三相異步電動(dòng)機(jī)及其控制電路【精心制作完整版】(常用版)

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三相異步電動(dòng)機(jī)及其控制電路【精心制作完整版】（常用版）(可以直接使用，可編輯完整版資料，歡迎下載）三相異步電動(dòng)機(jī)及其控制線路5.1三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機(jī)。電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機(jī)，而把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備叫做電動(dòng)機(jī)。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動(dòng)機(jī)，特別三相異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。它被廣泛地用來(lái)驅(qū)動(dòng)各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳送帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。對(duì)于各種電動(dòng)機(jī)我們應(yīng)該了解下列幾個(gè)方面的問(wèn)題：（1）基本構(gòu)造；（2）工作原理；（3）表示轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系的機(jī)械特性；（4）起動(dòng)、調(diào)速及制動(dòng)的基本原理和基本方法；（5）應(yīng)用場(chǎng)合和如何正確使用。三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理1．三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造 三相異步電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)基本組成部分為定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。此外還有端蓋、風(fēng)扇等附屬部分，如圖5-1所示。圖5-1三相電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖1）．定子 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子由三部分組成：定子定子鐵心由厚度為0.5mm的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片內(nèi)圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放定子三相繞組AX、BY、CZ。定子繞組三組用漆包線繞制好的，對(duì)稱地嵌入定子鐵心槽內(nèi)的相同的線圈。這三相繞組可接成星形或三角形。機(jī)座機(jī)座用鑄鐵或鑄鋼制成，其作用是固定鐵心和繞組2）．轉(zhuǎn)子 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由三部分組成：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心由厚度為0.5mm的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片外圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放轉(zhuǎn)子三相繞組。轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組有兩種形式：鼠籠式--鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。繞線式--繞線式異步電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸上加機(jī)械負(fù)載鼠籠式電動(dòng)機(jī)由于構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，工作可靠，使用方便，成為了生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)，在定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙，中小型電動(dòng)機(jī)的空氣隙約在0.2~1.0mm之間。2．三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理1）．基本原理 為了說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理，我們做如下演示實(shí)驗(yàn)，如圖5-2所示。圖5-2三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理 (1)．演示實(shí)驗(yàn)：在裝有手柄的蹄形磁鐵的兩極間放置一個(gè)閉合導(dǎo)體，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄帶動(dòng)蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，將發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體也跟著旋；若改變磁鐵的轉(zhuǎn)向，則導(dǎo)體的轉(zhuǎn)向也跟著改變。 (2)．現(xiàn)象解釋：當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵與閉合的導(dǎo)體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，鼠籠式導(dǎo)體切割磁力線而在其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流又使導(dǎo)體受到一個(gè)電磁力的作用，于是導(dǎo)體就沿磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，這就是異步電動(dòng)機(jī)的基本原理。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和磁極旋轉(zhuǎn)的方向相同。 (3)．結(jié)論：欲使異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，必須有旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)和閉合的轉(zhuǎn)子繞組。 2）．旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（1）．產(chǎn)生 圖5-3表示最簡(jiǎn)單的三相定子繞組AX、BY、CZ，它們?cè)诳臻g按互差1200的規(guī)律對(duì)稱排列。并接成星形與三相電源U、V、W相聯(lián)。則三相定子繞組便通過(guò)三相對(duì)稱電流：隨著電流在定子繞組中通過(guò)，在三相定子繞組中就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(圖5-4)。 圖5-3三相異步電動(dòng)機(jī)定子接線 當(dāng)t=00時(shí)，，AX繞組中無(wú)電流；為負(fù)，BY繞組中的電流從Y流入B1流出；為正，CZ繞組中的電流從C流入Z流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖5-4（a）所示。當(dāng)t=1200時(shí)，，BY繞組中無(wú)電流；為正，AX繞組中的電流從A流入X流出；為負(fù)，CZ繞組中的電流從Z流入C流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖5-4（b）所示。 當(dāng)t=2400時(shí)，，CZ繞組中無(wú)電流；為負(fù)，AX繞組中的電流從X流入A流出；為正，BY繞組中的電流從B流入Y流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖5-4（c）所示。 可見(jiàn)，當(dāng)定子繞組中的電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場(chǎng)也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)也不斷地旋，因此稱為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。圖5-4旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成（2）．旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向是由三相繞組中電流相序決定的，若想改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向，只要改變通入定子繞組的電流相序，即將三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)即可。這時(shí)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也跟著改變。3）．三相異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)與轉(zhuǎn)速（1）．極數(shù)（磁極對(duì)數(shù)p）三相異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)和三相繞組的安排有關(guān)。當(dāng)每相繞組只有一個(gè)線圈，繞組的始端之間相差1200空間角時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有一對(duì)極，即p=1；當(dāng)每相繞組為兩個(gè)線圈串聯(lián)，繞組的始端之間相差600空間角時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)極，即p=2；同理，如果要產(chǎn)生三對(duì)極，即p=3的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則每相繞組必須有均勻安排在空間的串聯(lián)的三個(gè)線圈，繞組的始端之間相差400（=1200/p）空間角。極數(shù)p與繞組的始端之間的空間角的關(guān)系為： （2）．轉(zhuǎn)速n 三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0與電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)p有關(guān)，它們的關(guān)系是： （5-1）由（5-1）可知，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0決定于電流頻率f1和磁場(chǎng)的極數(shù)p。對(duì)某一異步電動(dòng)機(jī)而言，f1和p通常是一定的，所以磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0是個(gè)常數(shù)。在我國(guó)，工頻f1=50Hz，因此對(duì)應(yīng)于不同極對(duì)數(shù)p的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0，見(jiàn)表5-1表5-1p123456n0300015001000750600500（3）．轉(zhuǎn)差率s電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向相同，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0相等，否則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而磁力線就不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)子電流以及轉(zhuǎn)矩也就都不存在。也就是說(shuō)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間存在轉(zhuǎn)速差，因此我們把這種電動(dòng)機(jī)稱為異步電動(dòng)機(jī)，又因?yàn)檫@種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理是建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上的，故又稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0常稱為同步轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)差率s——用來(lái)表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0相差的程度的物理量。