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电工电子电工电子机电学院机电学院电工工电子技子技术根底根底第第5 5章章 异步异步电动机及其控机及其控制制1a电工电子电工电子机电学院机电学院目目 录1.1 1.1 电路和路和电路模型路模型1.2 1.2 电电路根本物理量路根本物理量1.3 1.3 电阻元件、阻元件、电感元件和感元件和电容元件容元件1.4 1.4 电压源、源、电流源及其等效流源及其等效变换1.5 1.5 基基尔霍夫定律霍夫定律1.6 1.6 复复杂电路的分析和路的分析和计算算第第5 5章章 异步异步电动机及其控机及其控制制5.1 5.1 三相异步三相异步电动电动机机5.2 5.2 单单相异步相异步电动电动机机5.3 5.3 常用控制常用控制电电器器5.4 5.4 三相异步三相异步电动电动机根本控制机根本控制电电路路5.5 5.5 平安用平安用电电2a电工电子电工电子机电学院机电学院第第5 5章章 异步异步电动机及其控机及其控制制5.1 5.1 三相异步三相异步电动电动机机5.2 5.2 单单相异步相异步电动电动机机5.3 5.3 常用控制常用控制电电器器5.4 5.4 三相异步三相异步电动电动机根本控制机根本控制电电路路5.5 5.5 平安用平安用电电3a电工电子电工电子机电学院机电学院5.1 5.1 三相异步三相异步电动机机• 三相异步三相异步电动机由于具有机由于具有结构构简单、运、运行可靠、行可靠、维护方便，效率方便，效率较高、价格低廉等高、价格低廉等优点，点，因此被广泛地用来因此被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重各种金属切削机床、起重机械、鼓机械、鼓风机、水机、水泵及及纺织机械等。

是工机械等是工农业生生产中使用得最多的中使用得最多的电动机4a电工电子电工电子机电学院机电学院5.1.1 5.1.1 三相异步三相异步电动电动机的根本构机的根本构造造 三相异步三相异步电动机的机的结构示意构示意图 5a电工电子电工电子机电学院机电学院YBZXAC转子子定子定子定子定子绕组（三相）（三相）机机 座座转子：在旋子：在旋转磁磁场作用下，作用下， 产生感生感应电动势或或 电流三相定子三相定子绕组：：产生旋生旋转 磁磁场线绕式式鼠鼠笼式式鼠鼠笼转子子 6a电工电子电工电子机电学院机电学院鼠鼠笼式式转子子结构示意构示意图 7a电工电子电工电子机电学院机电学院绕线式异步式异步电动机机转子子结构示意构示意图 8a电工电子电工电子机电学院机电学院1.1.定子定子: :由定子由定子铁心、定子心、定子绕组和机座和机座组成2.2. 定子定子铁心是心是电动机磁路的一局部，由厚机磁路的一局部，由厚, ,两两面涂有面涂有绝缘漆的硅漆的硅钢片叠成片叠成, ,在其内部冲有均匀分在其内部冲有均匀分布的槽布的槽, ,槽内嵌放三相槽内嵌放三相对称称绕组. .3.3.转子子: :由由转子子铁心、心、转子子绕组和和转轴组成。

成4.4. 转子子铁心也是由厚心也是由厚, ,两面涂有两面涂有绝缘漆的硅漆的硅钢片叠成片叠成, ,在其外在其外圆冲有均匀分布的槽冲有均匀分布的槽, ,槽内嵌放槽内嵌放转子子绕组, ,转子子铁心装在心装在转轴上上. .5.5. 笼型型转子子铁心槽内嵌有心槽内嵌有铸铝导条条, ,端部有短端部有短路路环短接短接, ,形成一个短接回路形成一个短接回路. .6.6. 绕线转子子铁心槽内嵌放三相心槽内嵌放三相绕组, ,绕组的三的三个端个端线接到装在接到装在轴上一端的三个滑上一端的三个滑环上上, ,再通再通过一一套套电刷引出刷引出, ,以便与外以便与外电路相路相连. .9a电工电子电工电子机电学院机电学院5.1.2 5.1.2 三相异步三相异步电动机的工作原机的工作原理理磁磁铁闭合合线圈圈让我先来看一下异步我先来看一下异步电动机的根本原理机的根本原理10a电工电子电工电子机电学院机电学院磁极旋磁极旋转导线切割磁力切割磁力线产生感生感应电动势导线长磁感磁感应强度度切割速度切割速度〔右手定那么〕〔右手定那么〕闭合合导线产生生电流流 i（左手定（左手定则））通通电导线在磁在磁场中受力中受力11a电工电子电工电子机电学院机电学院1. 线圈跟着磁圈跟着磁铁转→两者两者转动方向一致方向一致 结论：：异步异步2. 线圈比磁圈比磁场转得慢得慢12a电工电子电工电子机电学院机电学院1. 1. 旋旋转磁磁场A AY YC CB BZ Z异步机中异步机中, ,旋旋转磁磁场代替了旋代替了旋转磁极磁极(•)(•)电流出流出( ( ) )电流入流入X X13a电工电子电工电子机电学院机电学院AXYCBZAXBYCZ合成磁合成磁场方向：方向：向下向下14a电工电子电工电子机电学院机电学院XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得同理分析，可得其它其它电流角度下流角度下的磁的磁场方向：方向：15a电工电子电工电子机电学院机电学院旋旋转方向方向：取决于三相：取决于三相电流的相序。

