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电工电子电工电子机电学院机电学院电工电子技术基础电工电子技术基础第第5章章 异步电动机及其控制异步电动机及其控制1电工电子电工电子机电学院机电学院目目 录录1.1 电路和电路模型电路和电路模型1.2 电路基本物理量电路基本物理量1.3 电阻元件、电感元件和电容元件电阻元件、电感元件和电容元件1.4 电压源、电流源及其等效变换电压源、电流源及其等效变换1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.6 复杂电路的分析和计算复杂电路的分析和计算第第5章章 异步电动机及其控制异步电动机及其控制5.1 5.1 三相异步电动机三相异步电动机5.2 5.2 单相异步电动机单相异步电动机5.3 5.3 常用控制电器常用控制电器5.4 5.4 三相异步电动机基本控制电路三相异步电动机基本控制电路5.5 5.5 安全用电安全用电2电工电子电工电子机电学院机电学院第第5章章 异步电动机及其控制异步电动机及其控制5.1 5.1 三相异步电动机三相异步电动机5.2 5.2 单相异步电动机单相异步电动机5.3 5.3 常用控制电器常用控制电器5.4 5.4 三相异步电动机基本控制电路三相异步电动机基本控制电路5.5 5.5 安全用电安全用电3电工电子电工电子机电学院机电学院5.1 5.1 三相异步电动机三相异步电动机 三相异步电动机由于具有结构简单、运行可三相异步电动机由于具有结构简单、运行可靠、维护方便，效率较高、价格低廉等优点，因靠、维护方便，效率较高、价格低廉等优点，因此被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机此被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机械、鼓风机、水泵及纺织机械等。是工农业生产械、鼓风机、水泵及纺织机械等。是工农业生产中使用得最多的电动机。中使用得最多的电动机。4电工电子电工电子机电学院机电学院5.1.1 三相三相异步电动机异步电动机的基本构造的基本构造 三相异步电动机的结构示意图三相异步电动机的结构示意图 5电工电子电工电子机电学院机电学院YBZXAC转子转子定子定子定子绕组定子绕组（三相）（三相）机机 座座转子：在旋转磁场作用下，转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或产生感应电动势或 电流。电流。三相定子绕组：产生旋转三相定子绕组：产生旋转 磁场。磁场。线绕式线绕式鼠笼式鼠笼式鼠笼转子鼠笼转子 6电工电子电工电子机电学院机电学院鼠笼式转子结构示意图鼠笼式转子结构示意图 7电工电子电工电子机电学院机电学院绕线式异步电动机转子结构示意图绕线式异步电动机转子结构示意图 8电工电子电工电子机电学院机电学院1.1.定子定子:由定子铁心、定子绕组和机座组成。由定子铁心、定子绕组和机座组成。定子铁心是电动机磁路的一部分，由定子铁心是电动机磁路的一部分，由0.5mm0.5mm厚厚,两面涂有绝缘漆的硅钢片叠成两面涂有绝缘漆的硅钢片叠成,在其内部冲有均匀在其内部冲有均匀分布的槽分布的槽,槽内嵌放三相对称绕组槽内嵌放三相对称绕组.2.2.转子转子:由转子铁心、转子绕组和转轴组成。由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心也是由转子铁心也是由0.5mm0.5mm厚厚,两面涂有绝缘漆的硅两面涂有绝缘漆的硅钢片叠成钢片叠成,在其外圆冲有均匀分布的槽在其外圆冲有均匀分布的槽,槽内嵌放槽内嵌放转子绕组转子绕组,转子铁心装在转轴上转子铁心装在转轴上.笼型转子铁心槽内嵌有铸铝导条笼型转子铁心槽内嵌有铸铝导条,端部有短路端部有短路环短接环短接,形成一个短接回路形成一个短接回路.绕线转子铁心槽内嵌放三相绕组绕线转子铁心槽内嵌放三相绕组,绕组的三个绕组的三个端线接到装在轴上一端的三个滑环上端线接到装在轴上一端的三个滑环上,再通过一套再通过一套电刷引出电刷引出,以便与外电路相连以便与外电路相连.9电工电子电工电子机电学院机电学院 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理磁铁磁铁闭合闭合线圈线圈让我先来看一下异步电动机的基本原理让我先来看一下异步电动机的基本原理10电工电子电工电子机电学院机电学院磁极旋转磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线切割磁力线产生感应电动势导线长导线长磁感应强度磁感应强度切割速度切割速度（右手定则）（右手定则）闭合导线产生电流闭合导线产生电流 i（左手定则）（左手定则）通电导线在磁场中受力通电导线在磁场中受力11电工电子电工电子机电学院机电学院1.