电气控制基础知识培训教程课件.ppt

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1、 第二章 学看电气控制电路图电气控制基础知识电气控制基础知识复习复习 电气元件及其图符介绍电气元件及其图符介绍电气控制设备图符电气控制设备图符电气控制设备图符电气控制设备图符电气控制设备图符电气控制设备图符2.1电路与线路的基本概念电路与线路的基本概念 任何电源向外供电，任何用电设备要使用电能都必须要导线将电源和用电设备两者合理的连接起来，让电流形成回路，才能使电流在用电设备中做功。电工学中将这种电流通过的路径称为电路。而一般的电路都是用导线连接的，又称为线路。2.2 电气控制电路的特点电气控制电路的特点1、多部件设备可分开表示、多部件设备可分开表示 在电路图中，为了便于读识，由多个部件构成的

2、电气元件及设备可以采用集中表示法、半集中表示法及分开表示法。对于较复杂的控制中路一般采用分开表示法。2、电路中有些设备无电磁线圈、电路中有些设备无电磁线圈 对于交流接触器、电压继电器、延时继电器对于交流接触器、电压继电器、延时继电器等，它们的触点动作都是由其吸引线圈中电流接等，它们的触点动作都是由其吸引线圈中电流接通和断开来实现的。但对于有些元件如行程开关、通和断开来实现的。但对于有些元件如行程开关、速度继电器、压力继电器等是没有吸引线圈只有速度继电器、压力继电器等是没有吸引线圈只有触点，这些触点的动作是由依靠外力或其他因素触点，这些触点的动作是由依靠外力或其他因素来实现的。来实现的。2.2

3、电气控制电路的特点电气控制电路的特点2.2 电气控制电路的特点电气控制电路的特点3、主线路与其他线路是分开画的、主线路与其他线路是分开画的 在电气控制线路图中，电源进线、主回路、在电气控制线路图中，电源进线、主回路、辅助回路通常都是分开表示，也叫做展开式线路辅助回路通常都是分开表示，也叫做展开式线路图。图。电源进线：通常采用水平线画法或垂直线电源进线：通常采用水平线画法或垂直线画法，三相交流电源的相序画法，三相交流电源的相序L1、L2、L3由上到下由上到下或自左向右依次排列画出，中性线或自左向右依次排列画出，中性线N或保护接地画或保护接地画在相线的下面或最右边。在相线的下面或最右边。主回路：每

4、个受电的动力装置及其保护器主回路：每个受电的动力装置及其保护器件组成的回路。通常是垂直画出的，主回路可采件组成的回路。通常是垂直画出的，主回路可采用单线表示，也可使用多线表示。用单线表示，也可使用多线表示。2.2 电气控制电路的特点电气控制电路的特点 控制回路及信号回路：控制回路及信号回控制回路及信号回路：控制回路及信号回路通常画在两条及几条水平电源线间。路通常画在两条及几条水平电源线间。主、辅回路的排列顺序：无论是主回路还主、辅回路的排列顺序：无论是主回路还辅助回路他们所使用的电器元件通常是根据生产辅助回路他们所使用的电器元件通常是根据生产设备的先后顺序从上至下，从左到右依次排列，设备的先后

5、顺序从上至下，从左到右依次排列，可以水平布置也可垂直布置。可以水平布置也可垂直布置。2.2 电气控制电路的特点电气控制电路的特点5、交叉导线接点画法、交叉导线接点画法 在电气控制线路图中，对于直接联系的交叉在电气控制线路图中，对于直接联系的交叉导线的接点，通常是用小黑点表示，没有直接联导线的接点，通常是用小黑点表示，没有直接联系的交叉导线的接点不用小黑点表示。系的交叉导线的接点不用小黑点表示。6、元件标有位置编号、元件标有位置编号 在电气控制线路图中，各元器件通常标有位在电气控制线路图中，各元器件通常标有位置编号，以供寻求对应的元器件，同时将线路图置编号，以供寻求对应的元器件，同时将线路图划分

6、图区，并在图的上方标注线路的用途、作用，划分图区，并在图的上方标注线路的用途、作用，在图的下方设置图区号。在图的下方设置图区号。7、接线端有回路标号、接线端有回路标号 在电气控制线路图中，主回路及其控制回路在电气控制线路图中，主回路及其控制回路都具有回路编号。都具有回路编号。3 常用电动机控制单元接线图常用电动机控制单元接线图 机床或其他生产设备的运动部件大都是由机床或其他生产设备的运动部件大都是由电动机来带动的，为了完成一定的生产顺序，电动机来带动的，为了完成一定的生产顺序，需要对电机的启、停，正反转及延时动作进行需要对电机的启、停，正反转及延时动作进行控制。这一控制过程由断路器、接触器等来