流的相序改改变电机的旋机的旋转方向：方向：换接其中两相接其中两相旋旋转磁磁场的旋的旋转方向方向16a电工电子电工电子机电学院机电学院旋旋转磁磁场的的转速大小速大小 一个一个电流周期，旋流周期，旋转磁磁场在空在空间转过360°则 同步同步转速（旋速（旋转磁磁场的速度）的速度）为：：AXYCBZAXYCBZAXYCBZ17a电工电子电工电子机电学院机电学院极极对数〔数〔P P〕的概念〕的概念AXBYCZ此种接法下，合成磁此种接法下，合成磁场只有一只有一对磁极，磁极，则极极对数数为1即：即：AXYCBZ18a电工电子电工电子机电学院机电学院极极对数〔数〔P P〕的改〕的改变C'Y'ABCXYZA'X'B'Z' 将每相将每相绕组绕组分成两段，按右以下分成两段，按右以下图图放入定子槽内放入定子槽内形形成的磁成的磁场场那么是两那么是两对对磁极AXBYCZ19a电工电子电工电子机电学院机电学院极极对数数C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'20a电工电子电工电子机电学院机电学院极极对数和数和转速的关系速的关系21a电工电子电工电子机电学院机电学院三相异步三相异步电动机的同步机的同步转速速极极对数数每个每个电流周期流周期磁磁场转过的空的空间角度角度同步同步转速速22a电工电子电工电子机电学院机电学院 静静止止的的转转子子与与旋旋转转磁磁场场之之间间有有相相对对运运动动，，在在转转子子导导体体中中产产生生感感应应电电动动势势，，并并在在形形成成闭闭合合回回路路的的转转子子导导体体中中产产生生感感应应电电流流，，其其方方向向用用右右手手定定那那么么判判定定。

转转子子电电流流在在旋旋转转磁磁场场中中受受到到磁磁场场力力F F的的作作用用，，F F的的方方向向用用左左手手定定那那么么判判定定电电磁磁力力在在转转轴轴上上形形成成电电磁磁转转矩矩电电磁磁转转矩矩的的方方向向与与旋旋转转磁磁场场的的方方向向一一致2. 2. 三相异步三相异步电动机的机的转动原理原理1、电生磁２、磁生电３、电磁作用产生旋转力矩23a电工电子电工电子机电学院机电学院 电电动动机机在在正正常常运运转转时时，，其其转转速速n n总总是是稍稍低低于于同同步步转转速速n no o，，因因而而称称为为异异异异步步步步电电电电动动动动机机机机又又因因为为产产生生电电磁磁转转矩矩的的电电流流是是电电磁磁感感应应所所产产生生的的，，所所以以也也称称为为感感感感应应应应电动电动电动电动机机机机 异异步步电电动动机机同同步步转转速速和和转转子子转转速速的的差差值值与与同同步步转转速之比称速之比称为为转转差率差率，用，用s s表示，即表示，即：： 转差率是异步差率是异步电动机的一个重要参数异机的一个重要参数异步步电动机在机在额定定负载下运行下运行时的的转差率差率约为1%-9%1%-9%。

24a电工电子电工电子机电学院机电学院电动机机转速和旋速和旋转磁磁场同步同步转速的关系速的关系电动机机转速速:电机机转子子转动方向与磁方向与磁场旋旋转的方向一致，的方向一致， 但但 异步异步电动机机无无转距距转子与旋子与旋转磁磁场间没有相没有相对运运动无无转子子电动势（（转子子导体不切割磁力体不切割磁力线））无无转子子电流流提示提示：：如果如果25a电工电子电工电子机电学院机电学院例：有一台4极感应电动机，电压频率为50 Hz，转速为1440 r／min，试求这台感应电动机的转差率解：因解：因为磁极磁极对数数为2 2，所以同步，所以同步转速速为：转差率差率为：：26a电工电子电工电子机电学院机电学院常数常数每极磁通每极磁通转子子电流流转子子电路的路的5.1.3 5.1.3 三相异步三相异步电动机的机的电磁磁转矩矩与机械特性与机械特性1.1.三相异步三相异步电动机的机的电磁磁转矩矩27a电工电子电工电子机电学院机电学院经推推导可得可得转矩公式矩公式由上式可知由上式可知:T:Temem∝U∝U1 12 2. .可可见电磁磁转矩矩对电源源电压特敏感特敏感.定子定子绕组线电压有效有效值转子不子不转时转子子绕组漏抗漏抗电机机结构常数构常数转子子绕组电阻阻28a电工电子电工电子机电学院机电学院2 . 2 . 三相三相电动机的机械特性机的机械特性根据根据转矩公式可得矩公式可得29a电工电子电工电子机电学院机电学院n n0 0T Tn n额定定转矩矩 ：：电机在机在额定定电压下，以下，以额定定转速速 运行，运行，输出出额定功率定功率 时，，电机机转轴上上输出的出的转矩。

矩1)（牛（牛顿•米）米）nN30a电工电子电工电子机电学院机电学院31a电工电子电工电子机电学院机电学院 如果如果 电机将会机将会因因带不不动负载而停而停转最大最大转矩矩 ：：( 2 )电机机带动最大最大负载的能力n n0 0T Tn n求解求解32a电工电子电工电子机电学院机电学院过载系数：系数：三相异步机三相异步机 工作工作时，一定令，一定令负载转矩矩 ，否，否则电机将停机将停转致使注意：注意： （（1）三相异步机的）三相异步机的 和和电压的平方成正比，所的平方成正比，所以以对电压的波的波动很敏感，使用很敏感，使用时要注意要注意电压的的变化 （（2））电机机严重重过热33a电工电子电工电子机电学院机电学院起起动转矩矩 ：：( 3 )电机起机起动时的的转矩n n0 0T Tn n其中其中则体体现了了电动机机带载起起动的能力若的能力若 电机能机能起起动，否，否则将起将起动不了34a电工电子电工电子机电学院机电学院机械特性的机械特性的软硬硬 硬特性：硬特性：负载变化化时，，转速速变化不大，运行特性好。