线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向一致两者转动方向一致 结论：结论：异步异步2.线圈比磁场转得慢线圈比磁场转得慢12电工电子电工电子机电学院机电学院1.旋转磁场旋转磁场AYCBZ异步机中异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极旋转磁场代替了旋转磁极()电流出电流出()电流入电流入X13电工电子电工电子机电学院机电学院AXYCBZAXBYCZ合成磁场方向：合成磁场方向：向下向下14电工电子电工电子机电学院机电学院XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得同理分析，可得其它电流角度下其它电流角度下的磁场方向：的磁场方向：15电工电子电工电子机电学院机电学院旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序。：取决于三相电流的相序。改变电机的旋转方向：换接其中两相改变电机的旋转方向：换接其中两相旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向16电工电子电工电子机电学院机电学院旋转磁场的旋转磁场的转速大小转速大小 一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360。则。则 同步转速（旋转磁场的速度）为：同步转速（旋转磁场的速度）为：AXYCBZAXYCBZAXYCBZ17电工电子电工电子机电学院机电学院极对数（极对数（P）的概念）的概念AXBYCZ此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：即：AXYCBZ18电工电子电工电子机电学院机电学院极对数（极对数（P）的改变）的改变CYABCXYZAXBZ 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。成的磁场则是两对磁极。AXBYCZ19电工电子电工电子机电学院机电学院极对数极对数CYABCXYZAXBZ20电工电子电工电子机电学院机电学院极对数和转速的关系极对数和转速的关系21电工电子电工电子机电学院机电学院三相异步电动机的同步转速三相异步电动机的同步转速极对数极对数每个电流周期每个电流周期磁场转过的空间角度磁场转过的空间角度同步转速同步转速22电工电子电工电子机电学院机电学院 静静止止的的转转子子与与旋旋转转磁磁场场之之间间有有相相对对运运动动，在在转转子子导导体体中中产产生生感感应应电电动动势势，并并在在形形成成闭闭合合回回路路的的转转子子导导体体中中产产生生感感应应电电流流，其其方方向向用用右右手手定定则则判判定定。转转子子电电流流在在旋旋转转磁磁场场中中受受到到磁磁场场力力F F的的作作用用，F F的的方方向向用用左左手手定定则则判判定定。电电磁磁力力在在转转轴轴上上形形成成电电磁磁转转矩矩。电电磁磁转转矩矩的的方方向向与与旋旋转磁场的方向一致。转磁场的方向一致。2.2.三相异步电动机的转动原理三相异步电动机的转动原理1、电生磁。、磁生电。、电磁作用产生旋转力矩23电工电子电工电子机电学院机电学院 电电动动机机在在正正常常运运转转时时，其其转转速速n n总总是是稍稍低低于于同同步步转转速速n no o，因因而而称称为为异异异异步步步步电电电电动动动动机机机机。又又因因为为产产生生电电磁磁转转矩矩的的电电流流是是电电磁磁感感应应所所产产生生的的，所所以以也也称称为为感感感感应应应应电动机电动机电动机电动机。异异步步电电动动机机同同步步转转速速和和转转子子转转速速的的差差值值与与同同步转速之比称为步转速之比称为转差率转差率，用，用s s表示，即表示，即：转差率是异步电动机的一个重要参数。异步电转差率是异步电动机的一个重要参数。异步电动机在额定负载下运行时的转差率约为动机在额定负载下运行时的转差率约为1%-9%1%-9%。24电工电子电工电子机电学院机电学院电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速电动机转速:电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但但 异步异步电动机电动机无转距无转距转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流无转子电流提示提示：如果如果25电工电子电工电子机电学院机电学院例：有一台4极感应电动机，电压频率为50 Hz，转速为1440 rmin，试求这台感应电动机的转差率。