5-第5章 三相异步电动机控制
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《机电传动控制》(第5版)(全套教案)期末复习用
《机电传动控制》（第五版）教案第1章绪论1.1 机电系统的组成＝机械运动部件＋机电传动＋电气控制系统。
1.机械运动部件——完成生产任务的基础，机械执行部分；2.机电传动———＝电力传动或电力拖动，是驱动生产机械运动部件的原动机的总称；3.电气控制系统——控制电动机的系统。
1.2 机电传动的目的和任务1.机电传动的目的——将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止、以及速度调节，满足各种生产工艺的要求，保证生产过程的正常进行2.机电传动的任务①广义上讲——使生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂都实现自动化。
②狭义上讲——专指控制电动机驱动生产机械，实现产品数量的增加、质量的提高、生产成本的降低、工人劳动条件的改善以及能源的合理利用。
1.3 机电传动控制的发展概况一、驱动系统的发展阶段：1.成组拖动——一台电动机拖动一根天轴—→通过带轮和传动带—→分别拖动各（一组）生产机械。
生产效率低、劳动条件差，一旦电动机或传动环节发生故障则造成成组生产机械停车。
2.单电动机——一台电动机拖动一台生产机械，较成组拖动进了一步。
但当生产机械的运动部件较多时，其机械传动机构则十分复杂。
3.多电动机拖动——一台生产机械的每一个运动部件都有专门的电动机拖动。
不仅大大简化了生产机械的传动机构，而且控制灵活，为自动化提供了有利条件，是现代化机电传动的典型方式。
二、控制系统的发展阶段：1.接触器＋继电器控制——出现在20世纪初，应用广泛、成本低；但控制速度慢、精度差。
2.电动机放大机控制（30年代）、磁放大机控制（40～50年代）——从断续控制发展到连续控制，并具有了输出反馈环节，简化了控制系统、减少了电路触点、提高了可靠性。
3.大功率可控电力半导体器件控制——具有效率高、反应快、寿命长、可靠性高、维修容易、体积小、重量轻等优点。
由此，开辟了机电传动控制的新纪元。
4.采样控制——数控技术＋微机应用的高水平断续控制，由于采样周期＜＜控制对象的变化周期，∴≌连续控制。
第五章异步电机
原因：起动时 n=0 ，转子导条切割磁力线速度很大。
转子感应电势
转子电流
定子电流
影响： 频繁起动时造成热量积累 大电流使电网电压降低
电机过热
影响其他负载工作
二、三相异步机的起动方法：
（1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。
（2） 降压起动。 Y－ 起动
自耦降压起动 （3）转子串电阻起动。
T U2
单位 （N .m）
5.3.2 机械特性
T
K
sR2 U12 R22 (sX 2s )2
在U1 及R 2 一定时， T 仅随 S 变化
将 s n1 n 代入上式 n1
得特性曲线：
得特性曲线：
T T f (S)
n n f (T )
n
s1
0
1
T
最大转速n=n1时
启动时n=0
三个重要转矩
启动前的漏磁感抗
5 转子功率因数
cos2
R2
R22 X 22
R2 R22 (sX 2s )2
6 定子电流和定子功率因数
空载时，转子电流约为零，定子电流很小主要用来励磁。 当带上负载后，转子电流增加，定子电流随之增加，这 一点与变压器类似。
电动机的功率因数即为定子功率因数，功率因数角即为 U1 与 I1 的夹角。
Tst
K
R2U
2 1
R22
X
2 20
R2 Tst
第五章 异步电机
5.1 三相异步电动机的结构与工作原理 5.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 5.3 三相异步电动机的启动、调速和制动
5.1 三相异步电动机的结构及工作原理
电动机的分类 交流电动机
异步电动机调压调速系统
（5-4）
Tema x 21Rs
3npUs2 Rs212(LlsL'lr)2
（5-5）
由图5-4可见，带恒转矩负载工作时， 普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点 为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超 过 0 ~ sm ，调速范围有限。如果带风机类 负载运行，则工作点为D、E、F，调速范 围可以大一些。
U TVC——双向晶闸管交流调压器
n2
A A’ 闭环变压调速系统的近似动态结构图
’’ 现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制起动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来（图5-12中曲线c），起动时间