化不大，运行特性好软特性：特性：负载增加增加转速下降速下降较快，但起快，但起动转矩大，起矩大，起 动特性好    硬特性硬特性 （（R2小）小）软特性特性（（R2大）大） 不同不同场合合应选用不同的用不同的电机如金属切削，机如金属切削，选硬特性硬特性电机；重机；重载起起动则选软特性特性电机35a电工电子电工电子机电学院机电学院5.1.4 5.1.4 三相异步机使用三相异步机使用1. 1. 三相异步三相异步电动机机铭牌牌36a电工电子电工电子机电学院机电学院〔〔1 1〕型号：〕型号：为了适了适应不同用途和不同工作不同用途和不同工作环境境的需要，的需要，电动机制成不同的系列和种机制成不同的系列和种类，每种，每种电动机用不同的型号表示型号机用不同的型号表示型号说明如下：明如下： Y180M—4Y180M—4鼠鼠笼式异步式异步电动机机磁极数（磁极数（p=2））机座中心高（机座中心高（mm））机座机座长度代号（度代号（M中机座）中机座）37a电工电子电工电子机电学院机电学院〔〔2 2〕〕额定功率和效率：定功率和效率：铭牌上所牌上所标额定功率定功率值是指是指电动机在机在额定定电压、、额定定频率、率、额定定负载下运行下运行时轴上上输出的出的额定机械功率定机械功率PNPN。

效率就是效率就是电动机机铭牌上牌上给出的功率同出的功率同电动机从机从电网网输入入电功率的比功率的比值〔〔3 3〕〕额定定频率：指率：指电动机定子机定子绕组所加交流所加交流电源的源的频率，我国工率，我国工业用交流用交流电标准准频率率为50Hz50Hz〔〔4 4〕〕额定定电压：：铭牌上所牌上所标的的额定定电压是指是指电动机机在在额定运行定运行时定子定子绕组上加的上加的额定定线电压值Y Y系列系列三相异步三相异步电动机的机的额定定电压统一一为380V380V38a电工电子电工电子机电学院机电学院〔〔5 5〕〕额定定电流：流：铭牌所牌所标的的额定定电流流值是指是指电动机在机在额定定运行运行时定子定子绕组的的额定定线电流流值当电动机空机空载或或轻载时，，都小于都小于这个个电流流值〔〔6 6〕功率因数：因〕功率因数：因为电动机是机是电感性感性负载，定子相，定子相电流比流比定子相定子相电压滞后一个滞后一个φφ角，角， cosφ cosφ就是就是电动机的功率因数机的功率因数 三相异步三相异步电动机功率因数机功率因数较低，在低，在额定定负载时约为～，而在～，而在轻载和空和空载时更低，空更低，空载时只有～。

因此，必只有～因此，必须正确正确选择电动机的容量，使机的容量，使电动机能保持在机能保持在满载下工作〔〔7 7〕〕额定定转速：速：铭牌所牌所给出的出的额定定转速是速是电动机在机在额定定电压、、额定功率、定功率、额定定频率下运行率下运行时每分每分钟的的转数电动机所机所带负载不同不同转速略有速略有变化轻载时稍快，重稍快，重载时稍慢些如稍慢些如果是空果是空载，接近同步，接近同步转速 39a电工电子电工电子机电学院机电学院〔〔8 8〕接法：表示〕接法：表示电动机在机在额定定电压下定子三相下定子三相绕组的的连接方法一般接方法一般电动机定子三相机定子三相绕组的首、尾端均引至接的首、尾端均引至接线板上，国家板上，国家标准准规定用符号定用符号U1U1、、V1V1、、W1W1分分别表示表示电动机三相机三相绕组线圈的首端，用符号圈的首端，用符号U2U2、、V2V2、、W2W2分分别表示表示电动机机三相三相绕组线圈的尾端圈的尾端电动机的的六个机的的六个线头可以接成可以接成Y Y形和形和ΔΔ形，如下形，如下图但必但必须按按铭牌所牌所规定的接法定的接法连接，才能正常运行接，才能正常运行40a电工电子电工电子机电学院机电学院 (9) (9)工作方式：工作方式：这这一一项为项为哪一哪一项项指是指是电动电动机工作机工作在在连续连续工作制，工作制，还还是短是短时时或断或断续续工作制。

假工作制假设标为连续设标为连续表示表示电动电动机可在机可在额额定功率下定功率下连续连续运行，运行，绕组绕组不会不会过热过热；；假假设标为设标为短短时时表示表示电动电动机不能机不能连续连续运行，而只能在运行，而只能在规规定定的的时间时间内依照内依照额额定功率短定功率短时时运行，运行，这样这样不会不会过热过热；假；假设设标为标为断断续续表示表示电动电动机的工作是短机的工作是短时时的，但能屡次重复运的，但能屡次重复运行 〔 〔1010〕 〕绝缘绝缘等等级级及温升：指及温升：指电动电动机定子机定子绕组绕组所用的所用的绝缘绝缘材料允材料允许许的最高温度的等的最高温度的等级级中小型电电机常用的机常用的绝绝缘缘分分为为A A、、E E、、B B、、F F、、H H五五级级目前一般目前一般电动电动机采用机采用较较多多的是的是E E级绝缘级绝缘和和B B级绝缘级绝缘 温升是指温升是指电动电动机运行机运行时时定子定子铁铁心和心和绕组绕组温度高温度高于于环环境温度的允境温度的允许许温差41a电工电子电工电子机电学院机电学院例例 有一三相异步有一三相异步电动机，其机，其铭牌牌给出出额定数据定数据为：：PNPN，，nN=1470r/minnN=1470r/min，，U1=380VU1=380V，，η=86.2%η=86.2%，， 。

试求：求：〔〔1 1〕〕额定定电流；〔流；〔2 2〕〕额定定转差率；〔差率；〔3 3〕〕额定定转矩；矩；〔〔4 4〕假〕假设该电机的机的Tst/TNTst/TN，在，在额定定负载下，下，电动机机能否采用能否采用Y/ΔY/Δ方法起方法起动？？ 解〔解〔1 1〕〕额定定电流流 42a电工电子电工电子机电学院机电学院〔〔2 2〕由〕由n=1470r/minn=1470r/min可知，其极可知，其极对数数p=2p=2，同，同步步转速速n0=1500n0=1500，所以，所以 〔〔3 3〕〕额定定转矩矩 43a电工电子电工电子机电学院机电学院(4) (4) 星形接法星形接法时的起的起动转矩是三角形接法矩是三角形接法时起起动转矩的三分之一矩的三分之一(见书７0页)，即，即此此时，，电动机星形接法机星形接法时的起的起动转矩小于矩小于负载转矩，故不能采用星三角方法起矩，故不能采用星三角方法起动44a电工电子电工电子机电学院机电学院2. 三相异步电动机的起动(1)(1)直接起直接起动动直接起直接起动动是利用是利用闸闸刀开关或接触器将刀开关或接触器将电动电动机直接接到机直接接到额额定定电压电压上的起上的起动动方式，又叫全方式，又叫全压压起起动动。

