相异步电动机的控制.ppt

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1、3.3 三相异步电动机 的控制 3.3 三相异步电动机的控制一、三相异步电动机的保护二、电动机控制电路图的绘制三、三相异步电动机直接起动控制电路及其控制规律 四、三相笼型异步电动机的减压起动控制电 路及其控制规律 五、三相绕线转子异步电动机的起动控制电 路及其控制规律 六、三相异步电动机的制动控制电路及其控制规律一、电动机的保护1 1、过载保护、过载保护 为防止三相电动机在运行中电流超过额定值而设置的保护。为防止三相电动机在运行中电流超过额定值而设置的保护。过载产生的原因：过载产生的原因：（1 1）起动时间过长）起动时间过长 （2 2）电网电压太低）电网电压太低 （3 3）机械故障）机械故障

2、（4 4）机械负载增加）机械负载增加 （5 5）电动机缺相运行）电动机缺相运行 常采用热继电器常采用热继电器FRFR保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。3 3、欠压和失压保护、欠压和失压保护 欠压欠压是指电动机工作时，引起电流增加甚至使电动机停转。是指电动机工作时，引起电流增加甚至使电动机停转。失失压压(零零压压)是是指指电电源源电电压压消消失失而而使使电电动动机机停停转转，在在电电源源电电压压恢恢复复时时，电电动动机机可可能能自自动动重重新新起起动动(亦称自起动亦称自起动)，易造成人身或设备故障。，易造成人身或设备故障。常用的失压和欠压保护有：对接

3、触器实行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。常用的失压和欠压保护有：对接触器实行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。2 2、短路保护、短路保护 因因短短路路电电流流会会引引起起电电器器设设备备绝绝缘缘损损坏坏产产生生强强大大的的电电动动力力，使使电电动动机机和和电电器器设设备备产产生生机机械械性性损损坏坏，故要求迅速、可靠故要求迅速、可靠切断电源。切断电源。通常采用熔断器通常采用熔断器 FUFU和过流继电器等。和过流继电器等。4 4、三相电源的断（缺）相保护、三相电源的断（缺）相保护 过载的常见故障之一。会引起电动机定子电流很大，烧毁绕组。过载的常见故障之一。会引起电动机定子电流很大，

4、烧毁绕组。采用有缺相保护装置的热继电器。采用有缺相保护装置的热继电器。5 5、漏电保护、漏电保护 电器设备绝缘损坏引起漏电。电器设备绝缘损坏引起漏电。采用漏电保护断路器。采用漏电保护断路器。二、电动机控制电路图的绘制 继电接触控制线路由一些基本控制环节组成。在电工技术中所绘制的控制线路图一般分为电气原理图和安装接线图。电气原理图：不考虑电器的结构和实际位置，突出电气原理。由主电路(被控制负载所在三相电路和辅助（控制）电路(控制主电路状态的单相电路)组成。安装接线图：实际接线图。电气原理图 电气原理图示例：安装接线图控制电路绘制原则：1.按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。2.主电路画在辅助

5、电路的左侧或上面。3.同一电器元件的不同部分(如接触器的线圈和 触点)按其功能和所接电路的不同分别画在不 同的电路中，但必须标注相同的文字符号。4.所有电器的图形符号均按无电压、无外力作用 下的正常状态画出，即按通电前的状态绘制。5.各个元器件的连接导线要编号。6.与电路无关的部件(如铁心、支架、弹簧等)在 控制电路中不画出。7.主电路接点表示：三相交流电源采用L1、L2、L3标记主电路按U、V、W顺序标记分级电源在U、V、W前加数字1、2、3来标记分支电路在U、V、W后加数字1、2、3来标记控制电路用不多于3位的阿拉伯数字编号分析和设计控制电路时应注意：1.使控制电路简单，电器元件少，而且工

