禹王焦化培训课件
韩老师,郭老师,张老师
电机与电气控制
高等职业技术教育机电类专业规划教材
机械工业出版社精品教材
第二章 异步电动机
第一节 异步电动机概述
第二节 三相异步电动机的结构
第三节 三相异步电动机的工作原理
第四节 异步电动机的铭牌数据
第一节 异步电动机概述
•本章讨论交流电动机。主要讨论:异步电动机的种类、应用、特点、结构;
三相异步电动机的工作原理、机械特性、铭牌等;对单相异步电动机作一简
单介绍。
•异步电动机是交流电动机中最常用的一种,它的作用是将交流电能转换成机
械能。
•交流电机有异步电机和同步电机两大类。异步电机一般都作电动机用,因为
异步发电机的性能较差。异步电动机又分为三相和单相两种,而三相异步电
动机又分为笼型和绕线转子异步电动机。
•三相异步电动机应用最为广泛,因为它具有结构简单、运行可靠、维护方便、
效率较高等特点,通常被用在金属切削机床、起重运输机械、中小型鼓风机
和水泵等生产机械设备中。单相异步电动机则在实验室和家用电器产品中应
用较多。但异步电动机也有一些缺点,最主要的是不能经济地实现范围较广
的平滑调速;必须从电网吸取滞后的励磁电流,使电网功率因数降低。但对
于一般的生产机械,并不要求大范围的平滑调速,而电网的功率因数又可以
采取其他办法来进行补偿。特别是由于现代电子技术迅猛发展,采用了由晶
闸管组成的变频电源装置,使异步电动机应用更加广泛。据统计,全国电动
机容量中90%左右是异步电动机,而在电网负载中,异步电动机的用量也占有
60%以上。
第一节 异步电动机概述
•本章讨论交流电动机。主要讨论:异步电动机的种类、应用、特点、结构;
三相异步电动机的工作原理、机械特性、铭牌等;对单相异步电动机作一简
单介绍。
•异步电动机是交流电动机中最常用的一种,它的作用是将交流电能转换成机
械能。
•交流电机有异步电机和同步电机两大类。异步电机一般都作电动机用,因为
异步发电机的性能较差。异步电动机又分为三相和单相两种,而三相异步电
动机又分为笼型和绕线转子异步电动机。
•三相异步电动机应用最为广泛,因为它具有结构简单、运行可靠、维护方便、
效率较高等特点,通常被用在金属切削机床、起重运输机械、中小型鼓风机
和水泵等生产机械设备中。单相异步电动机则在实验室和家用电器产品中应
用较多。但异步电动机也有一些缺点,最主要的是不能经济地实现范围较广
的平滑调速;必须从电网吸取滞后的励磁电流,使电网功率因数降低。但对
于一般的生产机械,并不要求大范围的平滑调速,而电网的功率因数又可以
采取其他办法来进行补偿。特别是由于现代电子技术迅猛发展,采用了由晶
闸管组成的变频电源装置,使异步电动机应用更加广泛。据统计,全国电动
机容量中90%左右是异步电动机,而在电网负载中,异步电动机的用量也占有
60%以上。
第二节 三相异步电动机的结构
一、 定子
二、 转子
一、 定子
图2-1 笼型异步电动机的主要部件
1—端盖 2—定子 3—定子绕组 4—转子 5—风扇
6—风扇罩 7—接线盒
一、 定子
图2-2 定子冲片
三相异步电动机的定子由机座和装在机座中的定子铁心及定子绕组组成。机
座一般由铸铁制成。定子铁心是由冲有槽的硅钢片(称为冲片)叠成,片与片
之间涂有绝缘漆。冲片的形状如图2-2所示。
一、 定子
图2-3 三相绕组的联结
相定子绕组可以接成如图2-3所示的星形或三角形,但必须视电源电压和绕组额定电
压的情况而定。一般电源电压为380V(指线电压),如果电动机定子各相绕组的额定
电压是220V,则定子绕组必须接成星形,如图2-3a所示;如果电动机各相绕组的额
定电压为380V,则应将定子绕组接成三角形,如图2-3b所示。
二、 转子
图2-4 笼型转子
图2-5 铸铝转子
转子部分是由转子铁心和转子绕组组成的。转子铁心也是由相互绝缘的硅钢片叠成的。
转子冲片如图2-4a所示。铁心外圆冲有槽,槽内安装转子绕组。根据转子绕组构造不