解：因为磁极对数为解：因为磁极对数为2，所以同步转速为，所以同步转速为：转差率为：转差率为：26电工电子电工电子机电学院机电学院常数常数每极磁通每极磁通转子电流转子电流转子电路的转子电路的5.1.3 5.1.3 三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩与机械特性与机械特性1.三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩27电工电子电工电子机电学院机电学院经推导可得经推导可得转矩公式转矩公式由上式可知由上式可知:Tem U12.可见电磁转矩对电源电压特敏感可见电磁转矩对电源电压特敏感.定子绕组线电定子绕组线电压有效值压有效值转子不转时转转子不转时转子绕组漏抗子绕组漏抗电机结电机结构常数构常数转子绕转子绕组电阻组电阻28电工电子电工电子机电学院机电学院2.三相电动机的机械特性三相电动机的机械特性根据转矩公式可得根据转矩公式可得29电工电子电工电子机电学院机电学院n0Tn额定转矩额定转矩 ：电机在额定电压下，以额电机在额定电压下，以额定转速定转速 运行，输出额运行，输出额定功率定功率 时，电机转轴时，电机转轴上输出的转矩。上输出的转矩。(1)（牛顿（牛顿米）米）nN30电工电子电工电子机电学院机电学院31电工电子电工电子机电学院机电学院 如果如果 电机将会电机将会因带不动负载而停转。因带不动负载而停转。最大转矩最大转矩 ：(2)电机带动最大负载的能力。电机带动最大负载的能力。n0Tn求解求解32电工电子电工电子机电学院机电学院过载系数：过载系数：三相异步机三相异步机 工作时，一定令负载转矩工作时，一定令负载转矩 ，否则，否则电机将停转。致使电机将停转。致使注意：注意：（1）三相异步机的）三相异步机的 和电压的平方成正比，所和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。（2）电机严重过热电机严重过热33电工电子电工电子机电学院机电学院起动转矩起动转矩 ：(3)电机起动时的转矩。电机起动时的转矩。n0Tn其中其中则则体现了电动机带载起动的能力。若体现了电动机带载起动的能力。若 电机能电机能起动，否则将起动不了。起动，否则将起动不了。34电工电子电工电子机电学院机电学院机械特性的软硬机械特性的软硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。动特性好。硬特性硬特性 （R2小）小）软特性软特性（R2大）大）不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。电机；重载起动则选软特性电机。35电工电子电工电子机电学院机电学院5.1.4 三相异步机使用三相异步机使用1.三相异步电动机铭牌三相异步电动机铭牌36电工电子电工电子机电学院机电学院（1）型号：为了适应不同用途和不同工作环境）型号：为了适应不同用途和不同工作环境的需要，电动机制成不同的系列和种类，每种电的需要，电动机制成不同的系列和种类，每种电动机用不同的型号表示。型号说明如下：动机用不同的型号表示。型号说明如下：Y180M4鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机磁极数（磁极数（p=2）机座中心高（机座中心高（mm）机座长度代号（机座长度代号（M中机座）中机座）37电工电子电工电子机电学院机电学院（2 2）额定功率和效率：铭牌上所标额定功率值是指）额定功率和效率：铭牌上所标额定功率值是指电动机在额定电压、额定频率、额定负载下运行时轴电动机在额定电压、额定频率、额定负载下运行时轴上输出的额定机械功率上输出的额定机械功率PNPN。效率就是电动机铭牌上给。效率就是电动机铭牌上给出的功率同电动机从电网输入电功率的比值。出的功率同电动机从电网输入电功率的比值。（3 3）额定频率：指电动机定子绕组所加交流电源的）额定频率：指电动机定子绕组所加交流电源的频率，我国工业用交流电标准频率为频率，我国工业用交流电标准频率为50Hz50Hz。（4 4）额定电压：铭牌上所标的额定电压是指电动机）额定电压：铭牌上所标的额定电压是指电动机在额定运行时定子绕组上加的额定线电压值。在额定运行时定子绕组上加的额定线电压值。Y Y系列系列三相异步电动机的额定电压统一为三相异步电动机的额定电压统一为380V380V。38电工电子电工电子机电学院机电学院（5）额定电流：铭牌所标的额定电流值是指电动机在额）额定电流：铭牌所标的额定电流值是指电动机在额定运行时定子绕组的额定线电流值。