第二單元課題九多速異步電動機的控制線路-課件

課題九多速異步電動機的控制線路郴州綜合職業(yè)中專學校課件制作：何賢紅機床維修電工技術(shù)第二單元課題九多速異步電動機的控制線路郴州綜合職業(yè)中專學校課件郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元2.9.1三相異步電動機的調(diào)速控制線路

由電動機原理可知，三相異步電動機的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n與電網(wǎng)電壓頻率f、定子的磁極對數(shù)p及轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系為：由上式可知，改變?nèi)喈惒诫妱訖C的轉(zhuǎn)速的方法(也即調(diào)速方法)有：改變磁極對數(shù)p；改變轉(zhuǎn)差率s；改變電源頻率f。改變轉(zhuǎn)差率s的方法，是在轉(zhuǎn)子電路中串入電阻。這種調(diào)速方法只適合于繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，對鼠籠型轉(zhuǎn)子異步電動機不適合。

改變電源頻率f，雖然由于半導(dǎo)體可控硅技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)了樂觀的前景，但是由于其控制線路復(fù)雜，又需要專門的變頻設(shè)備，投資大，又不易維修，因此還不能普遍應(yīng)用。目前廣泛使用的調(diào)速方法主要是變更定子繞組的極對數(shù)，因為極對數(shù)的改變必須在定子和轉(zhuǎn)子上同時進行。因此對于繞線式轉(zhuǎn)子異步電動機不太適應(yīng)。由于鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機的轉(zhuǎn)子極數(shù)是隨定子極數(shù)的改變而自動改變的，變極時只需要考慮定子繞組的極數(shù)即可。因此，這種調(diào)速方法適用于鼠籠型轉(zhuǎn)子異步電動機。

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元2.9.1三相郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元變更極對數(shù)的原理

鼠籠式異步電動機采用下列兩種方法來改變繞組的極對數(shù)：改變定子繞組的連接，或者說變更定子繞組每相的電流方向；

在定子上設(shè)置具有不同極對數(shù)的兩套獨立的繞組。如需要獲得四個以上的速度等級，上述的兩種方法往往同時采用。

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元變更極對數(shù)的原理郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元1.雙速電動機的原理

圖2-61所示為2極/4極雙速電動機定子繞組接線示意圖。

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元1.雙速電動機的郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元這種電動機定子繞組有六個出線端，若將電動機定子繞組三個出線端U1、V1、W1分別接三相電源L1、L2、L3而將U2、V2、W2三個出線端子懸空。如圖2-61(a)所示，則三相定子繞組構(gòu)成了三角形連接，此時每相繞組的①、②線圈相互串聯(lián)，電流方向如圖中的虛線箭頭所示，磁極為4極，（既2對磁極，磁極對數(shù)P=2），同步轉(zhuǎn)速1500r/min。若是將電動機定子繞組的U2、V2、W2三個出線端分別接三相電源L1、L3、L2而U1、V1、W1三個出現(xiàn)端連接在一起，如圖2-61(b)所示，這時電動機的三相繞組接成雙Y連接，此時每相繞組中的①、②線圈相互并聯(lián)，電流如圖中實線箭頭所示。磁極數(shù)為2極，（既1對磁極，磁極對數(shù)P=1）同步轉(zhuǎn)速為3000r/min。郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元這種電動郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元

雙速電動機定子接線方式除上述繞組由三角形改接成雙星形(△/YY)以外，另一種接線方法為繞組由單星形改接成雙星形(Y/YY)，如圖2-62所示。

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元雙速電動郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元2.三速及多速電動機的原理

三速電動機的定子繞組如圖2-63所示。它的定子繞組具有兩套線圈，其中2-63所示繞組可以接成三角形，也可以接成雙星形。三角形接法時為8極，雙星形接法時為4極。另一套繞組(圖2-63(b)所示)可以接成星形，繞組極數(shù)為6極，當兩套繞組分別換接成三種接法接電源時，即可獲得三種不同的速度。