即： (5-2)轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要的物理量。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速n0開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子則因機(jī)械慣性尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子的瞬間轉(zhuǎn)速n=0，這時(shí)轉(zhuǎn)差率S=1。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)之后，n>0，（n0-n）差值減小，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率S<1。如果轉(zhuǎn)軸上的阻轉(zhuǎn)矩加大，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n降低，即異步程度加大，才能產(chǎn)生足夠大的感受電動(dòng)勢(shì)和電流，產(chǎn)生足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩，這時(shí)的轉(zhuǎn)差率S增大。反之，S減小。異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速一般很接近，轉(zhuǎn)差率很小。在額定工作狀態(tài)下約為0.015~0.06之間。根據(jù)式(4-2),可以得到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速常用公式 (5-3)例有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速n=975r/min，電源頻率f=50Hz，求電動(dòng)機(jī)的極數(shù)和額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率S。 解：由于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速接近而略小于同步轉(zhuǎn)速，而同步轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于不同的極對(duì)數(shù)有一系列固定的數(shù)值。顯然，與975r/min最相近的同步轉(zhuǎn)速n0=1000r/min，與此相應(yīng)的磁極對(duì)數(shù)p=3。因此，額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率為： （4）．三相異步電動(dòng)機(jī)的定子電路與轉(zhuǎn)子電路三相異步電動(dòng)機(jī)中的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。給定子繞組接上三相電源電壓，則定子中就有三相電流通過(guò)，此三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其磁力線通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子鐵心而閉合，這個(gè)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子和定子的每相繞組中都要感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)?？偨Y(jié)：1、三相異步電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)基本組成部分為定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。2、欲使異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，必須有旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)和閉合的轉(zhuǎn)子繞組，并且旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)和閉合的轉(zhuǎn)子繞組的轉(zhuǎn)速不同，這也是“異步”二字的含義；3、三相電源流過(guò)在空間互差一定角度按一定規(guī)律排列的三相繞組時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；4、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向是由三相繞組中電源相序決定的；5、三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0與電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)p有關(guān)，它們的關(guān)系是： 6、轉(zhuǎn)差率s——用來(lái)表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0相差的程度的物理量。即： 轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要的物理量，異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速一般很接近，轉(zhuǎn)差率很小。在額定工作狀態(tài)下約為0.015~0.06之間。7、三相異步電動(dòng)機(jī)中的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性與機(jī)械特性1．電磁轉(zhuǎn)矩（簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)矩） 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T是由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每極磁通與轉(zhuǎn)子電流I2相互作用而產(chǎn)生的。電磁轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子繞組中的電流I及旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱有關(guān)。 經(jīng)理論證明，它們的關(guān)系是： （5-4） 其中 T為電磁轉(zhuǎn)矩 KT為與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù) 為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每個(gè)極的磁通量I2為轉(zhuǎn)子繞組電流的有效值 2為轉(zhuǎn)子電流滯后于轉(zhuǎn)子電勢(shì)的相位角 若考慮電源電壓及電機(jī)的一些參數(shù)與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，（5-4）修正為： （5-5） 其中 為常數(shù) U1為定子繞組的相電壓 S為轉(zhuǎn)差率 R2為轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻 X20為轉(zhuǎn)子靜止時(shí)每相繞組的感抗由上式可知，轉(zhuǎn)矩T還與定子每相電壓U1的平方成比例，所以當(dāng)電源電壓有所變動(dòng)時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)矩的影響很大。此外，轉(zhuǎn)矩T還受轉(zhuǎn)子電阻R2的影響。圖4-15為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線。2．機(jī)械特性曲線 圖5-5三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線在一定的電源電壓U1和轉(zhuǎn)子電阻R2下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率n之間的關(guān)系曲線T=f(s)或轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線n=f(T)，稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線，它可根據(jù)式（5-4）得出，如圖5-5所示。在機(jī)械特性曲線上我們要討論三個(gè)轉(zhuǎn)矩：1）．額定轉(zhuǎn)矩TN 額定轉(zhuǎn)矩TN是異步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩。 （5-6） 式中P2是電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率，其單位是瓦特，n的單位是轉(zhuǎn)/分，TN的單位是?！っ住?當(dāng)忽略電動(dòng)機(jī)本身機(jī)械摩擦轉(zhuǎn)矩T0時(shí)，阻轉(zhuǎn)矩近似為負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，電動(dòng)機(jī)作等速旋轉(zhuǎn)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T必與阻轉(zhuǎn)矩TL相等，即T=TL。額定負(fù)載時(shí)，則有TN=TL。2）．最大轉(zhuǎn)矩Tm Tm又稱為臨界轉(zhuǎn)矩，是電動(dòng)機(jī)可能產(chǎn)生的最大電磁轉(zhuǎn)矩。它反映了電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力。 最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率為Sm，此時(shí)的Sm叫做臨界轉(zhuǎn)差率，見(jiàn)圖5-5（a）最大轉(zhuǎn)矩Tm與額定轉(zhuǎn)矩TN之比稱為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)，即 =Tm/TN 一般三相異步的過(guò)載系數(shù)在1.82.2之間。在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，必須考慮可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩，而后根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)算出電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，它必須大于最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩。否則，就是重選電動(dòng)機(jī)。3）．起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst， Tst為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)初始瞬間的轉(zhuǎn)矩，即n=0，s＝１時(shí)的轉(zhuǎn)矩。為確保電動(dòng)機(jī)能夠帶額定負(fù)載起動(dòng)，必須滿足：TstTN，一般的三相異步電動(dòng)機(jī)有Tst/TN=12.2。3．電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力自適應(yīng)分析電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，它所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T的大小能夠在一定的范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)整以適應(yīng)負(fù)載的變化，這種特性稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。直至新的平衡。此過(guò)程中，時(shí)，電源提供的功率自動(dòng)增加。總結(jié)：1、電磁轉(zhuǎn)矩T的大小與轉(zhuǎn)子繞組中的電流I及旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱有關(guān)。 