(中职）《电气系统控制技术》项目五教学课件.pptx

YCF(中职）电气系统控制技术项目五教学课件 电气系统控制技术项目五 电动机目 录三相异步电动机概况任务一任务二三相异步电动机的原理任务三三相异步电动机的连接目 录单相异步电动机 任务四任务五电动机的检测 任务一安全用电 任务一三相异步电动机概况1、端盖 2、基座 3、定子4、转子 5、风扇6、风罩一、三相异步电动机的主要结构一、三相异步电动机的主要结构1.1.定子 定子铁心：由内周有槽 铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。的硅钢片叠成。A-XA-XB-Y B-Y C-ZC-Z三相绕组 三相绕组机座：铸钢或铸铁一、三相异步电动机的主要结构定子铁心定子铁心是电动机的磁路部分，一般用表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，其内圆周均匀分布一定数量的槽孔，用以嵌置三相定子绕组。一、三相异步电动机的主要结构定子绕组三相异步电动机的接线盒 能量转换的“枢纽”，又称电枢绕组，它是异步电动机的电路部分。它由嵌放在定子铁心槽中的线 圈按一定规则连接成三相定子绕组，三相定子绕组的结构完全相同，每相绕组分布在几个槽内，在定子空间各相差1200。一、三相异步电动机的主要结构转子铁心转子绕组 转轴风扇等 2.转子a)转子铁心 b)笼型转子 c)铜条转子a）示意图 b）绕线转子 c）符号 绕线转子异步电动机结构笼型转子 转子铁心是由0.5mm厚的硅钢片叠压而成的圆柱体，其外圆周冲有槽孔，以便嵌置转子绕组，它是电动机磁路的一部分。转子绕组用来切割定子旋转磁场产生感应电动势和电流，并在旋转磁场的作用下受力而使转子转动。根据构造分成两种形式：笼型转子和绕线转子.一、三相异步电动机的主要结构三相异步电动一般为系列产品，其系列、品种、规格繁多，因而分类也较繁多。1按转子结构形式分类三相异步电动机根据转子形式分为笼型转子电动机和绕线转子电动机。三相笼型异步电动机机结构简单、价格低廉、工作可靠。械特性硬、起动转矩不大、调速时需要调速设备。适用于调速性能要求不高的调速，如各种机床、水泵、通风机，与变频器配合使用可方便地实现电动机的无级调速。三相绕线型异步电动机机械特性硬(转子串电阻后变软)起动转矩大、调速方法多、调速性能和起动性能好。结构复杂、价格较贵、维护工作量大。适用于要求有一定的调速范围、调速性能较好的机械，如桥式起重机;起动、制动频繁且对起动、制动转矩要求高的生产机械，如起重机、矿井提升机、压缩机、不可逆轧钢机.二、三相异步电动机的分类及主要系列2按电动机外壳防护结构分类开启式：定子两侧与端盖上有很大的通风口，散热条件好。适用于清洁、干燥的工作环境。防护式：基座下侧有通风口，散热较好，可防止水滴、金属屑等杂物从与垂直方向成小于450的方向落入电动机内部，但不能防止潮气和灰尘的浸入。适用于比较干燥、少尘、无腐蚀性和爆炸性气体的工作环境。封闭式：基座和端盖上均无通风孔，是完全封闭的。这种电动机仅靠基座表面散热，散热条件不好。这种电动机多用于灰尘多、潮湿等各种恶劣的工作环境，如潜水泵电机。防爆式：在封闭式结构的基础上制成隔爆形式，机壳有足够的强度。适用于有易燃、易爆气体工作环境，如有瓦斯的煤矿井下、油库等环境。二、三相异步电动机的分类及主要系列3按电动机尺寸大小分类大型电动机：定子铁心外径D1000mm或机座中心高H630mm。中型电动机：定子铁心外径D=5001000mm或机座中心高H=355630mm。小型电动机：定子铁心外径D=120500mm或机座中心高H=80315mm。4按电动机冷却方式分类电动机按冷却方式可分为自冷式、自扇冷式、他扇冷式等。