优优优优点点点点：起：起动简单动简单缺点缺点缺点缺点：起：起动电动电流流较较大，将使大，将使线线路路电压电压下降，影响下降，影响负载负载正常工作正常工作适用范适用范适用范适用范围围围围：：电动电动机容量在机容量在10kW10kW以下，并且小于供以下，并且小于供电变电变压压器容量的器容量的2020％ 为了减小起了减小起动电流流, ,同同时又有足又有足够大的启大的启动力矩力矩, ,必必须采用适当的启采用适当的启动方法方法45a电工电子电工电子机电学院机电学院(2)(2)降降压压起起动动• •Y-ΔY-ΔY-ΔY-Δ换换换换接接接接起起起起动动动动：：在在起起动动时时将将定定子子绕绕组组连连接接成成星星形形，，通通电电后后电电动动机机运运转转，，当当转转速速升升高高到到接接近近额额定定转转速速时时再再换换接成三角形接成三角形适适适适用用用用范范范范围围围围：：正正常常运运行行时时定定子子绕绕组组是是三三角角形形连连接接，，且且每每相相绕绕组组都有两个引出端子的都有两个引出端子的电动电动机优优优优点点点点：：起起动动电电流流为为全全压压起起动动时时的的1 1／／3 3缺缺缺缺点点点点：：起起动动转转矩矩均均为为全全压压起起动动时时的的1 1／／3 3。

46a电工电子电工电子机电学院机电学院Y Y－－   起起动：： 正常正常运行运行AZBYXC 起起动ABCXYZ设：：电机每相阻抗机每相阻抗为47a电工电子电工电子机电学院机电学院AZBYXC正常正常运行运行UPABCXYZ起起动UP'（（2））Y－－   起起动应注意的注意的问题：：（（1））仅适用于正常接法适用于正常接法为三角形接法的三角形接法的电机 所以降所以降压起起动适合于空适合于空载或或轻载起起动的的场合合Y－－   起起动48a电工电子电工电子机电学院机电学院•自耦降自耦降自耦降自耦降压压压压起起起起动动动动：利用：利用：利用：利用三相自耦三相自耦三相自耦三相自耦变压变压变压变压器将器将器将器将电电电电动动动动机在起机在起机在起机在起动过动过动过动过程中的程中的程中的程中的端端端端电压电压电压电压降低，以到达降低，以到达降低，以到达降低，以到达减小起减小起减小起减小起动电动电动电动电流的目的流的目的流的目的流的目的自耦自耦自耦自耦变压变压变压变压器器器器备备备备有有有有40404040％、％、％、％、60606060％、％、％、％、80808080％等多种抽％等多种抽％等多种抽％等多种抽头头头头，使用，使用，使用，使用时时时时要根据要根据要根据要根据电电电电动动动动机起机起机起机起动转动转动转动转矩的要求矩的要求矩的要求矩的要求具体具体具体具体选择选择选择选择。

49a电工电子电工电子机电学院机电学院•绕线式式电动机的启机的启动定子定子RRR线绕式式转子子起起动时将适当的将适当的R R串入串入转子子绕组中，起中，起动后将后将R R短路50a电工电子电工电子机电学院机电学院转子串子串电阻起阻起动的特点：的特点：适于适于转子子为线绕式的式的电动机起机起动1）） 〔 〔2 2〕 〕R2R2选选的适当，的适当，转转子串子串电电阻既可以降低起阻既可以降低起动电动电流，流， 又可以增加起又可以增加起动动力矩51a电工电子电工电子机电学院机电学院3. 3. 三相异步三相异步电动电动机的机的调调速速三相异步三相异步电动机的机的转速：速：(1)(1)变变极极调调速速通通过改改变电动机的定子机的定子绕组所形成的磁极所形成的磁极对数数p p来来调速因磁极速因磁极对数只能是按数只能是按1 1、、2 2、、3 3、、……、的、的规律律变化，所以用化，所以用这种方法种方法调速，速，电动机的机的转速不能速不能连续、平滑地、平滑地进行行调节52a电工电子电工电子机电学院机电学院(2)(2)变频调变频调速速通通过变频器把器把频率率为50Hz50Hz工工频的三相交流的三相交流电源源变换成成为频率和率和电压均可均可调节的三相交流的三相交流电源，然后供源，然后供给三相异步三相异步电动机，从而使机，从而使电动机的速度得到机的速度得到调节。

变频调速属于无速属于无级调速，具有机械特性曲速，具有机械特性曲线较硬的硬的特点3)(3)变转变转差率差率调调速速通通过改改变转子子绕组中串接中串接调速速电阻的大小来阻的大小来调整整转差率差率实现平滑平滑调速的，又称速的，又称为变阻阻调速调速速电阻阻的接法与起的接法与起动电阻相同这种方法只适用于种方法只适用于绕线式式异步异步电动机53a电工电子电工电子机电学院机电学院 方法：和方法：和电源相接的任意两相互源相接的任意两相互换，就可，就可实现反反转 (4) (4) 三相异步三相异步电动机的正、反机的正、反转正正转反反转A B CM3~电 源源ABCM3~电 源源54a电工电子电工电子机电学院机电学院制制动方法：方法： ( (1) 1) 抱抱闸：加机械抱：加机械抱闸；； ( (2) 2) 反接制反接制动：停：停车时，将，将电动机接机接电源源的任意两相反接，使的任意两相反接，使电动机由原来的旋机由原来的旋转方向反方向反过来，以达制来，以达制动的目的；的目的； 4. 4. 三相异步三相异步电动机的制机的制动反接制反接制动时，定子旋，定子旋转磁磁场与与转子的相子的相对转速很大。