6、作又要准确可靠。2.尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一个电器的控制电路。3.必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈串联。三、三相异步电动机直接起动控制电路及其 控制规律 三相异步机的起动方法：（1）直接起动：二三十千瓦以下的异步电动 机一般采用直接起动。（全压起动）（3）转子串电阻起动。（2）减压起动：Y 起动自耦减压起动串电阻减压起动延边三角形减压起动1、电动机的单向运行控制电路（1）手动开关控制电路 直接利用刀开关QS通断控制电动机的起动和停止。也可用低压断路器、铁壳开关或转换开关代替刀开关。QS 所需设备少，启动方式简单，成本低。适于不频繁启动的小容量电动机。但不能远距离控制

7、。（2）接触器控制电路 主电路控制电路电路电路保险丝热继电器发热元件开关接触器主触点起动按钮停止按钮接触器线圈接触器辅助触点热继电器动断触点SB1KMSB2FRKM FRKMFU3M.QSKMKMFRFRKMKM.KMKMSBSB1 1SB2SB2.控控制制电电路路起动起动 控制原理KM辅助触点闭合自锁。按下起动按钮SB2,KM线圈通电，KM主触点闭合，电动机运转。通电转动KM主电主电路路 FRFR3MFUFU合上开关QS，QSFRFRKMKM.KMKMSBSB1 1SBSB2 2.控控制制电电路路通电起动起动KM转动主电主电路路 FRFR3MFUFUQQ Q松开起动按钮松开起动按钮SBSB2

8、 2 利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁自锁FRFRKMKM.KMKMSBSB1 1SB2SB2.控控制制电电路路主电主电路路 FRFRFUFU3MQS通电转动KM自锁停车停车 按下停止按钮按下停止按钮SBSB1 1 ,KM线圈断电KM主触点断开,电动机停转。KM辅助触点断开，取消自锁。停转断电工作原理控制电路控制电路电路的保护SB1KMSBSB2 2FRFRKM FRFRKMKMFUFU3M.热继电器热继电器过载保护过载保护保险丝保险丝短路保护短路保护接触器接触器失压、欠压保护失压、欠压保护热继电器热继电器动断触点动断触点主主电电路路QS2、

9、异步电动机的正反转控制电路 将电动机接到电源的任意两根线对调一下，即可使电动机反转。需要用两个接触器来实现这一要求。当正转接触器工作时，电动机正转；当反转接触器工作时，将电动机接到电源的任意两根联线对调一下，电动机反转。在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用，称为“联锁”。SB SBF F和和SBSBR R不允许同时按下，不允许同时按下，否则造成电源两相短路。否则造成电源两相短路。正反转的正反转的控制线路控制线路3MFRFU正转触点正转触点KMKM2 2KMKM1 1KMKM1 1.KMKM2 2FRQSKMKM1 1SB3SB3.SBSB1 1KMKM1 1正转接触器正转接触器

10、正转按钮正转按钮正转、反转接触器不能同时动作。正转、反转接触器不能同时动作。反转接触器反转接触器SBSB2 2KMKM2 2KMKM2 2.反转按钮反转按钮反转触点反转触点按下按下SBSB1 1SB3SB3KMKM1 1 在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用，称为在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用，称为“联锁联锁”。“联锁联锁”触点触点利用接触器的触点实现联锁控制称利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁电气联锁。缺点：缺点：改变转向时必须先按停止按钮改变转向时必须先按停止按钮SB3SB3。解决措施：在控制电路中加入机械连锁。解决措施：在控制电路中加入机械连锁。

11、KMKM2 2SBSB1 1KMKM1 1KMKM1 1SBSB2 2KMKM2 2KMKM2 2.通电断开断电电机正转电机正转闭合 缺点：改变转向时必须先按停止按钮。电气联锁的正反转控制电路机械联锁机械联锁电气联锁电气联锁利用复合按钮的触点实现联锁控制称利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁机械联锁。KM1KMKM1 1SBSB2 2SB3SB3KMKM2 2SBSB1 1KM1KMKM2 2KMKM2 2机械、电气双重联锁的正反转控制电路KM1KMKM1 1SBSB2 2SB3SB3KMKM2 2SBSB1 1KMKM1 1KMKM2 2KMKM2 2当电机正转时，当电机正转时，按下反转