当电动机空载或轻载时，定运行时定子绕组的额定线电流值。当电动机空载或轻载时，都小于这个电流值。都小于这个电流值。（6）功率因数：因为电动机是电感性负载，定子相电流）功率因数：因为电动机是电感性负载，定子相电流比定子相电压滞后一个比定子相电压滞后一个角，角，cos就是电动机的功率因数。就是电动机的功率因数。三相异步电动机功率因数较低，在额定负载时约为三相异步电动机功率因数较低，在额定负载时约为0.70.9，而在轻载和空载时更低，空载时只有，而在轻载和空载时更低，空载时只有0.20.3。因此，必。因此，必须正确选择电动机的容量，使电动机能保持在满载下工作。须正确选择电动机的容量，使电动机能保持在满载下工作。（7）额定转速：铭牌所给出的额定转速是电动机在额定）额定转速：铭牌所给出的额定转速是电动机在额定电压、额定功率、额定频率下运行时每分钟的转数。电动机电压、额定功率、额定频率下运行时每分钟的转数。电动机所带负载不同转速略有变化。轻载时稍快，重载时稍慢些。所带负载不同转速略有变化。轻载时稍快，重载时稍慢些。如果是空载，接近同步转速。如果是空载，接近同步转速。39电工电子电工电子机电学院机电学院（8）接法：表示电动机在额定电压下定子三相绕组的连接方法。一般电接法：表示电动机在额定电压下定子三相绕组的连接方法。一般电动机定子三相绕组的首、尾端均引至接线板上，国家标准规定用符号动机定子三相绕组的首、尾端均引至接线板上，国家标准规定用符号U U1 1、V V1 1、W W1 1分别表示电动机三相绕组线圈的首端，用符号分别表示电动机三相绕组线圈的首端，用符号U U2 2、V V2 2、W W2 2分别表示电动机分别表示电动机三相绕组线圈的尾端。电动机的的六个线头可以接成三相绕组线圈的尾端。电动机的的六个线头可以接成Y Y形和形和形，如图形，如图5.125.12所示。但必须按铭牌所规定的接法连接，才能正常运行。所示。但必须按铭牌所规定的接法连接，才能正常运行。40电工电子电工电子机电学院机电学院 (9)工作方式：这一项是指是电动机工作在连续工工作方式：这一项是指是电动机工作在连续工作制，还是短时或断续工作制。若标为连续表示电动机作制，还是短时或断续工作制。若标为连续表示电动机可在额定功率下连续运行，绕组不会过热；若标为短时可在额定功率下连续运行，绕组不会过热；若标为短时表示电动机不能连续运行，而只能在规定的时间内依照表示电动机不能连续运行，而只能在规定的时间内依照额定功率短时运行，这样不会过热；若标为断续表示电额定功率短时运行，这样不会过热；若标为断续表示电动机的工作是短时的，但能多次重复运行。动机的工作是短时的，但能多次重复运行。（10）绝缘等级及温升：指电动机定子绕组所用的）绝缘等级及温升：指电动机定子绕组所用的绝缘材料允许的最高温度的等级。中小型电机常用的绝绝缘材料允许的最高温度的等级。中小型电机常用的绝缘分为缘分为A、E、B、F、H五级。目前一般电动机采用较五级。目前一般电动机采用较多的是多的是E级绝缘和级绝缘和B级绝缘。级绝缘。温升是指电动机运行时定子铁心和绕组温度高于温升是指电动机运行时定子铁心和绕组温度高于环境温度的允许温差。环境温度的允许温差。41电工电子电工电子机电学院机电学院例例5.25.2 有一三相异步电动机，其铭牌给出额定数据有一三相异步电动机，其铭牌给出额定数据为：为：P PN N=7.5kW=7.5kW，n nN N=1470r/min=1470r/min，U U1 1=380V=380V，=86.2%=86.2%，cos=0.81cos=0.81。试求：（。试求：（1 1）额定电流；（）额定电流；（2 2）额定转差）额定转差率；（率；（3 3）额定转矩；（）额定转矩；（4 4）若该电机的）若该电机的T Tstst/T/TN N=2.0=2.0，在额定负载下，电动机能否采用在额定负载下，电动机能否采用Y/Y/方法起动？方法起动？解（解（1）额定电流）额定电流 42电工电子电工电子机电学院机电学院43（2）由）由n=1470r/min可知，其极对数可知，其极对数p=2，同步转速同步转速n0=1500，所以，所以（3）额定转矩）额定转矩 电工电子电工电子机电学院机电学院(4)星形接法时的起动转矩是三角形接法时起动转星形接法时的起动转矩是三角形接法时起动转矩的三分之一矩的三分之一(见书0页)，即，即此时，电动机星形接法时的起动转矩小于负载转此时，电动机星形接法时的起动转矩小于负载转矩，故不能采用星三角方法起动。矩，故不能采用星三角方法起动。44电工电子电工电子机电学院机电学院2.