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1、第9章 三相异步电动机的基本控制学习目标【知识目标】1.1.了解三相异步了解三相异步电动电动机直接起机直接起动动控制控制电电路的路的组组成和工作成和工作原理原理 2.2.了解三相异步了解三相异步电动电动机点机点动动控制控制电电路的路的组组成和工作原理成和工作原理 3.3.了解三相异步了解三相异步电动电动机机连续连续控制控制电电路的路的组组成和工作原理成和工作原理 4.4.了解三相异步了解三相异步电动电动机正、反机正、反转转控制控制电电路的路的组组成和工作成和工作原理原理【技能目标】1.1.会会进进行点行点动动与与连续连续运行控制运行控制线线路配路配电电板的配板的配线线及安装及安装 2.2.会会
2、进进行接触器互行接触器互锁锁正反正反转转控制控制线线路配路配电电板的配板的配线线及安及安装装主要内容 9.1三相异步电动机9.1.19.1.1三相三相笼笼型异步型异步电动电动机的基本机的基本结结构构9.1.29.1.2三相三相笼笼型异步型异步电动电动机机的工作原理的工作原理9.1.39.1.3三相三相笼笼型异步型异步电动电动机机的参数的参数9.2 三相异步电动机的单向运转控制 9.2.1 9.2.1 直接起直接起动动控制控制电电路路 9.2.2 9.2.2 点点动动运行控制运行控制电电路路 9.2.3 9.2.3 连续连续运行控制运行控制电电路路 9.2.4 9.2.4 电动电动机的机的过载过
3、载保保护电护电路路9.3 三相异步电动机的正、反转控制9.1 三相异步电动机9.1.19.1.1三相三相笼笼型异步型异步电动电动机的机的结结构构三相三相笼笼型异步型异步电动电动机的外形如机的外形如图图9-19-1所示所示，其，其结结构如构如图图9-9-2 2所示，主要由定子所示，主要由定子(固定部分固定部分)和和转转子子(旋旋转转部分部分)两部分两部分组组成。成。定子定子 由定子由定子铁铁心、定子心、定子绕组绕组和机座三部分和机座三部分组组成。定成。定子子铁铁心是心是电动电动机磁通的通路，外形如机磁通的通路，外形如图图9-39-3所不，槽内嵌所不，槽内嵌放三相定子放三相定子绕组绕组。定子。定子
4、绕组绕组中中通入三相通入三相交流交流电电,为电动为电动机机产产生旋生旋转转磁磁场场。三相。三相绕组绕组的的结结构完全构完全对对称且独立称且独立绝缘绝缘，每相每相绕组绕组有两个引出有两个引出线线端，一个叫端，一个叫首端首端首端首端,，分，分别标为别标为U1,U1,v1,W1;v1,W1;另一个另一个叫叫末端末端末端末端，分，分别别你你为为U2,V2,w2.U2,V2,w2.如如图图9-49-4所所示，定子三相示，定子三相绕组绕组的的6 6个出个出线线端都引至接端都引至接线线盒内盒内,根据需根据需要采用要采用星形星形联结联结或或三角形三角形联结联结。机座通常为铸铁件，作用是固定定子铁心和绕组，并通
5、过两侧的端盖和轴承来支承转子,同时可保护整台电动机的电磁部分和散热。转子转子 由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成，其中，转子绕组用来切割定子旋转磁场，产生感应电动势，其外形如图9-5所示,形状酷似鼠笼，笼型异步电动机因此得名。9.1.29.1.2三相三相笼笼型异步型异步电动电动机的工作原理机的工作原理 1.1.模模拟电动拟电动机旋机旋转转原理原理 2.2.旋旋转转磁磁场场的的产产生生 在定子三相在定子三相绕组绕组中分中分别别通人三相通人三相对对称的交流称的交流电电，它，它们们将将在定子在定子绕组绕组中分中分别产别产生相生相应应的磁的磁动势动势,并最并最终终合成合成-个随个随电电流流变变化的合
6、成磁化的合成磁场场。当定子。当定子绕组绕组中的中的电电流流变变化化-一个周期一个周期时时，合，合成成场场也按也按电电流的相序方向在空流的相序方向在空间间旋旋转转了了-周。随着定子周。随着定子绕组绕组中中的三相的三相电电流不断地周期性流不断地周期性变变吃吃产产生的合成磁生的合成磁场场也不断地旋也不断地旋转转，旋旋转转磁磁场场由此由此产产生。生。要改要改要改要改变变三相异步三相异步三相异步三相异步电动电动机的机的机的机的转转向，只需改向，只需改向，只需改向，只需改变变三相三相三相三相电电源任意源任意源任意源任意两相的相序。两相的相序。两相的相序。两相的相序。3.3.转转子旋子旋转转原理原理 由本由