7、实控制。这一控制过程由断路器、接触器等来实现。在线路图中，各种电器设备都有统一的符现。在线路图中，各种电器设备都有统一的符号来表示，且规定所有设备的触点都是在起始号来表示，且规定所有设备的触点都是在起始状态下的位置，即在没有通电或没有发生机械状态下的位置，即在没有通电或没有发生机械动作的位置。动作的位置。本图中的作用：用于引入电源，本图中的作用：用于引入电源，并控制小功率电机的启动、停并控制小功率电机的启动、停止。止。3.1 电机正转控制线路图 3.1.1 由组合开关组成的电动机由组合开关组成的电动机 全压启动正转控制线路全压启动正转控制线路A、识图指导、识图指导 图中只有几个元器件，只图中只

8、有几个元器件，只要了解的作用就能了解整个线要了解的作用就能了解整个线路图的工作原理。路图的工作原理。B、工作原理、工作原理 合上后，三相电源合上后，三相电源L13就会就会给电机给电机M供电，电机供电，电机M运行，运行，断开后电机断开后电机M失电，停止运行。失电，停止运行。3.1 电机正转控制线路图 3.1.2 由接触器构成的具有自锁由接触器构成的具有自锁功能电机正转控制线路功能电机正转控制线路工作原理工作原理 1、电源、电源 2、电机启动、电机启动 3、电机停止、电机停止 4、电机保护、电机保护3.1 电机正转控制线路图 3.1.3 由接触器构成的具有过载由接触器构成的具有过载保护的电机正转控

9、制线路保护的电机正转控制线路工作原理工作原理 1、启动过程、启动过程 2、停止过程、停止过程 3、电机保护、电机保护 短路保护，过载保护短路保护，过载保护 失电压保护失电压保护3.2 电机正、反转控制线路图 3.2.1 由倒顺开关构成的电机正由倒顺开关构成的电机正反转控制线路图反转控制线路图工作原理工作原理 1、正转运行、正转运行 2、反转运行、反转运行 倒顺开关通常有倒顺开关通常有6个接线柱，个接线柱，其中其中L1、L2、L3分别与三相电分别与三相电源相连，源相连，D1、D2、D3端则分别端则分别与三相电机相连。倒顺开关的手与三相电机相连。倒顺开关的手柄有三个位置，正转、反转及停柄有三个位置

10、，正转、反转及停止位置。止位置。3.2 电机正、反转控制线路图 3.2.2 由两只接触器构成具有由两只接触器构成具有连锁的电机正反转线路图连锁的电机正反转线路图工作原理工作原理 1、正转运行、正转运行 2、反转运行、反转运行互锁或连锁的概念互锁或连锁的概念3.2 电机正、反转控制线路图 3.2.3 由连锁开关构成具有由连锁开关构成具有连锁的电机正反转线路图连锁的电机正反转线路图工作原理工作原理 1、正转运行、正转运行 2、反转运行、反转运行互锁开关互锁开关2、3的触点关系的触点关系3.3 电机点动控制线路图 3.3.1 由交流接触器构成的按钮由交流接触器构成的按钮点动正转控制线路点动正转控制线

11、路工作原理工作原理 1、启动过程、启动过程 2、停止过程、停止过程各元件器的作用各元件器的作用3.3 电机点动控制线路图 3.3.2 由交流接触器构成的按钮由交流接触器构成的按钮点动、连动正转控制线路点动、连动正转控制线路工作原理工作原理 1、启动过程、启动过程 2、停止过程、停止过程各元件器的作用各元件器的作用3.3 电机点动控制线路图 3.3.3 由一只开关构成的按钮点由一只开关构成的按钮点动、连动正转控制线路动、连动正转控制线路工作原理工作原理 1、启动过程、启动过程 2、停止过程、停止过程各元件器的作用各元件器的作用3.4 电机间隙工作控制线路图 3.4.1 由两只时间继电器构成的由两

12、只时间继电器构成的电机间隙工作线路电机间隙工作线路工作原理工作原理 间隙运行过程间隙运行过程 3.5 电机远程、多地控制线路图 3.5.1 由一只交流接触器构成的由一只交流接触器构成的三地控制电机线路图三地控制电机线路图工作原理工作原理 就地控制就地控制 远程控制远程控制 3.6 电机星-三角启动控制线路图 3.6.1 星星-三角启动控制线路图三角启动控制线路图工作原理工作原理1、主回路、主回路2、二次控制回路、二次控制回路星三角启动的优缺点：星三角启动的优缺点：优点：电机星形启动时，优点：电机星形启动时，启动电流只有三角形启动时启动电流只有三角形启动时的的1/3左右，启动电流特性比左右，启动

