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1、第六章交流电动机原理第1页，共74页，编辑于2022年，星期三第六章第六章 交流电动机的工作原理及特性交流电动机的工作原理及特性 了解三相异步电动机的基本结构及工作原理；了解三相异步电动机的基本结构及工作原理；掌握三相异步电动机的机械特性；掌握三相异步电动机的机械特性；掌握三相异步电动机的连接方法和额定参数；掌握三相异步电动机的连接方法和额定参数；掌握三相异步电动机启动、调速和制动等各种特性；掌握三相异步电动机启动、调速和制动等各种特性；掌掌握握实实现现三三相相异异步步电电动动机机启启动动、调调速速和和制制动动的的各各种种方方法法及及它它们们的的使用场所；使用场所；第2页，共74页，编辑于20
2、22年，星期三61 三相异步电动机的基本结构和工作原理三相异步电动机的基本结构和工作原理 一、三相异步电动机的基本结构一、三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机主要由定子和转子两个部分组成三相异步电动机主要由定子和转子两个部分组成 1轴承盖轴承盖 2-端盖端盖 3接线盒接线盒 4散热筋散热筋 5定子铁芯定子铁芯 6定子绕组定子绕组 7转轴转轴 8转子转子 9风扇风扇 10-罩壳罩壳 11轴承轴承 12机座机座 第3页，共74页，编辑于2022年，星期三1.定子定子 定子由定子铁心、绕组以定子由定子铁心、绕组以及机座组成。及机座组成。2.转子转子 转子由铁心与绕组组成。转子由铁心与绕组组成。第
3、4页，共74页，编辑于2022年，星期三 鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机转子绕组转子绕组是在转子铁心槽里插入铜条，再是在转子铁心槽里插入铜条，再将全部铜条两端焊在两个铜端环将全部铜条两端焊在两个铜端环上而组成。上而组成。线绕式异步电动机线绕式异步电动机转子转子绕组是由线圈绕组放入转子绕组是由线圈绕组放入转子铁心槽内，并分为三相对称铁心槽内，并分为三相对称绕组，与定子产生的磁极数绕组，与定子产生的磁极数相同。相同。第5页，共74页，编辑于2022年，星期三二、三相异步电动机的工作原理二、三相异步电动机的工作原理 1定子旋转磁场定子旋转磁场 第6页，共74页，编辑于2022年，星期三iB为负，为
4、负，iC为正为正;iA=0iA为正为正,iB为负为负;iC=0 iB=0iA为正，为正，iC为负为负;iB为正，为正，iC为负为负第7页，共74页，编辑于2022年，星期三2旋转磁场的旋转方向旋转磁场的旋转方向 如果将三相定子绕组中的如果将三相定子绕组中的任意两相对调任意两相对调，旋转磁场的方向就改变，旋转磁场的方向就改变第8页，共74页，编辑于2022年，星期三3.旋转磁场的极数与旋转速度旋转磁场的极数与旋转速度 在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度被称为同步速度，用在交流电动机中，旋转磁场相对定子的旋转速度被称为同步速度，用n0表示。表示。p为极对数，为极对数，f为定子三相交流电的频
5、率。为定子三相交流电的频率。4.转转差率差率 S第9页，共74页，编辑于2022年，星期三6 6.2.2 三相异步电动机的额定参数三相异步电动机的额定参数 一、一、三相异步电动机定子绕组的接法三相异步电动机定子绕组的接法 1两种接法两种接法 星型连接星型连接 三角形连接三角形连接 第10页，共74页，编辑于2022年，星期三转差率：转差率：1固有机械特性固有机械特性 异异步步电电动动机机在在额额定定电电压压和和额额定定频频率率下下，用用规规定定的的接接线线方方式式，定定子子和和转转子子电电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性称为固有（自然）机械特性。称为固有
6、（自然）机械特性。根据根据 二机械特性二机械特性 X20转子每相绕组的感抗转子每相绕组的感抗第11页，共74页，编辑于2022年，星期三理想空载工作点理想空载工作点：额定工作点额定工作点：启动工作点启动工作点 临界工作点临界工作点（1）（2）（4）（3）X20转子每相绕组的感抗转子每相绕组的感抗XL=2fL Xc1(2fC)第12页，共74页，编辑于2022年，星期三 通常把在固有机械特性上最大电磁转矩与额定转矩之比通常把在固有机械特性上最大电磁转矩与额定转矩之比 称为电动机的过载能力系数。它表征了电动机能够承受冲击负载称为电动机的过载能力系数。它表征了电动机能够承受冲击负载的能力大小，是电动
