1、變頻器技術(shù)及應(yīng)用 主講教師任務(wù)一 三相異步電動(dòng)機(jī)概述任務(wù)二 常用電壓電器及三相異步電動(dòng)機(jī)的選用方法任務(wù)三 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與控制技能訓(xùn)練一 三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制第一章 三相異步電動(dòng)機(jī)及其控制電路通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理和機(jī)械特性等；熟悉用于電機(jī)控制的低壓電器、電機(jī)的選用方法等，作為學(xué)習(xí)三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)等內(nèi)容的基礎(chǔ)；初步認(rèn)識(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、控制等，并掌握常用的控制電路的用途和原理等。學(xué)習(xí)重點(diǎn)第一章 三相異步電動(dòng)機(jī)及其控制電路1.三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)基本組成部分為定子(固定部分)和轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分)，此外還有端蓋、

2、風(fēng)扇等附屬部分，如圖所示：(1)定子。三相異步電動(dòng)機(jī)的定子由以下3部分組成：定子鐵芯。定子鐵芯由厚度為0.5mm、相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片內(nèi)圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放定子三相繞組。定子繞組。定子繞組是指3組用漆包線繞制好并對(duì)稱(chēng)地嵌入定子鐵芯槽內(nèi)的相同的線圈。三相繞組共有6個(gè)接線端，分別用U1、V1、W1表示3個(gè)繞組的首端，用U2、V2、W2表示對(duì)應(yīng)的末端。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電壓和電源電壓，將三相定子繞組連接成星形或三角形(見(jiàn)圖)。機(jī)座。機(jī)座用鑄鐵或鑄鋼制成，其作用是固定鐵芯和繞組。三相定子繞組連接成星形或三角形(2)轉(zhuǎn)子。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由以下3部分組成：轉(zhuǎn)子鐵芯。轉(zhuǎn)子鐵芯由厚度為

3、0.5mm、相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片外圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放轉(zhuǎn)子三相繞組。轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組有兩種形式，即鼠籠式與繞線式，分別如圖。采用鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組的鼠籠式電動(dòng)機(jī)由于構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，工作可靠，使用方便，成為了生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸用于承受機(jī)械負(fù)載。為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)，在定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙，中小型電動(dòng)機(jī)的空氣隙約為0.21.0mm。圖為籠形轉(zhuǎn)子圖： 1鑄鋁條；鑄鋁條；2風(fēng)葉；風(fēng)葉；3轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子鐵芯 圖為繞線轉(zhuǎn)子： 1鐵芯；鐵芯；2集電環(huán)；集電環(huán)；3轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組2.三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理為了說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理，進(jìn)行如下

4、演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示，在裝有手柄的蹄形磁鐵的兩極間放置一個(gè)閉合導(dǎo)體，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄帶動(dòng)蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，將發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體也跟著旋轉(zhuǎn)；若改變磁鐵的轉(zhuǎn)向，則導(dǎo)體的轉(zhuǎn)向也跟著改變。三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵與閉合的導(dǎo)體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，鼠籠式導(dǎo)體切割磁力線而在其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流又使導(dǎo)體受到一個(gè)電磁力的作用，于是導(dǎo)體就沿磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和磁極旋轉(zhuǎn)的方向相同，這就是異步電動(dòng)機(jī)的基本原理。由上述分析得到如下結(jié)論：欲使異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，必須有旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)和閉合的轉(zhuǎn)子繞組。(1)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生。圖為最簡(jiǎn)單的三相定子繞組AX、BY、CZ，它們?cè)诳臻g按互差120的規(guī)律

5、對(duì)稱(chēng)排列，并接成星形，與三相電源U、V、W相連。iU=ImsintiV=Imsin(t-120)iW=Imsin(t+120) 三相異步電動(dòng)機(jī)定子接線三相定子繞組便通過(guò)三相對(duì)稱(chēng)電流，隨著電流在定子繞組中通過(guò)，在三相定子繞組中就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，如圖所示：圖為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成(a)t=0；(b)t=120；(c)t=240當(dāng)t=0時(shí)，iA=0，AX繞組中無(wú)電流；iB為負(fù)，BY繞組中的電流從Y流入，B1流出；iC為正，CZ繞組中的電流從C流入，Z流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖(a)所示。當(dāng)t=120時(shí)，iB=0，BY繞組中無(wú)電流；iA為正，AX繞組中的電流從A流入，X流出；