7、本节课节课堂演示堂演示实验实验可知可知:定子定子绕组绕组中通入三相正弦交流中通入三相正弦交流电电就会就会产产生旋生旋转转磁磁场场，于是静止的，于是静止的转转子子绕组绕组与旋与旋转转磁磁场场之之间间就有了相就有了相对对运运动动，转转子子导导体切割旋体切割旋转转磁磁场场的磁力的磁力线线，就，就产产生生感感应电动势应电动势，由于，由于转转子子绕组绕组是是闭闭合的，所以合的，所以转转子子绕组绕组中便有中便有电电流流流流过过。转转子子绕组绕组中的中的电电流一旦广生，立即受到旋流一旦广生，立即受到旋转转磁磁场场的的电电磁力的作用，于是磁力的作用，于是转转子在子在电电磁磁转转矩的作用下，沿者旋矩的作用下，沿
8、者旋转转磁磁场场的方向的方向转转起来。起来。9.1.39.1.3三相三相笼笼型异步型异步电动电动机的参数机的参数 每台每台电动电动机的机座上都装有一机的机座上都装有一块铭块铭牌，如牌，如图图9-79-7所示。所示。铭铭牌上牌上标标注有注有该电动该电动机的主要性能和技机的主要性能和技术术数据，数据，这这是是选择选择、安装、使用和修理三相异步安装、使用和修理三相异步电动电动机的重要依据。机的重要依据。型号 Y 为电动机的系列代号，132 为机座至输出转轴的中心高度(mm)，M为机座类别(L为长机座，M为中机座，s为短机座)，4为磁极数。额定功率指电动机在规定的环境温度下，在额定运行时电动机转轴上输
9、出的机械功率值。额定电压指电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。一般规定电动机的电压不应高于额定值的105%或低于额定值的95%。额定电流指电动机在额定电源电压下，输出额定功率时，流入定子绕组的线电流。额额定定频频率率 指指电动电动机所接的交流机所接的交流电电源源单单位位时间时间内周期性内周期性变变化的次数。化的次数。额额定定转转速速 指指电动电动机在机在额额定工作情况下运行定工作情况下运行时时每分每分钟转钟转子旋子旋转转转转数。数。绝缘绝缘等等级级 指指电动电动机机绕组绕组所用所用绝缘绝缘材料按它的允材料按它的允许许耐耐热热程度程度规规定的等定的等级级，这这些些级别为级别为:A:A级级
10、，105C;E105C;E级级，120C;B120C;B级级，130C;F130C;F级级，155C;E155C;E级级，180C 180C。接法接法 三相三相电动电动机定子机定子绕组绕组的的连连接方法有星形接方法有星形 (Y)(Y)和三和三角形角形()两种。两种。防防护护等等级级 表示三相表示三相电动电动机外壳的防机外壳的防护护等等级级，其中，其中IPIP是是防防护护等等级标级标志符号，其后面的两位数字分志符号，其后面的两位数字分别别表示表示电动电动机防固机防固体和防水的能力。体和防水的能力。定额分连续、短时、断续三种:连续是指电动机连续不断地输出额定功率而温升不超过铭牌允许值;短时表明电动
11、机不能连续使用，只能在规定的较短时间内输出额定功率;断续表示电动机只能短时输出额定功率，但可多次断续重复起动和运行。9.2 三相异步电动机的单向运转控制 9.2.1 9.2.1 直接起直接起动动控制控制电电路路 对对于于小小容容量量电电动动机机的的起起动动，在在对对控控制制条条件件要要求求不不高高的的场场合合，可可以以用用开开启启式式开开关关（胶胶盖盖闸闸刀刀开开关关）、封封闭闭式式负负荷荷开开关关（铁铁壳壳开开关关）等等简简单单控控制制装装置置直直接接起起动动。如如图图9-99-9所所示示,q,q其工作原理如下：其工作原理如下：【起起动动】合合上上刀刀开开关关QSQS主主电电路接通路接通电动
12、电动机机MM通通电电运运转转。【停停止止】断断开开刀刀开开关关QSQS主主电电路断开路断开电动电动机机MM断断电电停停转转。图图9-9 9-9 电动机直接起动电路电动机直接起动电路刀开关刀开关主电路熔主电路熔断器断器电动机电动机三相电源三相电源9.2.2 9.2.2 点点动动运行控制运行控制电电路路图图 点点动动运行控制运行控制电电路如路如图图9-109-10所所示，其工作原理如下所示：示，其工作原理如下所示：【起起动动】按下按下动动合按合按钮钮SBSB控控制制电电路通路通电电接触器接触器线线圈圈KMKM通通电电接触器接触器动动合主触点合主触点KMKM闭闭合合主主电电路接通路接通电动电动机机M