速很大为限制限制电流，在制流，在制动时要在定子或要在定子或转子中串子中串电阻即切割磁力即切割磁力线的速度很大，造成的速度很大，造成 ，引起，引起 注意：注意：55a电工电子电工电子机电学院机电学院 (4) (4)发电发电反响制反响制动动：： 令令电电机机转转子的子的转转速速超超过过 旋旋转转磁磁场场的同步的同步转转速，速，便便 会会产产生制生制动转动转矩M3~+-运行运行制制动n F转子子(3) (3) 能耗制能耗制动：停：停车时，断开交流，断开交流电源，接至直流源，接至直流 电源上，源上，产生制生制动转矩；矩；n Fno56a电工电子电工电子机电学院机电学院5. 5. 三相异步三相异步电动电动机的机的选择选择57a电工电子电工电子机电学院机电学院•电动机机类型的型的选择————根据工作根据工作环境、性境、性质和条件和条件选择•功率的功率的选择————选择要适当，太大或太小都不好。

要适当，太大或太小都不好•转速的速的选择————根据工作机械的速度要求根据工作机械的速度要求选择，，对速速度度较低的工作机械最好通低的工作机械最好通过加加变速装置的方法速装置的方法•电压的的选择————根据根据电动机的机的类型、功率和使用地点型、功率和使用地点确定•极端的工作条件的影响极端的工作条件的影响58a电工电子电工电子机电学院机电学院5.2 5.2 单相异步相异步电动机机5.2.1 5.2.1 单相异步相异步电动机的工作原理机的工作原理结构：定子放构：定子放单相相绕组〔其中通〔其中通单相交流相交流电〕；〕； 转子一般用鼠子一般用鼠笼式定子定子转子子 定子定子绕组定子中通入定子中通入单相交相交流流电后，形成后，形成脉脉动磁磁场其磁感应强度按正弦分布，且度按正弦分布，且随随时间按正弦按正弦变化59a电工电子电工电子机电学院机电学院单相异步相异步电动机的特点机的特点：：〔〔1 1〕自身没有起〕自身没有起动转矩矩 ....F转子子导条条及及电流流 当定子当定子绕组产绕组产生的合成磁生的合成磁场场增加增加时时，根据右手，根据右手螺旋定那么和左手定那么，可知螺旋定那么和左手定那么，可知转转子子导导条左、右受条左、右受力大小相等方向相反，所以没有起力大小相等方向相反，所以没有起动转动转矩。

矩60a电工电子电工电子机电学院机电学院〔〔2 2〕〕转子借助其它力量子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方后，外力去除后仍按原方向向继续转动其原理分析如下：其原理分析如下： 定子定子绕组产生的脉生的脉动磁磁场（（ ），可用），可用正、反正、反两个旋两个旋转磁磁场合成而等效即：合成而等效即：  +  -=  +  -=  mt m 61a电工电子电工电子机电学院机电学院脉脉动磁磁场的分解的分解④④④④⑥⑥⑥⑥⑧⑧⑧⑧ ②②②② -  +③③③③⑦⑦⑦⑦⑨⑨⑨⑨⑤⑤⑤⑤①①①①  +  -  62a电工电子电工电子机电学院机电学院正反向旋正反向旋转磁磁场的合成的合成转矩特性矩特性合成合成转矩矩起起动转矩矩为零〔正向〕〔正向〕〔反向〕〔反向〕正正转转反反63a电工电子电工电子机电学院机电学院1.1.电容分相式起容分相式起动5.2.2 5.2.2 单相异步相异步电动机的起机的起动~KDCWSTW: 主主绕组ST：启：启动绕组K：离心开关：离心开关启启动时开关开关K闭合，使两合，使两绕组电流流 相位差相位差约为90°，从而，从而产生旋生旋转磁磁场，，电机机转起来；起来；转动正正常以后离心开关被甩开，启常以后离心开关被甩开，启动绕组被切断。

被切断工作原理工作原理64a电工电子电工电子机电学院机电学院2.2.罩极式罩极式单相相电机机定子定子磁极磁极转子子短路短路环 定子通入定子通入电电流以后，局部流以后，局部磁通穿磁通穿过过短路短路环环，并在其中，并在其中产产生感生感应电应电流短路环环中的中的电电流流阻碍磁通的阻碍磁通的变变化，致使有短路化，致使有短路环环局部和没有短路局部和没有短路环环局部局部产产生生的磁通有了相位差，从而形成的磁通有了相位差，从而形成旋旋转转磁磁场场，使，使转转子子转转起来 图图中中电电机的机的转动转动方向：方向：顺时针顺时针旋旋转转因为为没有短路没有短路环环局部的磁通比有短路局部的磁通比有短路环环局部的局部的磁通磁通领领先65a电工电子电工电子机电学院机电学院 单相异步相异步电动机的功率小，主要制成小型机的功率小，主要制成小型电机它的应用用非常广泛，如家用非常广泛，如家用电器（洗衣机、器（洗衣机、电冰箱、冰箱、电风扇）、扇）、电动工具（如手工具（如手电钻）、医用器械、自）、医用器械、自动化化仪表等 7.4.3 单相相电机的使用机的使用 7.4.4 三相异步三相异步电动机的机的单相运行相运行 三相异步三相异步电动机在运行机在运行过程中，若其中一相和程中，若其中一相和电源断开，源断开，则变成成单相运行。