轉(zhuǎn)矩T還與定子每相電壓U1的平方成比例，所以當(dāng)電源電壓有所變動(dòng)時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)矩的影響很大。此外，轉(zhuǎn)矩T還受轉(zhuǎn)子電阻R2的影響。2、在一定的電源電壓U1和轉(zhuǎn)子電阻R2下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率n之間的關(guān)系曲線T=f(s)或轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線n=f(T)，稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線。其特性見(jiàn)圖5-53、三個(gè)轉(zhuǎn)矩：1）．額定轉(zhuǎn)矩TN 額定轉(zhuǎn)矩TN是異步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩。 2）．最大轉(zhuǎn)矩Tm Tm又稱為臨界轉(zhuǎn)矩，是電動(dòng)機(jī)可能產(chǎn)生的最大電磁轉(zhuǎn)矩。它反映了電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力。3）．起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst， Tst為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)初始瞬間的轉(zhuǎn)矩，即n=0，s＝１時(shí)的轉(zhuǎn)矩。4、電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力自適應(yīng)分析電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，它所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T的大小能夠在一定的范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)整以適應(yīng)負(fù)載的變化，這種特性稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。5.2．三相異步電動(dòng)機(jī)的使用電動(dòng)機(jī)或其他電氣設(shè)備電路的接通或斷開，目前普遍采用繼電器、接觸器、按鈕及開關(guān)等控制電器來(lái)組成控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)一般稱為繼電——接觸器控制系統(tǒng)。任何復(fù)雜的控制電路，都是由一些基本的單元電路組成的。因此，在本節(jié)中我們主要討論繼電——接觸器控制的一些基本電路。要弄清一個(gè)控制電路的原理，必須了解其中各個(gè)電器元件的結(jié)構(gòu)，動(dòng)作原理以及它們的控制作用。電器的種類繁多，可分為手動(dòng)的和自動(dòng)的兩類。手動(dòng)電器是由工作人員手動(dòng)操縱的，例如刀開關(guān)、點(diǎn)火開關(guān)等。而自動(dòng)電器則是按照指令、信號(hào)或某個(gè)物理量的變化而自動(dòng)動(dòng)作的，例如各種繼電器、接觸器、電磁閥等。因此本節(jié)首先對(duì)這些常用控制電器作簡(jiǎn)單介紹。5.21．手動(dòng)電器電路符號(hào)QS電路符號(hào)QS刀開關(guān)又叫閘刀開關(guān)，一般用于不頻繁操作的低壓電路中，用作接通和切斷電源，有時(shí)也用來(lái)控制小容量電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)與停機(jī)。刀開關(guān)由閘刀（動(dòng)觸點(diǎn)）、靜插座（靜觸點(diǎn)）、手柄和絕緣底板等組成。刀開關(guān)的種類很多。按極數(shù)（刀片數(shù)）分為單極、雙極和三極；按結(jié)構(gòu)分為平板式和條架式；按操作方式分為直接手柄操作式、杠桿操作機(jī)構(gòu)式和電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)式；按轉(zhuǎn)換方向分為單投和雙投等。圖5-6刀開關(guān)的電路符號(hào)刀開關(guān)一般與熔斷器串聯(lián)使用，以便在短路或過(guò)負(fù)荷時(shí)熔斷器熔斷而自動(dòng)切斷電路。刀開關(guān)的額定電壓通常為250V和500V，額定電流在1500A以下?？紤]到電機(jī)較大的起動(dòng)電流，刀閘的額定電流值應(yīng)如下選擇：3~5倍異步電機(jī)額定電流2）．按鈕按鈕常用于接通、斷開控制電路，它的結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)見(jiàn)圖5-7。按鈕上的觸點(diǎn)分為常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，由于按鈕的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，按鈕只起發(fā)出“接通”和“斷開”信號(hào)的作用。圖5-7按鈕的結(jié)構(gòu)和符號(hào)2．自動(dòng)電器1）．熔斷器熔斷器主要作短路或過(guò)載保護(hù)用，串聯(lián)在被保護(hù)的線路中。線路正常工作時(shí)如同一根導(dǎo)線，起通路作用；當(dāng)線路短路或過(guò)載時(shí)熔斷器熔斷，起到保護(hù)線路上其他電器設(shè)備的作用。熔斷器的結(jié)構(gòu)有管式、磁插式、螺旋式、等幾種。其核心部分熔體（熔絲或熔片）是用電阻率較高的易熔合金制成，如鉛錫合金；或者是用截面積較小的導(dǎo)體制成。熔體額定電流的選擇：1．無(wú)沖擊電流的場(chǎng)合（如電燈、電爐）；圖5-8熔斷器的電路符號(hào)2．一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的熔體：熔體額定電流≥電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流÷2.5；如果電動(dòng)機(jī)起動(dòng)頻繁，則為：熔體額定電流≥電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流÷(1.6~2)；3．幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)合用的總?cè)垠w：熔體額定電流=(1.5~2.5)×容量最大的電動(dòng)機(jī)的額定電流+其余電動(dòng)機(jī)的額定電流之和。2）．交流接觸器接觸器是一種自動(dòng)開關(guān)，是電力拖動(dòng)中主要的控制電器之一，它分為直流和交流兩類。其中，交流接觸器常用來(lái)接通和斷開電動(dòng)機(jī)或其他設(shè)備的主電路。圖5-9是交流接觸器的主要結(jié)構(gòu)圖。接觸器主要由電磁鐵和觸頭兩部分組成。它是利用電磁鐵的吸引力而動(dòng)作的。當(dāng)電磁線圈通電后，吸引山字形動(dòng)鐵心(上鐵心)，而使常開觸頭閉合。圖5-9接觸器工作原理圖根據(jù)用途不同，接觸器的觸頭分主觸頭和輔助觸頭兩種。輔助觸頭通過(guò)的電流較小，常接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中；主觸頭能通過(guò)較大電流，常接在電動(dòng)機(jī)的主電路中。如CJl0-20型交流接觸器有三個(gè)常開主觸頭和四個(gè)輔助觸頭(兩個(gè)常開，兩個(gè)常閉)。當(dāng)主觸頭斷開時(shí)，其間產(chǎn)生電弧，會(huì)燒壞觸頭，并使電路分?jǐn)鄷r(shí)間拉長(zhǎng)，因此，必須采取滅弧措施。通常交流接觸器的觸頭都做成橋式結(jié)構(gòu)，它有兩個(gè)斷點(diǎn)，以降低觸頭斷開時(shí)加在斷點(diǎn)上的電壓，使電弧容易熄滅，同時(shí)各相間裝有絕緣隔板，可防止短路。在電流較大的接觸器中還專門設(shè)有滅弧裝置。接觸器的電路符號(hào)見(jiàn)圖5-10，接觸器線圈主觸頭－－用于主電路輔助觸頭－－用于控制電路圖5-10接觸器電路符號(hào)在選用接觸器時(shí)，應(yīng)注意它的額定電流、線圈電壓及觸頭數(shù)量等。CJl0系列接觸器的主觸頭額定電流有5、10、20、40、75、120A等數(shù)種。3）．中間繼電器中間繼電器的結(jié)構(gòu)與接觸器基本相同，只是體積較小，觸點(diǎn)較多，通常用來(lái)傳遞信號(hào)和同時(shí)控制多個(gè)電路，也可以用來(lái)控制小容量的電動(dòng)機(jī)或其他執(zhí)行元件。常用的中間繼電器有JZ7系列，觸點(diǎn)的額定電流為5A，選用時(shí)應(yīng)考慮線圈的電壓。4）．熱繼電器熱繼電器是用來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)，使之免受長(zhǎng)期過(guò)載危害的繼電器。熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而動(dòng)作的，它的工作原理如圖5-11所示。圖中熱元件是一段電阻不大的電阻絲，接在電動(dòng)機(jī)的主電路中的雙金屬片，由兩種具有不同線膨脹系數(shù)的金屬采用熱和壓力輾壓而成，亦可采用冷結(jié)合，其中，下層金屬的膨脹系數(shù)大，上層的小。當(dāng)主電路中電流超過(guò)容許值，雙金屬片受熱向上彎曲致使脫扣，扣板在彈簧的拉力下將常閉觸頭斷開。觸頭是接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中的，控制電路斷開使接觸器的線圈斷電，從而斷開電動(dòng)機(jī)的主電路。由于熱慣性，熱繼電器不能作短路保護(hù)，因?yàn)榘l(fā)生短路事故時(shí)，我們要求電路立即斷開，而熱繼電器是不能立即動(dòng)作的。但是這個(gè)熱慣性又是合乎我們要求的，比如在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)或短時(shí)過(guò)載時(shí)，由于熱慣性熱繼電器不會(huì)動(dòng)作，這可避免電動(dòng)機(jī)的不必要的停車。如果要熱繼電器復(fù)位，則按下復(fù)位按鈕即可。圖5-11熱繼電器工作原理圖常用的熱繼電器有JR0、JRl0及JRl6等系列。熱繼電器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是整定電流。所謂整定電流，就是熱元件通過(guò)的電流超過(guò)此值的20%時(shí)，熱繼電器應(yīng)當(dāng)在20min內(nèi)動(dòng)作。JR0一40型的整定電流從0.6A一40A有9種規(guī)格。選用熱繼電器時(shí)，應(yīng)使其整定電流與電動(dòng)機(jī)的額定電流基本上一致。5）．行程開關(guān)行程開關(guān)結(jié)構(gòu)與按鈕類似，但其動(dòng)作要由機(jī)械撞擊。用作電路的限位保護(hù)、行程控制、自動(dòng)切換等。電路符號(hào)ST電路符號(hào)ST電路符號(hào)ST圖5-12行程開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖和電路符號(hào)三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)及選擇1．三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)座上都裝有一塊銘牌。銘牌上標(biāo)注有該電動(dòng)機(jī)的主要性能和技術(shù)數(shù)據(jù)。三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132M-4功率7.5kW頻率50Hz電壓380V電流15.4A接法轉(zhuǎn)速1440r/min絕緣等級(jí)E工作方式連續(xù)溫升8防護(hù)等級(jí)IP44重量55Kg年月編號(hào)電機(jī)廠1）．型號(hào) 為不同用途和不同工作環(huán)境的需要，電機(jī)制造廠把電動(dòng)機(jī)制成各種系列，每個(gè)系列的不同電動(dòng)機(jī)用不同的型號(hào)表示。如Y315S6三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座中心高mm機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)S：短鐵心M：中鐵心L：長(zhǎng)鐵心磁極數(shù)2）．接法 接法指電動(dòng)機(jī)三相定子繞組的聯(lián)接方式。 