13、M运运转转。【停止停止】松开松开动动合按合按钮钮SBSB控控制制电电路分断路分断接触器接触器线线圈圈KMKM断断电电接触器接触器动动合主触点合主触点KMKM分断分断主主电电路断开路断开电动电动机机MM停停转转。可可见见，按下按，按下按钮钮，电动电动机运机运转转，松开按松开按钮钮，电动电动机停机停转转，这这种控制种控制就叫点就叫点动动控制，它能控制，它能实现电动实现电动机短机短时转动时转动，常用于机床的，常用于机床的对对刀刀调调整和整和电动电动葫芦等。葫芦等。图图9-10 9-10 点动控制电路点动控制电路隔离开关控制电路熔断器接触器主触点按钮动合触点用做启动按钮接触器线圈9.2.3 9.2.3
14、 连续连续运行控制运行控制电电路路 连续连续运行控制运行控制电电路如路如图图9-119-11所所示，与点示，与点动动控制控制电电路相比，就路相比，就是多了停止按是多了停止按钮钮SBSB1 1 和起自和起自锁锁作用的作用的动动合合辅辅助触点助触点KM(3-4),KM(3-4),该电该电路的工作原理如下：路的工作原理如下：图图9-11 9-11 连续运行控制电路连续运行控制电路接触器动合触点起自锁作用按钮动断触点用做停止按钮 【起动过程起动过程】【停止过程停止过程】9.2.4 9.2.4 电动电动机的机的过载过载保保护电护电路路 电动电动机在运行中如果机在运行中如果负载过负载过重，重，频频繁起繁起
15、动动或或频频繁正、反繁正、反转转，电电源缺源缺相，都将使通相，都将使通过电动过电动机机绕组绕组的的电电流增大而使其流增大而使其过热过热，导导致致绝缘绝缘老化甚至老化甚至烧毁电动烧毁电动机，因此需要在机，因此需要在电电路中加装路中加装专门专门的的过载过载保保护护（又名（又名过热过热保保护护）装置。在众多的装置。在众多的过载过载保保护护装置中，装置中，应应用最广的是用最广的是热继电热继电器，装有器，装有热继电热继电器保器保护护装置的装置的电电路如路如图图9-129-12所所示。示。图图9-12 9-12 带过载保护的连续运行控制电路带过载保护的连续运行控制电路热继电器动断辅助触点热继电器热元件 图
16、中，热继电器的热元件图中，热继电器的热元件FRFR串串联在主电路中，它的动断触点联在主电路中，它的动断触点FR(2-FR(2-3)3)串联在控制电路中，电动机在运行串联在控制电路中，电动机在运行过程中，由于过载或过程中，由于过载或 其它原因使线其它原因使线路供电电流超过允许值时，热元件因路供电电流超过允许值时，热元件因通过电流增大而温度升高，热继电器通过电流增大而温度升高，热继电器动作，将串联在控制电路中的动断触动作，将串联在控制电路中的动断触点点FR(2-3)FR(2-3)分断，接触器线圈断电，分断，接触器线圈断电，释放主触点，切断主电路，使电动机释放主触点，切断主电路，使电动机停转，从而起
17、到过载保护作用。停转，从而起到过载保护作用。9.2.59.2.5多地控制多地控制 能在两地或多地控制同一台能在两地或多地控制同一台电动电动机的控制方式叫机的控制方式叫电动电动机的多地控制。机的多地控制。图图9-139-13所所示示为电动为电动机两地控制机两地控制线线路。路。图图中中SB1SB1和和SB3SB3为为安装在甲地的起安装在甲地的起动动和停止按和停止按钮钮，SB2SB2和和SB4SB4为为安装在安装在乙地的起乙地的起动动和停止按和停止按钮钮。9.2 三相异步电动机的正、反转控制 【电电路路结结构构】如如图图9-149-14所所示，示，电电路由两个路由两个同型号、同同型号、同规规格的接触格的接触器器KM1KM1和和KM2KM2构成正、构成正、反反转转控制装置，其中接控制装置，其中接触器触器KM1KM1为为正正转转接触器，接触器，控制控制电动电动机机MM正正转转；接；接触器触器KM2KM2为为反反转转接触器，接触器，控制控制电动电动机机MM反反转转。在。在控制控制电电路中有正路中有正转转起起动动按按钮钮SB2SB2、反、反转转起起动动按按钮钮SB3SB3和一个停止按和一个停止按钮钮SB1SB1。图图9-14 9-14 接触器互锁正反转控制电路接触器互锁正反转控制电路【工作原理工作原理】正转：正转：停止：停止：反转：反转：