12、按钮按下反转按钮SBSB2 2先断开先断开断电断电闭合闭合通电断开断开停止正转停止正转闭合闭合电机反转电机反转KM1KM1SB2SB3KM2SB1KM1KM2KM2当电机反转时，按下正转按钮SB1先断开通电闭合断电断开停止反转闭合闭合电机正转机械和电气联锁正反转控制电路四、三相笼型异步电动机的减压起动控制电 路及其控制规律 减压启动的方法定子绕组串电阻（电抗）启动自耦变压器减压启动 Y减压启动延边三角形减压启动减压启动的实质：启动时减小加在定子绕组上的电压，以减小起动电流；启动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。1、定子串电阻减压起动控制 起动时，在电动机定子绕组上串联电阻，起动电

13、流在电阻上产生电压降，使实际加到电动机定子绕组中的电压低于额定电压，待电动机转速上升到一定值后，再将串联电阻短接，使电动机在额定电压下运行。KM2 KM1RL1 L2 L3QSFUFRM FUKM1 QS主电路M3FRL1L3L2KM2 R电气原理图工作原理合上刀开关QS按下按钮SB2KM1、KT线圈通电 串电阻减压启动，时间继电器KT延时 KM2线圈通电，起动电阻R 短接电动机全压运行KT常开延时触头闭合控制电路 上面的线路在全压运行期间，时间继电器KT和接触器KM1线圈均通电，不仅消耗电能，而且减少了电器的使用寿命。将控制电路改进，如图所示。该线路在电动机全压运行时，KT和KM1线圈都断电

14、，只有KM2线圈通电。2、定子串自偶变压器减压起动控制 起动时，将自耦变压器接入电动机的定子回路，待电动机的转速上升到一定值时，再切除自耦变压器，使电动机定子绕组获正常工作电压。正常运行接触器变压器电源接触器M3FUKM2FRQSL1L3L2KM1KM2TA主电路M3FUKM2FRQSL1L3L2KM1KM2T主电路控制电路 起动过程分析：按动SB2 KM1线圈通电自锁 电动机M自耦补偿起动 KT线圈通电延时 KA线圈通电自锁 KM1、KT线圈断电 KM2线圈通电 电动机M全压运行。3、三相笼型异步电动机Y-减压起动控制 起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，减小起动电流；待电动机起动后

15、，再把定子绕组改接成三角形，使电动机全压运行。Y起动只能用于正常运行时为形接法的电动机。按下按钮SB2，KM1、KT通电，电动机M接成星形起动，KT延时一段时间后，KT常闭触头断开使KM1断电，KT常开触头闭合，KM2通电，电动机M接成三角形，KT延时断开触头闭合使KM1重新通电，电动机M三角形全压运行。采用两个接触器KM1、KM2控制采用三个接触器KM1、KM2、KM3控制电源接触器星形接法接触器三角形接法接触器 QSFRV1MU1W2 FUV23KM3KM2KM1W1U2L1 L2 L3主电路控制电路Y降压启动控制4、延边三角形减压起动控制 延边三角形降压启动是指电动机起动时，把电动机定子

16、绕组的一部分接“”形，而另一部分接成“Y”形，使整个定子绕组接成延边三角形，待电动机启动后，再把定子绕组切换成“”形全压运行。定子绕组的连接方式：延边形接法形接法电气原理图 FUKM2QS主电路M3FRL1L3L2 KM3KM1U1V1W1W2U2V2U3V3W3FRSB1SB2KM2KTKM1KM2KTKM3KM3控制电路KM3KTKM1 FU1电源接触器三角形接法接触器延边三角形接法接触器五、三相绕线转子异步电动机的起动控制电 路及其控制规律 绕线异步电动机的优点：可以在转子绕组中串接电阻来改善电动机的机械特性，从而达到减小起动电流、增大起动转矩及平滑调速之目的。绕线异步电动机降压启动原理