此相运行此时和和单相相电机一机一样，，电机仍会按原来方向运机仍会按原来方向运转但若负载不不变，三相供，三相供电变为单相供相供电，，电流将流将变大，大，导致致电机机过热使用中要特用中要特别注意注意这种种现象；三相异步象；三相异步电动机若在启机若在启动前有一相断前有一相断电，和，和单相相电机一机一样将不能启将不能启动此时只能听到只能听到嗡嗡声，声，长时间启启动不了，也会不了，也会过热，，必必须赶快排除故障赶快排除故障66a电工电子电工电子机电学院机电学院低低压电器器手手动电器器自自动电器器刀开关刀开关按按钮…………接触器接触器继电器器起起动器器…………时间继电器器热继电器器…………常用控制常用控制电器器67a电工电子电工电子机电学院机电学院5.3.1 5.3.1 手手动电器器1.1.刀开关刀开关68a电工电子电工电子机电学院机电学院控制控制对象：象：380V380V，， 5.5kW 5.5kW 以下小以下小电机机 考考虑虑到到电电机机较较大的起大的起动电动电流，刀开关的流，刀开关的额额定定电电流流值应值应如下如下选择选择：：〔 〔3~5)*3~5)*异步异步电电机机额额定定电电流流一般用于不一般用于不经常操作的低常操作的低压电路中路中, ,用作接通用作接通或切断或切断电源源. .有有时也用来控制小容量也用来控制小容量电动机作机作不不频繁的直接起繁的直接起动与停机与停机. .安装时,电源线应接在静触点上,负荷线接在和闸刀相连的端子上.69a电工电子电工电子机电学院机电学院2.2.组合开关合开关70a电工电子电工电子机电学院机电学院•组合开关又叫转换开关，是一种转动式的闸刀开关，主要用于接通或切断电路、换接电源、控制小型鼠笼式三相异步电动机的起动、停止、正反转或局部照明。

•组合开关有假设干个动触片和静触片，分别装于数层绝缘件内，静触片固定在绝缘垫板上，动触片装在转轴上，随转轴旋转而变更通、断位置71a电工电子电工电子机电学院机电学院3. 3. 按按钮常开常开(动合合)按按钮电路符号路符号SB常常闭(动断断)按按钮电路符号路符号SB复合按复合按钮复合按复合按钮：： 常开按常开按钮和和 常常闭按按钮做在一起做在一起电路符号路符号SB72a电工电子电工电子机电学院机电学院5.3.2 5.3.2 自自动电器器1.1.熔断器熔断器73a电工电子电工电子机电学院机电学院作用：用于短路保作用：用于短路保护异步异步电机的起机的起动电流流 I Istst=(5~7) =(5~7) 额定定电流流熔体熔体额定定电流流 的的选择：：3. 频繁起繁起动 的的电机机2. 一般一般电机机（稍大）（稍大）1. 无冲无冲击电流的流的场合合（如（如电灯、灯、电炉）炉）74a电工电子电工电子机电学院机电学院作用：作用：可可实现短路、短路、过载、失、失压保保护2.2.自自动动空气断路器空气断路器〔 〔自自动动开关开关〕 〕结构：构：过流流脱扣器脱扣器欠欠压脱扣器脱扣器工作原理：工作原理：过流流时，，过流脱扣器将脱流脱扣器将脱钩顶开，断开开，断开电 源；欠源；欠压时，欠，欠压脱扣器将脱脱扣器将脱钩顶开，断开开，断开电源。

源75a电工电子电工电子机电学院机电学院3.3.行程开关行程开关用作用作电路的限位保路的限位保护、行程控制、、行程控制、自自动切切换等结构与按构与按钮类似，但其似，但其动作要由作要由机械撞机械撞击常开（常开（动合）触合）触头电路符号路符号SQ常常闭〔〔动断〕触断〕触头电路符号路符号ST76a电工电子电工电子机电学院机电学院~~~线圈圈铁芯芯衔铁主触主触头弹簧簧辅助助触触头M3~电机机4. 4. 交流接触器交流接触器动作作过程程线圈通圈通电衔铁被吸合被吸合触触头闭合合电机接通机接通电源源77a电工电子电工电子机电学院机电学院接触器有关符号：接触器有关符号：接触器接触器线圈圈接触器主触接触器主触头－－用于主－－用于主电路路 （流（流过的的电流大，流大，需加需加灭弧装置弧装置））常常闭常开常开接触器接触器辅助触助触头－－用于控制－－用于控制电路路 （流（流过的的电流小，无流小，无需加需加灭弧装置弧装置））接触器控制接触器控制对象：象：电动机及其它机及其它电力力负载接触器技接触器技术指指标：：额定工作定工作电压、、电流、触点数目等流、触点数目等78a电工电子电工电子机电学院机电学院简单的接触器控制的接触器控制A AB BC CM M3~3~刀刀闸起隔离作用起隔离作用自保持自保持停止停止按按钮起起动按按钮特点：特点：小小电流控流控 制制大大电流。

流79a电工电子电工电子机电学院机电学院5. 5. 继电器器 继电器和接触器的作用是一器和接触器的作用是一样的主要区的主要区别在于，接触器在于，接触器 的主触的主触头可以通可以通过大大电流，而流，而继电器的器的 触触头只能通只能通过小小电流所以，所以，继电器只能用于控制器只能用于控制电路中中中间继电器器电压继电器器电流流继电器器 时间继电器（具有延器（具有延时功能）功能）热继电器（做器（做过载保保护））…...继电器器类型：型： 80a电工电子电工电子机电学院机电学院(1) (1) 中中间继电间继电器器中中间继电间继电器通常用来器通常用来传递传递信号和同信号和同时时控控制多个制多个电电路，也可用来直接控制小容路，也可用来直接控制小容量量电动电动机或其他机或其他电电气气执执行元件中行元件中间间继电继电器的器的结结构和工作原理与交流接触构和工作原理与交流接触器根本相同，与交流接触器的主要区器根本相同，与交流接触器的主要区别别是触点数目多些，且触点容量小，是触点数目多些，且触点容量小，只允只允许许通通过过小小电电流在选选用中用中间继电间继电器器时时，主要是考，主要是考虑电压虑电压等等级级和触点数和触点数目。