同可分为两种型式:笼型转子和绕线型转子。
第三节 三相异步电动机的工作原理
一、 旋转磁场
二、 三相异步电动机的工作原理
1. 旋转磁场
旋转磁场由三相电流通过三相对称绕组产生。
对称:三相对称负载
空间对称分布
(1)旋转磁场的产生
三、三相异步电动机的基本工作原理
V2
V1
W2
U2
U1
W1
转子
定子
定子绕组
(三相)
机座
转子:在旋转磁场作用
下,产生感应电
动势或电流。
三相定子绕组:
产生旋转磁场
U1
V2
W1 V1
W2
异步电动机中,旋转磁场代替了旋转磁极
(•)电流出
()电流入
U2
U2
V1
W2
U1
V2
W1
U1
U2
V2
W1 V1
W2
A
U2
V2
W1 V1
W2
三相对称绕组通入三相对称电流就形成旋转磁场
二极旋转磁场
▲ 极对数(p)的概念:
(2)旋转磁场的转速
旋转磁场转速 n0 — 同步转速
如何改变旋转磁场的转速?
以 Y 型接法为例,当每相
绕组只有一个线圈时,按右图
放入定子槽内,合成的旋转磁
场只有一对磁极,则极对数为
1。
即 p = 1
U1
U2
V1
V2 W2
W1
U1
U2
V1
V2
W1
W2
i3
i1
i2
电流变化一周 → 旋转磁场转一圈
电流每秒钟变化 50 周 → 旋转磁场转 50 圈
→ 旋转磁场转 3000 圈电流每分钟变化 (50×60)
周
p = 1 时:
电流变化一周 → 旋转磁场转半圈
电流每秒钟变化 50 周 → 旋转磁场转 25 圈
→ 旋转磁场转 1500 圈电流每分钟变化 (25×60)
周
p = 2 时:
三相异步电动机的同步转速
60
0 p
f
n = min)r / (
p 1 2 3 4 5 6
n0
/(r/min)
3000 1500 1000 750 600 500
f = 50 Hz 时,不同极对数时的同步转速如下:
同步转速
p 为任意值时:
旋转方向:取决于三相电流的相序。
(3)旋转磁场的转向
U1
U2
V1
V2 W2
W1
i1 i2
L1
L2
L3
U1
U2
V1
V2
W1
W2
i3
i1
i2
Im
O t
i3
U1
U2
V1
V2 W2
W1
L1
L2
L3
U1
U2
V1
V2
W1
W2
i2
i1
i3
任意对调两根电源进线,磁场反转。
i1 i2Im
O t
i3
方法:和电源相接的任意两相互换,就可实现反转
正转 反转
A B C
M
3~
电 源
A B C
M
3~
电 源
转动原理:
N
S
(1)电磁转矩的产生
▲ 用右手定则判断转
子绕组中感应电流的
方向
▲ 用左手定则判断转
子绕组受到的电磁力
的方向
电磁力→电磁转矩 T
T 与 n0 同方向。 工作原理示意图
二、三相异步电动机的基本工作原理
(2)电动机转速n和旋转磁场同步转速n0的关系
电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致,
但 异步电动机
无转距
转子与旋转磁场间没有相对运动
无转子电动势(转子导体不切割磁力线)
无转子电流
提示:如果
(3)转差(率)S 的概念:
异步电动机运行中:
转 差:旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。
转差率:转差与n0的比值。
即:
电动机起动瞬间: (转差率最大)
或
第四节 异步电动机的铭牌数据
(1) 型号 指电动机的产品代号、规格代号和特殊环境代号:
(2)额定功率PN 指电动机在额定运行时,轴上输出的机械功率,单
位为kW,本例PN=。
(3)额定电压UN和接法 指电动机额定运行时,定子绕组应加的线
电压,单位为V。
(4) 额定电流IN 指电动机在额定电压下运行,输出功率达到额定值
时,流入定子绕组的线电流,单位为A。
(5) 额定频率fN 指加在电动机定子绕组上的允许频率。