三相异步电动机的起动(1)直接起动直接起动直接起动是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到直接起动是利用闸刀开关或接触器将电动机直接接到额定电压上的起动方式，又叫全压起动。额定电压上的起动方式，又叫全压起动。优点优点优点优点：起动简单。：起动简单。缺点缺点缺点缺点：起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载：起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工作。正常工作。适用范围适用范围适用范围适用范围：电动机容量在：电动机容量在10kW以下，并且小于供电以下，并且小于供电变压器容量的变压器容量的20。为了减小起动电流为了减小起动电流,同时又有足够大的启动力矩同时又有足够大的启动力矩,必须采必须采用适当的启动方法用适当的启动方法45电工电子电工电子机电学院机电学院(2)降压起动降压起动 Y-Y-换换换换接接接接起起起起动动动动：在在起起动动时时将将定定子子绕绕组组连连接接成成星星形形，通通电电后后电电动动机机运运转转，当当转转速速升升高高到到接接近近额定转速时再换接成三角形。额定转速时再换接成三角形。适适适适用用用用范范范范围围围围：正正常常运运行行时时定定子子绕绕组组是是三三角角形形连连接接，且且每每相相绕绕组组都有两个引出端子的电动机。都有两个引出端子的电动机。优优优优点点点点：起起动动电电流流为为全全压压起起动动时时的的13。缺缺缺缺点点点点：起起动动转转矩矩均均为为全全压压起起动动时的时的13。46电工电子电工电子机电学院机电学院Y 起动：起动：正常正常运行运行AZBYXC 起动起动ABCXYZ设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为47电工电子电工电子机电学院机电学院AZBYXC正常正常运行运行UPABCXYZ起动起动UP（2）Y 起动应注意的问题：起动应注意的问题：（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合Y 起动起动。48电工电子电工电子机电学院机电学院自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动：利用：利用三相自耦变压器将电三相自耦变压器将电动机在起动过程中的动机在起动过程中的端电压降低，以达到端电压降低，以达到减小起动电流的目的。减小起动电流的目的。自耦变压器备有自耦变压器备有40、60、80等多种抽等多种抽头，使用时要根据电头，使用时要根据电动机起动转矩的要求动机起动转矩的要求具体选择。具体选择。49电工电子电工电子机电学院机电学院绕线式电动机的启动绕线式电动机的启动定子定子RRR线绕式转子线绕式转子起动时将适当的起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将串入转子绕组中，起动后将R短路。短路。50电工电子电工电子机电学院机电学院转子串电阻起动的特点：转子串电阻起动的特点：适于转子为线绕式的电动机起动。适于转子为线绕式的电动机起动。（1）（2）R2选的选的适当适当，转子串电阻既可以降低起动电流，转子串电阻既可以降低起动电流，又可以增加起动力矩。又可以增加起动力矩。51电工电子电工电子机电学院机电学院3.三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速三相异步电动机的转速：三相异步电动机的转速：(1)变极调速变极调速通过改变电动机的定子绕组所形成的磁极对数通过改变电动机的定子绕组所形成的磁极对数p来来调速。因磁极对数只能是按调速。因磁极对数只能是按1、2、3、的规律、的规律变化，所以用这种方法调速，电动机的转速不能连变化，所以用这种方法调速，电动机的转速不能连续、平滑地进行调节。续、平滑地进行调节。52电工电子电工电子机电学院机电学院(2)变频调速变频调速通过变频器把频率为通过变频器把频率为50Hz工频的三相交流电源变换工频的三相交流电源变换成为频率和电压均可调节的三相交流电源，然后供成为频率和电压均可调节的三相交流电源，然后供给三相异步电动机，从而使电动机的速度得到调节。给三相异步电动机，从而使电动机的速度得到调节。变频调速属于无级调速，具有机械特性曲线较硬的变频调速属于无级调速，具有机械特性曲线较硬的特点。特点。(3)变转差率调速变转差率调速通过改变转子绕组中串接调速电阻的大小来调整通过改变转子绕组中串接调速电阻的大小来调整转差率实现平滑调速的，又称为变阻调速。调速转差率实现平滑调速的，又称为变阻调速。调速电阻的接法与起动电阻相同。这种方法只适用于电阻的接法与起动电阻相同。这种方法只适用于绕线式异步电动机。