一般鼠籠式電動(dòng)機(jī)的接線盒中有六根引出線，標(biāo)有U1、V1、W1、U2、V2、W2，其中：U1、V1、W1是每一相繞組的始端U2、V2、W2是每一相繞組的末端 三相異步電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接方法有兩種：星形（Y）聯(lián)接和三角形（）聯(lián)接。通常三相異步電動(dòng)機(jī)功率在4kW以下者接成星形；在4kW（不含）以上者，接成三角形。3）．電壓 銘牌上所標(biāo)的電壓值是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)的電壓不應(yīng)高于或低于額定值的5%。 必須注意：在低于額定電壓下運(yùn)行時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩Tmax和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst會(huì)顯著地降低，這對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行是不利的。三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓有380V、3000V及6000V等多種。4）．電流銘牌上所標(biāo)的電流值是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的最大線電流允許值。當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，兩者之間相對(duì)轉(zhuǎn)速很小，所以轉(zhuǎn)子電流近似為零，這時(shí)定子電流幾乎全為建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的勵(lì)磁電流。當(dāng)輸出功率增大時(shí)，轉(zhuǎn)子電流和定子電流都隨著相應(yīng)增大。5）．功率與效率 銘牌上所標(biāo)的功率值是指電動(dòng)機(jī)在規(guī)定的環(huán)境溫度下，在額定運(yùn)行時(shí)電極軸上輸出的機(jī)械功率值。輸出功率與輸入功率不等，其差值等于電動(dòng)機(jī)本身的損耗功率，包括銅損、鐵損及機(jī)械損耗等。所謂效率就是輸出功率與輸入功率的比值。一般鼠籠式電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的效率約為72%—93%。6）．功率因數(shù)因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)是電感性負(fù)載，定子相電流比相電壓滯后一個(gè)角，cos就是電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載時(shí)約為0.7~0.9，而在輕載和空載時(shí)更低，空載時(shí)只有0.2~0.3。選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)注意其容量，防止“大馬拉小車”，并力求縮短空載時(shí)間。7）．轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分。 不同的磁極數(shù)對(duì)應(yīng)有不同的轉(zhuǎn)速等級(jí)。最常用的是四個(gè)級(jí)的（n0=1500r/min）。8）．絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)是按電動(dòng)機(jī)繞組所用的絕緣材料在使用時(shí)容許的極限溫度來(lái)分級(jí)的。所謂極限溫度是指電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)中最熱點(diǎn)的最高容許溫度。絕緣等級(jí)環(huán)境溫度40極限允許溫度A65105E80120B901302．三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇 正確選擇電動(dòng)機(jī)的功率、種類、型式是極為重要的。1）．功率的選擇電動(dòng)機(jī)的功率根據(jù)負(fù)載的情況選擇合適的功率，選大了雖然能保證正常運(yùn)行，但是不經(jīng)濟(jì)，電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)都不高；選小了就不能保證電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的正常運(yùn)行，不能充分發(fā)揮生產(chǎn)機(jī)械的效能，并使電動(dòng)機(jī)由于過(guò)載而過(guò)早地?fù)p壞。（1）連續(xù)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)功率的選擇 對(duì)連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，先算出生產(chǎn)機(jī)械的功率，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或稍大于生產(chǎn)機(jī)械的功率即可。（2）短時(shí)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)功率的選擇 如果沒(méi)有合適的專為短時(shí)運(yùn)行設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)，可選用連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)。由于發(fā)熱慣性，在短時(shí)運(yùn)行時(shí)可以容許過(guò)載。工作時(shí)間愈短，則過(guò)載可以愈大。但電動(dòng)機(jī)的過(guò)載是受到限制的。通常是根據(jù)過(guò)載系數(shù)來(lái)選擇短時(shí)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的功率。電動(dòng)機(jī)的額定功率可以是生產(chǎn)機(jī)械所要求的功率的1/。2）．種類和型式的選擇（1）．種類的選擇選擇電動(dòng)機(jī)的種類是從交流或直流、機(jī)械特性、調(diào)速與起動(dòng)性能、維護(hù)及價(jià)格等方面來(lái)考慮的。①交、直流電動(dòng)機(jī)的選擇 如沒(méi)有特殊要求，一般都應(yīng)采用交流電動(dòng)機(jī)。②鼠籠式與繞線式的選擇 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，但調(diào)速困難，功率因數(shù)較低，起動(dòng)性能較差。因此在要求機(jī)械特性較硬而無(wú)特殊調(diào)速要求的一般生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)應(yīng)盡可能采用鼠籠式電動(dòng)機(jī)。 因此只有在不方便采用鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)時(shí)才采用繞線式電動(dòng)機(jī)。（2）．結(jié)構(gòu)型式的選擇電動(dòng)機(jī)常制成以下幾種結(jié)構(gòu)型式：①開啟式在構(gòu)造上無(wú)特殊防護(hù)裝置，用于干燥無(wú)灰塵的場(chǎng)所。通風(fēng)非常良好。②防護(hù)式在機(jī)殼或端蓋下面有通風(fēng)罩，以防止鐵屑等雜物掉入。也有將外殼做成擋板狀，以防止在一定角度內(nèi)有雨水滴濺入其中。③封閉式它的外殼嚴(yán)密封閉，靠自身風(fēng)扇或外部風(fēng)扇冷卻，并在外殼帶有散熱片。在灰塵多、潮濕或含有酸性氣體的場(chǎng)所，可采用它。④防爆式整個(gè)電機(jī)嚴(yán)密封閉，用于有爆炸性氣體的場(chǎng)所。（3）．安裝結(jié)構(gòu)型式的選擇①機(jī)座帶底腳，端蓋無(wú)凸緣（B3）②機(jī)座不帶底腳，端蓋有凸緣（B5）③機(jī)座帶底腳，端蓋有凸緣（B35）（4）．電壓和轉(zhuǎn)速的選擇①電壓的選擇電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)的選擇，要根據(jù)電動(dòng)機(jī)類型、功率以及使用地點(diǎn)的電源電壓來(lái)決定。Y系列鼠籠式電動(dòng)機(jī)的額定電壓只有380V一個(gè)等級(jí)。只有大功率異步電動(dòng)機(jī)才采用3000V和6000V。②轉(zhuǎn)速的選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定的。但通常轉(zhuǎn)速不低于500r/min。因?yàn)楫?dāng)功率一定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速愈低，則其尺寸愈大，價(jià)格愈貴，且效率也較低。因此就不如購(gòu)買一臺(tái)高速電動(dòng)機(jī)再另配減速器來(lái)得合算。異步電動(dòng)機(jī)通常采用4個(gè)極的，即同步轉(zhuǎn)速n0=1500r/min。例有一Y225M-4型三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，額定數(shù)據(jù)如下：試求（1）額定電流；（2）額定轉(zhuǎn)差率SN；（3）額定轉(zhuǎn)矩TN、最大轉(zhuǎn)矩Tmax、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。功率轉(zhuǎn)速電壓效率功率因數(shù)Ist/INTst/TNTmax/TN()45kW1480r/min380V92.3%0.887.01.92.2解：（1）4-10Kw電動(dòng)機(jī)通常都采用380V/△接法（2）已知電動(dòng)機(jī)是四極的，即所以（3）總結(jié)：1、控制電器是指在電路中起通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的器件。繼電器—接觸器控制系統(tǒng)通常使用500V以下的低壓控制電器。2、電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)用來(lái)標(biāo)明電動(dòng)機(jī)的額定值和主要技術(shù)規(guī)范，在使用中應(yīng)遵守銘牌的規(guī)定。3、選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)載和使用環(huán)境的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，選擇時(shí)應(yīng)注意電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)盡可能與負(fù)載相匹配，既不宜“大”，更不宜“小馬拉大車”。．異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與調(diào)速分析1．起動(dòng)特性分析（1）起動(dòng)電流Ist 在剛起動(dòng)時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)靜止的轉(zhuǎn)子有著很大的相對(duì)轉(zhuǎn)速，磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度很快，這時(shí)轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)和產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流均很大，同時(shí)，定子電流必然也很大。一般中小型鼠籠式電動(dòng)機(jī)定子的起動(dòng)電流可達(dá)額定電流的57倍。注意： 在實(shí)際操作時(shí)應(yīng)盡可能不讓電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)。如在切削加工時(shí)，一般只是用摩擦離合器或電磁離合器將主軸與電機(jī)軸脫開，而不將電動(dòng)機(jī)停下來(lái)。（2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流I2雖然很大，但轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)cos2很低，由公式可知，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T較小，通常。 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小可造成以下問(wèn)題：（1）會(huì)延長(zhǎng)起動(dòng)時(shí)間。（2）不能在滿載下起動(dòng)。因此應(yīng)設(shè)法提高。