5按电动机的安装形式分类IMB3：卧式，机座带底脚，端盖上无凸缘。IMB5：卧式，机座不带底脚，端盖上有凸缘。IMB35：卧式，机座带底脚，端盖上有凸缘。6按电动机运行工作制分类工作制是指三相电动机的运转状态，即允许连续使用的时间分为连续、短时、周期断续三种。二、三相异步电动机的分类及主要系列磁极数(极对数 p=2)例如：Y 132 M4 用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座中心高（mm）三相异步电动机1.1.型号 型号 三、三相异步电动机的铭牌异步电动机产品名称代号产品名称 产品名称异步电动机 异步电动机绕线式异步电动机 绕线式异步电动机防爆型异步电动机 防爆型异步电动机高起动转矩异步电动机 高起动转矩异步电动机新代号 新代号汉字意义 汉字意义老代号 老代号Y Y异 异异绕 异绕异爆 异爆异起 异起YR YRYB YBYQ YQJ J、JO JOJR JR、JRO JROJB JB、JBO JBOJQ JQ、JQO JQO三、三相异步电动机的铭牌2 2.电压 电压例如：380/220V、Y/是指线电压为 380V 时 采用 Y联结；线电压为 220V 时采用 联结。说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或 说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或低 低 于额定值的 于额定值的 5%5%。电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电 电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压 压值 值。三、三相异步电动机的铭牌3 3.电流 电流例如：例如：Y/Y/6.73/11.64 A 6.73/11.64 A 表示星形联结下电机的线电流为 6.73A；三角形联结下线电流为 11.64A。两种接法下相电流均为 6.73A。4 4.功率与效率 功率与效率 鼠笼电机=7293电动机在额定运行时定子绕组的线电 线电流值 流值额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率 P2，它不等于从电源吸取的电功率 P1。三、三相异步电动机的铭牌5 5.额定转速 额定转速电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。如：n N=1440 1440 转转/分分 sN=0.040.046 6.绝缘等级 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)。三、三相异步电动机的铭牌 表示电动机防止杂物与水进入的能力。它是由外壳防护标志字母IP后跟2位具有特定含义的数字代码进行标定的。第一位定义见表5-2，第二位定义见下表 IP44表示电动机外壳防护的方式为封闭式电动机，常见的还有IP11是开启型，IP22、IP23是防护型。8.频率f表示电动机定子绕组输入交流电源的频率。防护方式第一位数字代码定义防护方式第二位数字代码三、三相异步电动机的铭牌7.防护方式 工作制是指三相异步电动机的运转状态，即允许连续使用的时间，分为连续、短时、周期断续三种。（1）连续(S1):连续工作状态是指电动机带额定负载运行时，运行时间很长，电动机的温升可以达到态温升的工作方式。（2）短时(S2):短时工作状态是指电动机带额定负载运行时，运行时间很短，使电动机的温升达不到稳态温升，停机时间很长，使电动机的温升可以降到零的工作方式。