13、电流特性比较好，结构简单，经济。较好，结构简单，经济。缺点：星形启动时电机转缺点：星形启动时电机转矩也对应下降三角形启动时矩也对应下降三角形启动时的的1/3，转矩特性较差。，转矩特性较差。3.6 电机星-三角启动控制线路图 3.6.1 星星-三角启动控制线路图三角启动控制线路图3.7 电机自耦降压启动控制线路图 3.7.1 自耦降压启动自耦降压启动 控制线路图控制线路图自耦降压启动的优缺点：自耦降压启动的优缺点：优点：自耦降压优点：自耦降压60%启动时，电机启动电流约启动时，电机启动电流约为额定电流的为额定电流的3-5倍，减少倍，减少对电压的压降。对电压的压降。缺点：自耦降压启动缺点：自耦降压

14、启动需自耦降压器，造价较高，需自耦降压器，造价较高，接线较复杂，适用于容量接线较复杂，适用于容量较大的电机启动。较大的电机启动。电气工程自动化相关知识电气工程自动化相关知识电气工程中常见名词电气工程中常见名词电机、编码器电机、编码器变频器、软启动器、变频器、软启动器、PLC传感器、常见低压电器传感器、常见低压电器一、电气常见名词解释一、电气常见名词解释电流电流 ：导体内的自由电子或离子在电场力的作用下有规律的流动。：导体内的自由电子或离子在电场力的作用下有规律的流动。规定正电荷移动的方向为正方向。用字母规定正电荷移动的方向为正方向。用字母 I 表示，单位为表示，单位为A （安）。（安）。电压电

15、压 ：电路中两点之间的电位差。用字母：电路中两点之间的电位差。用字母U表示，单位是表示，单位是V（伏）。（伏）。电阻电阻 ：导体能导电，同时对电流有阻力作用，这种阻碍电流通过的：导体能导电，同时对电流有阻力作用，这种阻碍电流通过的 能力成为电阻，用字母能力成为电阻，用字母R表示，单位是表示，单位是（欧姆）。（欧姆）。电容电容 ：凡是用绝缘介质隔开的两个导体就构成一个电容器。两个极：凡是用绝缘介质隔开的两个导体就构成一个电容器。两个极 板在单位电压作用下每一极板上所储存的电荷量叫做电容。板在单位电压作用下每一极板上所储存的电荷量叫做电容。直流电：大小和方向不随时间变化的电流。直流电：大小和方向不

16、随时间变化的电流。交流电交流电：大小和方向随时间周期性变化的电流。：大小和方向随时间周期性变化的电流。电功率电功率 ：单位时间（：单位时间（1S1S）电流所做的功。用符号）电流所做的功。用符号P P表示，单位为表示，单位为W W或或 者。者。有功功率有功功率 ：正弦交流电路的瞬时功率在一个周期的平均值。：正弦交流电路的瞬时功率在一个周期的平均值。无功功率无功功率 ：具有电感或电容的电路中，在半周期的时间里，电源的能量变成：具有电感或电容的电路中，在半周期的时间里，电源的能量变成 磁场（或电场）的能量储存起来，而在另半周期内的时间里，又磁场（或电场）的能量储存起来，而在另半周期内的时间里，又 把

17、储存的能量释放出来还给电源。它只与电源进行能量交换而没把储存的能量释放出来还给电源。它只与电源进行能量交换而没 有消耗能量。与电源交换能量的速率的振幅值叫无功功率。有消耗能量。与电源交换能量的速率的振幅值叫无功功率。功率因数功率因数 ：有功功率与视在功率的比值。：有功功率与视在功率的比值。相电压相电压 ：三相电路中，相线与中性线之间的电压。：三相电路中，相线与中性线之间的电压。线电压线电压 ：三相电路中，相线与相线之间的电压。：三相电路中，相线与相线之间的电压。频率频率 ：交流电在：交流电在1s1s内电流方向改变的次数。用字母内电流方向改变的次数。用字母f f表示，单位是表示，单位是l防护等级