也短于一级降压起动。
U 根采变据用化图 普 时5通静-6异差a所步率示电很的机大原的（理变见图电图，压5-5可调）以速，画时开，出环调静控速态制范结很围构难很图解窄，决，如这采图个5用矛-7高所盾转示。子。电阻的力矩电机可以增大*n调3速范围，但机械特性又变软，因而当负载
为此，对于恒转矩性质的负载，要求调 速范围大于D=2时，往往采用带转速反馈 的闭环控制系统（见图5-6a）。
1. 系统组成
~
+
U*n +
GT ASR Uc
Un
M 3~
n
T-G-
a)原理图
图5-6 带转速负反馈闭环控制的交流变压调速系统
2. 系统静特性 异步电机近似的传递函数
由图5-4可见，带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超过 0 ~ sm ，
ua VT2
a)
ub
VT3
uc
Ua0 a
b 0
c 负载
•型接法
ia ua b) ub
第五章 三相异步电动机
4.2 三相异步电动机的启动
所谓三相异步电动机的启动过程是指三相异步电动机从接入 电网开始转动时起，到达额定转速为止这一段过程。 根据上一节的分析知，三相异步电动机在启动时启动转矩 Tst 并 不大，但转子绕组中的电流 I很大，通常可达额定电流的 4～ 7倍， 从而使得定子绕组中的电流相应增大为额定电流的4～7倍。这么 大的启动电流将带来下述不良后果。 （1）启动电流过大使电压损失过大，启动转矩不够使电动机 根本无法启动。 （2）使电动机绕组发热，绝缘老化，从而缩短了电动机的使 用寿命。 （3）造成过流保护装置误动作、跳闸。 （4）使电网电压产生波动，进而形成影响连接在电网上的其 他设备的正常运行。 因此，电动机启动时，在保证一定大小的启动转矩的前提下， 还要求限制启动电流在允许的范围内。
（三）旋转磁场的转速
定子磁场的转速称为同步转速，大小为： f1 —电网频率； P —磁极对数
60 f1 n1 p
同步转速与极对数之间对应关系 (f1=50HZ)
极对数 p 同步转速 n1（r/min）
1 3000
2 1500
3 1000
4 750
5 600
6 500
二、三相异步电动机的转动原理
7、转速
8、绝缘等级
A
E
120
B 130
极限温度（0C） 105
9. 工作制
铭牌上的“工作制”又称“定额”，按规定分为“连续” （代号为S1）、“短时”（代号为S2）和“断续”（代 号为S3）等。连续工作制的含义为该电动机可以按铭牌上 标定的功率长时间连续运转，而温升不会超过允许值。
10. 防护等级
二、三相电动机的铭牌数据
要正确使用电动机，必须要看懂铭牌。今以 Y132M-4型电动机为例，来说明铭牌上各个数 据的意义。
三相电机教材(全)
技能训练５ ３ 技能训练５—３ 三相异步电动机定子绕 组的重绕
• • • • • • 一、训练目的 1. 学会记录电动机的原始数据。 2. 掌握旧绕组的拆除工艺。 3. 掌握定子绕组的重绕工艺。 4. 学会绕组浸漆和烘烤工艺。 学会绕组嵌入工艺和通电检验方法。
三相异步电动机定子绕组的重绕
• 二、工具器材 • 绕线机、钢丝钳、线滚架、绕线模、剪刀、压 线板、裁纸刀、穿针、木榔头，铬铁、漆包线、 聚脂薄膜复合绝缘纸、黄腊管、绝缘漆。
5.2 三相异步电动机的拆装
• 5.2.1 三相异步电动机的基本结构
图5.4三相异步电动机典型结构图
笼型转子绕组
图5.5 笼型转子绕组
5.2.2 拆装电动机的常用工具
拆装电动机时，常用工具有： 拉钩、油盘、活板手、榔头、 螺丝刀、紫铜棒、钢套筒 和毛刷等（见图5.6）
图5.6拆装电动机的常用工具
三相异步电动机定子绕组的重绕
• 三、训练步骤与内容
• • • • １．记录原始数据 记录下列原始数据： （１） 电动机铭牌数据 （２） 定子绕组数据：电动机绕组每槽的匝数； 导线规格；绕组线圈跨距；绕组的连线方式。 （３）铁心数据：槽数；铁心外径和内径尺寸；长度； 槽形。
三相异步电动机定子绕组的重绕
第二篇 电机与控制
第5章 三相异步电动机 章
•
•
内容提要
本章主要阐述三相异步电动机的安装与试 运行；三相异步电动机的拆装、注油、洗油及 小修；三相异步电动机定子绕组首末端判别； 三相异步电动机常见故障分析与排除和三相异 步电动机的绕组制作等内容。
5．1 ．
三相异步动机的安装及试运行
• 5.1.1三相异步电动机的安装 三相异步电动机的安装 1. 安装前的检查 2. 基础灌制 3. 电动机的安装 4. 电动机的校正
第5章 三相异步电动机的基本原理(电机及拖动基础)
第五章三相异步电动机的基本原理主要讲授内容：三相异步电动机的工作原理、结构、运行特性、等效电路、参数测量、转矩转差的关系等，是必须掌握的内容，使本课程的重点。