7、机的又一个重要运行参数。的能力大小，是电动机的又一个重要运行参数。鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机 线绕式异步电动机线绕式异步电动机第13页，共74页，编辑于2022年，星期三2人为机械特性人为机械特性 改变改变定子电压定子电压U 定子电源频率定子电源频率f 定子电路串入电阻或电抗定子电路串入电阻或电抗 转子电路串入电阻或电抗转子电路串入电阻或电抗等，都可得到异步电动机的人为机械特性。等，都可得到异步电动机的人为机械特性。第14页，共74页，编辑于2022年，星期三 （1）降低电动机电源电压时的人为特性）降低电动机电源电压时的人为特性 不变不变不变不变随着电压的减小而大大地减小随着电压的减小而
8、大大地减小随着电压的减小而大大地减小随着电压的减小而大大地减小第15页，共74页，编辑于2022年，星期三（2）定子电路接入电阻或电抗时的人为特性）定子电路接入电阻或电抗时的人为特性 第16页，共74页，编辑于2022年，星期三（3）改变定子电源频率时的人为特性）改变定子电源频率时的人为特性 第17页，共74页，编辑于2022年，星期三不变不变随着串接电阻的增加而增大随着串接电阻的增加而增大，（4）转子电路串电阻时的人为特性）转子电路串电阻时的人为特性不变不变第18页，共74页，编辑于2022年，星期三 63 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性 采用电动机拖动生产机械，对电动机启
9、动的主要要求如下。采用电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求如下。（1）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。（2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。（3）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑，以减小对生产机械的冲击。）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑，以减小对生产机械的冲击。（4）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。（5）启动过程中的功率损耗越小越好。）启动过程中的功率损耗越小越好。第19页，共74页，编辑于2022年，星期三一
10、、一、鼠笼式异步电动机的启动方法鼠笼式异步电动机的启动方法 1直接启动（全压启动）直接启动（全压启动）直直接接启启动动就就是是将将电电动动机机的的定定子子绕绕组组通通过过闸闸刀刀开开关关或或接接触触器器直直接接接接入入电电源源，在在额额定定电电压压下进行启动。下进行启动。特点：电动机定子绕组的工作电压和启动电特点：电动机定子绕组的工作电压和启动电压相等。压相等。对象：小容量电动机。对象：小容量电动机。第20页，共74页，编辑于2022年，星期三2定子串接电阻或电抗器降压启动定子串接电阻或电抗器降压启动 特点：特点：启动转矩随定子电压的平方下降，故它只启动转矩随定子电压的平方下降，故它只适用于空
11、载或轻载启动适用于空载或轻载启动的场合；的场合；不不经经济济，在在启启动动过过程程中中，电电阻阻器器上上消消耗耗能能量量大大，不不适适用用于于经经常常启启动动的的电电动动机机，若若采采用用电电抗器代替电阻器，则所需设备费较贵，且体积大。抗器代替电阻器，则所需设备费较贵，且体积大。第21页，共74页，编辑于2022年，星期三3Y-降压启动降压启动 所以所以 Y-降压启动方法的特点：降压启动方法的特点：设备简单、经济、启动电流小；设备简单、经济、启动电流小；启启动动转转矩矩小小，且且启启动动电电压压不不能能按按实实际际需需要要调调节节，故故只只适适用用于于空空载载或或轻轻载启动的场合；载启动的场合