18、：防护等级：第一位第一位第二位第二位0无防护无防护0无防护无防护1防直径防直径50的固体的固体1防滴，垂直滴水无影响防滴，垂直滴水无影响2防直径防直径12的固体的固体2与水平偏垂直与水平偏垂直15滴水无影响滴水无影响3防直径防直径2.5的固体的固体3对偏垂直对偏垂直60 的喷溅水无影响的喷溅水无影响4防直径防直径1的固体的固体4防任何方向的溅水防任何方向的溅水5防尘防尘5防任何方向的低压喷射水防任何方向的低压喷射水6尘密尘密6对高压喷射水的防护对高压喷射水的防护7防浸入水防浸入水15到到1m之间的防护之间的防护8对承压时长期水浸入的防护对承压时长期水浸入的防护l绝缘材料的耐热等级绝缘材料的耐热

19、等级级别级别绝缘材料绝缘材料极限工作温度（极限工作温度（）Y Y木材、棉花、纤维等木材、棉花、纤维等9090A A漆包线、沥青漆等漆包线、沥青漆等105105E E玻璃布、油性树脂漆等玻璃布、油性树脂漆等120120B B玻璃纤维、石棉等玻璃纤维、石棉等130130F F聚酯和醇酸类材料聚酯和醇酸类材料155155H H有机硅云母、硅有机漆等有机硅云母、硅有机漆等180180C C石英、石棉、电瓷材料等石英、石棉、电瓷材料等180180以上以上二、电机和编码器的相关知识二、电机和编码器的相关知识电机电机 现代社会中，电能是使用最为广泛的一种能源。在电能的生产、输送和使现代社会中，电能是使用最为

20、广泛的一种能源。在电能的生产、输送和使用方面，电机发挥着重要作用。用方面，电机发挥着重要作用。电机主要包括发电机、变压器和电动机。发电机把机械能转换为电能，发电机主要包括发电机、变压器和电动机。发电机把机械能转换为电能，发出的电压为出的电压为10.520，为了减少远距离输电中的能量损失，应采用高压输电，为了减少远距离输电中的能量损失，应采用高压输电，这时候就需要变压器将变压到这时候就需要变压器将变压到110、220、330、500或更高。当电能输或更高。当电能输送到用电区后，由于用电设备需要的电压等级不同，再由变压器变换到所需的送到用电区后，由于用电设备需要的电压等级不同，再由变压器变换到所需

21、的等级，如等级，如380V，220V等。等。电动机将电能转换成机械能，用来驱动各种用途的生产机械。如冶金车电动机将电能转换成机械能，用来驱动各种用途的生产机械。如冶金车辆、各种机床、水泵、风机等都要用电机来驱动。辆、各种机床、水泵、风机等都要用电机来驱动。l电机的分类电机的分类l 电机是利用电磁感应原理工作的机械。电机常用的分类方式有两种：一是按功能分，有发电机、电动机、变压器和控制电机四大类；二是按电机结构或转速分，有变压器和旋转电机。电机电机变压器变压器直流电机直流电机直流发电机直流发电机直流电动机直流电动机交流电机交流电机控制电机控制电机同步电机同步电机同步发电机同步发电机同步电动机同步

22、电动机异步电机异步电机异步发电机异步发电机异步电动机异步电动机l变压器相关知识变压器相关知识l 1、简介、简介l 定义：是一种静止电器定义：是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应它通过线圈间的电磁感应,将一种电压等将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。l 额定容量：表示在额定使用条件下变压器的输出能力，以视在功额定容量：表示在额定使用条件下变压器的输出能力，以视在功率的千伏安表示。对三相变压器而言，额定容量表示三相容量之和。率的千伏安表示。对三相变压器而言，额定容量表示三相容量之和。l 额定电压：表示变压器各绕组在空

23、载时额定分接下的电压值，以额定电压：表示变压器各绕组在空载时额定分接下的电压值，以伏或千伏表示。在三相变压器中，如没有特殊说明，额定电压都是指伏或千伏表示。在三相变压器中，如没有特殊说明，额定电压都是指线电压。线电压。l 额定电流：变压器各绕组在额定负载情况下的电流值，以安表示。额定电流：变压器各绕组在额定负载情况下的电流值，以安表示。在三相变压器中，如没有特殊说明，都是指线电流。在三相变压器中，如没有特殊说明，都是指线电流。2、基本工作原理 变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动

24、势。只要(1)磁通有变化量;(2)一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变压的目的。3、相关公式、相关公式 变压比变压比 变流比变流比 主磁通主磁通m 与外加相电压与外加相电压U1、频率、频率f的关系的关系 U1E1=4.44*f*N1*m4 4、分类、分类 按用途分：电力变压器和特种变压器。按用途分：电力变压器和特种变压器。按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。连