是在现代工业中正被大量应用的机电能量转换装置，是后续课程《电力拖动》课程的基础。
讨论：三相异步电动机What？三相异步电动机的用途、结构？How？三相异步电动机的工作原理？第一节三相异步电动机的结构及额定参数一、异步电动机的主要用途和分类用途：异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械。
异步电动机的优点：结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠、坚固耐用、运行效率较高和具有适用的工作特性。
采用现代电力电子功率器件和计算机技术可得到良好的调速性能。
已经取代直流电动机，成为应用广泛的调速系统。
异步电动机的缺点：功率体积比较小。
功率因数较差。
直接接电网运行时，必须从电网里吸收滞后的励磁电流，使它的功率因数总是小于１。
通过控制器可以使这一缺点得到改善。
异步电动机运行时，定子绕组接到交流电源上，转子绕组自身短路，由于电磁感应的关系，在转子绕组中产生电动势、电流，从而产生电磁转矩。
所以，异步电机又叫感应电机。
二、异步电动机的分类从不同角度看，有不同的分类法：（1）按定子相数分有①单相；②三相异步电动机。
（2）按转子结构分有①绕线式；②鼠笼式。
后者又包括单鼠笼、双鼠笼和深槽式异步电动机。
此外，根据电机定子绕组上所加电压的大小，又有高压、低压异步电动机之分。
从其它角度看，还有高起动转矩、高转差率、高转速异步电机等等。
异步电机也可作为异步发电机使用。
单机使用时，常用于电网尚未到达的地区，又没有同步发电机的情况，或用于风力发电等特殊场合上。
在异步电动机的电力拖动中，异步电机回馈制动时，即运行在异步发电机状态。
风叶铁心绕组轴承滑环绕线电动机转子笼型绕组导条端环1、异步电动机的定子：异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成的。
（1）定子铁心：是电动机磁路的一部分，装在机座里。
《电机与电气控制》课件第5章
互锁是保证设备正常运行的重要控制环节，对于一台设 备，不能同时出现两种电路接通状态，也用于两台设备不能 同时接通的控制电路中。
5.2.4
生产实践中，很多设备需要两个相反的运行方向，例如 工作台的前进和后退，起重机吊钩的上升和下降等，这些应 用中两个相反方向的运动均可通过电动机的正转和反转来实 现。对于交流电动机，改变电动机定子绕组相序即可改变其 转动方向。在主电路中，通过两组接触器主触点构成正转相 序接线和反转相序接线，从而实现电动机的正、反转控制。
5.1 电气控制图的绘制规则和常用符号
5.1.1
电气控制系统是由许多电气元件按一定要求连接而成的。 为了表达机械电气控制系统的结构、工作原理，同时也为了 便于电气元件的安装、接线、运行、维护，将电气控制系统 中各电气元件的连接用一定的图形表示出来，这种图就是电
按用途和表达方式的不同，电气图可分为以下几种。
3． 图5-1所示的某机床电控系统线路图中，三相交流电源 引入线用L 1、L 2、L 3标记，中性线用N标记，保护 接地用PE标记。
图5-1 某机床电控系统线路图
电源开关之后的三相交流电源主电路分别按U、V、W 顺序标记。分级三相交流电源主电路采用U1、V1、W1、U2、 V2、W2
各电动机分支电路中各接点采用三相文字代号后面加数 字来表示，数字中的十位数表示电动机代号，个位数表示该 支路各接点的代号，从上到下按数值大小顺序标记，如 “U21”表示M2
5． 电气元件明细表是把成套装置以及设备中各组成元件 (包括电动机)的名称、型号、规格和数量等列成的表格，供
以上简要介绍了电气图的分类，不同的图有不同的应用 场合。本书主要介绍电气原理图的分析和理解。
5.1.2
电气图是电气技术人员统一使用的工程语言。电气图应 根据国家标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画
5.2.4
生产实践中，很多设备需要两个相反的运行方向，例如 工作台的前进和后退，起重机吊钩的上升和下降等，这些应 用中两个相反方向的运动均可通过电动机的正转和反转来实 现。对于交流电动机，改变电动机定子绕组相序即可改变其 转动方向。在主电路中，通过两组接触器主触点构成正转相 序接线和反转相序接线，从而实现电动机的正、反转控制。
5.1 电气控制图的绘制规则和常用符号
5.1.1
电气控制系统是由许多电气元件按一定要求连接而成的。 为了表达机械电气控制系统的结构、工作原理，同时也为了 便于电气元件的安装、接线、运行、维护，将电气控制系统 中各电气元件的连接用一定的图形表示出来，这种图就是电
按用途和表达方式的不同，电气图可分为以下几种。
3． 图5-1所示的某机床电控系统线路图中，三相交流电源 引入线用L 1、L 2、L 3标记，中性线用N标记，保护 接地用PE标记。