（3）周期断续(S3):周期断续工作状态是指电动机带额定负载运行时，运行时间很短，使电机的温升达不到稳态温升，停止时间也很短，使电动机的温升降不到零，工作周期小于10min的工作方式。三、三相异步电动机的铭牌9.工作制10.接法铭牌上所标识的“接法”是指电动机定子绕组的联结方式，可分为联结和联结两种。除铭牌上标出的参数之外，在产品目录或电工手册中还有其他一些技术数.11温升指在额定负载时，绕组的工作温度与环境温度的差值。12噪声量电动机噪声量的大致范围。13震动量电动机震动的情况。三、三相异步电动机的铭牌例5-1：某三相异步电动机的铭牌如图5-9所示，试根据铭牌数据计算该三相异步电动机的效率N。图5-9 三相异步电动机铭牌分析：该题根据铭牌的数据可知额定功率PN、功率因数cos、额定电压UN和额定电流IN，带入公式 即可算出.四、例题讲解 任务二 三相异步电动机的原理 一、三相异步电动机的旋转磁场 定子三相绕组通入 定子三相绕组通入三相 三相交流电 交流电(星 星形联接 形联接)AXBYCZ1.1.旋转磁场的产生 旋转磁场的产生oo规定 i:“+”首端流入，尾端流出。i:“”尾端流入，首端流出。AYCBZX()电流出()电流入一、三相异步电动机的旋转磁场三相电流合成磁场的分布情况在三相对称绕组中分别通入三相对称交流电流，它们将产生各自的交变磁场。三个交变磁场在定子、转子与空气隙中合成为一个沿定子内圆旋转的两极旋转磁场。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，产生的合成磁场也不断地旋转，因此称为旋转磁场。一、三相异步电动机的旋转磁场2.旋转磁场的方向结论：旋转磁场的方向是由三相电流的相序决定的，即把通入三相绕组中的电流相序任意调换其中的两相，就可改变旋转磁场的方向。通入三相绕组中电流的相序为iViUiw 旋转磁场在空间是沿绕组始端VUW方向旋转 一、三相异步电动机的旋转磁场3.旋转磁场转速 旋转磁场的转速 旋转磁场的转速n n1 1取决于磁场的极对数 取决于磁场的极对数p p磁极对数p1 2 3 4 5旋转磁场转速 n1/（r.min-1）3 000 1 500 1 000 750 600不同磁极对数旋转磁场的转速旋转磁场的磁极对数p与定子绕组的空间排列有关。通过适当的安排，可以制成两对、三对或更多对磁极的旋转磁场。一、三相异步电动机的旋转磁场二、三相异步电动机的转动原理及转差率设某个时候旋转磁场方向如图所示。磁场转速n1转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，根据右手定则,转子绕组内电动势和电流方向如图所示根据左手定则，转子导体受力，形成转矩，方向如图所示。转子转速 nn11、异步转动原理nNS转子转速n总是小于旋转磁场的转速n1。所以称为异步电动机 n1 电动机转子的旋转方向与旋转磁场的方向一致，因此，要改变三相异步电动机的旋转方向只需要改变旋转磁场的转向即可。将电动机三根电源线的两根对调，电动机的旋转方向就改变了。如下图所示：电动机的换向二、三相异步电动机的转动原理及转差率转差率(也叫滑差率)ss=（n1n）/n1正常运行的异步电动机，其s很小，一般s=0.010.05 当旋转磁场以同步转速n1开始旋转时，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，（n1-n）差值减小，电动机的转差率S1。异步电动机正常状态下运行时，转差率s在0 1之间变化。转差率S是异步电动机的一个重要的物理量。2、转差率二、三相异步电动机的转动原理及转差率 任务三接地与接零 任务三 三相异步电动机的连接（一）三相异步电动机与控制及保护装置的连接1.电动机控制装置的选择及连接1)对于功率在0.5kw以下的电动机，允许用插座对电源通断进行直接控制。