25、接发电机与电网的升压变压器连接发电机与电网的升压变压器连接发电机的封闭连接发电机的封闭母线母线 与电网与电网相连的高相连的高压出线端压出线端三相干式变压器接触调压器电源变压器环形变压器控制变压器l直流电机直流电机l 分为直流发电机和直流电动机分为直流发电机和直流电动机l1、直流电机的优点、直流电机的优点l调速性能好调速性能好:调速范围广，易于平滑调节。调速范围广，易于平滑调节。l起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。l易于控制。易于控制。l2、直流电机的应用、直流电机的应用l轧钢机、电气机车、无轨电车、中大型龙门刨床等调速范围大的轧钢机、电气机车、无轨电车

26、、中大型龙门刨床等调速范围大的大型设备。大型设备。l用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等。用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等。l家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具。家庭：电动缝纫机、电动自行车、电动玩具。3、直流电动机工作原理 把电刷A、B接到直流电源上，电刷A接正极，电刷B接负极。此时电枢线圈中将电流流过。直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。在磁场作用下，N极性下导体受力方向从右向左，S 极下导体受力方向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。原原N N极性下导体转到极性下导体转到S S极下，受力极下，受力方向从左向右，原方

27、向从左向右，原S S 极下导体转到极下导体转到N N极极下，受力方向从右向左。该电磁力形下，受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。时针方向旋转。实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。磁极也并非一对。当电枢旋转到右图所示位置时额定条件下电机所额定条件下电机所能提供的功率能提供的功率指电刷间输出的额指电刷间输出的额定电功率定电功率发电机发电机指轴上输出的指轴上输出的机械功率机械功率电动机电动机发电机：是指输出额定电压；

28、发电机：是指输出额定电压；电动机：是指输入额定电压。电动机：是指输入额定电压。在额定工况下，电机出线在额定工况下，电机出线端的平均电压端的平均电压在额定电压下，运行于额定在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流功率时对应的电流在额定电压、额定电流下，运行于额在额定电压、额定电流下，运行于额定功率时对应的转速定功率时对应的转速.对应于额定电压、额定电流、额定转速对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流及额定功率时的励磁电流电机铭牌上还标有其它数据，如电机铭牌上还标有其它数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号励磁电压、出厂日期、出厂编号等。等。4 4、直流电机的励磁方式直流电机的励磁

29、方式 供给励磁绕组电流的方式称为励磁方式。分为他励和自励两大类，自励方式又分并励、串励和复励三种方式。1 1、他励：直流电机的励磁电流由其它、他励：直流电机的励磁电流由其它直流电源单独供给。直流电源单独供给。他励直流电机的电枢电流和负他励直流电机的电枢电流和负载电流相同，即：载电流相同，即：2 2、并励：、并励：电机的励磁绕组与电枢绕组电机的励磁绕组与电枢绕组并联。且满足并联。且满足3 3、串励：、串励：励磁绕组与电枢绕组串联。满励磁绕组与电枢绕组串联。满足足4 4、复励：、复励：并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组，一个与并励和串励两种励磁方式的结合。电机有两个励磁绕组，一个与电

30、枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。电枢绕组串联，一个与电枢绕组并联。直流电动机的起动是指电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。起动瞬间，起动转矩和起动电流分别为起动瞬间，起动转矩和起动电流分别为 为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压起动。起动时由于转速为零，电枢电动势为零，而且电枢电阻很小，所以起动电流将达很大值，将达到额定电流的10-20倍。过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正常用电、过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户的正常用电、使电动机的换向恶化；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。一使电动机的换向

31、恶化；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。一般直流电动机不允许直接起动。般直流电动机不允许直接起动。1、起动过程以三级电阻起动时电动机为例以三级电阻起动时电动机为例 电枢回路串电阻起动电枢回路串电阻起动l在电枢回路串入启动电阻，可以限制启动电流，但启动电流也在电枢回路串入启动电阻，可以限制启动电流，但启动电流也不能太小，应控制在额定电流的不能太小，应控制在额定电流的22.5倍范围内，并使启动转矩倍范围内，并使启动转矩大于额定转矩，迅速完成启动过程。大于额定转矩，迅速完成启动过程。l一般不允许将启动电阻在电动机正常运行时接入电路使用，因一般不允许将启动电阻在电动机正常运行时接入电路使用，

32、因为长时间通过电流会烧毁电阻。为长时间通过电流会烧毁电阻。l这种方式的缺点是启动过程中要消耗大量的能量，因此对经常这种方式的缺点是启动过程中要消耗大量的能量，因此对经常频繁启动和大中型直流电机不适用。频繁启动和大中型直流电机不适用。降压起动降压起动 当直流电源电压可调时，可采用降压方法起动。起动时，以较低的电源电压起动电动机，起动电流随电源电压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转矩保持在一定的数值上，保证按需要的加速度升速。降压起动需专用电源，设备投资较大，但它起动平稳，起动过程能量损耗小，因此对启动频繁和大中型电机中得到广泛应用。l