图5-1 某机床电控系统线路图
电源开关之后的三相交流电源主电路分别按U、V、W 顺序标记。分级三相交流电源主电路采用U1、V1、W1、U2、 V2、W2
各电动机分支电路中各接点采用三相文字代号后面加数 字来表示，数字中的十位数表示电动机代号，个位数表示该 支路各接点的代号，从上到下按数值大小顺序标记，如 “U21”表示M2
5． 电气元件明细表是把成套装置以及设备中各组成元件 (包括电动机)的名称、型号、规格和数量等列成的表格，供
以上简要介绍了电气图的分类，不同的图有不同的应用 场合。本书主要介绍电气原理图的分析和理解。
5.1.2
电气图是电气技术人员统一使用的工程语言。电气图应 根据国家标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画
电工实用手册—电工电子技能训练
触电急救
（3）自动断电保护 漏电保护、过流保护、过压或欠压保护、短路保护、接零保护等。 1. 4 触电急救 1．4．1 触电的现场抢救 1. 使触电者尽快脱离电源 （1）如果触电现场远离开关或不具备关断电源的条件，救护者可站在干 燥木板上，用一只手抓住衣服将其拉离电源，如图1．5所示。
图1．5 将触电者拉离电源
单相触电和两相触电
图1．1 单相触电
图1．2 两相触电
3. 接触电压、跨步电压触电
当外壳接地的电气设备绝缘损坏而使外壳带电，或导线断落发生 单相接地故障时，电流由设备外壳经接地线、接地体（或由断落导 线经接地点）流入大地，向四周扩散，在导线接地点及周围形成强 电场。 接触电压:人站在地上触及设备外壳，所承受的电压。 跨步电压:人站立在设备附近地面上，两脚之间所承受的电压。 如图1．3所示。
1．3．2 触电的预防
1．直接触电的预防 （1）绝缘措施 良好的绝缘是保证电气设备和线路正常运行的必要条件。 例如：新装或大修后的低压设备和线路，绝缘电阻不应低于 0.5MΩ ；高压线路和设备的绝缘电阻不低于每伏1000MΩ 。 (2) 屏护措施 凡是金属材料制作的屏护装置，应妥善接地或接零。 （3）间距措施 在带电体与地面间、带电体与其它设备间、应保持一定的安全 间距。间距大小取决于电压的高低、设备类型、安装方式等因素。 2.间接触电的预防 （1）加强绝缘 对电气设备或线路采取双重绝缘、使设备或线路绝缘牢固。 （2）电气隔离 采用隔离变压器或具有同等隔离作用的发电机。
1．2．2 安全用具
常用绝缘手套、绝缘靴、绝缘棒三种。 1. 绝缘手套 由绝缘性能良好的特种橡胶制成，有高压、低压两种. 操作高压隔离开关和油断路器等设备、在带电运行的高压电器和低压 电气设备上工作时，预防接触电压。 2. 绝缘靴 也是由绝缘性能良好的特种橡胶制成，带电操作高压或低压电气设备 时，防止跨步电压对人体的伤害。 3.绝缘棒 又称绝缘杆、操作杆或拉闸杆，用电木、胶木、塑料、环氧玻璃布棒 等材料制成,结构如图1．4所示。主要包括: 1 工作部分、2 绝缘 部分、3 握手部分、 4 保护环。
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一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 2.罩极式单相异步电动机 转动原理 与三相异步电动机相同。 罩极式单相异步电动机定子铁心做成凸极式，转子
仍为笼型。 定子磁极上开一个槽，
将磁极分成两部分，较小部 分套一个短路环—— 罩极。
36
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 1. 直流电动机的结构及转动原理 结构 直流电动机主要由定子和转子两部分组成。
转动原理 电流方向 Aa b c d B 电流方向 Ad c b a B
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一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 2. 直流电动机的励磁方式 永久磁铁
直流电动机定子磁极 励磁绕组通入直流电产生
励磁绕组励磁方式：他励、并励、串励、复励。
38
第四章 三相异步电动机控制
交流电
(•)电流出
V2
n U1 W2
0
W1
V1
U2
()电流入
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 （二）三相异步电动机工作原理
2.旋转磁场产生 当 t 0 时，磁场方向向下。
iA
U1
W2 U2 iCW1 V2
V1 iB
U1
V2
N
t 0
W1
S
U2
W2
合成磁场方向：
V1
4． 异步电动机的转差率 s
s n0 n2
n0 旋转磁场转速
n0
n2 转子转速
电动机起动瞬间： n2 = 0，s = 1；