6、iC為負(fù)，CZ繞組中的電流從Z流入，C流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖(b)所示。當(dāng)t=240時(shí)，iC=0，CZ繞組中無(wú)電流；iA為負(fù)，AX繞組中的電流從X流入，A流出；iB為正，BY繞組中的電流從B流入，Y流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖(c)所示?？梢?jiàn)，當(dāng)定子繞組中的電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場(chǎng)也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地做周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)也不斷地旋轉(zhuǎn)，因此稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向是由三相繞組中的電流相序確定的，若想改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向，只要改變通入定子繞組的電流相序，即將三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)。這時(shí)，

7、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也跟著改變。(2)三相異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)與轉(zhuǎn)速。極數(shù)(磁極對(duì)數(shù)p)。三相異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)和三相繞組的形式有關(guān)。當(dāng)每相繞組只有一個(gè)線圈，繞組的始端之間相差120空間角時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有一對(duì)極，即p=1。當(dāng)每相繞組為兩個(gè)線圈串聯(lián)，繞組的始端之間相差60空間角時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)極，即p=2。同理，如果要產(chǎn)生3對(duì)極，即p=3的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則每相繞組必須有均勻安排在空間的串聯(lián)的3個(gè)線圈，繞組的始端之間相差40(120p)空間角。極數(shù)p與繞組的始端之間的空間角的關(guān)系為=120p旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0。三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0與電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)p有關(guān)，

8、它們的關(guān)系為n0=60f1p(11)由式(11)可知，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0取決于電流頻率f1和磁場(chǎng)的極數(shù)p。對(duì)某一異步電動(dòng)機(jī)而言，f1和p通常是一定的，所以磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0為常數(shù)。在我國(guó)，工頻f1=50Hz，因此，對(duì)應(yīng)于不同極對(duì)數(shù)p的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0，見(jiàn)表。轉(zhuǎn)差率s。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向相同，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n不可能與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0相等，否則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而磁力線就不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)子電流以及轉(zhuǎn)矩也就都不存在。轉(zhuǎn)差率s是用來(lái)表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0相差程度的物理量，即s=n0-nn0100%(12)轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要的物理量。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

9、以同步轉(zhuǎn)速n0開(kāi)始旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子則由于機(jī)械慣性而尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子的瞬間轉(zhuǎn)速n=0，這時(shí)轉(zhuǎn)差率s=1。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)之后，n0，n0-n的值減小，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率sTN，一般的三相異步電動(dòng)機(jī)有Tst/TN=12.2。3.電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)負(fù)載能力電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，它所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T的大小能夠在一定的范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)整以適應(yīng)負(fù)載的變化，這種特性稱(chēng)為自適應(yīng)負(fù)載能力。當(dāng)TL增加時(shí)，n減小，s增加，從而I2增加，T相應(yīng)地增加至新的平衡。此過(guò)程中，I2增加時(shí)，I1增加，電源提供的功率也自動(dòng)增加。任何復(fù)雜的控制電路，都是由一些基本的單元電路組成的。因此，本階段主要討論繼電接觸器控制系統(tǒng)中的一些基本電壓電器。電器的種類(lèi)繁多，

10、可分為手動(dòng)的和自動(dòng)的兩類(lèi)。手動(dòng)電器是由工作人員手動(dòng)操縱的，如刀開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)等。而自動(dòng)電器則是按照指令、信號(hào)或某個(gè)物理量的變化而自動(dòng)動(dòng)作的，如各種繼電器、接觸器、電磁閥等。1.手動(dòng)電器(1)刀開(kāi)關(guān)。刀開(kāi)關(guān)又稱(chēng)為閘刀開(kāi)關(guān)，一般用于不頻繁操作的低壓電路中，主要用于接通和切斷電源，有時(shí)也用來(lái)控制小容量電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)與停機(jī)，其電路符號(hào)如圖所示。刀開(kāi)關(guān)電路符號(hào)(2)按鈕。按鈕常用于接通、斷開(kāi)控制電路，一般有常開(kāi)按鈕、常閉按鈕和復(fù)合按鈕3種類(lèi)型，其電路符號(hào)如圖所示。其中，復(fù)合按鈕即常開(kāi)按鈕與常閉按鈕做在一起。由于按鈕的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，按鈕只起發(fā)出接通和斷開(kāi)信號(hào)的作用。2.自動(dòng)電器(1)熔斷器。熔斷器主要于短路