目81a电工电子电工电子机电学院机电学院发热元件元件功能功能：：过载保保护(2)(2)热继电器器结构构：：I I常常闭触触头双金双金属片属片工作原理：工作原理： 发热元件接入元件接入电机主机主电路，若路，若长时间过载，双金，双金属片被烤属片被烤热因双金属片的下因双金属片的下层膨膨胀系数大，使其系数大，使其向上弯曲，扣板被向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常簧拉回，常闭触触头断开扣板扣板82a电工电子电工电子机电学院机电学院热继电器的符号器的符号发热元件元件串串联在主在主电路中路中串串联在控制在控制电路中路中常常闭触触头FRFR83a电工电子电工电子机电学院机电学院见教材教材常开触常开触头延延时闭合合 常常闭触触头延延时打开打开 线圈圈衔铁常常闭触触头常开触常开触头线圈通圈通电  衔铁吸合（向下）吸合（向下）  连杆杆动作作  触触头动作作动作作过程程(3)(3)时间继电器器84a电工电子电工电子机电学院机电学院  电电机起机起动动、停、停车车〔 〔点点动动、、连续连续运行、多地点运行、多地点 控制、控制、顺顺序控制等序控制等〕 〕  电电机正反机正反转转控制控制  行程控制行程控制  时间时间控制控制  速度控制速度控制 …… ……三相异步三相异步电动机的根本控制机的根本控制电路路85a电工电子电工电子机电学院机电学院电气原理气原理图的的绘制制规那么那么 1、电气原理图一般分主电路和辅助电路两局部：主电路就是从电源到电动机大电流通过的路径。

辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等，由继电器和接触器的线圈、继电器的触点、接触器的辅助触点、按钮、照明灯、信号灯、控制变压器等电器元件组成 2 2、控制系、控制系统内的全部内的全部电机、机、电器和其他器械器和其他器械的的带电部件，都部件，都应在原理在原理图中表示出来中表示出来 86a电工电子电工电子机电学院机电学院 3 3、、电气原理气原理图中各中各电器元件不画器元件不画实际的外形的外形图，而采用国家，而采用国家规定的定的统一一标准准图形符号，文字形符号，文字符号也要符合国家符号也要符合国家标准准规定附录一、和附一、和附录二二摘摘录了一些常用的了一些常用的图形和文字符号形和文字符号 4 4、、电电气原理气原理图图中，各个中，各个电电气元件和部件在气元件和部件在控制控制线线路中的位置，路中的位置，应应根据便于根据便于阅读阅读的原那么安排的原那么安排同一同一电电气元件的各个部件可以不画在一起例如，气元件的各个部件可以不画在一起例如，接触器、接触器、继电继电器的器的线线圈和触点可以不画在一起圈和触点可以不画在一起。

5．电气原理图中元件、器件和设备的可动局部，都按没有通电和没有外力作用时的开闭状态画出 87a电工电子电工电子机电学院机电学院 6．电气原理图的绘制应布局合理、排列均匀，为了便于看图，可以水平布置，也可以垂直布置本书为了看图方便，均采用水平布置 7，电气元件应按功能布置，并尽可能按工作顺序排列，其布局顺序应该是从上到下，从左到右电路垂直布置时，类似工程宜横向对齐；水平布置时，类似工程应纵向对齐如接触线圈属于类似工程，纵向布置时，接触器线圈应横向对齐水平布置时，接触器线圈应纵向对齐 8．电气原理图中，有直接联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示；无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点88a电工电子电工电子机电学院机电学院5.4.2 5.4.2 三相三相笼型异步型异步电动机的直接起机的直接起动控制控制电路路 •点点动控制控制电路路 •单向向连续运行控制运行控制电路〔起停控制路〔起停控制电路〕路〕•多地点控制多地点控制电路路 •点点动+ +连续运行控制运行控制电路路•正、反正、反转互互锁控制控制电路路 89a电工电子电工电子机电学院机电学院1 1、点、点动控制控制M3~A AB BC CKMKMFUFUQ QB'B'C'C'KMKMSBSB动作作过程程触触头（（KM）打开）打开按按钮松开松开线圈（圈（KM）断）断电 电机停机停转。

触触头（（KM））闭合合按下按按下按钮（（SB）） 线圈（圈（KM）通）通电电机机转动；；控控制制电路路主主电路路90a电工电子电工电子机电学院机电学院2 2、、单单向向连续连续运行控制运行控制电电路路〔 〔启停控制启停控制电电路路〕 〕KM自保持自保持自保的作用自保的作用按下按按下按钮（（SB），），线圈（圈（KM）通）通电，，电机起机起动；同；同时，，辅助触助触头（（KM））闭合，合，即使按即使按钮松开，松开，线圈保持通圈保持通电状状态，，电机机连续运运转KMSB2C'M3~ABCKMFUQB'SB1起起动按按钮停停车按按钮91a电工电子电工电子机电学院机电学院KMKMSB1SB1KMKMSB2SB2FRFRM3~A AB BC CKMKMFUFUQ QFRFR电流成回路，流成回路，只要接两相就可以了只要接两相就可以了异步机的直接起异步机的直接起动 + + 过载保保护发热元件元件热继电器触器触头92a电工电子电工电子机电学院机电学院例如：甲、乙两地同例如：甲、乙两地同时控制一台控制一台电机机KMSB1甲甲SB2甲甲KMSB1乙乙SB2乙乙方法：两起方法：两起动按按钮并并联；两停；两停车按按钮串串联。

3 3、多地点控制、多地点控制乙地乙地甲地甲地FRFR93a电工电子电工电子机电学院机电学院4.4.点点动+ +连续运行运行M3~AB CKMFU加中加中间继电器〔器〔KAKA〕控制控制关系关系SB：点：点动SB2：：连续运行运行SBKASB1KASB2FRKMKA94a电工电子电工电子机电学院机电学院 以下以下控制控制电路能否路能否实现即能点即能点动、、又能又能连续运行运行 KMSB1KMSB2KHSB思考思考不能点不能点动！！95a电工电子电工电子机电学院机电学院5. 5. 电电机的正反机的正反转转控制控制电电路路〔 〔1 1〕 〕KMFKMFSB1SBFFRM3~A AB BC CKMFKMFFUFUQ QFRFRKMRKMRKMRSBR 该电路必路必须先停先停车才能由正才能由正转到反到反转或由或由反反转到正到正转SBF和和SBR不能同不能同时按下，按下，否否则会造成短路！会造成短路！操作操作过程：程： SBF正正转SBR反反转停停车SB196a电工电子电工电子机电学院机电学院电机的正反机的正反转控制控制电路路(2) -- (2) -- 加互加互锁互互锁作用：正作用：正转时，，SBRSBR不起作用；反不起作用；反转 时，，SBFSBF不起作用。