电动机空载运行： n2 接近 n0 ，转差率 s 最小 ；
电动机额定转差率： sN = 0.02 ~ 0.06。
例：某四极异步电动机接在频率为 50 Hz 的电源上，额
定转速 nN = 1440 r/min ，求转差率 sN。
鼠笼绕组
绕线式绕组
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理 1.三相异步电动机工作原理 我们先来看下视频，请观察三相定子绕组通入三相交流
电后，会发生什么变化
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理
1.三相异步电动机工作过程
向下
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理
2.旋转磁场产生 同理分析，可得其它 电流角度下的磁场方向如图所示。
n0 U1 60
n0 U1 A W2
V2
V2
N W2
S
V1
W1
U2
t 60
W1
V1
U2
t 120
n0
U1
V2
W2
V1 W1
U2
t 180
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 （二）三相异步电动机工作原理
经分析：空间相差 120º角的三相绕组， 通入对称三相电流时，旋转磁场,
改变流入三相绕组电流相序，就能改变 旋转磁场的转向；改变了旋转磁场的转向, 三相异步电动机的转子旋转方向会改变。
29
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
课题一 低压电器 保护电器主要用来获取、转换和传递信号.并通过其他电器对电
路实现控制,熔断器和热继电器属于最常见的低压保护电器 控制电器是指在电路中起通断、保护、控制、调节的电器件，如
交流接触器
4
一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 1. 闸刀开关
闸刀开关是一种手动电器。主要用作隔离开关， 也就是说在不带负载（用电设备不工作）的情况下切断 和接通电源。
电工电子技术与技能
陶运道
1
第四章 三相异步电动控制 内容大纲
Table of Contents
课题一 低压电器
课动题控三制
电动机 课题二 三相异步电
2课Biblioteka 一 低压电器3低压电器是指交流 1200 V、直流 1500 V 以下用来控制与保 护用电设备电器。
低压电器主要分主令电器、保护电器、控制电器 主令电器是用作闭合或断开控制电路，以发出指令或作程序控制 的开关电器。它包括按钮、凸轮开关、行程开关 、接近开关、倒顺 开关、紧急开关等
转子铁心 转子铁心
气隙
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
(一)、三相异步电动机基本结构 1. 定子
定子由定子铁心， 定子绕组，机座组成。 定子铁心固定在机座上，由硅钢片叠压而成（减小涡流损耗 ），内部冲有定子槽，用于安放线圈，它是磁路一部分。
定子绕组是电动机电路部分，三相定子绕组对称地分布在定 子铁心上，分别用U1U2、V1V2、W1W2表示，其中U1、V1、W2 称为首端， U2、V2、W2称为末端。
课题课三1.2电题三阻一元相件、与欧异电姆定路动律 与机基控本制物理量
39
一、点动控制 二、连续运行控制 三、正反转控制
1．电动机点控制电路组成
控制电路由主电路和控制电路组成
QS闸刀开关：在电路中起隔离开关
作用
FU1、FU2熔断器：短路保护作用
FR热继电器：起过载保护作用
M三相交流异步电动机：控制对象
SB1常闭按钮：也称停止按钮
SB2常开按钮：也称起动按钮 KM接触器：其主触点控制电动机的 起动和停止。
主电路
控制电路
图 直接起动控制电路
40
一、点动控制 二、连续运行控制 三、正反转控制
2．点动控制电路工作原理
主电路：QS 用于维修电动机时将电源与电
机电路切断，FU1主电路短路保护，FR主电
路过载保护。
电器。它可以对电气设备实现短路、过载和欠压保护。
外壳上有主触 点“合”与 “分”手柄， 工作时手柄置 “合”位。
13
一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 3.空气断路器
14
一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 1. 交流接触器 交流接触器是一种自动控制电器，属于电磁式开关。
它由电磁铁、线圈、主触点、辅助触点。 工作原理过程：线圈通
控制电路工作原理一般用符号表示。电器在没有
外力作用或未通电的状态记作“-”，在受到外
力作用或通电的状态记作“+”，并将它们相互 关系用线段“----”表示。
主电路 控制电路