绕线式异步电动机。53电工电子电工电子机电学院机电学院 方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。转。(4)(4)三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转正转正转反转反转A B CM3电电 源源ABCM3电电 源源54电工电子电工电子机电学院机电学院制动方法：制动方法：(1)抱闸抱闸：加机械抱闸；：加机械抱闸；(2)反接制动反接制动：停车时，将电动机接电源的任：停车时，将电动机接电源的任意两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，意两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的；以达制动的目的；4.三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。即切割磁力线的速度很大，造成即切割磁力线的速度很大，造成 ，引起，引起 。注意：注意：55电工电子电工电子机电学院机电学院(4)发电反馈制动：发电反馈制动：令电机转子的转速超过令电机转子的转速超过 旋转磁场的同步转速，便旋转磁场的同步转速，便 会产生制动转矩。会产生制动转矩。M3+-运行运行制动制动n F转子转子(3)能耗制动能耗制动：停车时，断开交流电源，接至直流：停车时，断开交流电源，接至直流 电源上，产生制动转矩；电源上，产生制动转矩；n Fno56电工电子电工电子机电学院机电学院5.5.三相异步电动机的选择三相异步电动机的选择57电工电子电工电子机电学院机电学院电动机类型的选择电动机类型的选择根据工作环境、性质和条件根据工作环境、性质和条件选择。选择。功率的选择功率的选择选择要适当，太大或太小都不好。选择要适当，太大或太小都不好。转速的选择转速的选择根据工作机械的速度要求选择，对根据工作机械的速度要求选择，对速度较低的工作机械最好通过加变速装置的办法。速度较低的工作机械最好通过加变速装置的办法。电压的选择电压的选择根据电动机的类型、功率和使用地根据电动机的类型、功率和使用地点确定。点确定。极端的工作条件的影响。极端的工作条件的影响。58电工电子电工电子机电学院机电学院5.2 5.2 单相异步电动机单相异步电动机5.2.1 5.2.1 单相异步电动机的工作原理单相异步电动机的工作原理结构结构：定子放单相绕组（其中通单相交流电）；：定子放单相绕组（其中通单相交流电）；转子一般用鼠笼式。转子一般用鼠笼式。定子定子转子转子 定子定子绕组绕组定子中通入单相交定子中通入单相交流电后，形成流电后，形成脉动脉动磁场磁场。其磁感应强。其磁感应强度按正弦分布，且度按正弦分布，且随时间按正弦变化。随时间按正弦变化。59电工电子电工电子机电学院机电学院单相异步电动机的特点单相异步电动机的特点：（1）自身没有起动转矩）自身没有起动转矩.F转子导条转子导条及电流及电流 当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右受力大小旋定则和左手定则，可知转子导条左、右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。相等方向相反，所以没有起动转矩。60电工电子电工电子机电学院机电学院（2）转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方）转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方向继续转动。向继续转动。其原理分析如下：其原理分析如下：定子绕组产生的脉动磁场（定子绕组产生的脉动磁场（），可用），可用正、反正、反两个旋转磁场合成而等效。即：两个旋转磁场合成而等效。即：+-=+-=mt m 61电工电子电工电子机电学院机电学院脉动磁场的分解脉动磁场的分解 -+-62电工电子电工电子机电学院机电学院正反向旋转磁场的合成转矩特性正反向旋转磁场的合成转矩特性合成转矩合成转矩起动转矩起动转矩为零。为零。（正向）（正向）（反向）（反向）正正转转转转反反63电工电子电工电子机电学院机电学院1.电容分相式起动电容分相式起动5.2.2 单相异步电动机的起动单相异步电动机的起动KDCWSTW:主绕组主绕组ST：启动绕组：启动绕组K：离心开关：离心开关启动时开关启动时开关K闭合，使两闭合，使两绕组电流绕组电流 相位差约相位差约为为90，从而产生旋转磁，从而产生旋转磁场，电机转起来；转动正场，电机转起来；转动正常以后离心开关被甩开，启常以后离心开关被甩开，启动绕组被切断。动绕组被切断。