(6) 额定转速nN 指电动机在额定电压、额定频率和额定输出功率
情况下,电动机的转速,单位为r/min。
(7) 绝缘等级 指电动机内部所用绝缘材料允许的最高温度等级,
它决定了电动机工作时允许的温升。
第四节 异步电动机的铭牌数据
(8)工作制 按电动机在定额运行时的持续时间,工作制分为连续
——S1、短时——S2及断续——S3三种。
(9) 防护等级 是提示电动机防止杂物与水进入的能力。
(10) 噪声量 为了降低电动机运转时带来的噪声,目前电动机都规
定噪声指标,该指标随电动机容量及转速的不同而不同(容量及转
速相同的电动机,噪声指标又分“1”、“2”两段)。
(11)振动量 表示电动机振动的情况,本例电动机振动为每秒轴向
移动不超过。
第四节 异步电动机的铭牌数据
图2-29 三相异步电动机的铭牌
(1) 型号 指电动机的产品代号、规格代号和特殊环境代号:
(2)额定功率PN 指电动机在额定运行时,轴上输出的机械功率,单
位为kW,本例PN=。
(3)额定电压UN和接法 指电动机额定运行时,定子绕组应加的线
电压,单位为V。
(4) 额定电流IN 指电动机在额定电压下运行,输出功率达到额定值
时,流入定子绕组的线电流,单位为A。
(5) 额定频率fN 指加在电动机定子绕组上的允许频率。(6) 额定转速nN 指电动机在额定电压、额定频率和额定输出功率情
况下,电动机的转速,单位为r/min。
(7) 绝缘等级 指电动机内部所用绝缘材料允许的最高温度等级,
它决定了电动机工作时允许的温升。
(8)工作制 按电动机在定额运行时的持续时间,工作制分为连续—
—S1、短时——S2及断续——S3三种。
(9) 防护等级 是提示电动机防止杂物与水进入的能力。
第三章 基本控制环节
第一节第一节 电气控制系统图的基本知识电气控制系统图的基本知识
第二节第二节 三相异步电动机全压启动控制三相异步电动机全压启动控制
第三节第三节 三相异步电动机降压启动控制三相异步电动机降压启动控制
第四节第四节 三相绕线式异步电动机启动控制三相绕线式异步电动机启动控制
第五节第五节 双速异步电动机变速控制双速异步电动机变速控制
第六节第六节 三相异步电动机电气制动控制三相异步电动机电气制动控制
本章小结本章小结
第七节第七节 直流电动机控制直流电动机控制
第一节 电气控制系统图的基本知
识
D
65
由各种有触点的接触器、继电器、按钮、
行程开关等按不同连接方式组合而成的。
电气控制线路:
第一节 电气控制系统图的基本知
识
D
65
电气控制线路:
电气控制线路的作用:实现对电力拖动系统的启动、正
反转、制动、调速和保护,满足
生产工艺要求,实现生产过程自
动化。
第一节 电气控制系统图的基本知
识
D
65
电气控制线路:
电动机常见的基本控制线路: 点动控制线
路正转控制线
路正反转控制线
路位置控制线
路顺序控制线
路多地控制线
路降压启动控制线
路调速控制线
路制动控制线
路
电气控制线路的作用:
第一节 电气控制系统图的基本知
识
相关国家标准:
D
65
GB4728—85《电气图常用图形符号》
GB5226—85《机床电气设备通用技术条件》
GB7159—87《电气技术中的文字符号制定通则》
GB6988—86《电气制图》
GB5094—85《电气技术中的项目代号 》
一、图形符号和文字符号
D
65
2.文字符号
基本文字符号:
单字母符号:
双字母符号
按拉丁字母顺序将各种电气
设备、装置和元器件划分成
为23大类,每一类用一个专
用单字母符号表示,如
“C”表示电容器类,“R”
表示电阻器类等。
一、图形符号和文字符号
D
65
2.文字符号
基本文字符号:
单字母符号:
双字母符号:由一个表示种类的单字母符
号与另一个字母组成,且以
单字母符号在前,另一字母
在后的次序列出,如“F”
表示保护器件类,“FU”则
表示为熔断器。
