电机星三角接法(三相异步电动机星形接法(Y)和三角形接法(Δ)).pdf

三相异步电动机星形接法（三相异步电动机星形接法（Y Y）和三角形接法（）和三角形接法（）每根绕组都有两个接头，一为首端，一为尾端。图 1 中 U1、V1、W1是首端，而 U2、V2、W2是尾端。连接绕组时，首端尾端不能搞错，错了就不能保证相间的空间电角度为 120&s30;，影响正常旋转磁场的形成，这是我们接线时必须十分注意的问题。绕组引出线标志 Y 系列电机第一相、第二相、第三相的首端分别为 U1、V1、W1；尾端分别为 U2、V2、W2。JO2老系列电机第一相、第二相、第三相的首端分别为Dl、D2、D3；尾端分别为 D4、D5、D6。有些电机，绕组内部连接好了，只引出三根线，那它们的标志：在新系列电机为 U、V、W，在老系列电机为 D1、D2、D3。要是有第四根标志为 N 的引出线，这是星接绕组的中性点。接线螺技标志与绕组的标志完全相同，其标志有的用标号垫，有的在绝缘底座上压出凸纹。接地螺钉的标志 3三相异步电动机有那几种接线方法？在接线盒里是怎样连接的？答：三相异步电动机定于绕组通常采用两种接线方法，即星形接法（Y）和三角形接法（）。功率大的电机，在每相绕组里由两条或两条以上的支路并联。星形接法见图 2，把三相统组的尾端连在一起，由三个首端去接电源。当然也可以把三个首端连在一起，由三个尾端去接电源。但是决不可在短接的星点上既有首端，又有尾端，否队便不能形成正常的旋转磁场（参见问题1）在接线盒里（见图动）星点是用两个连接片连接的。三角形接法见图 3，它是由一根绕组的首端与另一格的尾端相连，形成一个三角形，再由三角形的顶点接向电源。同样的道理，采用三角形接法，决不可用绕组的同名端（两个首端或两个尾端）接成三角形的顶点，否则，电机将不能正常运转。一台电机，究竟采用星接还是角接，必须按照铭牌的规定，是不能随意变更的。无论那种按法，接线时如果首尾端错了，接通电源后，不能形成正常的旋转磁场，这时：电机起动困难；有特殊响声；三相绕组中电流很不平衡，即使空载，电流也将大于额定值。从而绕组温升急剧增高，如不切断电源，时间长了，电机绕组有烧毁的危险。所以，使用电机时，正确连接绕组是非常重要的。4怎样改变三相异步电动机的转向？答：新制成的电动机，当绕组相序 U、V、W 与电源相序 A、B、C 相同时，通电后，由电机轴伸端看，电机应顺时针方向范转。如果电机转向与驱动要求方向相反，只要将任意两相电源线换接，旋转磁场的转向就会反过来，电机转向也就改变过来了。三相异步电动机及其控制线路5.1 三相异步电动机实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备叫做电动机。在生产上主要用的是交流电动机，特别三相异步电动机，因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。对于各种电动机我们应该了解下列几个方面的问题：（1）基本构造；（2）工作原理；（3）表示转速与转矩之间关系的机械特性；（4）起动、调速及制动的基本原理和基本方法；（5）应用场合和如何正确使用。5.1.1 三相异步电动机的结构与工作原理1三相异步电动机的构造三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。此外还有端盖、风扇等附属部分，如图5-1 所示。图 5-1 三相电动机的结构示意图1）定子三相异步电动机的定子由三部分组成：定子定子铁心由厚度为 0.5mm 的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片内圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放定子三相绕组AX、BY、CZ。定子绕组三组用漆包线绕制好的，对称地嵌入定子铁心槽内的相同的线圈。这三相绕组可接成星形或三角形。机座机座用铸铁或铸钢制成，其作用是固定铁心和绕组2）转子三相异步电动机的转子由三部分组成：转子转子铁心由厚度为 0.5mm 的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片外圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放转子三相绕组。转子绕组转子绕组有两种形式：鼠笼式-鼠笼式异步电动机。绕线式-绕线式异步电动机。转轴转轴上加机械负载鼠笼式电动机由于构造简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产上应用得最广泛的一种电动机。