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1、第二章 三相异步电动机的基本 控制电路,第一节 三相异步电动机的基本知识,第二节 简单起停控制,第三节 行程控制,第四节 时间控制,第五节 安全用电,本章小结,第一节 三相异步电动机的基础知识,发电机,直流电动机,同步电动机,将机械能转换为电能；将电能转换为机械能。,电动机,交流电动机,异步电动机,电机：实现能量转换或信号转换的电磁装置,（动力电机）,（控制电机）,单相,三相,单相,三相,第一节 三相异步电动机的基础知识,（1）旋转磁场的产生,（一）旋转磁场,旋转磁场是三相异步电动机工作的基础。,电机是利用电与磁的相互转化和相互作用制成的。,旋转磁场由三相电流通过三相对称绕组产生。,对称：,三
2、相对称负载,空间对称分布,第一节 三相异步电动机的基础知识,二极旋转磁场,V 2,W 2,第一节 三相异步电动机的基础知识,极对数（p）的概念：,（2）旋转磁场的转速,旋转磁场转速 n0 同步转速如何改变旋转磁场的转速？,以 Y 型接法为例，当每相绕组只有一个线圈时，按右图放入定子槽内，合成的旋转磁场只有一对磁极，则极对数为 1。即 p=1,第一节 三相异步电动机的基础知识,以 Y 型接法为例，将每相绕组都改用两个线圈串联组成。,按下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。即 p=2,三相绕组,四极旋转磁场,第一节 三相异步电动机的基础知识,第一节 三相异步电动机的基础知识,第一节 三相异步电
3、动机的基础知识,三相异步电动机的同步转速,f 1=50 Hz 时,不同极对数时的同步转速如下:,同步转速,p 为任意值时：,第一节 三相异步电动机的基础知识,旋转方向：取决于三相电流的相序。,（3）旋转磁场的转向,旋转磁场是沿着：,U1,V1,W1,i1U1，i2V1，i3W1,第一节 三相异步电动机的基础知识,与三相绕组中的三相电流的相序：L1 L2 L3 一致，通入导前电流的绕组通入滞后电流的绕组。,旋转磁场是沿着：,U1,W1,V1,i1U1，i2W1，i3V1,任意对调两根电源进线，磁场反转。,第一节 三相异步电动机的基础知识,对称三相绕组通入对称三相电流,旋转磁场(磁场能量),磁场切
4、割转子绕组,转子绕组中产生 e 和 i,转子绕组在磁场中受到电磁力的作用,转子旋转起来,机械负载旋转起来,三相交流电能,输出机械能量,工作原理,第一节 三相异步电动机的基础知识,（1）电磁转矩的产生,用右手定则判断转子绕组中感应电流的方向,用左手定则判断转子绕组受到的电磁力的方向,电磁力电磁转矩 TT 与 n0 同方向。,工作原理示意图,第一节 三相异步电动机的基础知识,电动机转速 n 和旋转磁场同步转速 n0的关系：,电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但 n n0,转差率:,起动时:n=0，s=1额定运行时:s=0.01 0.09,称异步电动机或感应电动机,0s 1,第一节 三相异步电动
5、机的基础知识,（2）电磁转矩的方向,任意对调两根电源进线，电动机反转。,第一节 三相异步电动机的基础知识,1.定子,基本结构,第一节 三相异步电动机的基础知识,转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。,2.转子,铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。,(1)鼠笼式转子,铁心槽内放铜条，端部用短路环形成一体或铸铝形成转子绕组。,(2)绕线式转子,同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。,另一端分别接滑环，可外接电阻,第一节 三相异步电动机的基础知识,鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：,鼠笼式：结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。,绕线式：结构复杂、价格较贵、维护工作量大
6、；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。,第一节 三相异步电动机的基础知识,异步电动机的结构,三相笼式异步电动机的部件图,第一节 三相异步电动机的基础知识,三相异步电动机的铭牌数据,三相异步电动机型 号 Y132S6功 率 3 kW 频 率 50Hz电 压 380 V 电 流 7.2 A 联 结 Y转 速 960r/min 功率因数 0.76 绝缘等级 B,1.型号 Y132S6,Y系列异步机,机座中心高度,机座长度代号,2p=6,n0=1 000 r/min,2.额定功率 PN PN=3 kW,轴上输出机械功率的额定值,3.额定电压 UN UN=380 V,定子三相绕组应施加的线电压,磁极