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元2.三速及多速電郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元第一套繞組U1、V1、W1分別接電源L1、L2、L3時，定子繞組接成三角形，電動機低速運行；電動機中速運行時，利用第二套繞組的Y接，即U3、V3、W3接三相電源；若需電動機高速運轉(zhuǎn)時，只需要將第一套繞組的U2、V2、W2接電源，而U1、V1、W1短接，繞組接成雙星形。多速電動機原理與三速電動機相似。例如四速電動機定于設(shè)有兩套繞組，各自都能變極的繞組，若是其中一套繞組的極數(shù)是12極/6極，另一套繞組的極數(shù)為8極/4極，那么這臺電動機的轉(zhuǎn)速就有12極、8極、6極、4極四個等級。郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元第一套繞郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元2.9.2雙速電動機的控制線路

主電路中三組主觸頭KM1、KM2、KM3。當KM1主觸頭閉合時電動機定子繞組接成三角形，低速轉(zhuǎn)動；當KM1主觸頭斷開，而KM2和KM3兩組主觸頭閉合時，電動機定子繞組接成雙星形高速運轉(zhuǎn)。

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元2.9.2雙速郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元其工作原理如下：低速運行時：

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元其工作原理如下：郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元高速運行時：

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元高速運行時：郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元變極調(diào)整方法的特點是：①電動機的定子繞組必須特制；②這種調(diào)速方法只能使電動機獲得兩個及兩個以上的轉(zhuǎn)速，且不可能獲得連續(xù)可調(diào)。

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元變極調(diào)整方法的特郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元三相異步電動機的選擇及保護

電動機是電力拖動系統(tǒng)的核心，為了使電力拖動系統(tǒng)可靠、安全、經(jīng)濟、合理地工作，必須正確地選擇電動機。電動機的規(guī)格、品種繁多，性能各異，選用電動機時要全面考慮電源的電壓、頻率、負載及使用的環(huán)境等多方面因素，必須與電動機的銘牌規(guī)定的相等。

一般選用電動機時遵循的原則是：(1)電動機的機械特性，啟動特性及調(diào)速特性必須滿足生產(chǎn)機械的特點及要求。(2)電動機的容量要選擇合理，且要充分利用。(3)電動機的結(jié)構(gòu)型式應(yīng)適合生產(chǎn)機械周圍環(huán)境的條件。(4)電動機的電源選擇：根據(jù)生產(chǎn)機械的要求，選擇交流電動機或直接電動機。交流電動機又有籠形轉(zhuǎn)子和繞線轉(zhuǎn)子之分等。(5)電動機轉(zhuǎn)速的合理選用，電動機的轉(zhuǎn)速要適合生產(chǎn)機械轉(zhuǎn)速要求，才能達到即經(jīng)濟又好用的目的。郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元三相異步電動機的郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元電動機功率的選擇

正確選擇電動機的容量(功率)是保證電動機及生產(chǎn)機械正常、合理應(yīng)用的首要條件。

通常采用調(diào)查、統(tǒng)計、類比或分析、計算相結(jié)合的方法選擇電動機的功率。1.調(diào)查統(tǒng)計類比法(1)統(tǒng)計分析法：我國機床制造廠對不同類型機床，常用以下統(tǒng)計分析公式來計算主電動機的容量.車床主電機功率：(kW)立式車床主電機功率(kW）式中，D為工件最大直徑，單位為m。郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元電動機功率的選擇郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元搖臂鉆床主電機功率：(kW)

式中，D為最大鉆孔直徑，單位為mm。

臥式鏜床主電動機功率：(kW)

式中，D為鏜桿直徑，單位為mm。龍門銑床主電動機功率：(kW)式中,B為工作臺寬度，單位為mm。外圓磨床主電動機功率：(kW)式中，B為砂輪寬度，單位為mm；K為砂輪主軸用滾動軸承時K=0.8～1.1，砂輪主軸用滑動軸承時K=1.0～1.3。郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元搖臂鉆床主電機功郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元