为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型电动机的空气隙约在 0.21.0mm之间。2三相异步电动机的转动原理1）基本原理为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图5-2 所示。图 5-2 三相异步电动机工作原理(1)演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变。(2)现象解释：当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基本原理。转子转动的方向和磁极旋转的方向相同。(3)结论：欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。2）旋转磁场（1）产生图 5-3 表示最简单的三相定子绕组AX、BY、CZ，它们在空间按互差1200 的规律对称排列。并接成星形与三相电源U、V、W 相联。则三相定子绕组便通过三相对称电流：随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场(图 5-4)。图 5-3 三相异步电动机定子接线当t=00 时，AX 绕组中无电流；为负，BY 绕组中的电流从 Y 流入 B1 流出；为正，CZ 绕组中的电流从 C 流入 Z 流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（a）所示。当t=1200 时，BY 绕组中无电流；为正，AX 绕组中的电流从 A 流入 X 流出；为负，CZ 绕组中的电流从 Z 流入 C 流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（b）所示。当t=2400 时，CZ 绕组中无电流；为负，AX 绕组中的电流从 X 流入 A 流出；为正，BY 绕组中的电流从 B 流入 Y 流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（c）所示。可见，当定子绕组中的电流变化一个周期时，合成磁场也按电流的相序方向在空间旋转一周。随着定子绕组中的三相电流不断地作周期性变化，产生的合成磁场也不断地旋，因此称为旋转磁场。图 5-4旋转磁场的形成（2）旋转磁场的方向旋转磁场的方向是由三相绕组中电流相序决定的，若想改变旋转磁场的方向，只要改变通入定子绕组的电流相序，即将三根电源线中的任意两根对调即可。这时，转子的旋转方向也跟着改变。3）三相异步电动机的极数与转速（1）极数（磁极对数 p）三相异步电动机的极数就是旋转磁场的极数。旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关。当每相绕组只有一个线圈，绕组的始端之间相差1200 空间角时，产生的旋转磁场具有一对极，即 p=1；当每相绕组为两个线圈串联，绕组的始端之间相差 600 空间角时，产生的旋转磁场具有两对极，即 p=2；同理，如果要产生三对极，即 p=3 的旋转磁场，则每相绕组必须有均匀安排在空间的串联的三个线圈，绕组的始端之间相差 400（=1200/p）空间角。极数 p 与绕组的始端之间的空间角的关系为：（2）转速 n三相异步电动机旋转磁场的转速n0 与电动机磁极对数 p 有关，它们的关系是：（5-1）由（5-1）可知，旋转磁场的转速n0 决定于电流频率 f1 和磁场的极数 p。对某一异步电动机而言，f1 和 p 通常是一定的，所以磁场转速n0 是个常数。在我国，工频 f1=50Hz，因此对应于不同极对数p 的旋转磁场转速 n0，见表 5-1表 5-1p123456n0300015001000750 600 500（3）转差率 s电动机转子转动方向与磁场旋转的方向相同，但转子的转速 n 不可能达到与旋转磁场的转速n0 相等，否则转子与旋转磁场之间就没有相对运动，因而磁力线就不切割转子导体，转子电动势、转子电流以及转矩也就都不存在。也就是说旋转磁场与转子之间存在转速差，因此我们把这种电动机称为异步电动机，又因为这种电动机的转动原理是建立在电磁感应基础上的，故又称为感应电动机。旋转磁场的转速 n0 常称为同步转速。转差率 s用来表示转子转速 n 与磁场转速 n0 相差的程度的物理量。即：(5-2)转差率是异步电动机的一个重要的物理量。当旋转磁场以同步转速 n0 开始旋转时，转子则因机械惯性尚未转动，转子的瞬间转速 n=0，这时转差率 S=1。转子转动起来之后，n0，（n0-n）差值减小，电动机的转差率Sn0，重物受到制动而等速下降。