17、：起动时，在转子回路中串入三相起动变阻器，并把起动电阻调到最大值，以减小起动电流，增大起动转矩。随着电动机转速的升高，起动电阻逐级减小。起动完毕后，起动电阻减小到零，转子绕组被短接，电动机在额定状态下运行。1、转子绕组串电阻起动控制电路 串电阻起动主要有两种：（2）按电流原则逐段切除转子外加电阻 电流继电器控制转子串电阻三级起动线路（1）按时间原则逐段切除转子外加电阻 时间继电器控制转子串电阻三级起动线路主电路L1QSL2KM1L3FRKMM FUKM3R2R3KM2R13FU1SB2SB1KMKM1KM1KM2FRKMKM2KM3KM3KT1KT2KT3KM3KMKM1KM2KM3KT1KT

18、2KT3控制电路电气原理图：KT1：控制KM1KT2：控制KM2KT3：控制KM3电源接触器起动电阻1、时间原则控制FU1SB2SB1KMKM1KM1KM2FRKMKM2KM3KM3KT1KT2KT3KM3KMKM1KM2KM3KT1KT2KT3控制电路起动过程分析：按动SB2KM线圈通电串入全部电阻起动KT1延时到，KM1通电KT1延时到，KM1通电，切除R1KT2延时到，KM2通电，切除R2KT3延时到，KM3通电，切除R32、电流原则控制电气原理图：主电路L1 QSL2L3FR KMM FUKM3R3KM23R2KA3R1KA2KA1KM1控制电路FU1SB2SB1KMKM1KA2KAF

19、R KMKM2KM3 KA1KA3KMKM1 KM2 KM3KA 三个欠电流继电器的线圈串接在转子回路中。电流继电器的吸合电流一样。但释放电流不同，KA1的释放电流最大，KA2其次，KA3最小。按动SB2KM线圈通电串入全部电阻起动KM常开触头闭合，KA通电KA1释放，KM1通电，切除R1KA2释放，KM2通电，切除R2KA3释放，KM3通电，切除R3起动过程分析：控制电路FU1SB2SB1KMKM1KA2KAFR KMKM2KM3 KA1KA3KMKM1 KM2 KM3KA2、转子串频敏变阻器的起动控制电路 转子回路串电阻起动，使用电器多，控制电路复杂，起动电阻发热消耗能量，而且起动过程中逐

20、段切除电阻，电流和转矩变化较大，对生产机械造成较大的机械冲击。频敏变阻器是一种由铸铁板或钢板叠成铁心，外面套上三相绕组组成三相电抗器。将频敏变阻器接入电动机转子回路内，则随起动过程（转速升高或转子频率下降）的进行，阻抗值自动下降，实现了平滑无级启动。电气原理图：主电路L1QSL2 L3FRKM1M FUKM2TA3电源接触器 短接频敏变阻器接触器 控制电路（1）自动控制 按下SB2KM1、KT通电串入频敏变阻器起动KT延动触头闭合KA通电并自锁KM2通电短接频敏变阻器控制电路（2）手动控制 按下SB2KM1通电串入频敏变阻器起动按下SB3KA通电并自锁KM2通电短接频敏变阻器控制电路六、三相异

21、步电动机的制动控制电路及其 控制规律停机制动类型常用的电气制动反接制动能耗制动机械制动-电磁铁操纵机械进行制动电气制动-电动机产生一个与转子转动 方向相反的力矩来进行制动1、机械制动 常用方法是电磁抱闸（1）断电制动 电磁线圈通电时，闸瓦松开，电动机可以运转；断电时，闸瓦抱紧闸轮，制动器处于制动状态。由制动电磁铁和闸瓦制动器组成。断电制动通电制动断电制动控制电路 控制电路分析 起动时，KM通电，电动机和电磁线圈YB同时通电，抱闸松开，电动机转动。停止时，KM断电，电动机和电磁线圈YB同时断电，实现抱闸制动。电磁抱闸的控制线圈 通电制动控制电路（2）通电制动 电磁线圈断电时，闸瓦松开，电动机可以