一、图形符号和文字符号
D
65
2.文字符号
基本文字符号:
辅助文字符号:表示电气设备、装置和元器件以及电路的功
能、状态和特征。
如“RD”表示红色,“L”表示限制等。
单字母符号:
双字母符号:
补充文字符号:当规定的基本文字符号和辅助文字符号不够
使用时,可按国家标准中文字符号组成规律
和下述原则予以补充。
二、绘制、识读电气控制系统图的原则
D
65
电气控制系统
图
电气原理图
电气安装图
框图
电器安装图
电气互连图
主电路
控制电路
照明和显示电
路
电气控制系统图的结
构
二、绘制、识读电气控制系统图的原
则
D
65
原则:
1.电气原理图
用图形符号和项目代号表示电路各个电器元件连接
关系和工作原理的图
主电路、控制电路和信号电路应分开绘出。
表示出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数。
主电路的电源电路一般绘制成水平线,受电的动力装
置(电动机)及其保护电器支路用垂直线绘制在图的左
侧,
控制电路用垂直线绘制在图面的右侧,
D
65
同一电器的各元件采用同一文字符号表明。
所有电路元件的图形符号,均按电器未接通电源和没有受
外力作用时的状态绘制。
循环运动的机械设备,在电气原理图上绘出工作循环图。
转换开关、行程开关等绘出动作程序及动作位置示意图表。
由若干元件组成具有特定功能的环节,用虚线框括起来,
并标注
出环节的主要作用,如速度调节器、电流继电器等。
电路和元件完全相同并重复出现的环节,可以只绘出其中
一个环
节的完整电路,其余的可用虚线框表示,并标明该环节的
文字
号或环节的名称。
原则:
外购的成套电气装置,其详细电路与参数绘在电气
原理
图上。
电气原理图的全部电机、电器元件的型号、文字符
号、
用途、数量、额定技术数据,均应填写在元件明细
表内。
为阅图方便,图中自左向右或自上而下表示操作顺
序,
并尽可能减少线条和避免线条交叉。
将图分成若干图区,上方为该区电路的用途和作用,
下
方为图区号。在继电器、接触器线圈下方列有触点
表以
说明线圈和触点的从属关系。
原则:
二、绘制、识读电气控制系统图的原则
D
65
2.电气原理图
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
电气原理
图
3.接触器自锁控制
自锁触点
热继电器
热元件
热继电器
常闭触点
KM
L1
L3
L2
FU1
KM
QS
SB2
FU2
KM
M
3~
FR
FR
SB1
一、单向旋转控制
工作原理
短路保护 :FU1、FU2
过载保护 :FR
一、单向旋转控制
3.接触器自锁控制
工作原理
保护环节
L1
L3
L2
FU1
KM
QS
SB1
FU2
KM
M
3~
FR
KM
FR
SB2
电气原理图
二、可逆旋转控制
电路形式:
电动机原理:改变电动机三相电源的相序,可改
变电动机的旋转方向
倒顺开关控制的正反转
按钮、接触器控制的正反
转
位置控制
2.按钮控制正反转控制电
路
主电路:
KM2
FU1
KM1
M
3~
FR
Q
L1 L3L2
主电路
控制电路:
控制电路
FU2
FR
SB3
SB1
KM1
KM1 KM2
KM2
SB2
正转按钮 反转按钮
工作原理:
缺点:
基本控制电路
2.按钮控制正反转控制电路
控制电路:
工作原理:
接触器联锁控制
联锁
接触器联锁
按钮联锁
控制电路
FU2
FR
SB3
SB1
KM1
KM1 KM2
KM2
SB2
KM2 KM1
接触器
联锁
接触器联锁正反转控制电路
2.按钮控制正反转控制电路
控制电路:
工作原理:
优点:
接触器联锁控制
联锁
接触器联锁
按钮联锁
控制电路
FU2
FR
SB3
SB1
KM1
KM1 KM2
KM2
SB2
KM2 KM1
工作安全可靠
缺点:操作不便
工作台自动往返控制
Y—△降压启动控制