11、或過(guò)載保護(hù)，串聯(lián)在被保護(hù)的電路中。電路正常工作時(shí)如同一根導(dǎo)線，起通路作用；當(dāng)電路短路或過(guò)載時(shí)熔斷器熔斷，起到保護(hù)電路上其他電器設(shè)備的作用。其電路符號(hào)如圖所示。熔斷器電路符號(hào)(2)交流接觸器。接觸器是一種自動(dòng)開(kāi)關(guān)，是電力拖動(dòng)中主要的控制電器之一，它分為直流和交流兩類(lèi)。其中，交流接觸器常用來(lái)接通和斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)或其他設(shè)備的主電路。如圖為交流接觸器的基本結(jié)構(gòu)圖。接觸器主要由電磁鐵和觸頭兩部分組成，它是利用電磁鐵的吸引力而動(dòng)作的。1彈簧；2主觸頭；3輔助觸頭；4銜鐵；5鐵芯；6線圈當(dāng)主觸頭斷開(kāi)時(shí)，其間產(chǎn)生電弧，會(huì)燒壞觸頭，并使電路分?jǐn)鄷r(shí)間拉長(zhǎng)，因此，必須采取滅弧措施。通常交流接觸器的觸頭都做成橋式結(jié)構(gòu)，它

12、有兩個(gè)斷點(diǎn)，以降低觸頭斷開(kāi)時(shí)加在斷點(diǎn)上的電壓，使電弧容易熄滅，同時(shí)各相間裝有絕緣隔板，可防止短路。在電流較大的接觸器中還專(zhuān)門(mén)設(shè)有滅弧裝置。接觸器的電路符號(hào)如圖所示。(3)中間繼電器。中間繼電器的結(jié)構(gòu)與接觸器基本相同，只是體積較小，觸點(diǎn)較多，通常用來(lái)傳遞信號(hào)和同時(shí)控制多個(gè)電路，也可以用來(lái)控制小容量的電動(dòng)機(jī)或其他執(zhí)行元件。常用的中間繼電器有JZ7系列，觸點(diǎn)的額定電流為5A，選用時(shí)應(yīng)考慮線圈的電壓。(4)熱繼電器。熱繼電器是指用來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)，使其避免由于長(zhǎng)期過(guò)載而帶來(lái)危害的繼電器。熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而動(dòng)作的，它的工作原理如圖所示。圖中熱元件是一段阻值不大的電阻絲，接在電動(dòng)機(jī)主電路中的雙金屬片

13、上，由兩種具有不同線膨脹系數(shù)的金屬用壓力輾壓而成，也可采用冷結(jié)合，其中，下層金屬的膨脹系數(shù)大，上層的小。當(dāng)主電路中的電流超過(guò)容許值時(shí)，雙金屬片受熱向上彎曲致使脫扣，扣板在彈簧的拉力下將常閉觸頭斷開(kāi)。觸頭是接在電動(dòng)機(jī)的控制電路中的，控制電路斷開(kāi)，使接觸器的線圈斷電，從而斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)的主電路。由于熱慣性，熱繼電器不能用于短路保護(hù)，因?yàn)榘l(fā)生短路事故時(shí)，要求電路立即斷開(kāi)，而熱繼電器是不能立即動(dòng)作的。但是這個(gè)熱慣性又是合乎要求的。例如，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或短時(shí)過(guò)載時(shí)，由于熱慣性熱繼電器不會(huì)動(dòng)作，這可避免電動(dòng)機(jī)的不必要的停車(chē)。如果要熱繼電器復(fù)位，按下復(fù)位按鈕即可。常用的熱繼電器有JR0、JR10及JR16等系列。

14、熱繼電器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)是整定電流。所謂整定電流，就是熱元件通過(guò)的電流超過(guò)此值的20%時(shí)，熱繼電器應(yīng)當(dāng)在20min內(nèi)動(dòng)作。JR040型的整定電流從0.640A有9種規(guī)格。選用熱繼電器時(shí)，應(yīng)使其整定電流與電動(dòng)機(jī)的額定電流基本上一致。(5)行程開(kāi)關(guān)。如圖所示，行程開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)與按鈕類(lèi)似，但其動(dòng)作主要由機(jī)械撞擊完成，主要用于電路的限位保護(hù)、行程控制和自動(dòng)切換等。1.三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的機(jī)座上都裝有一塊銘牌。銘牌上標(biāo)注了該電動(dòng)機(jī)的主要性能和技術(shù)數(shù)據(jù)。(1)型號(hào)。為不同用途和不同工作環(huán)境的需要，電機(jī)制造廠把電動(dòng)機(jī)制成各種系列，每個(gè)系列的不同電動(dòng)機(jī)用不同的型號(hào)表示。例如，Y315S6型電動(dòng)機(jī)各字