22、运转；通电时，闸瓦抱紧闸轮，制动器处于制动状态。电磁抱闸接触器 电动机接触器 控制电路分析 KM1通电，KM2断电时，电动机转动。按下SB1时，KM1断电，KM2通电，实现抱闸制动。松开SB1，电磁抱闸断电，制动结束。通电制动控制电路2、电气制动制动电阻的接线方法:（1）电源反接制动原理：要求：对称接法 不对称接法改变电动机电源相序，使定子绕组产生反向的旋转磁场，形成制动转矩。10kW以上电动机的定子电路中串入反接制动电阻，转速接近于零时，及时切断反相序电源，防止反向再起动。电气原理图：速度继电器起动：按下起动按钮SB2KM1通电自锁电动机通入正相序电源转动。限制反接制动电流停止：按下停止按钮

23、SB1KM1断电，KM2通电自锁电动机电源反接，实现反接制动。转速n接近零时，速度继电器KS常开触点打开KM2断电，反接制动结束。（2）能耗制动特点（与反接制动相比）：消耗的能量小，其制动电流要小得多；适用于电动机能量较大，要求制动平稳和 制动频繁的场合；能耗制动需要直流电源整流装置。原理：电动机脱离三相交流电源后，在定子 绕组加直流电源，以产生起阻止旋转 作用的恒定磁场，达到制动的目的。电气原理图1：UR按速度原则控制的能耗制动控制电路整流变压器桥式整流电路能耗制动接触器UR按时间原则控制的正反转能耗制动控制电路正转接触器反转接触器电气原理图2：能耗制动接触器起动：按下正（反）转起动按钮SB

24、2（SB）KM1通电自锁电动机正向运行制动：按下停车按钮SB1KM1断电KM3、KT通电自锁电动机定子绕组通入直流电源，能耗制动。KT延时时间到，常闭触头断开KM3断电，切除直流电源。三相异步电动机基本控制电路异步机的点动控制顺序控制多地控制位置开关控制异步机的点动控制M3ABCKMFUQSBCKMSB动作过程触头（KM）打开按钮松开线圈（KM）断电 电机停转。触头（KM）闭合按下按钮（SB）线圈（KM）通电电机转动；控制电路主电路主电路实现顺序控制顺序控制控制电路实现顺序控制 要求几台电动机的启动或停止按一定的先后顺序来完成的控制方式顺序启动同时停止控制顺序启动逆序停止控制例如：1)M1 起

25、动后，M2才能起动；2)M2 可单独停车。1 电机M12 电机M2顺序启动同时停止控制特点:电气原理图：FU1KM1M13FR1QL1L3L2KM2M23FR2主电路控制电路KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1顺序启动逆序停止控制FU1KM1M3FR1QL1L3L2KM2M3FR2KM2FU2FRSB3FRKM1SB1SB4SB2KM1KM2KM1KM2电气原理图：特点:主电路控制电路 顺序控制不可以!两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头（KM1）的负荷过重。M3KM1KHKM2KHM3KM2KM1SB2KM2KM1SB3SB1主电路控制电路这样实现顺序控制

26、可不可以?KM1SB1SB2KTKHKM1KM2KM2KT实现M1起动后，M2延时起动的顺序控制，用以下电路可不可以？SB2 KM1 KT KM2 延时 KM2 M1起动 M2起动不可以！继电器、接触器的线圈有各自的额定值，线圈不能串联。多地控制特点：在两地或多地控制同一台电动机的控制方式，启动(常开)按钮并联，停止(常闭)按钮串联。例如：甲、乙两地同时控制一台电机KMSB1甲SB2甲KMSB1乙SB1乙方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。乙地甲地三地控制位置开关控制有些生产机械如万能铣床，要求工作台在一定距离内能自动往返，通常利用行程开关控制电动机正反转实现。工作台自动往返控制 典型控制线路举例 1、混凝土搅拌机的控制线路 2、皮带运输机顺序控制系统 1、混凝土搅拌机的控制线路混凝土搅拌机是建筑施工中常用的机械设备，它的主要结构由搅拌滚筒、物料拖斗以及拖动电机等组成。电动机包括拖动搅拌滚筒和拖动物料拖斗电机2、皮带运输机顺序控制系统 皮带运输机工作过程示意图 在建筑工地上，常用皮带运输机运送沙料等物品。第 章