33、直流电机的制动直流电机的制动l直流电动机在脱离电源后要求迅速停转，能实现这一目的成为制动。直流电动机在脱离电源后要求迅速停转，能实现这一目的成为制动。l制动的方法有机械制动和电磁制动两类。制动的方法有机械制动和电磁制动两类。l 机械制动是利用机械装置，使电动机在切断电源后迅速停转，常机械制动是利用机械装置，使电动机在切断电源后迅速停转，常用方用方l式有制动器和电磁抱闸。式有制动器和电磁抱闸。l 电磁制动的方法一般有能耗制动、反接制动和回馈制动三种。电磁制动的方法一般有能耗制动、反接制动和回馈制动三种。制动原理：当电磁转矩的方向与转速方向相同时,电机运行于电动机状态;当电磁转矩方向与转速方向相反

34、时,电机运行于制动状态。1、能耗制动电动电动制动制动电动状态，如图所示。电动状态，如图所示。将开关将开关S S投向制动电阻投向制动电阻 上即实现制动上即实现制动.脱离电源后，由于惯性，电枢保持原来方向继续旋转，电动势 方向不变。由 产生的电枢电流 的方向与电动状态时的 方向相反,对应的电磁转矩 与 方向相反,为制动性质,电机处于制动状态。制动运行时，电机靠生产机械的惯性力的拖动而发电，将生产机械储存的动能转换成电能，消耗在电阻上，直到电机停止转动。一般电阻越小，制动电流越大，制动转矩也越大。实际中制动电阻常常为滑动变阻器。l优点优点l 制动减速平稳、可靠；制动减速平稳、可靠；l 制动线路较简单

35、；制动线路较简单；l 便于实现准确停车；便于实现准确停车；l 缺点缺点l 制动转矩随转速降低成正比减小，低速时制动效果差；制动转矩随转速降低成正比减小，低速时制动效果差；l 有能量损耗；有能量损耗；l 应用场合应用场合l 不要求反转及减速要求较平稳的场合；不要求反转及减速要求较平稳的场合；电压反接制动时接线如图所示。电压反接制动时接线如图所示。2、电压反接制动电动电动制动制动 开关S投向“电动”侧时，电枢接正极电压，电机处于电动状态。进行制动时，开关投向“制动”侧，电枢回路串入制动电阻 后，接上极性相反的电源电压，电枢回路内产生反向电流：反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从而产生很强的制动作用

36、电压反接制动。l优点优点l 制动转矩稳定，不随着制动转矩稳定，不随着n下降而减少；下降而减少；l 制动强烈，制动时间短。制动强烈，制动时间短。l 缺点缺点l 制动时的能量损耗大；制动时的能量损耗大；l 制动到制动到0时，如不断电会产生反转；时，如不断电会产生反转；l 制动冲击大，电机的寿命降低。制动冲击大，电机的寿命降低。l 应用范围应用范围l 要求迅速制动停转并反转的场合要求迅速制动停转并反转的场合回馈制动原理 当电动机在电动状态运行时，由于某种因素，如用电动机拖动机车下坡，使电动机的转速高于理想空载转速，进入发电状态，此时nn0，使得U，电枢电流为与电动状态时相反，因磁通方向未变，则电磁转

37、矩T的方向随着的反向而反向，对电动机起到制动作用。在电动状态时电枢电流从电网的正端流向电动机，而在制动时，电枢电流从电枢流向电网，因而称为回馈制动。电动电动l优点优点l 不需改变线路，就可以从电动机状态转入回馈制动状态；不需改变线路，就可以从电动机状态转入回馈制动状态；l 电能可回馈给电网，比较经济。电能可回馈给电网，比较经济。l缺点缺点l 当转速当转速n低于理想转速低于理想转速n0时，不能产生制动转矩；时，不能产生制动转矩；l 不能使转速制动到不能使转速制动到0。l应用范围应用范围l 用于转速大于额定转速的场合；用于转速大于额定转速的场合；l 在降压及增磁调速时，可自行转入回馈制动状态。在降