若进行频繁操作时，则应在插座板上安装熔断器。2)对于功率在3kW以下的电动机，可采用HK系列开启式负荷开关，开关的额定电流必大于电动机额定电流的2.5倍。而功率在3kW以上的电动机，可选用HZ列组合开关、DZ5系列小型或CJ20型交流接触器等。3)対于功率较大的电动机，因起动电流较大。为了不影响其他电气设备的运行和保证线路安全可靠，必加装起动设备，减小起动电流。4)需频繁操作开关时，或进行换向和变速操作时。则需要安装装两级开关。前一级开关做控制电源用，称为控制开关，常用封闭式负荷开关、低压断路器和转换开关。后一级开关用来直接操作电动机，称为操作开关。如果用起动器，则起动器就是操作开关。5)电动机操作开关必须安装在既便于监视电动机和设备运行状况，又便于操作且不易因被人触碰而造成误动作的位置。操作开关的安装位置，还应保证操作者操作时的安全，通常安装在电动机的右侧。2.电动机保护装置的选择与连接1）熔断器及熔体的规格必须大于电动机额定电流的23倍。常用于电动机保护用的熔断器品种有RC系列和RL系列。2)熔断器安装时，熔断器必须与开关安装在同一控制板上或同一控制箱内。凡作为保护用的熔断器，必须安装在控制开关的后级和操作开关(包括起动开关)的前级。3)用低压断路器作控制开关时，应在低压断路器的前一级加装一道熔断器做双重保护。当热脱扣器失灵时，能由熔断器起保护作用，同时可兼做隔离开关之用，以便维修时切断电源。4)三相回路中分别安装的熔体的规格、型号应相同，并应串联在三根相线上。5）热继电器与电动机连接时，热继电器的热元件一般靠近电机侧，交流接触器三对主触头接在热继电器的热元件前面。热继电器的热元件靠近电机侧，可直接检测电机的过载情况，更直接可靠。反过来接，会由于接触器主触点接触不良时，造成误检测。一、三相异步电动机与控制及保护装置的连接二、三相交流异步电动机Y、联结1、定子接线盒U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1U2 V2 W2U1 V1 W1W2 U2 V 2星形(Y)联结3 U1 V1 W1W2 U2 V 2三角形()联结3 在电网电压已定的条件下，根据电动机铭牌标明的额定电压与“接法”，决定电动机的联结方式。如铭牌上电压为“380V，“接法”标明为“”时，是指定子绕组应联结；若铭牌上标明电压为“380V/220V”，接法标明为“Y/”时，是指当电源线电压为380V时,定子绕组应丫联结;电源线电压为220V时，定子绕组应联结。二、三相交流异步电动机Y、联结2.三相异步电动机的Y形联接和形转换 将接触器KM3一侧的主触点用导线短接，将接触器KM3另外一侧的触点与电动机的W2U2V2接线柱联接在一起，W1U1V1与接触器的热元件相连，然后通过接触器KM1接电源。当KM3线圈通电后，电动机Y形联接；利用接触器KM2将三相交流异步电动机接线柱U1与W2、V1与U2、W1与V2联结在一起，U1V1W1接热继电器的热元件，然后通过接触器KM1接电源，电动机型联结。二、三相交流异步电动机Y、联结 任务四 任务四 电动机的检测 一、三相异步电动机常见技术参数测量及检测1、测三相定子绕组冷态直流电阻电动机冷态直流电阻，按电动机的功率可分为高电阻和低电阻，电阻在10 以上的为高电阻，电阻在10 以下的为低电阻。高电阻可用万用表测量，将万用表置于低电阻量程挡，在电动机接线盒中，取下全部连接铜片，依次测量Ul-U2、V1-V2、W1-W2之间的直流电阻。测低电阻时必须用精度高的电桥。测量后，若阻值小，为正常现象；若阻值为0，说明绕组内部短路；若阻值为，说明绕组内部开路；三相绕组阻值一般较小且大小基本相等，若三相绕阻直流电阻值相互的差大于2%，则阻值较小的一相绕组可能存在匝间短路。