工作原理工作原理64电工电子电工电子机电学院机电学院2.罩极式单相电机罩极式单相电机定子定子磁极磁极转子转子短路短路环环 定子通入电流以后，部分磁定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。转磁场，使转子转起来。图中电机的转动方向：顺时针图中电机的转动方向：顺时针旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先。磁通领先。65电工电子电工电子机电学院机电学院 单相异步电动机的功率小，主要制成小型电机。它的应用单相异步电动机的功率小，主要制成小型电机。它的应用非常广泛，如家用电器（洗衣机、电冰箱、电风扇）、电动非常广泛，如家用电器（洗衣机、电冰箱、电风扇）、电动工具（如手电钻）、医用器械、自动化仪表等。工具（如手电钻）、医用器械、自动化仪表等。7.4.3 单相电机的使用单相电机的使用 7.4.4 三相异步电动机的单相运行三相异步电动机的单相运行 三相异步电动机在运行过程中，若其中一相和电三相异步电动机在运行过程中，若其中一相和电源断开，则变成单相运行。此时和单相电机一样，源断开，则变成单相运行。此时和单相电机一样，电机仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供电机仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供电变为单相供电，电流将变大，导致电机过热。使电变为单相供电，电流将变大，导致电机过热。使用中要特别注意这种现象；三相异步电动机若在启用中要特别注意这种现象；三相异步电动机若在启动前有一相断电，和单相电机一样将不能启动。此动前有一相断电，和单相电机一样将不能启动。此时只能听到嗡嗡声，长时间启动不了，也会过热，时只能听到嗡嗡声，长时间启动不了，也会过热，必须赶快排除故障。必须赶快排除故障。66电工电子电工电子机电学院机电学院低压低压电器电器手动手动电器电器自动自动电器电器刀开关刀开关按钮按钮接触器接触器继电器继电器起动器起动器时间继电器时间继电器热继电器热继电器5.35.3常用控制电器常用控制电器67电工电子电工电子机电学院机电学院5.3.1 手动电器手动电器1.1.刀开关刀开关68电工电子电工电子机电学院机电学院控制对象：控制对象：380V，5.5kW 以下小电机以下小电机 考虑到电机较大的起动电流，刀开关的额定电考虑到电机较大的起动电流，刀开关的额定电流值应如下选择：流值应如下选择：（35)*异步电机额定电流异步电机额定电流一般用于不经常操作的低压电路中一般用于不经常操作的低压电路中,用作接通或用作接通或切断电源切断电源.有时也用来控制小容量电动机作不频有时也用来控制小容量电动机作不频繁的直接起动与停机繁的直接起动与停机.安装时,电源线应接在静触点上,负荷线接在和闸刀相连的端子上.69电工电子电工电子机电学院机电学院2.组合开关组合开关70电工电子电工电子机电学院机电学院组合开关又叫转换开关，是一种转动式的闸刀开关，主要用于接通或切断电路、换接电源、控制小型鼠笼式三相异步电动机的起动、停止、正反转或局部照明。组合开关有若干个动触片和静触片，分别装于数层绝缘件内，静触片固定在绝缘垫板上，动触片装在转轴上，随转轴旋转而变更通、断位置。71电工电子电工电子机电学院机电学院3.3.按钮按钮常开常开(动合动合)按钮按钮电路符号电路符号SB常闭常闭(动断动断)按钮按钮电路符号电路符号SB复合按钮复合按钮复合按钮：复合按钮：常开按钮和常开按钮和 常闭按钮做在一起。常闭按钮做在一起。电路符号电路符号SB72电工电子电工电子机电学院机电学院5.3.2 5.3.2 自动电器自动电器1.1.熔断器熔断器73电工电子电工电子机电学院机电学院作用：用于短路保护。作用：用于短路保护。异步电机的起动电流异步电机的起动电流 Ist=(57)额定电流额定电流熔体额定电流熔体额定电流 的选择：的选择：3.频繁起动频繁起动 的电机的电机2.一般电机一般电机（稍大）（稍大）1.无冲击电流的场合无冲击电流的场合（如电灯、电炉）（如电灯、电炉）74电工电子电工电子机电学院机电学院作用：作用：可实现短路、过载、失压保护。可实现短路、过载、失压保护。2.自动空气断路器（自动开关）自动空气断路器（自动开关）结构：结构：过流过流脱扣器脱扣器欠压欠压脱扣器脱扣器工作原理：工作原理：过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，断开电过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，断开电 源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，断开电源。