15、母、數(shù)字代表的意義如下：(2)接法。接法指電動(dòng)機(jī)三相定子繞組的連接方式。一般鼠籠式電動(dòng)機(jī)的接線盒中有6根引出線，標(biāo)有U1、V1、W1、U2、V2、W2其中，U1、V1、W1是每一相繞組的始端，U2、V2、 W2是每一相繞組的末端。(3)電壓。銘牌上所標(biāo)的電壓值是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)的電壓不應(yīng)高于或低于額定值的5%。必須注意，在低于額定電壓下運(yùn)行時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩Tm和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst會(huì)顯著地降低這對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行是不利的。三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓有380V、3 000V及6 000V等。(4)電流。銘牌上所標(biāo)的電流值是指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的最大線電流允許值

16、。(5)功率與效率。銘牌上所標(biāo)的功率值是指電動(dòng)機(jī)在規(guī)定的環(huán)境溫度下，在額定運(yùn)行時(shí)電極軸上輸出的機(jī)械功率值。輸出功率與輸入功率不等，其差值等于電動(dòng)機(jī)本身的損耗功率，包括銅損、鐵損及機(jī)械損耗等。效率是指輸出功率與輸入功率的比值。一般鼠籠式電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的效率約為72%93%。(6)功率因數(shù)。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)是電感性負(fù)載，定子相電流比相電壓滯后一個(gè)角，cos就是電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載時(shí)約為0.70.9，而在輕載和空載時(shí)更低，空載時(shí)只有0.20.3。(7)轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，單位為r/min。不同的磁極數(shù)對(duì)應(yīng)有不同的轉(zhuǎn)速等級(jí)。最常用的是四極電動(dòng)機(jī)所對(duì)應(yīng)

17、的轉(zhuǎn)速n0=1 500r/min。(8)絕緣等級(jí)。絕緣等級(jí)是按電動(dòng)機(jī)繞組所用的絕緣材料在使用時(shí)容許的極限溫度來(lái)分級(jí)的，見(jiàn)表。表中，極限允許溫度是指電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)中最熱點(diǎn)的最高容許溫度。2.三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇(1)功率的選擇。電動(dòng)機(jī)的功率主要應(yīng)根據(jù)負(fù)載的情況進(jìn)行選擇，選得過(guò)大，雖然能保證正常運(yùn)行，但是不經(jīng)濟(jì)，電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)都不高；選得過(guò)小，則不能保證電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的正常運(yùn)行，不能充分發(fā)揮生產(chǎn)機(jī)械的效能，并使電動(dòng)機(jī)由于過(guò)載而損壞。連續(xù)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)功率的選擇。對(duì)連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)先算出生產(chǎn)機(jī)械的功率，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或稍大于生產(chǎn)機(jī)械的功率即可。短時(shí)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)功率的選擇。如果沒(méi)有合適

18、的專(zhuān)門(mén)為短時(shí)運(yùn)行設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)，可選用連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)。由于發(fā)熱慣性，所以在短時(shí)運(yùn)行時(shí)可以容許過(guò)載。工作時(shí)間越短，過(guò)載可以越大。但電動(dòng)機(jī)的過(guò)載是受到限制的，通常是根據(jù)過(guò)載系數(shù)來(lái)選擇短時(shí)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的功率。電動(dòng)機(jī)的額定功率可以是生產(chǎn)機(jī)械所要求功率的1/2。(2)種類(lèi)和結(jié)構(gòu)形式的選擇。種類(lèi)的選擇。選擇電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)應(yīng)從交流或直流、機(jī)械特性、調(diào)速與啟動(dòng)性能、維護(hù)及價(jià)格等方面來(lái)考慮。a.交、直流電動(dòng)機(jī)的選擇。如沒(méi)有特殊要求，一般都應(yīng)采用交流電動(dòng)機(jī)。b.鼠籠式與繞線式的選擇。三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，但調(diào)速困難，功率因數(shù)較低，啟動(dòng)性能較差。因此在要求機(jī)械特性較硬而無(wú)

