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三相异步电动机的控制电路1．直接启动控制电路直接启动即启动时把电动机直接接入电网，加上额定电压，一般来说，电动机的容量不大于直接供电变压器容量的20％—30％时，都可以直接启动。
1）．点动控制合上开关S，三相电源被引入控制电路，但电动机还不能起动。
按下按钮SB，接触器KM开主触点接通，电动机定子接入三相电源起动运转。
松开按钮SB，接触器KM线圈断电，衔铁松开，常开主触点断开，电动机因断电而停转。
2).直接起动控制KM线圈通电，与SB1并联的KM的辅助常开触点闭合，以保证松开按钮SB1后KM串联在电动机回路中的KM的主触点持续闭合，电动机连续运转，从而实现连续运转控制。
接触器KM线圈断电，与SB1并联的KM的辅助常开触点断开，以保证松开按钮SB2后KM线圈持续失电，串联在电动机回路中的KM的主触点持续断开，电动机停转。
与SB1并联的KM的辅助常开触点的这种作用称为自锁。
图示控制电路还可实现短路保护、过载保护和零压保护。
a)起短路保护的是串接在主电路中的熔断器FU。
一旦电路发生短路故障，熔体立即熔断，电动机立即停转。
b)起过载保护的是热继电器FR。
当过载时，热继电器的发热元件发热，将其常闭触点断开，使接触器KM线圈断电，串联在电动机回路中的KM的主触点断开，电动机停转。
同时KM辅助触点也断开，解除自锁。
故障排除后若要重新起动，需按下FR的复位按钮，使FR的常闭触点复位（闭合）即可。
c)起零压（或欠压）保护的是接触器KM本身。
当电源暂时断电或电压严重下降时，接触器KM线圈的电磁吸力不足，衔铁自行释放，使主、辅触点自行复位，切断电源，电动机停转，同时解除自锁。
2．正反转控制 1）．简单的正反转控制（1）正向起动过程。
按下起动按钮SB 1，接触器KM 1线圈通电，与SB 1并联的KM 1的辅助常开触点闭合，以保证KM 1线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM 1的主触点持续闭合，电动机连续正向运转。
（2）停止过程。
三相异步电动机启动控制原理图1.三相异步电动机的点动控制点动正转控制线路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制线路。
所谓点动控制是指：按下按钮，电动机就得电运转；松开按钮，电动机就失电停转。
典型的三相异步电动机的点动控制电气原理图如图3-1(a)所示。
点动正转控制线路是由转换开关QS、熔断器FU、启动按钮SB、接触器KM及电动机M组成。
其中以转换开关QS作电源隔离开关，熔断器FU作短路保护，按钮SB控制接触器KM的线圈得电、失电，接触器KM的主触头控制电动机M的启动与停止。
点动控制原理：当电动机需要点动时，先合上转换开关QS，此时电动机M尚未接通电源。
按下启动按钮SB，接触器KM的线圈得电，带动接触器KM的三对主触头闭合，电动机M便接通电源启动运转。
当电动机需要停转时，只要松开启动按钮SB，使接触器KM的线圈失电，带动接触器KM的三对主触头恢复断开，电动机M失电停转。
在生产实际应用中，电动机的点动控制电路使用非常广泛，把启动按钮SB换成压力接点、限位节点、水位接点等，就可以实现各种各样的自动控制电路，控制小型电动机的自动运行。
2.三相异步电动机的自锁控制三相异步电动机的自锁控制线路如图3-2所示，和点动控制的主电路大致相同，但在控制电路中又串接了一个停止按钮SB1，在启动按钮SB2的两端并接了接触器KM的一对常开辅助触头。
接触器自锁正转控制线路不但能使电动机连续运转，而且还有一个重要的特点，就是具有欠压和失压保护作用。
它主要由按钮开关SB（起停电动机使用）、交流接触器KM（用做接通和切断电动机的电源以及失压和欠压保护等）、热继电器（用做电动机的过载保护）等组成。
欠压保护：“欠压”是指线路电压低于电动机应加的额定电压。
“欠压保护”是指当线路电压下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源电压停转，避免电动机在欠压下运行的一种保护。
因为当线路电压下降时，电动机的转矩随之减小，电动机的转速也随之降低，从而使电动机的工作电流增大，影响电动机的正常运行，电压下降严重时还会引起“堵转”（即电动机接通电源但不转动）的现象，以致损坏电动机。
三相异步电动机启动控制原理图1、三相异步电动机得点动控制点动正转控制线路就是用按钮、接触器来控制电动机运转得最简单得正转控制线路。
所谓点动控制就是指:按下按钮,电动机就得电运转;松开按钮,电动机就失电停转。
典型得三相异步电动机得点动控制电气原理图如图3-1(a)所示。
点动正转控制线路就是由转换开关QS、熔断器FU、启动按钮SB、接触器KM及电动机M组成。
其中以转换开关QS 作电源隔离开关,熔断器FU作短路保护,按钮SB控制接触器KM得线圈得电、失电,接触器KM 得主触头控制电动机M得启动与停止。
点动控制原理:当电动机需要点动时,先合上转换开关QS,此时电动机M尚未接通电源。
按下启动按钮SB,接触器KM得线圈得电,带动接触器KM得三对主触头闭合,电动机M便接通电源启动运转。
当电动机需要停转时,只要松开启动按钮SB,使接触器KM得线圈失电,带动接触器KM得三对主触头恢复断开,电动机M失电停转。