控制电路工作原理：
图 点动控制电路
SB1 +
KM+（电动机转）
SB1-
KM-（电动机停）
电动机过载，FR动作，电动机失电
41
一、点动控制 二、连续运行控制 三、正反转控制 1.三相异步电动机连续运行控制电路
解：由已知条件知 n0 = 1500 r/min
sN
n0 nN n0
1500 1440 1500
0.04
31
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 （三）三相异步电动机运行特性 T 与 n2 的关系曲线称为电动机的机械特性曲线。 Tst：起动时电磁转矩； TN：电动机带额定负载时的输出电 磁转矩。
定子三相对称绕组通 入三相对称电流产生 旋转磁场
转子导条切割定子旋 转磁场产生感应电动 势、感应电流
载流的转子导体在 磁场中受到电磁力
的作用，产生电磁 转矩,驱动转子旋转 ,实现了电能向机械 能的转换。
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理 2. 旋转磁场产生 三相对称绕组U1U2、V1V2、W1W2通入对称三相
三相绕组接入三相交流电源后，三相绕组电流在定子铁心中 产生旋转磁场。
机座用于固定与支撑定子铁心。
一、常用低压电器 二、三相异步电动机 三、三相异步电动机控制 1. 三相异步电动机基本结构
定子绕组接法：定子绕组与三相交流电源连接可以接成 星形或三角形。 接线盒
接电源
注意：当电动机每相绕组额定电压等于电源的相电压时，绕组 接成星形联结；等于电源的线电压时，绕组接成三角形联结。
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一、常用低压电器 二、三相异步电动机 三、三相异步电动机控制 1. 三相异步电动机基本结构
定子绕组接法：定子绕组与三相交流电源连接可以接成 星形或三角形。 接线盒
接电源
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一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
(一) 三相异步电动机基本结构
2. 转子 转子由铁心与绕组组成，转子铁心由硅钢片叠压而成， 是磁路一部分。 转子绕组分为绕组式和鼠笼式两种，转子绕组产生感应 电流，转子产生电磁转矩
螺旋式熔断器
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器
1. 熔断器
管 式 熔 断 器
填 料 式 熔 断 器
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器
2. 热继电器 用于电动机过载保护电器。它由发 热元件和动断触点组成，发热元件与电 动机定子绕组相连，一旦电动机过载， 触点动作，切断电源，从而保护电动机
QS闸刀开关：在电路中起隔离开关 作用 FU1、FU2熔断器：起短路保护作用 FR热继电器：起过载保护作用 M三相交流异步电动机：控制对象 SB1常闭按钮：也称停止按钮 SB2常开按钮：也称起动按钮 KM接触器：其主触点控制电动机的 起动和停止。
（二）三相异步电动机工作原理 3.同步转速n0
旋转磁场转速 n0，双称同步转速
n0
60 f1 p
—电源的频率 — 磁极对数
n0 的单位：r/min 若 f1 = 50 Hz
磁极对数 p
1
2
3
4
5
旋转磁场转速 n0/(r.min-1)
3 000 1 500 1 000 750
600
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 2.罩极式单相异步电动机 转动原理 与三相异步电动机相同。 罩极式单相异步电动机定子铁心做成凸极式，转子
仍为笼型。 定子磁极上开一个槽，
将磁极分成两部分，较小部 分套一个短路环—— 罩极。
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一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 1. 直流电动机的结构及转动原理 结构 直流电动机主要由定子和转子两部分组成。
转动原理 电流方向 Aa b c d B 电流方向 Ad c b a B
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一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 2. 直流电动机的励磁方式 永久磁铁
直流电动机定子磁极 励磁绕组通入直流电产生
励磁绕组励磁方式：他励、并励、串励、复励。