7、数,第一节 三相异步电动机的基础知识,4.额定电流 IN IN=7.2A,三相异步电动机型 号 Y132S6功 率 3 kW 频 率 50Hz电 压 380 V 电 流 7.2 A 联 结 Y转 速 960r/min 功率因数 0.76 绝缘等级 B,定子三相绕组的额定线电流,6.额定转速nN,电机在额定电压、额定负载下运行时的转子转速。,5.联结方式,通常三相异步电动机3kW以下者，联结成星形，4kW以上者，联结成三角形。,第一节 三相异步电动机的基础知识,三相异步电动机型 号 Y132S6功 率 3 kW 频 率 50Hz电 压 380 V 电 流 7.2 A 联 结 Y转 速 960r/
8、min 功率因数 0.76 绝缘等级 B,8.绝缘等级,指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分为A、E、B、F、H五级，A级最低(105C)，H级最高(180C)。,7.额定功率因数N=cosN,第二节 简单起停控制,1、点动控制,第二节 简单起停控制,第二节 简单起停控制,合上开关S，三相电源被引入控制电路，但电动机还不能起动。按下按钮SB，接触器KM线圈通电，衔铁吸合，常开主触点接通，电动机定子接入三相电源起动运转。松开按钮SB，接触器KM线圈断电，衔铁松开，常开主触点断开，电动机因断电而停转。,第二节 简单起停控制,2、直接起停控制,（1）起动过程 按下起动按钮SBl，接触器KM线圈通
9、电，与SB1并联的KM的辅助常开触点闭合，以保证松开按钮SBl后KM线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM的主触点持续闭合，电动机连续运转，从而实现连续运转控制。,（2）停止过程 按下停止按钮SB2，接触器KM线圈断电，与SBl并联的KM的辅助常开触点断开，以保证松开按钮SB2后KM线圈持续失电，串联在电动机回路中的KM的主触点持续断开，电动机停转。,第二节 简单起停控制,第二节 简单起停控制,与SBl并联的KM的辅助常开触点的这种作用称为自锁。图示控制电路还可实现短路保护、过载保护和零压保护。起短路保护的是串接在主电路中的熔断器FU。一旦电路发生短路故障，熔体立即熔断，电动机立即停转。起过载
10、保护的是热继电器FR。当过载时，热继电器的发热元件发热，将其常闭触点断开，使接触器KM线圈断电，串联在电动机回路中的KM的主触点断开，电动机停转。同时KM辅助触点也断开，解除自锁。故障排除后若要重新起动，需按下FR的复位按钮，使FR的常闭触点复位（闭合）即可。起零压（或欠压）保护的是接触器KM本身。当电源暂时断电或电压严重下降时，接触器KM线圈的电磁吸力不足，衔铁自行释放，使主、辅触点自行复位，切断电源，电动机停转，同时解除自锁。,第二节 简单起停控制,第二节 简单起停控制,3、正反转控制,第二节 简单起停控制,第二节 简单起停控制,（1）正向起动过程。按下起动按钮SBl，接触器KM1线圈通电
11、，与SBl并联的KM1的辅助常开触点闭合，以保证KMl线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM1的主触点持续闭合，电动机连续正向运转。（2）停止过程。按下停止按钮SB3，接触器KMl线圈断电，与SBl并联的KM1的辅助触点断开，以保证KMl线圈持续失电，串联在电动机回路中的KMl的主触点持续断开，切断电动机定子电源，电动机停转。（3）反向起动过程。按下起动按钮SB2，接触器KM2线圈通电，与SB2并联的KM2的辅助常开触点闭合，以保证KM2线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM2的主触点持续闭合，电动机连续反向运转。,特别注意 KM1和KM2线圈不能同时通电，因此不能同时按下SBl和SB2，也不
12、能在电动机正转时按下反转起动按钮，或在电动机反转时按下正转起动按钮。如果操作错误，将引起主回路电源短路。,第二节 简单起停控制,带电气联锁的正反转控制电路,第二节 简单起停控制,第二节 简单起停控制,将接触器KM1的辅助常闭触点串入KM2的线圈回路中，从而保证在KMl线圈通电时KM2线圈回路总是断开的；将接触器KM2的辅助常闭触点串入KM1的线圈回路中，从而保证在KM2线圈通电时KMl线圈回路总是断开的。这样接触器的辅助常闭触点KMl和KM2保证了两个接触器线圈不能同时通电，这种控制方式称为联锁或者互锁，这两个辅助常闭触点称为联锁或者互锁触点。,带电气联锁的正反转控制电路,第二节 简单起停控制
