòng)機(jī)單向起動(dòng)、停止控制線路控制電路48連續(xù)運(yùn)行保護(hù)控制功能短路保護(hù)：熔斷器FU1和FU2過載保護(hù)：熱繼電器FR自鎖熱繼電器發(fā)熱元件熔斷器失壓保護(hù)：接觸器KM（帶自鎖），當(dāng)欠電壓或零電壓時(shí)，接觸器觸頭自動(dòng)斷開，可避免燒壞電機(jī)；另外，在電源停電后突然再來電時(shí)，可避免電機(jī)自動(dòng)起動(dòng)而傷人。熱繼電器常閉觸頭控制電路主電路圖4-41 三相異步電動(dòng)機(jī)單向起動(dòng)、停止控制

31、線路492.點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)運(yùn)行聯(lián)鎖控制點(diǎn)動(dòng)（圖a）：按下按鈕（SB）不放線圈 （KM）通電 主觸頭（KM）閉合 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)； 松開按鈕（SB）線圈 （KM）斷電 主觸頭（KM）打開 電機(jī)停轉(zhuǎn)。 點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)聯(lián)鎖控制（1）（圖b）：按下點(diǎn)動(dòng)按鈕（SB3）先SB3常閉觸頭切斷KM自鎖支路，后SB3常開觸頭閉合線圈 （KM）通電 主觸頭（KM）閉合 電機(jī)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行；按下連續(xù)運(yùn)行按鈕SB2 線圈（KM）通電并自鎖主觸頭（KM）閉合 電機(jī)連續(xù)運(yùn)行 點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)聯(lián)鎖控制（2）（圖c）：增加一個(gè)中間繼電器KA來實(shí)現(xiàn)其連鎖控制，更加可靠（自行分析） 。圖4-42 點(diǎn)動(dòng)與連續(xù)運(yùn)行控制線路503.互鎖控制互鎖觸頭互鎖控制（1）（圖a）：按下正轉(zhuǎn)按鈕（SB2）KM1線圈通電并自鎖，同時(shí)其互鎖常閉觸頭斷開 （使KM2線圈不能通電） 主觸頭（KM1）閉合 電機(jī)正轉(zhuǎn)； 當(dāng)按下停車按鈕SB1，停車后，再按下反轉(zhuǎn)按鈕（SB3） KM2線圈通電并自鎖，同時(shí)其互鎖常閉觸頭斷開 （使KM1線圈不能通電） 主觸頭（KM2）閉合 電機(jī)反轉(zhuǎn)。 操作過程：SB2正轉(zhuǎn)SB3反轉(zhuǎn)停車SB1增加機(jī)械互鎖觸頭如果兩個(gè)接觸器線圈不允許同時(shí)通電，只允許一個(gè)工作時(shí)，需要在其線圈電路中分別互串一個(gè)對(duì)方的動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)。圖4-43 三相異步電動(dòng)機(jī)正反向運(yùn)行控制線路514.多臺(tái)電動(dòng)