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第四章 三相异步电动机控制
交流电
(•)电流出
V2
n U1 W2
0
W1
V1
U2
()电流入
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 （二）三相异步电动机工作原理
2.旋转磁场产生 当 t 0 时，磁场方向向下。
iA
U1
W2 U2 iCW1 V2
V1 iB
U1
V2
N
t 0
W1
S
U2
W2
合成磁场方向：
V1
4． 异步电动机的转差率 s
s n0 n2
n0 旋转磁场转速
n0
n2 转子转速
电动机起动瞬间： n2 = 0，s = 1；
电动机空载运行： n2 接近 n0 ，转差率 s 最小 ；
电动机额定转差率： sN = 0.02 ~ 0.06。
例：某四极异步电动机接在频率为 50 Hz 的电源上，额
定转速 nN = 1440 r/min ，求转差率 sN。
鼠笼绕组
绕线式绕组
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理 1.三相异步电动机工作原理 我们先来看下视频，请观察三相定子绕组通入三相交流
电后，会发生什么变化
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理
1.三相异步电动机工作过程
向下
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理
2.旋转磁场产生 同理分析，可得其它 电流角度下的磁场方向如图所示。
n0 U1 60
n0 U1 A W2
V2
V2
N W2
S
V1
W1
U2
t 60
W1
V1
U2
t 120
n0
U1
V2
W2
V1 W1
U2
t 180
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 （二）三相异步电动机工作原理
经分析：空间相差 120º角的三相绕组， 通入对称三相电流时，旋转磁场,
改变流入三相绕组电流相序，就能改变 旋转磁场的转向；改变了旋转磁场的转向, 三相异步电动机的转子旋转方向会改变。
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一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
课题一 低压电器 保护电器主要用来获取、转换和传递信号.并通过其他电器对电
路实现控制,熔断器和热继电器属于最常见的低压保护电器 控制电器是指在电路中起通断、保护、控制、调节的电器件，如
交流接触器
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 1. 闸刀开关
闸刀开关是一种手动电器。主要用作隔离开关， 也就是说在不带负载（用电设备不工作）的情况下切断 和接通电源。
电工电子技术与技能
陶运道
1
第四章 三相异步电动控制 内容大纲
Table of Contents
课题一 低压电器
课动题控三制
电动机 课题二 三相异步电
2课Biblioteka 一 低压电器3低压电器是指交流 1200 V、直流 1500 V 以下用来控制与保 护用电设备电器。
低压电器主要分主令电器、保护电器、控制电器 主令电器是用作闭合或断开控制电路，以发出指令或作程序控制 的开关电器。它包括按钮、凸轮开关、行程开关 、接近开关、倒顺 开关、紧急开关等
转子铁心 转子铁心
气隙
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
(一)、三相异步电动机基本结构 1. 定子
定子由定子铁心， 定子绕组，机座组成。 定子铁心固定在机座上，由硅钢片叠压而成（减小涡流损耗 ），内部冲有定子槽，用于安放线圈，它是磁路一部分。
定子绕组是电动机电路部分，三相定子绕组对称地分布在定 子铁心上，分别用U1U2、V1V2、W1W2表示，其中U1、V1、W2 称为首端， U2、V2、W2称为末端。
课题课三1.2电题三阻一元相件、与欧异电姆定路动律 与机基控本制物理量
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一、点动控制 二、连续运行控制 三、正反转控制
1．电动机点控制电路组成
控制电路由主电路和控制电路组成
QS闸刀开关：在电路中起隔离开关
作用
FU1、FU2熔断器：短路保护作用
FR热继电器：起过载保护作用
M三相交流异步电动机：控制对象
SB1常闭按钮：也称停止按钮
SB2常开按钮：也称起动按钮 KM接触器：其主触点控制电动机的 起动和停止。
主电路
控制电路
图 直接起动控制电路
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一、点动控制 二、连续运行控制 三、正反转控制