源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，断开电源。75电工电子电工电子机电学院机电学院3.3.行程开关行程开关用作电路的限位保护、行程控制、用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。自动切换等。结构与按钮类似，但其动作要由结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。机械撞击。常开（动合）触头常开（动合）触头电路符号电路符号SQ常闭（动断）触头常闭（动断）触头电路符号电路符号ST76电工电子电工电子机电学院机电学院线圈线圈铁芯铁芯衔铁衔铁主触头主触头弹簧弹簧辅助辅助触头触头M3电机电机4.4.交流接触器交流接触器动作过程动作过程线圈通电线圈通电衔铁被吸合衔铁被吸合触头闭合触头闭合电机接通电机接通电源电源77电工电子电工电子机电学院机电学院接触器有关符号：接触器有关符号：接触器线圈接触器线圈接触器主触头用于主电路接触器主触头用于主电路 （流过的电流大，（流过的电流大，需加灭弧装置需加灭弧装置）常闭常闭常开常开接触器辅助触头用于控制电路接触器辅助触头用于控制电路 （流过的电流小，无（流过的电流小，无需加灭弧装置需加灭弧装置）接触器控制对象：电动机及其它电力负载接触器控制对象：电动机及其它电力负载接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。78电工电子电工电子机电学院机电学院简单的接触器控制简单的接触器控制ABCM3刀闸起隔离作用刀闸起隔离作用自保持自保持停止停止按钮按钮起动起动按钮按钮特点：特点：小电流控小电流控 制大电流。制大电流。79电工电子电工电子机电学院机电学院5.5.继电器继电器 继电器和接触器的作用是一样的。主要区别在于，接触器继电器和接触器的作用是一样的。主要区别在于，接触器 的主触头可以通过大电流，而继电器的的主触头可以通过大电流，而继电器的 触头只能通过小电流。触头只能通过小电流。所以，继电器只能用于控制电路中。所以，继电器只能用于控制电路中。中间继电器中间继电器电压继电器电压继电器电流继电器电流继电器 时间继电器（具有延时功能）时间继电器（具有延时功能）热继电器（做过载保护）热继电器（做过载保护）.继电器类型：继电器类型：80电工电子电工电子机电学院机电学院(1)中间继电器中间继电器中间继电器通常用来传递信号和同时控制多个电中间继电器通常用来传递信号和同时控制多个电路，也可用来直接控制小容量电动机或其他电气路，也可用来直接控制小容量电动机或其他电气执行元件。中间继电器的结构和工作原理与交流执行元件。中间继电器的结构和工作原理与交流接触器基本相同，与交流接触器的主要区别是触接触器基本相同，与交流接触器的主要区别是触点数目多些，且触点容量小，只允许通过小电流。点数目多些，且触点容量小，只允许通过小电流。在选用中间继电器时，主要是考虑电压等级和触在选用中间继电器时，主要是考虑电压等级和触点数目。点数目。81电工电子电工电子机电学院机电学院发热元件发热元件功能功能：过载保护：过载保护(2)热继电器热继电器结构结构：I I常闭触头常闭触头双金双金属片属片工作原理：工作原理：发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。扣板扣板82电工电子电工电子机电学院机电学院热继电器的符号热继电器的符号发热元件发热元件串联在主电路中串联在主电路中串联在控制电路中串联在控制电路中常闭触头常闭触头FRFR83电工电子电工电子机电学院机电学院见教材见教材常开触头常开触头延时闭合延时闭合 常闭触头常闭触头延时打开延时打开 线圈线圈衔铁衔铁常闭触头常闭触头常开触头常开触头线圈通电线圈通电 衔铁吸合（向下）衔铁吸合（向下）连杆动作连杆动作 触头动作触头动作动作过程动作过程(3)(3)时间继电器时间继电器84电工电子电工电子机电学院机电学院 电机起动、停车（点动、连续运行、多地点电机起动、停车（点动、连续运行、多地点 控制、顺序控制等）控制、顺序控制等）电机正反转控制电机正反转控制 行程控制行程控制 时间控制时间控制 速度控制速度控制 5.45.4三相异步电动机的基本控制电路三相异步电动机的基本控制电路85电工电子电工电子机电学院机电学院电气原理图的绘制规则电气原理图的绘制规则 1、电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分：、电气原理图一般分主电路和辅助电路两部分：主电路就是从电源到电动机大电流通过的路径。辅主电路就