2、测量电动机的绝缘电阻 测量交流电动机的绝缘电阻时，应断开各相间的连接线，分别测量每相绕组对机壳的绝缘电阻，然后测量各相间的绝缘电阻，即相间绝缘电阻。通常测量电动机绝缘电阻是“冷态”，即电动机不工作时的电阻。检测前应检验一下兆欧表的好坏。测量时，将绝缘电阻表接地的一端与电动机机壳相接，另一端依次与所测绕组相接，以120rad/min的转速均匀转动绝缘电阻表摇柄，等指针稳定后读取数值，即为绕组对地的绝缘电阻值。如果所测量的电阻在0.5M 以上,说明被测电动机良好；若绝缘电阻在0.5M 以下或接近零，说明电机绕组已受潮、或绝缘很差。如果被测量绝缘电阻值为0，同时有的接地点还会发出放电声或微弱的放电现象，则表明绕组已接地;如有时指针摇摆不定，说明绝缘已被击穿。绕组间的绝缘电阻是用绕组的6个引出线接头来测量的。测量时可将表的两个接头，轮流接到各相邻两绕组的引出线接头上，逐次测量各相间的绝缘电阻值。若电阻很小或者为零，说明两相绕组相间短路。一、三相异步电动机常见技术参数测量及检测3、电流的测量空载电流的测量 将三相交流电源加在三相交流电动机上。在通电前还需用手转动转子，看电动机转动是否灵活。通电一段时间观察电动机运转的情况，如转速是否正常、是否有不正常的声音、振动是否过大、是否有异味等。如果电动机运转正常，则可用钳形电流表分别测量三相的空载电流。各相空载电流值的偏差一般不应大于10。用钳形电流表进行空载测量时，如果电动机的空载电流较小，而钳形电流表的量程又较大，无法正确读数，可将被测相的电源进线分别绕上5(或10圈)后再卡入钳形电流表的钳口中进行读数。此时实际的空载电流值为被测量值除以5(或10)。起动电流的测量将钳形电流表量程置于较大的挡位(为电动机额定电流的7-10倍)，电动机静止时用钳口卡住一根电源线，通电使电动机起动，观察电动机起动瞬间的起动电流。一、三相异步电动机常见技术参数测量及检测二、三相异步电动机定子绕组首尾端的识别 1.干电池法（1）用万用表电阻挡（一般选用R100）测出各相绕组的两根线端，电阻值最小的两线端为一相绕组的线端。利用此方法将三相绕组分开。（2）如右图所示接线，将万用表选择开关切换到直流电流档（或直流电压档也可以），量程可小些，这样指针偏转的明显。闭合电池开关的瞬间，若万用表指针摆向右侧（大于零的一侧），则连接电池正极的接线端与万用表负极（黑表笔）所连接的接线端同为首端(或同为末端)。为了便于记忆，我们将此方法步骤简称为即“右黑正”。（3）再将万用表连接另一相绕组的两接线端，用上述方法判定首末端即可。2.剩磁法（1）用万用表电阻挡判别出同一相绕组的两线端，方法同前。（2）给分开后的三相绕组做假设编号，分别为U1、U2、V1、V2、W1、W2。（3）接如下图所示接线，用两根导线分别将U1、V1、W1连接在一起，将U2、V2、W2连接在一起。（4）将万用表选择在毫安档，两表棒分别搭接在两组连接导线上，转动电动机转子，由于电动机定子及转子铁心中通常均有少量的剩磁，当磁场变化时，在三相定子绕组中将有微弱的感应电动势产生，观察万用表指针是否偏转。若万用表指针不偏转，则说明假设的编号是正确的；若万用表指针偏转，说明其中有一相绕组的首末端假设编号有误，应逐相对调重测，直至万用表指针不偏转为止。二、三相异步电动机定子绕组首尾端的识别 3.交流电源法（1）用万用表欧姆挡先将三相绕组分开，方法同前。（2）给分开后的三相绕组的六个接线端进行假设编号，分别编为U1、U2、V1、V2、W1、W2。（3）将任意两相绕组串联后与交流电压表连接，将另一相绕组接36V低压交流电源，如下图所示。接通电源后，若电压表有读数，则说明两绕组连接在一起的端钮为异名端；若电压表无读数，则说明两绕组连接在一起的端钮为同名端。