19、特殊調(diào)速要求的一般生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)應(yīng)盡可能采用鼠籠式電動(dòng)機(jī)。只有在不方便采用鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)時(shí)才采用繞線式電動(dòng)機(jī)。結(jié)構(gòu)形式的選擇。電動(dòng)機(jī)常用的結(jié)構(gòu)形式如下：a.開(kāi)啟式。在構(gòu)造上無(wú)特殊防護(hù)裝置，用于干燥無(wú)灰塵的場(chǎng)所。通風(fēng)非常良好。b.防護(hù)式。在機(jī)殼或端蓋下面有通風(fēng)罩，以防止鐵屑等雜物掉入。也可將外殼做成擋板狀，以防止在一定角度內(nèi)有雨水滴濺入其中。c.封閉式。外殼嚴(yán)密封閉，靠自身風(fēng)扇或外部風(fēng)扇冷卻，并在外殼帶有散熱片，常用于灰塵多、潮濕或含有酸性氣體的場(chǎng)所。d.防爆式。整個(gè)電機(jī)嚴(yán)密封閉，用于有爆炸性氣體的場(chǎng)所。安裝結(jié)構(gòu)形式的選擇。電動(dòng)機(jī)常用的安裝結(jié)構(gòu)形式如下：a.機(jī)座帶底腳，端蓋無(wú)凸緣。b.機(jī)座不帶

20、底腳，端蓋有凸緣。c.機(jī)座帶底腳，端蓋有凸緣。電壓和轉(zhuǎn)速的選擇。a.電壓的選擇。電動(dòng)機(jī)電壓等級(jí)要根據(jù)電動(dòng)機(jī)類(lèi)型、功率以及使用地點(diǎn)的電源電壓確定。Y系列鼠籠式電動(dòng)機(jī)的額定電壓只有380V一個(gè)等級(jí)，只有大功率異步電動(dòng)機(jī)才采用3 000V和6 000V。b.轉(zhuǎn)速的選擇。電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定的，但通常轉(zhuǎn)速不低于500r/min。因?yàn)楫?dāng)功率一定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，其尺寸越大，價(jià)格越貴，且效率也較低。異步電動(dòng)機(jī)通常采用4個(gè)極的，即同步轉(zhuǎn)速n0=1 500r/min。1.啟動(dòng)特性分析(1)啟動(dòng)電流Ist。在剛啟動(dòng)時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)靜止的轉(zhuǎn)子有著很大的相對(duì)轉(zhuǎn)速，磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度

21、很快，因此轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)和產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流均很大，同時(shí)，定子電流必然也很大。一般中小型鼠籠式電動(dòng)機(jī)定子的啟動(dòng)電流可達(dá)額定電流的57倍。(2)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流I2雖然很大，但轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)cos2很低，由公式T=CMI2cos2可知，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩T較小，通常TstTN為1.12.0。2.三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法(1)直接啟動(dòng)。直接啟動(dòng)又稱(chēng)為全壓?jiǎn)?dòng)，就是利用閘刀開(kāi)關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接加到額定電壓下啟動(dòng)。(2)降壓?jiǎn)?dòng)。降壓?jiǎn)?dòng)是指在啟動(dòng)時(shí)降低加在定子繞組上的電壓，以減小啟動(dòng)電流，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再恢復(fù)到全壓運(yùn)行。星形三角形(Y)換接啟動(dòng)。

22、星形三角形換接啟動(dòng)是指啟動(dòng)時(shí)，將三相定子繞組接成Y形，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再換成。這樣，在啟動(dòng)時(shí)就把定子每相繞組上的電壓降到正常工作電壓的13。這種換接啟動(dòng)可采用Y啟動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。Y啟動(dòng)器體積小、成本低、壽命長(zhǎng)、動(dòng)作可靠。自耦降壓?jiǎn)?dòng)。自耦降壓?jiǎn)?dòng)是利用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中的端電壓降低。啟動(dòng)時(shí)，先把開(kāi)關(guān)扳到啟動(dòng)位置，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，再扳向工作位置，切除自耦變壓器。正常運(yùn)行作Y形連接或容量較大的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，常用自耦降壓?jiǎn)?dòng)。3.三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速調(diào)速是指在同一負(fù)載下能得到不同的轉(zhuǎn)速，以滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程的要求由轉(zhuǎn)差率公式s=n0-nn0可得n=(1-s)n0=(1-s)