但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩如果過(guò)大，會(huì)使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)受到?jīng)_擊而損壞，所以一般機(jī)床的主電動(dòng)機(jī)都是空載起動(dòng)（起動(dòng)后再切削），對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩沒(méi)有什么要求。綜上所述，異步電機(jī)的主要缺點(diǎn)是起電流大而起轉(zhuǎn)矩小。因此，我們必須采取適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)方法，以減小起動(dòng)電流并保證有足夠的起轉(zhuǎn)矩。2．鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法1）．直接起動(dòng)直接起動(dòng)又稱為全壓起動(dòng)，就是利用閘刀開關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接加到額定電壓下起動(dòng)。 這種方法只用于小容量的電動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)容量遠(yuǎn)小于供電變壓器容量的場(chǎng)合。2）．降壓起動(dòng) 在起動(dòng)時(shí)降低加在定子繞組上的電壓，以減小起動(dòng)電流，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再恢復(fù)到全壓運(yùn)行。 此方法適于大中型鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的輕載或空載起動(dòng)。 ①星形--三角形（Y--）換接起動(dòng) 起動(dòng)時(shí)，將三相定子繞組接成星形，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再換成三角形。這樣，在起動(dòng)時(shí)就把定子每相繞組上的電壓降到正常工作電壓的。 此方法只能用于正常工作時(shí)定子繞組為三角形聯(lián)接的電動(dòng)機(jī)。 這種換接起動(dòng)可采用星三角起動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。星三角起動(dòng)器體積小、成本低、壽命長(zhǎng)、動(dòng)作可靠。 ②自耦降壓起動(dòng) 自耦降壓起動(dòng)是利用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中的端電壓降低。如圖8-9所示，起動(dòng)時(shí)，先把開關(guān)Q2扳到“起動(dòng)”位置，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，將Q2扳向“工作”位置，切除自耦變壓器。 采用自耦降壓起動(dòng)，也同時(shí)能使起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小。 正常運(yùn)行作星形聯(lián)接或容量較大的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，常用自耦降壓起動(dòng)。3．三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 調(diào)速就是在同一負(fù)載下能得到不同的轉(zhuǎn)速，以滿足生產(chǎn)過(guò)程的要求。調(diào)速的方法 可見(jiàn)，可通過(guò)三個(gè)途徑進(jìn)行調(diào)速：改變電源頻率f，改變磁極對(duì)數(shù)p，改變轉(zhuǎn)差率S。前兩者是鼠籠式電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法，后者是繞線式電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。 （1） 變頻調(diào)速 此方法可獲得平滑且范圍較大的調(diào)速效果，且具有硬的機(jī)械特性；但須有專門的變頻裝置——由可控硅整流器和可控硅逆變器組成，設(shè)備復(fù)雜，成本較高，應(yīng)用范圍不廣。 （2） 變極調(diào)速 此方法不能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，但它簡(jiǎn)單方便，常用于金屬切割機(jī)床或其他生產(chǎn)機(jī)械上。 （3） 轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速 在繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中，串入一個(gè)三相調(diào)速變阻器進(jìn)行調(diào)速。 此方法能平滑地調(diào)節(jié)繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，且設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少；但變阻器增加了損耗，故常用于短時(shí)調(diào)速或調(diào)速范圍不太大的場(chǎng)合。 以上可知，異步電動(dòng)機(jī)的各種調(diào)速方法都不太理想，所以異步電動(dòng)機(jī)常用于要求轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定或調(diào)速性能要求不高的場(chǎng)合。4．三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 制動(dòng)是給電動(dòng)機(jī)一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)矩，促使它在斷開電源后很快地減速或停轉(zhuǎn)。 對(duì)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)，也就是要求它的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，這時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 常見(jiàn)的電氣制動(dòng)方法有： （1）反接制動(dòng) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)快速轉(zhuǎn)動(dòng)而需停轉(zhuǎn)時(shí)，改變電源相序，使轉(zhuǎn)子受一個(gè)與原轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)矩而迅速停轉(zhuǎn)。 注意，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)及時(shí)切斷電源，以免電機(jī)反轉(zhuǎn)。 為了限制電流，對(duì)功率較大的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)必須在定子電路（鼠籠式）或轉(zhuǎn)子電路（繞線式）中接入電阻。 這種方法比較簡(jiǎn)單，制動(dòng)力強(qiáng)，效果較好，但制動(dòng)過(guò)程中的沖擊也強(qiáng)烈，易損壞傳動(dòng)器件，且能量消耗較大，頻繁反接制動(dòng)會(huì)使電機(jī)過(guò)熱。對(duì)有些中型車床和銑床的主軸的制動(dòng)采用這種方法。 （2）能耗制動(dòng) 電動(dòng)機(jī)脫離三相電源的同時(shí)，給定子繞組接入一直流電源，使直流電流通入定子繞組。于是在電動(dòng)機(jī)中便產(chǎn)生一方向恒定的磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子受一與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的F力的作用，于是產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。 直流電流的大小一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的0.5—1倍。 由于這種方法是用消耗轉(zhuǎn)子的動(dòng)能（轉(zhuǎn)換為電能）來(lái)進(jìn)行制動(dòng)的，所以稱為能耗制動(dòng)。 這種制動(dòng)能量消耗小，制動(dòng)準(zhǔn)確而平穩(wěn)，無(wú)沖擊，但需要直流電流。在有些機(jī)床中采用這種制動(dòng)方法。（3）發(fā)電反饋制動(dòng)當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n超過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0時(shí)，這時(shí)的轉(zhuǎn)矩也是制動(dòng)的。如：當(dāng)起重機(jī)快速下放重物時(shí)，重物拖動(dòng)轉(zhuǎn)子，使其轉(zhuǎn)速n>n0，重物受到制動(dòng)而等速下降。．三相異步電動(dòng)機(jī)的控制1．直接啟動(dòng)控制電路直接啟動(dòng)即啟動(dòng)時(shí)把電動(dòng)機(jī)直接接入電網(wǎng)，加上額定電壓，一般來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的容量不大于直接供電變壓器容量的20％∽30％時(shí)，都可以直接啟動(dòng)。1）．點(diǎn)動(dòng)控制合上開關(guān)S，三相電源被引入控制電路，但電動(dòng)機(jī)還不能起動(dòng)。按下按鈕SB，接觸器KM線圈通電，銜鐵吸合，常開主觸點(diǎn)接通，電動(dòng)機(jī)定子接入三相電源起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。松開按鈕SB，圖5-13點(diǎn)動(dòng)控制接觸器KM線圈斷電，銜鐵松開，常開主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)因斷電而停轉(zhuǎn)。2).直接起動(dòng)控制（1）起動(dòng)過(guò)程。按下起動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM線圈通電，與SB1并聯(lián)的KM的輔助常開觸點(diǎn)閉合，以保證松開按鈕SBl后KM線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM的主觸點(diǎn)持續(xù)閉合，電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制。（2）停止過(guò)程。按下停止按鈕SB2，接觸器KM線圈斷電，與SB1并聯(lián)的KM的輔助常開觸點(diǎn)斷開，以保證松開按鈕SB2后KM線圈持續(xù)失電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM的主觸點(diǎn)持續(xù)斷開，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。與SB1并聯(lián)的KM的輔助常開觸點(diǎn)的這種作用稱為自鎖。圖示控制電路還可實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)和零壓保護(hù)。圖5-14直接起動(dòng)控制起短路保護(hù)的是串接在主電路中的熔斷器FU。一旦電路發(fā)生短路故障，熔體立即熔斷，電動(dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)。起過(guò)載保護(hù)的是熱繼電器FR。當(dāng)過(guò)載時(shí)，熱繼電器的發(fā)熱元件發(fā)熱，將其常閉觸點(diǎn)斷開，使接觸器KM線圈斷電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM的主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。同時(shí)KM輔助觸點(diǎn)也斷開，解除自鎖。故障排除后若要重新起動(dòng)，需按下FR的復(fù)位按鈕，使FR的常閉觸點(diǎn)復(fù)位（閉合）即可。起零壓（或欠壓）保護(hù)的是接觸器KM本身。當(dāng)電源暫時(shí)斷電或電壓嚴(yán)重下降時(shí)，接觸器KM線圈的電磁吸力不足，銜鐵自行釋放，使主、輔觸點(diǎn)自行復(fù)位，切斷電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，同時(shí)解除自鎖。2．正反轉(zhuǎn)控制1）．