38、压及增磁调速时，可自行转入回馈制动状态。直流电动机的调速 电力拖动系统的调速可以采用机械调、电气调速或二者配合调速。通过改变传动机构速比进行调速的方法称为机械调速；通过改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速。他励直流电动机的转速为他励直流电动机的转速为电气调速方法电气调速方法:1.:1.调压调速调压调速;2.;2.电枢串电阻调速电枢串电阻调速;3.;3.调磁调速。调磁调速。目前最流行的是直流调速器，它具有启动、调速、制动的优点，这里不再目前最流行的是直流调速器，它具有启动、调速、制动的优点，这里不再介绍了。介绍了。改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，使工作点发生变化，转速发生变化

39、。调速前后，电动机工作在不同的机械特性上。1 1、三相异步电动机的基本结构、三相异步电动机的基本结构一、定子部分1.1.定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成导磁部分。导磁部分。2 2、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内、定子绕组：放在定子铁心内圆槽内导电部分。导电部分。3 3、机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。、机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。二、转子部分1 1、转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。、转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。2 2、转子绕组：、转子绕组：1 1）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸

40、导条，形）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导条，形成一个多相对称短路绕组。成一个多相对称短路绕组。2 2）绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌）绕线式转子：转子绕组为三相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。放在转子铁心槽内。异步电动机的气隙是均匀的。大小为机械条件所能允许达到的最小值。三、气隙按转子结构分：按转子结构分：绕线型异步电动机绕线型异步电动机鼠笼型异步电动机鼠笼型异步电动机下面是它主要部件的拆分图。下面是它主要部件的拆分图。右图是一台三相鼠笼型异步电右图是一台三相鼠笼型异步电动机的外形图。动机的外形图。鼠笼型转子鼠笼型转子铁心和绕组铁心和绕组结构示意图结构示意图三相绕线型三相绕线

41、型转子结构图转子结构图铸铝转子绕线转子转子铁心和绕组转子铁心和绕组三相异步电动机的基本工作原理三相异步电动机的基本工作原理U2U1W2V1W1V2n转动原理1 1、电生磁：三相对称绕组通往三相、电生磁：三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。对称电流产生圆形旋转磁场。2 2、磁生电：旋转磁场切割转子导体、磁生电：旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。感应电动势和电流。3 3、电磁力：转子载流（有功分量电、电磁力：转子载流（有功分量电流）体在磁场作用下受电磁力作用，流）体在磁场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。电能转化为机

42、械能。只要转子绕组和气隙旋转磁通密只要转子绕组和气隙旋转磁通密度之间有相对运动，转子就会有电流，度之间有相对运动，转子就会有电流，就会有电磁转矩作用在转子上，当电就会有电磁转矩作用在转子上，当电磁转矩等于负载转矩时，转子以恒速磁转矩等于负载转矩时，转子以恒速n n运行。运行。在定子三相对称的定子绕组中通入对称三相电流即在气隙中产生旋转磁场：为了分析旋转磁动势的旋转方向，为了分析旋转磁动势的旋转方向，设三相对称电流按余弦规律变化，设三相对称电流按余弦规律变化，U U 相相电流最大时为计时点，电流取首进尾出电流最大时为计时点，电流取首进尾出为正，电流波形和各时刻旋转磁动势的为正，电流波形和各时刻旋

43、转磁动势的位置如图所示：位置如图所示：l定子旋转磁场的转速记为定子旋转磁场的转速记为n1，又称为同步转速，又称为同步转速:l式中：式中：ln1的单位为每分钟的转数（）的单位为每分钟的转数（）lf为电源的频率为电源的频率lp为绕组磁场的极数为绕组磁场的极数l例如，对工频例如，对工频50电源，电源，2极，极，4极，极，6极，极，8极电机的同步转速分极电机的同步转速分别为：别为：l 3000,1500,1000,750,等等等等同步转速同步转速l异步电动机的转速可表示为：异步电动机的转速可表示为：l式中式中S称为转差率；称为转差率；l当电机刚刚开始起动时，当电机刚刚开始起动时，0，1；l若电机处于理

44、想空载，若电机处于理想空载，1,0，转子与定子旋转磁场同步，故，转子与定子旋转磁场同步，故n1称为同步转速；称为同步转速；l额定负载情况下，额定负载情况下，s为为25%，所以异步电机的额定转速总是接，所以异步电机的额定转速总是接近同步速，如近同步速，如2890,1450,975,741等等。等等。l转差率的大小反映了电机的不同运行状态。转差率的大小反映了电机的不同运行状态。异步电动机的转速异步电动机的转速 异步电机的三种运行状态根据转差率的大小和正负根据转差率的大小和正负,异步电机有三种运行状态异步电机有三种运行状态机械能转变为电能电能和机械能变成内能电能转变为机械能能量关系能量关系制动制动驱