23、60fp因此，可通過(guò)3個(gè)途徑進(jìn)行調(diào)速，即改變電源頻率f，改變磁極對(duì)數(shù)p，改變轉(zhuǎn)差率s。前兩者為鼠籠式電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法，后者為繞線式電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。(1)變頻調(diào)速。此方法可獲得平滑且范圍較大的調(diào)速效果，且具有硬的機(jī)械特性，但須有專(zhuān)門(mén)的變頻裝置由可控硅整流器和可控硅逆變器組成。變頻調(diào)速工作精確，應(yīng)用范圍廣，是本書(shū)的重點(diǎn)。(2)變極調(diào)速。此方法不能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，但它簡(jiǎn)單方便，常用于金屬切割機(jī)床或其他生產(chǎn)機(jī)械上。(3)轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速。在繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中，串入一個(gè)三相調(diào)速變阻器進(jìn)行調(diào)速，稱(chēng)為轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速。4.三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)是給電動(dòng)機(jī)一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)矩，促使它在斷開(kāi)

24、電源后很快地減速或停轉(zhuǎn)。對(duì)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)，也就是要求它的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，這時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱(chēng)為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。常見(jiàn)的電氣制動(dòng)方法有以下幾種。(1)反接制動(dòng)。反接制動(dòng)是指當(dāng)電動(dòng)機(jī)快速轉(zhuǎn)動(dòng)而需停轉(zhuǎn)時(shí)，改變電源相序，使轉(zhuǎn)子受一個(gè)與原轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的轉(zhuǎn)矩而迅速停轉(zhuǎn)。注意當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)及時(shí)切斷電源，以免電機(jī)反轉(zhuǎn)。(2)能耗制動(dòng)。能耗制動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)脫離三相電源的同時(shí)，給定子繞組接入一直流電源，使直流電流通入定子繞組，于是在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生一方向恒定的磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子受到一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的力的作用，于是產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。(3)發(fā)電反饋制動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n超過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0時(shí)，這時(shí)的轉(zhuǎn)矩也是制動(dòng)的。例如

25、，當(dāng)起重機(jī)快速下放重物時(shí)，重物拖動(dòng)轉(zhuǎn)子，使其轉(zhuǎn)速nn0，重物受到制動(dòng)而等速下降。1.直接啟動(dòng)控制電路直接啟動(dòng)是指啟動(dòng)時(shí)把電動(dòng)機(jī)直接接入電網(wǎng)，加上額定電壓。一般來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的容量不大于直接供電變壓器容量的20%30%時(shí)，都可以直接啟動(dòng)。（1）點(diǎn)動(dòng)控制。點(diǎn)動(dòng)控制的接線與控制原理如圖所示。合上開(kāi)關(guān)S，三相電源被引入控制電路，但電動(dòng)機(jī)還不能啟動(dòng)。按下按鈕SB，接觸器KM線圈通電，銜鐵吸合，常開(kāi)主觸點(diǎn)接通，電動(dòng)機(jī)定子接入三相電源啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。松開(kāi)按鈕SB，接觸器KM線圈斷電，銜鐵松開(kāi)，常開(kāi)主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)因斷電而停轉(zhuǎn)。（2）直接啟動(dòng)控制。直接啟動(dòng)控制的電氣原理如圖所示。啟動(dòng)過(guò)程。按下啟動(dòng)按鈕SB1，接觸器

26、KM線圈通電，與SB1并聯(lián)的KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，以保證松開(kāi)按鈕SBl后KM線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM的主觸點(diǎn)持續(xù)閉合，電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)控制。停止過(guò)程。按下停止按鈕SB2，接觸器KM線圈斷電，與SB1并聯(lián)的KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，以保證松開(kāi)按鈕SB2后KM線圈持續(xù)失電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM的主觸點(diǎn)持續(xù)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。與SB1并聯(lián)的KM的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)的這種作用稱(chēng)為自鎖。2.正反轉(zhuǎn)控制(1)簡(jiǎn)單的正反轉(zhuǎn)控制。簡(jiǎn)單的正反轉(zhuǎn)控制電氣原理如圖所示。正向啟動(dòng)過(guò)程。按下啟動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM1線圈通電，與SB1并聯(lián)的KM1的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，以保證KM1線圈持續(xù)通電，