簡(jiǎn)單的正反轉(zhuǎn)控制（1）正向起動(dòng)過(guò)程。按下起動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM1線圈通電，與SB1并聯(lián)的KM1的輔助常開觸點(diǎn)閉合，以保證KM1線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM1的主觸點(diǎn)持續(xù)閉合，電動(dòng)機(jī)連續(xù)正向運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）停止過(guò)程。按下停止按鈕SB3，接觸器KM1線圈斷電，與SB1并聯(lián)的KM1的輔助觸點(diǎn)斷開，以保證KM1線圈持續(xù)失電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM1的主觸點(diǎn)圖5-15簡(jiǎn)單的正反轉(zhuǎn)控制持續(xù)斷開，切斷電動(dòng)機(jī)定子電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。（3）反向起動(dòng)過(guò)程。按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM2線圈通電，與SB2并聯(lián)的KM2的輔助常開觸點(diǎn)閉合，以保證線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM2的主觸點(diǎn)持續(xù)閉合，電動(dòng)機(jī)連續(xù)反向運(yùn)轉(zhuǎn)。缺點(diǎn)：KM1和KM2線圈不能同時(shí)通電，因此不能同時(shí)按下SB1和SB2，也不能在電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)按下反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕，或在電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)按下正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕。如果操作錯(cuò)誤，將引起主回路電源短路。2）．帶電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路將接觸器KM1的輔助常閉觸點(diǎn)串入KM2的線圈回路中，從而保證在KM1線圈通電時(shí)KM2線圈回路總是斷開的；將接觸器KM2的輔助常閉觸點(diǎn)串入KM1的線圈回路中，從而保證在KM2線圈通電時(shí)KM1線圈回路總是斷開的。這樣接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)KM1和KM2保證了兩個(gè)接觸器線圈不能同時(shí)通電，這種控制方式稱為互鎖或者聯(lián)鎖，這兩個(gè)輔助常開觸點(diǎn)稱為互鎖或者聯(lián)鎖觸點(diǎn)。圖5-16帶電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制缺點(diǎn)：電路在具體操作時(shí)，若電動(dòng)機(jī)處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)要反轉(zhuǎn)時(shí)必須先按停止按鈕SB3，使互鎖觸點(diǎn)KM1閉合后按下反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2才能使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；若電動(dòng)機(jī)處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)要正轉(zhuǎn)時(shí)必須先按停止按鈕SB3，使互鎖觸點(diǎn)KM2閉合后按下正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB1才能使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。．三相異步電動(dòng)機(jī)的控制上一節(jié)課我們講了電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)與長(zhǎng)動(dòng)控制，這一節(jié)課我們?cè)诖嘶A(chǔ)上進(jìn)一步講述電動(dòng)機(jī)的繼電器——接觸器控制系統(tǒng)。2．正反轉(zhuǎn)控制3）．同時(shí)具有電氣互鎖和機(jī)械互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路采用復(fù)式按鈕，將SB1按鈕的常閉觸點(diǎn)串接在KM2的線圈電路中；將SB2的常閉觸點(diǎn)串接在KM1的線圈電路中；這樣，無(wú)論何時(shí)，只要按下反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕，在KM2線圈通電之前就首先使KM1斷電，從而保證KM1和KM2不同時(shí)通電；從反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的情況也是一樣。這種由機(jī)械按鈕實(shí)現(xiàn)的互鎖也叫機(jī)械或按鈕互鎖。圖5-17具有電氣互鎖和機(jī)械互鎖的正反轉(zhuǎn)控制3．Y—△降壓起動(dòng)控制按下起動(dòng)按鈕SB1，時(shí)間繼電器KT和接觸器KM2同時(shí)通電吸合，KM2的常開主觸點(diǎn)閉合，把定子繞組連接成星形，其常開輔助觸點(diǎn)閉合，接通接觸器KM1。KM1的常開主觸點(diǎn)閉合，將定子接入電源，電動(dòng)機(jī)在星形連接下起動(dòng)。KM1的一對(duì)常開輔助觸點(diǎn)閉合，進(jìn)行自鎖。經(jīng)一定延時(shí)，KT的常閉觸點(diǎn)斷開，KM2斷電復(fù)位，接觸器KM3通電吸合。KM3的常開主觸點(diǎn)將定子繞組接成三角形，使電動(dòng)機(jī)在額定圖5-18Y—△降壓起動(dòng)控制電壓下正常運(yùn)行。與按鈕SB1串聯(lián)的KM3的常閉輔助觸點(diǎn)的作用是：當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，該常閉觸點(diǎn)斷開，切斷了KT、KM2的通路，即使誤按SB1，KT和KM2也不會(huì)通電，以免影響電路正常運(yùn)行。若要停車，則按下停止按鈕SB3，接觸器KM1、KM2同時(shí)斷電釋放，電動(dòng)機(jī)脫離電源停止轉(zhuǎn)動(dòng)。4．行程控制1）．限位控制（圖5-19）當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件到達(dá)預(yù)定的位置時(shí)壓下行程開關(guān)的觸桿，將常閉觸點(diǎn)斷開，接觸器線圈斷電，使電動(dòng)機(jī)斷電而停止運(yùn)行。圖5-19限位控制圖5-20行程往返控制2）．行程往返控制（圖5-20）按下正向起動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)正向起動(dòng)運(yùn)行，帶動(dòng)工作臺(tái)向前運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)行到SQ2位置時(shí)，擋塊壓下SQ2，接觸器KM1斷電釋放，KM2通電吸合，電動(dòng)機(jī)反向起動(dòng)運(yùn)行，使工作臺(tái)后退。工作臺(tái)退到SQ1位置時(shí)，擋塊壓下SQ1，KM2斷電釋放，KM1通電吸合，電動(dòng)機(jī)又正向起動(dòng)運(yùn)行，工作臺(tái)又向前進(jìn)，如此一直循環(huán)下去，直到需要停止時(shí)按下SB3，KM1和KM2線圈同時(shí)斷電釋放，電動(dòng)機(jī)脫離電源停止轉(zhuǎn)動(dòng)?？偨Y(jié)：1、異步電動(dòng)機(jī)有兩種直接起動(dòng)方法：直接起動(dòng)和降壓起動(dòng)。直接起動(dòng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，應(yīng)盡量采用；電機(jī)容量較大時(shí)應(yīng)采用降壓起動(dòng)以限制起動(dòng)電流，常用的降壓起動(dòng)方法有Y—△降壓起動(dòng)、自耦變壓器降壓起動(dòng)和定子串電阻降壓起動(dòng)等。2、異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)控制電路時(shí)控制的基本環(huán)節(jié)，應(yīng)掌握它們的工作原理和分析方法，明確自鎖和互鎖的含義和思想方法。3、首先了解工藝過(guò)程及控制要求；4、搞清控制系統(tǒng)中各電機(jī)、電器的作用以及它們的控制關(guān)系；5、主電路、控制電路分開閱讀或設(shè)計(jì)；6、控制電路中，根據(jù)控制要求按自上而下、自左而右的順序進(jìn)行讀圖或設(shè)計(jì)；7、同一個(gè)電器的所有線圈、觸頭不論在什么位置都叫相同的名字；8、原理圖上所有電器，必須按國(guó)家統(tǒng)一符號(hào)標(biāo)注，且均按未通電狀態(tài)表示；9、繼電器、接觸器的線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)；10、控制順序只能由控制電路實(shí)現(xiàn)，不能由主電路實(shí)現(xiàn)習(xí)題：1、有一臺(tái)四極三相異步電動(dòng)機(jī)，電源電壓的頻率為50Hz，滿載時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率為0.02。求電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流頻率。2、穩(wěn)定運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加，為什么電磁轉(zhuǎn)矩相應(yīng)增大；當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過(guò)電動(dòng)機(jī)的最大磁轉(zhuǎn)矩時(shí)，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？3、已知某三相異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)為：PN=2.8KW，UN=220V/380V，IN=10A/5.8A，nN=2890r/min,cosφN=0.89,f1=50①電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)p②額定轉(zhuǎn)矩TN和額定效率ηN。4、試設(shè)計(jì)一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)既能連續(xù)長(zhǎng)動(dòng)工作，又能點(diǎn)動(dòng)工作的繼電器——接觸器控制線路。5、一臺(tái)三相交流電動(dòng)機(jī)，額定相電壓為220v，工作時(shí)每相負(fù)載Z=(50+j25)Ω。(1)當(dāng)電源線電壓為380V時(shí)，繞組應(yīng)如何連接？(2)當(dāng)電源線電壓為220v時(shí)，繞組應(yīng)如何連接?(3)分別求上述兩種情況下的負(fù)載相電流和線電流。6、某三相交流電動(dòng)機(jī)，額定相電壓為380V，工作時(shí)每相阻抗Z=(40+j10)Ω，接在220V三相交流電源中，正常工作時(shí)，各相負(fù)載星形聯(lián)結(jié)。但當(dāng)起動(dòng)時(shí)，為防止起動(dòng)時(shí)電流過(guò)大燒壞電動(dòng)機(jī)，改為三角形聯(lián)結(jié)。試分別計(jì)算電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)和起動(dòng)時(shí)的功率。實(shí)驗(yàn)八三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解交流接觸器、熱繼電器的結(jié)構(gòu)，并掌握其工作原理。2．掌握電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制的原理。3．掌握電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制線路正確的接線方法和操作方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1．