5.2.4三相异步电动机的控制1直接启动控制电路直接启动即启动时把电动机直接接入电网，加上额定电压，一般来说，电动机的容量不大于直接供电变压器容量的 2030时，都可以直接启动。1）点动控制合上开关 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，图 5-13 点动控制接触器 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。2).直接起动控制（1）起动过程。按下起动按钮SB1，接触器KM 线圈通电，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SB1 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。与 SB1 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。图 5-14 直接起动控制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。2正反转控制1）简单的正反转控制（1）正向起动过程。按下起动按钮SB1，接触器KM1 线圈通电，与SB1 并联的 KM1 的辅助常开触点闭合，以保证 KM1 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KM1 线圈断电，与SB1 并联的 KM1 的辅助触点断开，以保证 KM1 线圈持续失电，串联在电动机回路中的KM1 的主触点图5-15 简单的正反转控制持续断开，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。缺点：KM1 和 KM2 线圈不能同时通电，因此不能同时按下SB1 和 SB2，也不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。2）带电气互锁的正反转控制电路将接触器 KM1 的辅助常闭触点串入KM2 的线圈回路中，从而保证在 KM1 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 KM1 线圈回路总是断开的。这样接触器的辅助常闭触点KM1 和 KM2保证了两个接触器线圈不能同时通电，这种控制方式称为互锁或者联锁，这两个辅助常开触点称为互锁或者联锁触点。图 5-16 带电气互锁的正反转控制缺点：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，使互锁触点 KM1 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，使互锁触点 KM2 闭合后按下正转起动按钮SB1 才能使电动机正转。5.2.4三相异步电动机的控制上一节课我们讲了电动机的点动与长动控制，这一节课我们在此基础上进一步讲述电动机的继电器接触器控制系统。2正反转控制3）同时具有电气互锁和机械互锁的正反转控制电路采用复式按钮，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 KM1 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；从反转到正转的情况也是一样。这种由机械按钮实现的互锁也叫机械或按钮互锁。图 5-17 具有电气互锁和机械互锁的正反转控制3Y降压起动控制按下起动按钮 SB1，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 KM1。KM1 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。KM1 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，使电动机在额定图 5-18Y降压起动控制电压下正常运行。与按钮 SB1 串联的 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 KM1、KM2 同时断电释放，电动机脱离电源停止转动。4行程控制1）限位控制（图 5-19）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。图 5-19 限位控制图 5-20 行程往返控制2）行程往返控制（图 5-20）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KM1 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SQ1 位置时，挡块压下SQ1，KM2 断电释放，KM1 通电吸合，电动机又正向起动运行，工作台又向前进，如此一直循环下去，直到需要停止时按下 SB3，KM1和 KM2 线圈同时断电释放，电动机脱离电源停止转动。