27、串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM1的主觸點(diǎn)持續(xù)閉合，電動(dòng)機(jī)連續(xù)正向運(yùn)轉(zhuǎn)。停止過(guò)程。按下停止按鈕SB3，接觸器KM1線圈斷電，與SB1并聯(lián)的KM1的輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，以保證KM1線圈持續(xù)失電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM1的主觸點(diǎn)持續(xù)斷開(kāi)，切斷電動(dòng)機(jī)定子電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 反向啟動(dòng)過(guò)程。按下啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM2線圈通電，與SB2并聯(lián)的KM2的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，以保證線圈持續(xù)通電，串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)回路中的KM2的主觸點(diǎn)持續(xù)閉合，電動(dòng)機(jī)連續(xù)反向運(yùn)轉(zhuǎn)。(2)帶電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制。帶電氣互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電氣原理如圖所示。（3）將接觸器KM1的輔助常閉觸點(diǎn)串入KM2的線圈回路中，從而保證在KM1線圈通電時(shí)KM2線圈

28、回路總是斷開(kāi)的；將接觸器KM2的輔助常閉觸點(diǎn)串入KM1的線圈回路中，從而保證在KM2線圈通電時(shí)KM1線圈回路總是斷開(kāi)的。這樣接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)KM1和KM2保證了兩個(gè)接觸器線圈不能同時(shí)通電，這種控制方式稱(chēng)為互鎖或者聯(lián)鎖，這兩個(gè)輔助常開(kāi)觸點(diǎn)稱(chēng)為互鎖或者聯(lián)鎖觸點(diǎn)。電路在具體操作時(shí)，若電動(dòng)機(jī)處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)要反轉(zhuǎn)時(shí)必須先按停止按鈕SB3，使互鎖觸點(diǎn)KM1閉合后按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2才能使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；若電動(dòng)機(jī)處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)要正轉(zhuǎn)時(shí)必須先按停止按鈕SB3，使互鎖觸點(diǎn)KM2閉合后按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB1才能使電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。采用復(fù)式按鈕，將SB1按鈕的常閉觸點(diǎn)串接在KM2的線圈電路中，將SB2的常閉觸點(diǎn)串接在KM1

29、的線圈電路中。這樣，無(wú)論何時(shí)，只要按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，在KM2線圈通電之前就首先使KM1斷電，從而保證KM1和KM2不同時(shí)通電；從反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的情況也相同。3.Y降壓?jiǎn)?dòng)控制Y降壓?jiǎn)?dòng)控制電氣原理如圖所示。按下啟動(dòng)按鈕SB1，時(shí)間繼電器KT和接觸器KM2同時(shí)通電吸合，KM2的常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，把定子繞組連接成Y形，其常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合，接通接觸器KM1。KM1的常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，將定子接入電源，電動(dòng)機(jī)在Y形連接下啟動(dòng)。KM1的一對(duì)常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合，進(jìn)行自鎖。經(jīng)過(guò)一定延時(shí)，KT的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM2斷電復(fù)位，接觸器KM3通電吸合。KM3的常開(kāi)主觸點(diǎn)將定子繞組接成，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正常運(yùn)行。與按鈕SB1

30、串聯(lián)的KM3的常閉輔助觸點(diǎn)的作用是：當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，該常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷了KT、KM2的通路，即使誤按SB1，KT和KM2也不會(huì)通電，以免影響電路正常運(yùn)行。若要停車(chē)，則按下停止按鈕SB3，接觸器KM1、KM2同時(shí)斷電釋放，電動(dòng)機(jī)脫離電源停止轉(zhuǎn)動(dòng)。4.行程控制(1)限位控制。限位控制電氣原理如圖所示。(2)行程往返控制。行程往返控制電氣原理如圖所示。按下正向啟動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)正向啟動(dòng)運(yùn)行，帶動(dòng)工作臺(tái)向前運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)行到SQ2位置時(shí)，擋塊壓下SQ2，接觸器KM1斷電釋放，KM2通電吸合，電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)運(yùn)行，使工作臺(tái)后退。工作臺(tái)退到SQ1位置時(shí)，擋塊壓下SQ1，KM2斷電釋放，KM1通電吸合，電動(dòng)機(jī)又正向啟動(dòng)運(yùn)行，工作臺(tái)又向前進(jìn)，如此一直循環(huán)下去，直到需要停止時(shí)按下SB3，KM1