12、；只适用于正常运行时只适用于正常运行时定子绕组接线为定子绕组接线为 的异步电动机的异步电动机。第22页，共74页，编辑于2022年，星期三4自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动 特点：特点：与与Y-降降压压启启动动时时情情况况一一样样，只只是是在在Y-降降压压启启动动时时的的K为为定定值值，而而自自耦耦变变压压器器启启动动时时的的K是可调节的。是可调节的。变变压压器器的的体体积积大大、重重量量重重、价价格格高高、维维修修麻麻烦烦，且且启启动动时时自自耦耦变变压压器器处处于于过过电电流流（超过额定电流）状态下运行，因此，不适于启动频繁的电动机。（超过额定电流）状态下运行，因此，不适于启动频繁的电
13、动机。第23页，共74页，编辑于2022年，星期三二、线绕式异步电动机的启动方法二、线绕式异步电动机的启动方法 鼠笼式异步电动机的鼠笼式异步电动机的启动转矩小，启动电流大启动转矩小，启动电流大，因此不能满足某些生，因此不能满足某些生产机械需要高启动转矩低启动电流的要求。产机械需要高启动转矩低启动电流的要求。线绕式异步电动机由于能在转子电路中串电阻，因此具有较大的线绕式异步电动机由于能在转子电路中串电阻，因此具有较大的启动转矩和较小的启动电流，即具有较好的启动特性。启动转矩和较小的启动电流，即具有较好的启动特性。1逐级切除启动电阻法逐级切除启动电阻法 第24页，共74页，编辑于2022年，星期三
14、6.4 三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的调速特性只要改变只要改变U 、R、f、P就可就可攺变速度攺变速度第25页，共74页，编辑于2022年，星期三一、调压调速一、调压调速离心风机离心风机恒转矩负恒转矩负载载特点：特点：1）无极调速）无极调速2）调速范围窄）调速范围窄采用高阻转子，采用高阻转子，同时采用转速负同时采用转速负反馈实现调压调反馈实现调压调速速第26页，共74页，编辑于2022年，星期三一、调压调速一、调压调速特点：特点：1）无极调速）无极调速2）调速范围窄）调速范围窄采用高阻转子，采用高阻转子，同时采用转速同时采用转速负反馈实现调负反馈实现调压调速压调速闭环静特性第27页，
15、共74页，编辑于2022年，星期三二、转子串电阻调速二、转子串电阻调速针对线绕式异步电动机的起重设备上针对线绕式异步电动机的起重设备上特点：特点：1）有级调速）有级调速2）R越大，越大，耗能越大耗能越大第28页，共74页，编辑于2022年，星期三三、三、改变极对数调速改变极对数调速P=2P=1特点：特点：有机调速有机调速多速电机多速电机第29页，共74页，编辑于2022年，星期三四、四、变频调速变频调速适用于鼠笼式电动机适用于鼠笼式电动机特点：特点：1）无极调速）无极调速2）调速范围宽）调速范围宽第30页，共74页，编辑于2022年，星期三第31页，共74页，编辑于2022年，星期三1.FR:
16、触点闭合正向启动触点闭合正向启动 RR:触点闭合反向启动触点闭合反向启动最先选择的方向拥有最高优先权最先选择的方向拥有最高优先权当当FR触点断开时，运动方向开始改变触点断开时，运动方向开始改变若正向启动（若正向启动（FR）和反向启动（）和反向启动（RR）同时为高，则正向具有优先权）同时为高，则正向具有优先权停车功停车功能能正向正向反向反向惯性滑惯性滑行行FRRR第32页，共74页，编辑于2022年，星期三2.多段速度曲线控制多段速度曲线控制正向正向多段多段1多段多段2多段多段3正转正转R S TU V WM正转正转反转反转多段多段1多段多段2多段多段3COM第33页，共74页，编辑于2022年
17、，星期三65 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性 一、反馈制动一、反馈制动 （发电制动、再生制动）（发电制动、再生制动）nn0n与与T反向反向第34页，共74页，编辑于2022年，星期三65 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性 一、反馈制动一、反馈制动 nn0n与与T反向反向变极或变频调速时的反馈制动变极或变频调速时的反馈制动第35页，共74页，编辑于2022年，星期三65 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性 二、反接制动二、反接制动 n与与T反向反向任意两相相序反接任意两相相序反接1）电源反接制动）电源反接制动第36页，共74页，编辑于2022年，星