2．点动控制电路工作原理
主电路：QS 用于维修电动机时将电源与电
机电路切断，FU1主电路短路保护，FR主电
路过载保护。
电器。它可以对电气设备实现短路、过载和欠压保护。
外壳上有主触 点“合”与 “分”手柄， 工作时手柄置 “合”位。
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 3.空气断路器
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器 1. 交流接触器 交流接触器是一种自动控制电器，属于电磁式开关。
它由电磁铁、线圈、主触点、辅助触点。 工作原理过程：线圈通
控制电路工作原理一般用符号表示。电器在没有
外力作用或未通电的状态记作“-”，在受到外
力作用或通电的状态记作“+”，并将它们相互 关系用线段“----”表示。
主电路 控制电路
控制电路工作原理：
图 点动控制电路
SB1 +
KM+（电动机转）
SB1-
KM-（电动机停）
电动机过载，FR动作，电动机失电
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一、点动控制 二、连续运行控制 三、正反转控制 1.三相异步电动机连续运行控制电路
解：由已知条件知 n0 = 1500 r/min
sN
n0 nN n0
1500 1440 1500
0.04
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一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机 （三）三相异步电动机运行特性 T 与 n2 的关系曲线称为电动机的机械特性曲线。 Tst：起动时电磁转矩； TN：电动机带额定负载时的输出电 磁转矩。
定子三相对称绕组通 入三相对称电流产生 旋转磁场
转子导条切割定子旋 转磁场产生感应电动 势、感应电流
载流的转子导体在 磁场中受到电磁力
的作用，产生电磁 转矩,驱动转子旋转 ,实现了电能向机械 能的转换。
一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
（二）三相异步电动机工作原理 2. 旋转磁场产生 三相对称绕组U1U2、V1V2、W1W2通入对称三相
三相绕组接入三相交流电源后，三相绕组电流在定子铁心中 产生旋转磁场。
机座用于固定与支撑定子铁心。
一、常用低压电器 二、三相异步电动机 三、三相异步电动机控制 1. 三相异步电动机基本结构
定子绕组接法：定子绕组与三相交流电源连接可以接成 星形或三角形。 接线盒
接电源
注意：当电动机每相绕组额定电压等于电源的相电压时，绕组 接成星形联结；等于电源的线电压时，绕组接成三角形联结。
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一、常用低压电器 二、三相异步电动机 三、三相异步电动机控制 1. 三相异步电动机基本结构
定子绕组接法：定子绕组与三相交流电源连接可以接成 星形或三角形。 接线盒
接电源
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一、三相异步电动机 二、单相异步电动机 三、直流电动机
(一) 三相异步电动机基本结构
2. 转子 转子由铁心与绕组组成，转子铁心由硅钢片叠压而成， 是磁路一部分。 转子绕组分为绕组式和鼠笼式两种，转子绕组产生感应 电流，转子产生电磁转矩
螺旋式熔断器
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器
1. 熔断器
管 式 熔 断 器
填 料 式 熔 断 器
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一、主令电器 二、保护电器 三、控制电器
2. 热继电器 用于电动机过载保护电器。它由发 热元件和动断触点组成，发热元件与电 动机定子绕组相连，一旦电动机过载， 触点动作，切断电源，从而保护电动机
QS闸刀开关：在电路中起隔离开关 作用 FU1、FU2熔断器：起短路保护作用 FR热继电器：起过载保护作用 M三相交流异步电动机：控制对象 SB1常闭按钮：也称停止按钮 SB2常开按钮：也称起动按钮 KM接触器：其主触点控制电动机的 起动和停止。
（二）三相异步电动机工作原理 3.同步转速n0
旋转磁场转速 n0，双称同步转速
n0
60 f1 p
—电源的频率 — 磁极对数
n0 的单位：r/min 若 f1 = 50 Hz
磁极对数 p
1
2
3
4
5
旋转磁场转速 n0/(r.min-1)
3 000 1 500 1 000 750
600