(2)類比法：通過對長期運行的同類生產(chǎn)機械的電動機容量的調(diào)查，對其主要參數(shù)、工作條件進行類比，從而確定電動機的容量。2.分析與計算相結(jié)合的方法電動機的容量是根據(jù)它的發(fā)熱情況來選擇的，而電動機發(fā)熱情況又與負載大小及運行時間的長短及運行方式有關(guān)，所以應(yīng)按不同的運行方式和負載的情況來選擇電動機的容量。電動機的運行方式通常分為三種，即連續(xù)運行方式、短時運行方式和重復(fù)短時運行方式。郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元(2)類比法郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元連續(xù)運行方式電動機容量的選擇。

1)在恒定負載下長期運行的電動機容量的選擇。

選擇比較簡單，只要知道被拖動的生產(chǎn)機械的功率，就可以確定電動機的功率。在選用生產(chǎn)機械配套的電動機功率時，應(yīng)考慮傳動過程中的功率損失，選用的電動機功率要稍大于生產(chǎn)機械的功率。若生產(chǎn)機械的輸出功率為PL，則配套電動機的額定功率P由下式?jīng)Q定：

式中——生產(chǎn)機械的效率；——電動機和生產(chǎn)機械之間的傳動效率。郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元連續(xù)運行方式電動郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元

2)在變動負載下長期運行的電動機容量的選擇。

在選擇變動負載下長期運行的電動機容量時，常采用等效負載法，就是假定一個恒定負載來代替實際的變動負載，但是兩者的發(fā)熱情況應(yīng)相同。然后按恒定負載下的［即上述1)情況］原則選擇電動機的容量，所選容量應(yīng)等于或略大于等效負載。

(2)短時運行電動機容量。短時運行的電動機在運行時溫升未達到穩(wěn)定值，而在停止運轉(zhuǎn)時，電動機的溫度又可以降到等于周圍環(huán)境的溫度。為了提高電動機的利用率，可以容許過載，即可以使其輸出功率大于額定功率(或者在負載功率一定時，選擇額定功率較小的電動機)工作時間越短，則過載功率可以越大，但過載量也不能無限增大，必須小于電動機的最大轉(zhuǎn)矩。郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元2)郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元電動機種類的選擇

選擇異步電動機的種類應(yīng)從以下幾方面來考慮：機械特性(硬特性、軟特性)、調(diào)整與啟動性能、維護及價格等.電動機結(jié)構(gòu)形式和防護形式的選擇

1.電動機結(jié)構(gòu)型式的選擇

按其安裝位置的不同，一般分為臥式和立式兩種。2.電動機防護形式的選擇電動機的防護形式有許多，根據(jù)電動機工作環(huán)境的不同選擇防護形式。電動機的保護為了保證電動機正常工作，除了按操作規(guī)程正確使用，運行過程中注意監(jiān)視和維護外，還應(yīng)進行定期檢查，做好電動機維護保養(yǎng)工作，這樣可以及時消除一些毛病，防止故障發(fā)生，保證電動機安全可靠地運行。定期維保的時間間隔可根據(jù)電動機的型式及使用環(huán)境決定。郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元電動機種類的課題九多速異步電動機的控制線路郴州綜合職業(yè)中專學校課件制作：何賢紅機床維修電工技術(shù)第二單元課題九多速異步電動機的控制線路郴州綜合職業(yè)中專學校課件郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元2.9.1三相異步電動機的調(diào)速控制線路

由電動機原理可知，三相異步電動機的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n與電網(wǎng)電壓頻率f、定子的磁極對數(shù)p及轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系為：由上式可知，改變?nèi)喈惒诫妱訖C的轉(zhuǎn)速的方法(也即調(diào)速方法)有：改變磁極對數(shù)p；改變轉(zhuǎn)差率s；改變電源頻率f。改變轉(zhuǎn)差率s的方法，是在轉(zhuǎn)子電路中串入電阻。這種調(diào)速方法只適合于繞線轉(zhuǎn)子異步電動機，對鼠籠型轉(zhuǎn)子異步電動機不適合。