总结：1、异步电动机有两种直接起动方法：直接起动和降压起动。直接起动简单、经济，应尽量采用；电机容量较大时应采用降压起动以限制起动电流，常用的降压起动方法有Y降压起动、自耦变压器降压起动和定子串电阻降压起动等。2、异步电动机的直接起动和正反转控制电路时控制的基本环节，应掌握它们的工作原理和分析方法，明确自锁和互锁的含义和思想方法。3、首先了解工艺过程及控制要求；4、搞清控制系统中各电机、电器的作用以及它们的控制关系；5、主电路、控制电路分开阅读或设计；6、控制电路中，根据控制要求按自上而下、自左而右的顺序进行读图或设计；7、同一个电器的所有线圈、触头不论在什么位置都叫相同的名字；8、原理图上所有电器，必须按国家统一符号标注，且均按未通电状态表示；9、继电器、接触器的线圈只能并联，不能串联；10、控制顺序只能由控制电路实现，不能由主电路实现习题：1、有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50Hz，满载时电动机的转差率为0.02。求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。2、稳定运行的三相异步电动机，当负载转矩增加，为什么电磁转矩相应增大；当负载转矩超过电动机的最大磁转矩时，会产生什么现象？3、已知某三相异步电动机的技术数据为：PN=2.8KW，UN=220V/380V，IN=10A/5.8A，nN=2890r/min,cosN=0.89,f1=50Hz.求：电动机的磁极对数 p额定转矩 TN 和额定效率N。4、试设计一台异步电动机既能连续长动工作，又能点动工作的继电器接触器控制线路。5、一台三相交流电动机，额定相电压为220v，工作时每相负载 Z=(50+j25)。(1)当电源线电压为 380V 时，绕组应如何连接？(2)当电源线电压为 220v 时，绕组应如何连接?(3)分别求上述两种情况下的负载相电流和线电流。6、某三相交流电动机，额定相电压为 380V，工作时每相阻抗 Z=(40+j10)，接在 220V三相交流电源中，正常工作时，各相负载星形联结。但当起动时，为防止起动时电流过大烧坏电动机，改为三角形联结。试分别计算电动机正常工作时和起动时的功率。实验八三相异步电动机的正、反转控制一、实验目的1了解交流接触器、热继电器的结构，并掌握其工作原理。2掌握电动机实现正、反转控制的原理。3掌握电动机正、反转控制线路正确的接线方法和操作方法。二、实验原理1直接起动的正反转不少生产机械，例如吊车、刨床等都需要上下、左右等两个方向的运动，这就要求拖动它的电动机必须能实现正、反转控制。由三相异步电动机工作原理可知，电动机的转动方向与旋转磁场的方向一致，要改变电动机的转向只要改变旋转磁场的方向即可，而旋转磁场的方向由三相电源的相序决定。因此将电动机的三根电源线中的任意两根对调，便可实现电动机的反转，其原理图如右图所示。在右图的主电路中，SB3 是停机按钮，SB1 正转起动按钮，KM1 正转控制接触器，当KM1的线圈通电，其主触头闭合，定子绕组三个头分别接入电源的A、B、C 三相，电动机正转。SB2 是反转起动按钮，KM2 是反转控制接触器，当KM2 的线圈通电，其主触头闭合，定子绕组三个头分别接入电源的C、B、A 三相，电动机反转。可见当通入定子绕组的电流相序改变时，电动机就反转。注意：（1）为保证正转或反转能连续工作，在电路中设置了两个自锁开关，他们分别与其起动开关并联。如果没有自锁开关，则本电路只能实现点动运转控制。（2）为保证正转时，反转控制电路可靠断开，即KM1 与 KM2 不能同时闭合，因此在电路中分别设置了两个互锁开关。三、实验仪器1控制电路装置一套2三相异步电动机一台四、实验步骤1按图连接好线路(注意电动机绕组接成 Y 形联接)，由同学相互检查无误并请教师检查同意后，合上开关 QS。2接触器点动控制按下正转按钮 SB1 电动机旋转，松手后电动机停止转动。3电动机自锁控制将交流接触器 KM1 的一对常开辅助触头并联到SB1 上，按下正转按钮，电动机正向旋转，松手后电动机继续转动。4电动机正反转控制（1）正转按下正转按钮 SB1，观察电动机正向旋转。（2）停机按下停止按钮 SB3。（3）反转按下反转按钮 SB2，观察电动机反向旋动。五、实验注意事项1实验电路较复杂，相与相的触头距离近，因此接线时要求十分小心。2通电后不要再改动电路，避免发生短路事故。3控制电路的连接，起始线连在W 相上，终点线却要连在V 相上去，切记。