18、期三65 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性 二、反接制动二、反接制动 n与与T反向反向转子串大电阻转子串大电阻只适于线绕式电动机只适于线绕式电动机2）倒拉反接制动）倒拉反接制动第37页，共74页，编辑于2022年，星期三65 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的制动特性 三、能耗制动三、能耗制动 n与与T反向反向U=0第38页，共74页，编辑于2022年，星期三第第8章章 继电器继电器-接触器控制系统接触器控制系统 8.1 常用控制电器常用控制电器分类：分类：(1)非自动切换电器：依靠人力或其他外力来接通或切断电路，非自动切换电器：依靠人力或其他外力来接通或切断电路，如刀开
19、关、转换开关、行程开关等。如刀开关、转换开关、行程开关等。(2)自动切换电器：按照指令、信号或参数变化而自动动作，使工作自动切换电器：按照指令、信号或参数变化而自动动作，使工作电路接通和切断，如接触器、继电器、自动开关等。电路接通和切断，如接触器、继电器、自动开关等。第39页，共74页，编辑于2022年，星期三第第8章章 继电器继电器-接触器控制系统接触器控制系统 8.1 常用控制电器常用控制电器8.1.1 非自动控制电器非自动控制电器1）开关）开关（1）刀开关）刀开关 Q刀开关动画刀开关动画第40页，共74页，编辑于2022年，星期三第第8章章 继电器继电器-接触器控制系统接触器控制系统 8
20、.1 常用控制电器常用控制电器8.1.1 非自动控制电器非自动控制电器1）开关）开关（2）自动空气开关）自动空气开关-QF自动空气开关动画自动空气开关动画第41页，共74页，编辑于2022年，星期三第第8章章 继电器继电器-接触器控制系统接触器控制系统 8.1 常用控制电器常用控制电器8.1.1 非自动控制电器非自动控制电器2）转换开关）转换开关-SA第42页，共74页，编辑于2022年，星期三第第8章章 继电器继电器-接触器控制系统接触器控制系统 8.1 常用控制电器常用控制电器8.1.1 非自动控制电器非自动控制电器3）主令控制器）主令控制器-SL第43页，共74页，编辑于2022年，星期
21、三第第8章章 继电器继电器-接触器控制系统接触器控制系统 8.1 常用控制电器常用控制电器8.1.1 非自动控制电器非自动控制电器4）按钮）按钮-SB按钮动画按钮动画第44页，共74页，编辑于2022年，星期三第第8章章 继电器继电器-接触器控制系统接触器控制系统 8.1 常用控制电器常用控制电器8.1.1 非自动控制电器非自动控制电器5）行程开关）行程开关-SA微动微动行程开关行程开关动画动画第45页，共74页，编辑于2022年，星期三第第8章章 继电器继电器-接触器控制系统接触器控制系统 8.1 常用控制电器常用控制电器8.1.2 自动控制电器自动控制电器1）接触器）接触器-KM接触器动画
22、接触器动画第46页，共74页，编辑于2022年，星期三第第8章章 继电器继电器-接触器控制系统接触器控制系统 8.1 常用控制电器常用控制电器8.1.2 自动控制电器自动控制电器2）中间继电器）中间继电器-KA第47页，共74页，编辑于2022年，星期三第第8章章 继电器继电器-接触器控制系统接触器控制系统 8.1 常用控制电器常用控制电器8.1.2 自动控制电器自动控制电器3）热继电器）热继电器-FR热继电器动画热继电器动画第48页，共74页，编辑于2022年，星期三第第8章章 继电器继电器-接触器控制系统接触器控制系统 8.1 常用控制电器常用控制电器8.1.2 自动控制电器自动控制电器4
23、）时间继电器）时间继电器-KT第49页，共74页，编辑于2022年，星期三第第8章章 继电器继电器-接触器控制系统接触器控制系统 8.1 常用控制电器常用控制电器8.1.2 自动控制电器自动控制电器4）时间继电器）时间继电器KT（1）通电延时型）通电延时型时间继电器动画时间继电器动画第50页，共74页，编辑于2022年，星期三第第8章章 继电器继电器-接触器控制系统接触器控制系统 8.1 常用控制电器常用控制电器8.1.2 自动控制电器自动控制电器4）时间继电器）时间继电器KT（2）断电延时型）断电延时型时间继电器动画时间继电器动画第51页，共74页，编辑于2022年，星期三第第8章章 继电器