改變電源頻率f，雖然由于半導(dǎo)體可控硅技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)了樂觀的前景，但是由于其控制線路復(fù)雜，又需要專門的變頻設(shè)備，投資大，又不易維修，因此還不能普遍應(yīng)用。目前廣泛使用的調(diào)速方法主要是變更定子繞組的極對數(shù)，因為極對數(shù)的改變必須在定子和轉(zhuǎn)子上同時進行。因此對于繞線式轉(zhuǎn)子異步電動機不太適應(yīng)。由于鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機的轉(zhuǎn)子極數(shù)是隨定子極數(shù)的改變而自動改變的，變極時只需要考慮定子繞組的極數(shù)即可。因此，這種調(diào)速方法適用于鼠籠型轉(zhuǎn)子異步電動機。

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元2.9.1三相郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元變更極對數(shù)的原理

鼠籠式異步電動機采用下列兩種方法來改變繞組的極對數(shù)：改變定子繞組的連接，或者說變更定子繞組每相的電流方向；

在定子上設(shè)置具有不同極對數(shù)的兩套獨立的繞組。如需要獲得四個以上的速度等級，上述的兩種方法往往同時采用。

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元變更極對數(shù)的原理郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元1.雙速電動機的原理

圖2-61所示為2極/4極雙速電動機定子繞組接線示意圖。

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元1.雙速電動機的郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元這種電動機定子繞組有六個出線端，若將電動機定子繞組三個出線端U1、V1、W1分別接三相電源L1、L2、L3而將U2、V2、W2三個出線端子懸空。如圖2-61(a)所示，則三相定子繞組構(gòu)成了三角形連接，此時每相繞組的①、②線圈相互串聯(lián)，電流方向如圖中的虛線箭頭所示，磁極為4極，（既2對磁極，磁極對數(shù)P=2），同步轉(zhuǎn)速1500r/min。若是將電動機定子繞組的U2、V2、W2三個出線端分別接三相電源L1、L3、L2而U1、V1、W1三個出現(xiàn)端連接在一起，如圖2-61(b)所示，這時電動機的三相繞組接成雙Y連接，此時每相繞組中的①、②線圈相互并聯(lián)，電流如圖中實線箭頭所示。磁極數(shù)為2極，（既1對磁極，磁極對數(shù)P=1）同步轉(zhuǎn)速為3000r/min。郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元這種電動郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元

雙速電動機定子接線方式除上述繞組由三角形改接成雙星形(△/YY)以外，另一種接線方法為繞組由單星形改接成雙星形(Y/YY)，如圖2-62所示。

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元雙速電動郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元2.三速及多速電動機的原理

三速電動機的定子繞組如圖2-63所示。它的定子繞組具有兩套線圈，其中2-63所示繞組可以接成三角形，也可以接成雙星形。三角形接法時為8極，雙星形接法時為4極。另一套繞組(圖2-63(b)所示)可以接成星形，繞組極數(shù)為6極，當兩套繞組分別換接成三種接法接電源時，即可獲得三種不同的速度。

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元2.三速及多速電郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元第一套繞組U1、V1、W1分別接電源L1、L2、L3時，定子繞組接成三角形，電動機低速運行；電動機中速運行時，利用第二套繞組的Y接，即U3、V3、W3接三相電源；若需電動機高速運轉(zhuǎn)時，只需要將第一套繞組的U2、V2、W2接電源，而U1、V1、W1短接，繞組接成雙星形。多速電動機原理與三速電動機相似。例如四速電動機定于設(shè)有兩套繞組，各自都能變極的繞組，若是其中一套繞組的極數(shù)是12極/6極，另一套繞組的極數(shù)為8極/4極，那么這臺電動機的轉(zhuǎn)速就有12極、8極、6極、4極四個等級。郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元第一套繞郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元2.9.2雙速電動機的控制線路