二、三相异步电动机定子绕组首尾端的识别 例5-2 判别异步电动机定子绕组的首尾端现场工具材料:常用电工工具、万用表、干电池、三相异步电动机、导线等。电动机上有六个接线柱A、B、C、X、Y、Z(注:接线面板下面线的原有标准顺序己改动，已设定B端点为V)。要求:(1)判別三相定子绕组，请将绕组(UU、V1V2、WW)填入到表5-6对应括号内(2)判別首尾端，请将首尾(U-U2:V1-V2:W1-W2)补填写到表5-6对应的括号内:(3)在下表图上连线、根据考生识别的绕组首尾端，在端子上连线示意电机绕组Y形联接。首尾端判断记录表格二、三相异步电动机定子绕组首尾端的识别 任务四 任务五单相异步电动机一、单相异步电动机的基本结构两相绕组，在空间互差900电角度.主绕组(运行绕组)副绕组(起动绕组)单相异步电动机，其结构与三相异步电动机基本相同，都是由定子、转子、启动元件等组成1、定子（1）定子铁心定子铁心多用铁损小，导磁性能好，厚度为0.35 0.5 mm的硅钢片冲槽叠压而成，定子冲片上都均匀冲槽，槽内嵌放定子绕组。单相罩极式电动机的定子铁心则采用凸极形状，也用硅钢片冲制叠压而成。定子铁心的作用是作为磁通的通路。（2）定子绕组单相异步电动机的定子绕组，一般都采取两相绕组的形式，即工作绕组（又称为主绕组）和副绕组（又称起动绕组）。主副绕组的轴线在空间相差900电角度，两相绕组的槽数、槽形、匝数可以是相同的，也可以是不相同的。一般主绕组占定子总槽数的2/3，副绕组占定子总槽数的1/3，但应视各种电动机的要求而定。定子绕组的导线都采用高强度聚酯漆包线，线圈在线模上绕好后，嵌放在备有槽绝缘的定子槽内。导线经浸漆、烘干等绝缘处理后，可以提高绕组的机械强度和导热性能。一、单相异步电动机的基本结构2.转子转子是电动机的旋转部分，电动机的工作转矩就是从转子轴输出的。单相异步电动机一般均采用鼠笼式转子。转子主要由转子铁心、轴和转子绕组等组成。（1）转子铁心转子铁心由硅钢片叠成，转子硅钢片的外圆上冲有嵌放绕组的槽。轴经滚花后压入转子铁心。转子铁心多采用斜槽结构，槽内经铸铝加工而形成铸铝条，在伸出铁心两端的槽口处，用两个端环把所有铸铝条都短接起来，形成鼠笼式转子。铸铝条和端环通称为转子绕组。整个转子由上、下端盖的轴承定位。（2）转子绕组转子绕组用于切割定子磁场的磁力线，在闭合回路的铸铝条(即导体)中产生感应电动势和感应电流，感应电流所产生的磁场和定子磁场相互作用，在导体上将会产生电磁转矩，从而带动转子启动旋转。一、单相异步电动机的基本结构二、电容分相式单相异步电动机 定子有两个在空间互差90 的绕组U1U2、V1V2。其中U1U2为工作绕组，流过的电流为I2，V1V2 绕组中串有电容器，为起动绕组，流过的电流为I1。适当选择电容器C的容量，可使两个绕组中的电流相位差为90，这样在空间上互成90 的两相绕组通入互差90 的两相交流电，便产生了旋转磁场。互差90 的两相电流的旋转磁场 在旋转磁场的作用下，电动机的转子就会沿旋转磁场方向旋转。二、电容分相式单相异步电动机三、罩极式单相异步电动机单相罩极式单相异步电动机是结构最简单的一种单相异步电动机，电动机定子铁心一般做成凸极式，单相绕组绕在磁极上，在磁极约 部分套一短路铜环，就好像把这部分磁极罩起来一样，所以称罩极异步电动机，转子仍为笼型，如下图所示：磁极绕组通入单相交流电i，铁心中便产生交变磁通，短路环中产生感应电流。由楞次定律可知，感应电流产生的磁场将阻碍原来磁场的变化，短路环使罩极下穿过的磁通2滞后于未罩铜环部分穿过的磁通1，如同磁通总是从未罩部分向罩极移动，好像磁场在旋转，从而使笼型转子获得起动转矩，受力而旋转。罩极式单相异步电动机不能改变转向（磁场总是从未罩部分向罩极移动），它的起动转矩较分相式单相异步电动机的起动转矩小。三、罩极式单相异步电动机谢谢！