24、继电器-接触器控制系统接触器控制系统 8.1 常用控制电器常用控制电器8.1.2 自动控制电器自动控制电器5）速度继电器）速度继电器-KS速度继电器动画速度继电器动画第52页，共74页，编辑于2022年，星期三第第8章章 继电器继电器-接触器控制系统接触器控制系统 8.2 继电器继电器-接触器自动控制的基本线路接触器自动控制的基本线路8.2.1 继电器继电器-接触器控制线路原理图的画法规则接触器控制线路原理图的画法规则第53页，共74页，编辑于2022年，星期三CY6140车床电气原理图车床电气原理图第54页，共74页，编辑于2022年，星期三第第8章章 继电器继电器-接触器控制系统接触器控制
25、系统 8.2 继电器继电器-接触器自动控制的基本线路接触器自动控制的基本线路8.2.2 继电器继电器-接触器基本控制电路接触器基本控制电路一、异步电动机的起停控制一、异步电动机的起停控制第55页，共74页，编辑于2022年，星期三1.直接启停控制直接启停控制自锁控制动画自锁控制动画热继电器 FR的作用：过载保护熔断器FU 的作用：短路保护第56页，共74页，编辑于2022年，星期三2.降压启动控制降压启动控制 1）星角降压启动）星角降压启动第57页，共74页，编辑于2022年，星期三星角启动动画星角启动动画2.降压启动控制降压启动控制 1）星角降压启动）星角降压启动第58页，共74页，编辑于2
26、022年，星期三二、异步电动机的正反转控制电路二、异步电动机的正反转控制电路第59页，共74页，编辑于2022年，星期三二、异步电动机的正反转控制电路二、异步电动机的正反转控制电路第60页，共74页，编辑于2022年，星期三三、异步电动机的制动控制电路三、异步电动机的制动控制电路1.电源反接制动电源反接制动第61页，共74页，编辑于2022年，星期三三、异步电动机的制动控制电路三、异步电动机的制动控制电路1.电源反接制动电源反接制动反接制动动画反接制动动画第62页，共74页，编辑于2022年，星期三三、异步电动机的制动控制电路三、异步电动机的制动控制电路2.能耗制动能耗制动能耗制动动画能耗制动
27、动画第63页，共74页，编辑于2022年，星期三三、异步电动机的制动控制电路三、异步电动机的制动控制电路2.能耗制动能耗制动能耗制动动画能耗制动动画第64页，共74页，编辑于2022年，星期三四、行程的自动控制电路四、行程的自动控制电路SQ1和和SQ2称为换向行程开关称为换向行程开关SQ3和和SQ4称为限位保护行程开关称为限位保护行程开关第65页，共74页，编辑于2022年，星期三四、行程的自动控制电路四、行程的自动控制电路往复运动动画往复运动动画第66页，共74页，编辑于2022年，星期三五、双速异步电动机的调速控制五、双速异步电动机的调速控制第67页，共74页，编辑于2022年，星期三五、
28、双速异步电动机的调速控制五、双速异步电动机的调速控制双速电机双速电机按钮控制按钮控制第68页，共74页，编辑于2022年，星期三六、其它基本控制电路六、其它基本控制电路 1点动与长动控制点动与长动控制连续与点动控制动画连续与点动控制动画第69页，共74页，编辑于2022年，星期三六、其它基本控制电路六、其它基本控制电路 1点动与长动控制点动与长动控制连续与点动（继电器控制）动画连续与点动（继电器控制）动画第70页，共74页，编辑于2022年，星期三六、其它基本控制电路六、其它基本控制电路 2多地点控制多地点控制多点控制动画多点控制动画第71页，共74页，编辑于2022年，星期三六、其它基本控制
29、电路六、其它基本控制电路 3顺序控制顺序控制第72页，共74页，编辑于2022年，星期三六、其它基本控制电路六、其它基本控制电路 4联合控制与分别控制联合控制与分别控制第73页，共74页，编辑于2022年，星期三作业：画出下面的电路图，并说明工作原理和启停过程、和各个器件作业：画出下面的电路图，并说明工作原理和启停过程、和各个器件的名称和作用。的名称和作用。1）星角降压启动电路）星角降压启动电路 2）异步电动机的正反转控制电路）异步电动机的正反转控制电路 3）电源反接制动电路）电源反接制动电路 4）能耗制动电路）能耗制动电路 5）点动与长动控制）点动与长动控制 6）多地点控制）多地点控制 7）顺序控制）顺序控制P187 8.2 8.3 8.4 第74页，共74页，编辑于2022年，星期三