从而防止两触不起作用从而防止两触发器器 同同时工作造成主回路短路工作造成主回路短路KMFKMFSB1SB1KMFKMFSBFSBFFRFRKMRKMRKMRKMFKMRM3~ABCKMFFUQ QFRKMRSBR互互锁97a电工电子电工电子机电学院机电学院KMFKMFSB1SB1KMFKMFSBFSBFFRFRKMRKMRKMRKMRKMRKMRKMFKMFSBR电机的正反机的正反转控制控制(3)--(3)--双重互双重互锁KMRM3~A BCKMFFUQ QFR电器互器互锁机械互机械互锁双保双保险机械互机械互锁（复合按（复合按钮））电器互器互锁（互（互锁触触头））98a电工电子电工电子机电学院机电学院5.4.3 5.4.3 三相三相笼型异步型异步电动机的行程机的行程控制控制电路路 行程控制行程控制实质上就是上就是电动机的正反机的正反转控制，只控制，只是在行程的是在行程的终端加行程开关，利用行程开关来端加行程开关，利用行程开关来实现行程控制行程控制1 1、限位控制、限位控制电路路 2 2、自、自动往复行程控制往复行程控制电路路99a电工电子电工电子机电学院机电学院KMRM3~ABCKMFFUQSKH 行程控制行程控制实质为电机的机的正反正反转控制，只是在行程控制，只是在行程的的终端要加限位开关。

端要加限位开关正程正程逆程逆程BA1 1、限位控制、限位控制电路路100a电工电子电工电子机电学院机电学院行程控制行程控制电路〔路〔1 1〕〕 控制回路控制回路KMFKHKMRSB1KMFSB2STASB3STBKMRKMRKMF限位开关限位开关正正程程限位开关限位开关STASTB逆逆程程至右极端位置撞开至右极端位置撞开STA 动作作过程程SB2 正向运行正向运行电机停机停车〔反向运行同〔反向运行同样分析〕分析〕101a电工电子电工电子机电学院机电学院正程正程逆程逆程电 机机工作要求：工作要求：1. 1. 能正向运行也能反向运行能正向运行也能反向运行 2. 2. 到位后能自到位后能自动返回返回2 2、自、自动往复行程控制往复行程控制电路路102a电工电子电工电子机电学院机电学院电机机STaSTbKMRSBRKMFKHKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTaSTb自自动往复运往复运动控制控制电路路 限位开关限位开关采用复合式采用复合式开关正向运开关正向运行停行停车的同的同时，自，自动起起动反向运行；反之亦然。

反向运行；反之亦然关关键措施措施103a电工电子电工电子机电学院机电学院时间继电器器定定时类型：型：钟表式表式空气式空气式电子式子式阻容式阻容式数字式数字式 5.4.4 5.4.4 三相三相笼型异步型异步电动机的机的时间控制控制电路路 ............104a电工电子电工电子机电学院机电学院时间继电器触器触头类型型断断 电 式式常常闭断断电后后延延时闭合合常开常开断断电后后延延时断开断开通通 电 式式瞬瞬时动作作延延时动作作常常闭触点触点常开触点常开触点常开常开通通电后后延延时闭合合常常闭通通电后后延延时断开断开105a电工电子电工电子机电学院机电学院KMKMFUFUQSQSKHKH电机机绕组A'A'x xB'B'y yC'C'z zKM -YA'B'C'XYZYZB'YXC'A'KM-  定定时控制控制----举例：例：主主电路路〔〔1 1〕〕电机的机的Y Y－－ 起起动KM -Y闭合，合，电机接成机接成 Y 形；形；KM-  闭合，合，电机接成机接成   形106a电工电子电工电子机电学院机电学院KMFUQSKH电机A'xB'yC'zKM -YKM- KM- KTKTKM-YKM-YKM- KM- KTKM- KMSB1SB2KMY Y－－  起起动控制控制电路路KH主主电路接通路接通电源源延延时KT   KM-    KM- Y Y Y 转换完成完成SB2  KM  KT   KM-Y   KM-   107a电工电子电工电子机电学院机电学院三相三相笼型异步型异步电动机机Y—△Y—△换接起接起动控制控制电路路 108a电工电子电工电子机电学院机电学院5.5 5.5 平安用平安用电电•5.5.1 5.5.1 电流流对人体的危害人体的危害 人体因触及人体因触及带电体而承受体而承受过大的大的电流，以流，以致引起死亡或局部受致引起死亡或局部受伤的的现象，称象，称为触触电。

触触电可分可分为电击和和电伤两种两种. . 当超当超过50mA50mA的工的工频电流通流通过人体人体时会造成会造成呼吸困呼吸困难、肌肉、肌肉痉挛、中枢神、中枢神经受受损害以致死亡害以致死亡电流流流流过大大脑或心或心脏时最易造成死亡事故最易造成死亡事故 109a电工电子电工电子机电学院机电学院5.5.2 5.5.2 平安用平安用电电措施措施 〔〔1 1〕保〕保护接地就是将接地就是将电气气设备的外壳，金属框架用的外壳，金属框架用电阻很小的阻很小的导线与大地极可靠的与大地极可靠的连接 110a电工电子电工电子机电学院机电学院〔〔2 2〕保〕保护接零就是将接零就是将电气气设备的外壳、金属框架用的外壳、金属框架用电阻很小的阻很小的导线和供和供电系系统中的零中的零线可靠地可靠地连接 111a。