45、动电磁转矩电磁转矩转差率转差率转速转速外力使电机快速旋转外力使电机沿磁场反方向旋转定子绕组接对称电源实现实现发电机电磁制动电动机状态额定值关系有：额定值关系有：额定运行状态时加在额定运行状态时加在定子绕组上的线电压定子绕组上的线电压.额定条件下转轴上额定条件下转轴上输出的机械功率。输出的机械功率。在额定运行状态下流在额定运行状态下流入定子绕组的线电流入定子绕组的线电流.额定运行时电额定运行时电动机的转速动机的转速.二、额定值二、额定值 三相异步电动机的定子部分在结构上和同步电动机的定子部分完全相同。对中、小容量的低压异步电动机，通常定子三相绕组的六个出线头都引出，这样可根据需要灵活地接成“Y”

46、形或“D”形。“Y”形连接时，线电流=相电流，线电压=相电压；“D”形连接时，线电压=相电压，线电流=相电流三、接线三、接线U U1 1 V V1 1 W W1 1U U1 1 V V1 1 W W1 1U U 2 2 V V2 2 W2W2D D联结联结Y Y联结联结U U2 2 V V2 2 W W2 2 实用表达式实用表达式 工程上常根据电机的额定功率、额定转速、过载能力来求出工程上常根据电机的额定功率、额定转速、过载能力来求出实用表达式。方法是：实用表达式。方法是：是电机的额定转矩，是电机的额定转矩，是电机的额定功率，是电机的额定功率，是额定转速是额定转速T T 是过载能力是过载能力

47、三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性一、固有机械特性固有机械特性是指电动机在额定电压和额定频率下，按规定的接线，定、转固有机械特性是指电动机在额定电压和额定频率下，按规定的接线，定、转子电路不外接阻抗时的机械特性。子电路不外接阻抗时的机械特性。为最大转矩时的临界转差率。为最大转矩时的临界转差率。sn010几个特殊点：几个特殊点：A AB BC CD1.起动点A:2.最大转矩点B:3.额定运行点C4.同步运行点D二、人为机械特性 人为机械特性是指人为改变电源参数或电动机参数而得到的机械特性。人为机械特性是指人为改变电源参数或电动机参数而得到的机械特

48、性。snsm1 0TLUN0T TststT Tm mT Tememn10.8U0.8UN N0.64Tst0.64Tm1.1.降压时的人为机械特性降压时的人为机械特性 下降后下降后,和和 均下降均下降,但但 不变不变,和和 减少。减少。如果电机在定额负载下运如果电机在定额负载下运行行,下降后下降后,下降下降,增增大大,转子电流因转子电流因 增增大而增大大而增大,导致电机过载。长期导致电机过载。长期欠压过载运行将使电机过热，减欠压过载运行将使电机过热，减少使用寿命。少使用寿命。和分别是启动转矩和转矩倍数和分别是启动转矩和转矩倍数2.2.转子回路串对称电阻时的人为机械特性转子回路串对称电阻时的人

49、为机械特性串电阻后串电阻后,、不变，不变，增大。增大。在一定范围内增加电阻，可以增加在一定范围内增加电阻，可以增加 。当。当 时时 ，若再增加电，若再增加电阻，阻，减小。减小。串电阻后，机械特性线性段斜率变大，特性变软。串电阻后，机械特性线性段斜率变大，特性变软。除了上述特性外，还有改变电源频率、极对数等人为机械特性。1 0TstTmTems n0n1smR2Tsts sm mR2+Rs 三相异步电动机的起动 起动指电动机接通电源后由静止状态加速到稳定运行状态的过程.对电动机的起动性能要求二：起动电流小,起动转矩不大。1.1.起动电流大的原因起动电流大的原因 起动时起动时 ,转子感应电动势大转

50、子感应电动势大,使转子电流大使转子电流大,根据磁动势平根据磁动势平衡关系衡关系,定子电流必然增大定子电流必然增大.2.2.起动转矩不大的原因起动转矩不大的原因从下述公式分析从下述公式分析 起动时起动时,远大于运行时的远大于运行时的 ,转子漏抗转子漏抗 很大很大,很低很低,尽管尽管 很大很大,但但 并不大并不大.由于起动电流大,定子漏阻抗压降大,使定子感应电动势减小,对应的气隙磁通减小.由上述两个原因使得起动转矩不大由上述两个原因使得起动转矩不大.三相笼型异步电动机的起动三相笼型异步电动机的起动一、直接起动可以直接起动的条件：起动电流倍数可以直接起动的条件：起动电流倍数从三相异步电动机固有机械特