主電路中三組主觸頭KM1、KM2、KM3。當KM1主觸頭閉合時電動機定子繞組接成三角形，低速轉(zhuǎn)動；當KM1主觸頭斷開，而KM2和KM3兩組主觸頭閉合時，電動機定子繞組接成雙星形高速運轉(zhuǎn)。

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元2.9.2雙速郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元其工作原理如下：低速運行時：

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元其工作原理如下：郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元高速運行時：

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元高速運行時：郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元變極調(diào)整方法的特點是：①電動機的定子繞組必須特制；②這種調(diào)速方法只能使電動機獲得兩個及兩個以上的轉(zhuǎn)速，且不可能獲得連續(xù)可調(diào)。

郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元變極調(diào)整方法的特郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元三相異步電動機的選擇及保護

電動機是電力拖動系統(tǒng)的核心，為了使電力拖動系統(tǒng)可靠、安全、經(jīng)濟、合理地工作，必須正確地選擇電動機。電動機的規(guī)格、品種繁多，性能各異，選用電動機時要全面考慮電源的電壓、頻率、負載及使用的環(huán)境等多方面因素，必須與電動機的銘牌規(guī)定的相等。

一般選用電動機時遵循的原則是：(1)電動機的機械特性，啟動特性及調(diào)速特性必須滿足生產(chǎn)機械的特點及要求。(2)電動機的容量要選擇合理，且要充分利用。(3)電動機的結(jié)構(gòu)型式應(yīng)適合生產(chǎn)機械周圍環(huán)境的條件。(4)電動機的電源選擇：根據(jù)生產(chǎn)機械的要求，選擇交流電動機或直接電動機。交流電動機又有籠形轉(zhuǎn)子和繞線轉(zhuǎn)子之分等。(5)電動機轉(zhuǎn)速的合理選用，電動機的轉(zhuǎn)速要適合生產(chǎn)機械轉(zhuǎn)速要求，才能達到即經(jīng)濟又好用的目的。郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元三相異步電動機的郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元電動機功率的選擇

正確選擇電動機的容量(功率)是保證電動機及生產(chǎn)機械正常、合理應(yīng)用的首要條件。

通常采用調(diào)查、統(tǒng)計、類比或分析、計算相結(jié)合的方法選擇電動機的功率。1.調(diào)查統(tǒng)計類比法(1)統(tǒng)計分析法：我國機床制造廠對不同類型機床，常用以下統(tǒng)計分析公式來計算主電動機的容量.車床主電機功率：(kW)立式車床主電機功率(kW）式中，D為工件最大直徑，單位為m。郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元電動機功率的選擇郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元搖臂鉆床主電機功率：(kW)

式中，D為最大鉆孔直徑，單位為mm。

臥式鏜床主電動機功率：(kW)

式中，D為鏜桿直徑，單位為mm。龍門銑床主電動機功率：(kW)式中,B為工作臺寬度，單位為mm。外圓磨床主電動機功率：(kW)式中，B為砂輪寬度，單位為mm；K為砂輪主軸用滾動軸承時K=0.8～1.1，砂輪主軸用滑動軸承時K=1.0～1.3。郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元搖臂鉆床主電機功郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元

(2)類比法：通過對長期運行的同類生產(chǎn)機械的電動機容量的調(diào)查，對其主要參數(shù)、工作條件進行類比，從而確定電動機的容量。2.分析與計算相結(jié)合的方法電動機的容量是根據(jù)它的發(fā)熱情況來選擇的，而電動機發(fā)熱情況又與負載大小及運行時間的長短及運行方式有關(guān)，所以應(yīng)按不同的運行方式和負載的情況來選擇電動機的容量。電動機的運行方式通常分為三種，即連續(xù)運行方式、短時運行方式和重復(fù)短時運行方式。郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元(2)類比法郴州綜合職業(yè)中專學校機床維修電工技術(shù)第二單元連續(xù)運行方式電動機容量的選擇。

1)在恒定負載下長期運行