直接起動(dòng)的正反轉(zhuǎn)不少生產(chǎn)機(jī)械，例如吊車、刨床等都需要上下、左右等兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，這就要求拖動(dòng)它的電動(dòng)機(jī)必須能實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制。由三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理可知，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向一致，要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向只要改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向即可，而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向由三相電源的相序決定。因此將電動(dòng)機(jī)的三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)，便可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)，其原理圖如右圖所示。在右圖的主電路中，SB3是停機(jī)按鈕，SB1正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕，KM1正轉(zhuǎn)控制接觸器，當(dāng)KM1的線圈通電，其主觸頭閉合，定子繞組三個(gè)頭分別接入電源的A、B、C三相，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。SB2是反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕，KM2是反轉(zhuǎn)控制接觸器，當(dāng)KM2的線圈通電，其主觸頭閉合，定子繞組三個(gè)頭分別接入電源的C、B、A三相，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)?？梢?jiàn)當(dāng)通入定子繞組的電流相序改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)就反轉(zhuǎn)。注意：（1）為保證正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)能連續(xù)工作，在電路中設(shè)置了兩個(gè)自鎖開關(guān)，他們分別與其起動(dòng)開關(guān)并聯(lián)。如果沒(méi)有自鎖開關(guān)，則本電路只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)控制。（2）為保證正轉(zhuǎn)時(shí)，反轉(zhuǎn)控制電路可靠斷開，即KM1與KM2不能同時(shí)閉合，因此在電路中分別設(shè)置了兩個(gè)互鎖開關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)儀器1．控制電路裝置 一套2．三相異步電動(dòng)機(jī) 一臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)步驟1．按圖連接好線路(注意電動(dòng)機(jī)繞組接成Y形聯(lián)接)，由同學(xué)相互檢查無(wú)誤并請(qǐng)教師檢查同意后，合上開關(guān)QS。2．接觸器點(diǎn)動(dòng)控制按下正轉(zhuǎn)按鈕SB1電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，松手后電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。3．電動(dòng)機(jī)自鎖控制將交流接觸器KM1的一對(duì)常開輔助觸頭并聯(lián)到SB1上，按下正轉(zhuǎn)按鈕，電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，松手后電動(dòng)機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。4．電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制（1）正轉(zhuǎn) 按下正轉(zhuǎn)按鈕SB1，觀察電動(dòng)機(jī)正向旋轉(zhuǎn)。（2）停機(jī) 按下停止按鈕SB3。（3）反轉(zhuǎn) 按下反轉(zhuǎn)按鈕SB2，觀察電動(dòng)機(jī)反向旋動(dòng)。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1．實(shí)驗(yàn)電路較復(fù)雜，相與相的觸頭距離近，因此接線時(shí)要求十分小心。2．通電后不要再改動(dòng)電路，避免發(fā)生短路事故。3．控制電路的連接，起始線連在W相上，終點(diǎn)線卻要連在V相上去，切記。2021/2021（1）學(xué)期《電氣控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)專業(yè)及班級(jí)：XXX指導(dǎo)教師：XXX學(xué)生姓名：XXX學(xué)號(hào)：XXXXXXX設(shè)計(jì)時(shí)間：目錄一、設(shè)計(jì)題目 2二、控制要求 2三、設(shè)計(jì)內(nèi)容 21、型號(hào)選擇 22、三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)主電路圖 23、三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)控制電路圖 34、I\O分配表 45、PLC外部接線圖 46、三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)控制梯形圖 57、指令程序 5總結(jié) 6參考文獻(xiàn) 7一、設(shè)計(jì)題目三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)控制設(shè)計(jì)二、控制要求接觸器1KM~3KM的作用分別是控制電源、Y形起動(dòng)、△運(yùn)行。①按下起動(dòng)按鈕SB1后，電動(dòng)機(jī)M先作Y起動(dòng)，10s鐘后自動(dòng)轉(zhuǎn)換為△運(yùn)行。②若任何情況下外部按下停止按鈕SB2或熱繼電器FR動(dòng)作時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)停止。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、型號(hào)選擇輸入端有X000、X001、X002，輸出端有Y000、Y001、Y002共6個(gè)輸入/輸出點(diǎn)，所以選用日本三菱公司生產(chǎn)的F1-8MR型。2、三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)主電路圖三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)工作原理：按下起動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM2通電吸合，KM2主動(dòng)合出頭閉合使電動(dòng)機(jī)M定子三相繞組接成Y形，KM2輔助動(dòng)合觸頭閉合使使接觸器KM1和時(shí)間繼電器KT通電吸合，KM1主動(dòng)合觸頭閉合使電動(dòng)機(jī)M接電源起動(dòng)，KM1輔助動(dòng)合觸頭自鎖，KT吸合后經(jīng)其整定時(shí)間的延時(shí)，緩吸動(dòng)斷觸頭斷開使KM2斷電釋放，KM2主動(dòng)合觸頭斷開使電動(dòng)機(jī)M退出Y形接法；KT緩吸動(dòng)合觸頭閉合并KM2動(dòng)斷觸頭閉合使接觸器KM3通電吸合，KM3主動(dòng)合觸頭閉合使電動(dòng)機(jī)M接成△形接法運(yùn)行，KM3輔助動(dòng)斷觸頭斷開使KT退出運(yùn)行。3、三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)控制電路圖4、I\O分配表序號(hào)名稱輸入點(diǎn)序號(hào)名稱輸出點(diǎn)0起動(dòng)按鈕SB1X0003控制電源KM1Y0001停止按鈕SB2X0014Y形起動(dòng)KM2Y0012熱繼電器FRX0025△運(yùn)行KM3Y0025、PLC外部接線圖可編程序控制器（PLC）是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動(dòng)控制裝置，它的功能強(qiáng)，可靠性極高，編程簡(jiǎn)單，使用方便，體積小巧，它不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量的邏輯控制，還具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、運(yùn)動(dòng)控制、模擬量PID控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。近年來(lái)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，被譽(yù)為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)（1）在三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)控制中采用了PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高。（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化。（3）PLC可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。（4）PLC可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。（5）更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。6、三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)控制梯形圖7、指令程序總結(jié)通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)。培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論課、技術(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)課的知識(shí)和實(shí)踐技能去分析和解決實(shí)際工作中的一般工程技術(shù)問(wèn)題的能力，使我建立了正確的設(shè)計(jì)思想，學(xué)會(huì)了如何把三年所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中去。掌握了PLC控制系統(tǒng)的原理、并進(jìn)一步鞏固、擴(kuò)大和深化了我所學(xué)的基本理論，基本知識(shí)和基本技能，提高了我的邏輯思維能力。并且這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。參考文獻(xiàn)【1】廖常初.PLC梯形圖的順序控制設(shè)計(jì)法.電工技術(shù)雜志.2001【2】馬小軍.建筑電氣控制技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.2003【3】陳建明.電氣控制與PLC應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.2006引言三相異步電動(dòng)機(jī)是目前應(yīng)用最為廣泛的電動(dòng)機(jī)。要想討論電力拖動(dòng)中經(jīng)常遇到的繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻啟動(dòng)問(wèn)題，首先我們要先了解三相異步電動(dòng)機(jī)，這是討論問(wèn)題的基礎(chǔ)。異步電動(dòng)機(jī)是交流電動(dòng)機(jī)的一種。由于異步電動(dòng)機(jī)在性能上有缺陷，所以異步電動(dòng)機(jī)主要作電動(dòng)機(jī)使用。異步電動(dòng)機(jī)按供電電源相數(shù)的不同，有三相、兩相和單相之分。三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便，是當(dāng)前工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最普通的電動(dòng)機(jī)；單相異步電動(dòng)機(jī)容量較小，性能較差，在實(shí)驗(yàn)室和家用電器中應(yīng)用較多；兩相異步電動(dòng)機(jī)通常用作控制電機(jī)。 