13、,存在问题：电路在具体操作时，若电动机处于正转状态要反转时必须先按停止按钮SB3，使联锁触点KMl闭合后按下反转起动按钮SB2才能使电动机反转；若电动机处于反转状态要正转时必须先按停止按钮SB3，使联锁触点KM2闭合后按下正转起动按钮SBl才能使电动机正转。,第二节 简单起停控制,同时具有带电气联锁和机械联锁的正反转控制电路,第二节 简单起停控制,第二节 简单起停控制,采用复式按钮，将SB1按钮的常闭触点串接在KM2的线圈电路中；将SB2的常闭触点串接在KMl的线圈电路中；这样，无论何时，只要按下反转起动按钮，在KM2线圈通电之前就首先使KM1断电，从而保证KM1和KM2不同时通电；从反转到正
14、转的情况也是一样。这种由机械按钮实现的联锁也叫机械联锁或按钮联锁,同时具有带电气联锁和机械联锁的正反转控制电路,第三节 行程控制,1、限位控制,当生产机械的运动部件到达预定的位置时压下行程开关的触杆，将常闭触点断开，接触器线圈断电，使电动机断电而停止运行。,第三节 行程控制,2、自动往返控制,第三节 行程控制,第三节 行程控制,按下正向起动按钮SB1，电动机正向起动运行，带动工作台向前运动。当运行到SQ2位置时，挡块压下SQ2，接触器KMl断电释放，KM2通电吸合，电动机反向起动运行，使工作台后退。工作台退到SQl位置时，挡块压下SQl，KM2断电释放，KM1通电吸合，电动机又正向起动运行，工
15、作台又向前进，如此一直循环下去，直到需要停止时按下SB3，KMl和KM2线圈同时断电释放，电动机脱离电源停止转动。,第四节 时间控制,星形-三角形换接起动控制,第四节 时间控制,第四节 时间控制,按下起动按钮SBl，时间继电器KT和接触器KM2同时通电吸合，KM2的常开主触点闭合，把定子绕组连接成星形，其常开辅助触点闭合，接通接触器KMl。KMl的常开主触点闭合，将定子接入电源，电动机在星形连接下起动。KMl的一对常开辅助触点闭合，进行自锁。经一定延时，KT的常闭触点断开，KM2断电复位，接触器KM3通电吸合。KM3的常开主触点将定子绕组接成三角形，使电动机在额定电压下正常运行。与按钮SBl串
16、联的KM3的常闭辅助触点的作用是：当电动机正常运行时，该常闭触点断开，切断了KT、KM2的通路，即使误按SB1，KT和KM2也不会通电，以免影响电路正常运行。若要停车，则按下停止按钮SB3，接触器KMl、KM2同时断电释放，电动机脱离电源停止转动。,第四节 时间控制,机床系统控制电路图,第五节 安全用电,随着科学技术的不断发展，电的应用越来越广泛，它对人们的精神文明和物质文明生活起到了巨大的促进作用。但同时也必须注意到,如果使用不当,它也将会给人们带来灾害，即造成触电，损坏设备，甚至引起火灾和爆炸等事故。因此，必须掌握安全用电知识，防止人身和设备发生不应有的损失。安全用电包括人身安全和设备安全
17、。,第五节 安全用电,一、触电方式,安全电压：36V和12V两种。一般情况下可采用36V的安全电压，在非常潮湿的场所或容易大面积触电的场所，如坑道内、锅炉内作业，应采用12V的安全电压。,第五节 安全用电,直接触电又可分为单相触电和两相触电。两相触电非常危险，单相触电在电源中性点接地的情况下也是很危险的。其防护方法主要是对带电导体加绝缘、变电所的带电设备加隔离栅栏或防护罩等设施。,1、直接触电及其防护,第五节 安全用电,2、间接触电及其防护,间接触电主要有跨步电压触电和接触电压触电。虽然危险程度不如直接触电的情况，但也应尽量避免。防护的方法是将设备正常时不带电的外露可导电部分接地，并装设接地保
18、护等。,第五节 安全用电,二、接地与接零,电气设备的保护接地和保护接零是为了防止人体接触绝缘损坏的电气设备所引起的触电事故而采取的有效措施。1保护接地 电气设备的金属外壳或构架与土壤之间作良好的电气连接称为接地。可分为工作接地和保护接地两种。工作接地是为了保证电器设备在正常及事故情况下可靠工作而进行的接地，如三相四线制电源中性点的接地。保护接地是为了防止电器设备正常运行时，不带电的金属外壳或框架因漏电使人体接触时发生触电事故而进行的接地。适用于中性点不接地的低压电网。,第五节 安全用电,第五节 安全用电,在中性点接地的电网中，由于单相对地电流较大，保护接地就不能完全避免人体触电的危险，而要采用保护接零。将电气设备的金属外壳或构架与电网的零线相连接的保护方式叫保护接零。,2保护接零,习题：,设计一个运料小车控制电路，描述工作过程，同时满足以下要求：1.小车启动后，前进到A地。然后做以下往复运动：到A地后停2分钟等待装料，然后自动走向B。到B地后停2分钟等待卸料，然后自动走向A。2.有过载和短路保护。3.小车可停在任意位置。,谢谢!,