三相異步電動(dòng)機(jī)分為三相籠型異步電動(dòng)機(jī)和三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)。我的設(shè)計(jì)為三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻啟動(dòng)。1三相異步電機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)組成1.1工作原理三相對(duì)稱繞組，接通三相對(duì)稱電源，流過(guò)三相對(duì)稱電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（電生磁），切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，感應(yīng)電勢(shì)和電流（磁變生電），載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩（電磁生力），使轉(zhuǎn)子朝著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向旋轉(zhuǎn)。1.2結(jié)構(gòu)組成三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、氣隙三部分組成。定子三相異步電動(dòng)機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分組成。定子鐵心 定子鐵心是異步電動(dòng)機(jī)主磁通磁路的一部分。為了使異步電動(dòng)機(jī)能產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩，希望有一個(gè)較強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，同時(shí)由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子鐵心以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，定子鐵心中的磁通的大小與方向都是變化的，必須設(shè)法減少由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在定子鐵心中所引起的渦流損耗和磁滯損耗，因此，定子鐵心由導(dǎo)磁性能較好的0.5mm厚且沖有一定槽形的硅鋼片疊壓而成。對(duì)于容量較大(10kW以上)的電動(dòng)機(jī)，在硅鋼片兩面涂以絕緣漆，作為片間絕緣之用。定子鐵心上的槽形通常有三種半閉口槽，半開口槽及開口槽。從提高電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)來(lái)看，半閉口槽最好。定子繞組 定子繞組是異步電機(jī)定子部分的電路，它也是由許多線圈按一定規(guī)律聯(lián)接面成。能分散嵌入半閉口槽的線圈由高強(qiáng)度漆包圓銅線或圓鋁線繞成，放入半開口槽的成型線圈用高強(qiáng)度漆包扁沿線或扁銅線，或用玻璃絲包扁銅線繞成。開口槽也放入成型線圈，其絕緣通常采用云母帶，線圈放入槽內(nèi)必須與槽壁之間隔有“槽絕緣”，以免電機(jī)在運(yùn)行時(shí)繞組對(duì)鐵心出現(xiàn)擊穿或短路故障。一般根據(jù)定子繞組在槽內(nèi)布置的情況，有單層繞組及雙層繞組兩種基本型型。容量較大的異步電動(dòng)機(jī)都采用雙層繞組。雙層繞組在每槽內(nèi)的導(dǎo)線分上下兩層放置，上下層線圈邊之間需要用層間絕緣隔開。小容量異步電動(dòng)機(jī)常采用單層繞組。槽內(nèi)定子繞組的導(dǎo)線用槽楔緊固。槽楔常用的材料是竹、膠布板或環(huán)氧玻璃布板等非磁性材料。機(jī)座 機(jī)座的作用主要是固定和支撐定子鐵心。中小型異步電動(dòng)機(jī)一般都采用鑄鐵機(jī)坐，并根據(jù)不同的冷卻方式而采用不同的機(jī)座型式。例如小型封閉式電動(dòng)機(jī)、電機(jī)中損耗變成的熱量全都要通過(guò)機(jī)座散出。為了加強(qiáng)散熱能力，在機(jī)座的外表面有很多均勻分布的散熱筋，以增大散熱面積。對(duì)于大中型異步電動(dòng)機(jī)，一般采用鋼板焊接的機(jī)座。轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心 轉(zhuǎn)子鐵心也是電動(dòng)機(jī)主磁通磁路的一部分，一般也由0.5毫米厚沖槽的硅鋼片疊成，鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上。整個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心的外表面成圓柱形。轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子繞組分為籠型和繞線型兩種結(jié)構(gòu)，在以下文章中將分別說(shuō)明這兩種繞組結(jié)形式特點(diǎn)。圖1-1繞線型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖氣隙異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙是很小的，中小型電機(jī)—般為0.2～2mm。氣隙的大小與異步電動(dòng)機(jī)的性能關(guān)系極大。氣隙愈大，磁阻也愈大。磁阻大時(shí)，產(chǎn)生同樣大小的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就需要較大的勵(lì)磁電流。勵(lì)磁電流是無(wú)功電流(與變壓器中的情況一樣)，該電流增大會(huì)使電機(jī)的功率因數(shù)變壞。然而，磁阻大可以減少氣隙磁場(chǎng)中的諧波含量，從而可減少附加損耗，且改善起動(dòng)性能。氣隙過(guò)小，會(huì)使裝配困難和運(yùn)轉(zhuǎn)不安全。如何決定氣隙大小，應(yīng)權(quán)衡利弊，全面考慮。一般異步電動(dòng)機(jī)的氣隙以較小為宜。異步電動(dòng)機(jī)主要分為籠型（又稱為鼠籠型）和繞線型。雖然我們主要介紹繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)，但我們還是先了解一下鼠籠型電機(jī)啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)和局限，以方便和繞線形電動(dòng)機(jī)進(jìn)行性能比較。2籠型和繞線型異步電機(jī)的性能比較2.1籠型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)和啟動(dòng)性能局限我們知道，籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，在電機(jī)行業(yè)屬于“吃電大戶”，推廣最為普及，需求量也占絕對(duì)份額。但與繞線型異步電動(dòng)機(jī)相比，啟動(dòng)性能有其自身的局限性：籠型異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流一般達(dá)到額定電流的5-7倍，而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩只有額定轉(zhuǎn)矩的0．4—1．6倍(小電機(jī)能達(dá)到2．2倍)。這種情況在電網(wǎng)條件和工藝條件允許的情況下，能夠直接啟動(dòng)。這里的電網(wǎng)條件一般指電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)保證電機(jī)機(jī)端壓降不大于10％；工藝條件是指電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩滿足機(jī)組系統(tǒng)慣量和負(fù)載的加速特性要求。但過(guò)大的啟動(dòng)電流、過(guò)小的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)長(zhǎng)的啟動(dòng)時(shí)間給電動(dòng)機(jī)和電網(wǎng)將造成極大的潛在危害。定轉(zhuǎn)子繞組的發(fā)熱量隨其流過(guò)的電流大小成平方倍關(guān)系變化。按照上述的啟動(dòng)電流倍數(shù)，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的單位時(shí)間發(fā)熱量是正常運(yùn)行時(shí)的25—49倍，產(chǎn)生的電磁力也將大幅度增加。過(guò)快的加熱速度、過(guò)高的溫度、過(guò)大的溫度梯度和電磁力產(chǎn)生了極大的破壞力，縮短了定轉(zhuǎn)子繞組的使用壽命。特別是對(duì)一些大慣量負(fù)載，如大慣量風(fēng)機(jī)、磨機(jī)，利用集膚效應(yīng)降低啟動(dòng)電流產(chǎn)提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，也易出現(xiàn)頻繁多次啟動(dòng)后轉(zhuǎn)子斷條現(xiàn)象。2.2繞線型異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)繞線型繞組是一個(gè)對(duì)稱三相繞組，這個(gè)對(duì)稱三相繞組接成星形，并接到轉(zhuǎn)軸上三個(gè)集電環(huán)，再通過(guò)電刷使轉(zhuǎn)子繞組與外電路接通。這種轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)是，通過(guò)集電環(huán)和電刷可在轉(zhuǎn)子回路中接入附加電阻或其它控制裝置，以便改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能或調(diào)速特性。為了減小電刷的磨損與摩擦損耗，中等容量以上的異步電動(dòng)機(jī)還裝有一種提刷短路裝置。這種裝置當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)以后而又不需要調(diào)節(jié)速度時(shí)，移動(dòng)其手柄，可使電刷提起，與集電環(huán)脫離接觸，同時(shí)使三只集電環(huán)彼此短接起來(lái)。3繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)3.1轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)的原理繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串三相對(duì)稱電阻啟動(dòng)時(shí)，一般采用分級(jí)切除啟動(dòng)電阻的方法。這是因?yàn)殡S著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增高，轉(zhuǎn)子電流、電機(jī)轉(zhuǎn)矩將逐漸降低。為了充分利用電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，應(yīng)當(dāng)隨著轉(zhuǎn)速的增高，逐漸減少轉(zhuǎn)子回路電阻，使電動(dòng)機(jī)維持較高的啟動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩。由式（1）可以看出，若使轉(zhuǎn)子回路電阻與轉(zhuǎn)差率s成正比例減少，則電動(dòng)機(jī)在加速過(guò)程中可以獲得恒定的啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（1）3.2啟動(dòng)電阻的使用原則目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的啟動(dòng)電阻是金屬電阻，它是由一箱電阻片構(gòu)成的。電阻值的改變是靠開關(guān)電器將金屬電阻一段段的短接來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以電阻值的變化不連續(xù)，有級(jí)。每短接一段，啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩便突變一次。啟動(dòng)電阻分級(jí)數(shù)越少，則在啟動(dòng)過(guò)程中沒(méi)次短接電阻所引起的啟動(dòng)電流沖擊幅度就大，軸上轉(zhuǎn)矩的突變也大。從啟動(dòng)電流對(duì)供電電網(wǎng)的沖擊和機(jī)械的受力考慮，啟動(dòng)電阻的分級(jí)數(shù)目不能太少，一般為5—8級(jí)。對(duì)容量較大的電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)電阻分