在生产实际应用中,电动机得点动控制电路使用非常广泛,把启动按钮SB换成压力接点、限位节点、水位接点等,就可以实现各种各样得自动控制电路,控制小型电动机得自动运行。
2、三相异步电动机得自锁控制三相异步电动机得自锁控制线路如图3-2所示,与点动控制得主电路大致相同,但在控制电路中又串接了一个停止按钮SB1,在启动按钮SB2得两端并接了接触器KM得一对常开辅助触头。
接触器自锁正转控制线路不但能使电动机连续运转,而且还有一个重要得特点,就就是具有欠压与失压保护作用。
它主要由按钮开关SB(起停电动机使用)、交流接触器KM(用做接通与切断电动机得电源以及失压与欠压保护等)、热继电器(用做电动机得过载保护)等组成。
欠压保护:“欠压”就是指线路电压低于电动机应加得额定电压。
“欠压保护”就是指当线路电压下降到某一数值时,电动机能自动脱离电源电压停转,避免电动机在欠压下运行得一种保护。
因为当线路电压下降时,电动机得转矩随之减小,电动机得转速也随之降低,从而使电动机得工作电流增大,影响电动机得正常运行,电压下降严重时还会引起“堵转”(即电动机接通电源但不转动)得现象,以致损坏电动机。
三相异步电动机启动控制原理图1.三相异步电动机的点动控制点动正转控制线路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制线路。
所谓点动控制是指：按下按钮，电动机就得电运转；松开按钮，电动机就失电停转。
典型的三相异步电动机的点动控制电气原理图如图3-1(a)所示。
点动正转控制线路是由转换开关QS、熔断器FU、启动按钮SB、接触器KM及电动机M组成。
其中以转换开关QS作电源隔离开关，熔断器FU作短路保护，按钮SB控制接触器KM的线圈得电、失电，接触器KM的主触头控制电动机M的启动与停止。
点动控制原理：当电动机需要点动时，先合上转换开关QS，此时电动机M尚未接通电源。
按下启动按钮SB，接触器KM的线圈得电，带动接触器KM的三对主触头闭合，电动机M便接通电源启动运转。
当电动机需要停转时，只要松开启动按钮SB，使接触器KM的线圈失电，带动接触器KM的三对主触头恢复断开，电动机M失电停转。
在生产实际应用中，电动机的点动控制电路使用非常广泛，把启动按钮SB换成压力接点、限位节点、水位接点等，就可以实现各种各样的自动控制电路，控制小型电动机的自动运行。
2.三相异步电动机的自锁控制三相异步电动机的自锁控制线路如图3-2所示，和点动控制的主电路大致相同，但在控制电路中又串接了一个停止按钮SB1，在启动按钮SB2的两端并接了接触器KM的一对常开辅助触头。
接触器自锁正转控制线路不但能使电动机连续运转，而且还有一个重要的特点，就是具有欠压和失压保护作用。
它主要由按钮开关SB（起停电动机使用）、交流接触器KM（用做接通和切断电动机的电源以及失压和欠压保护等）、热继电器（用做电动机的过载保护）等组成。
欠压保护：“欠压”是指线路电压低于电动机应加的额定电压。
“欠压保护”是指当线路电压下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源电压停转，避免电动机在欠压下运行的一种保护。
因为当线路电压下降时，电动机的转矩随之减小，电动机的转速也随之降低，从而使电动机的工作电流增大，影响电动机的正常运行，电压下降严重时还会引起“堵转”（即电动机接通电源但不转动）的现象，以致损坏电动机。
三相异步电动机三相异步电动机及其控制线路实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。
电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。
把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备叫做电动机。
在生产上主要用的是交流电动机，特别三相异步电动机，因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。
它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。
对于各种电动机我们应该理解以下几个方面的问题：（1）基本构造；（2）工作原理；（3）表示转速与转矩之间关系的机械特性；（4）起动、调速及制动的基本原理和基本方法；（5）应用场合和如何准确使用。
5.1.1 三相异步电动机的结构与工作原理1．三相异步电动机的构造三相异步电动机的两个基本组成局部为定子（固定局部）和转子（旋转局部）。
此外还有端盖、风扇等附属局部，如图5-1所示。
图一图（一）是三相电动机的结构示意图1）．定子三相异步电动机的定子由三局部组成：2）．转子三相异步电动机的转子由三局部组成：图二鼠笼式电动机因为构造简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产上应用得最广泛的一种电动机。
为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型电动机的空气隙约在0.2~1.0mm之间。
2．三相异步电动机的转动原理1）．基本原理为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图（二）所示。
图（二）是三相异步电动机工作原理(1)．演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变。
(2)．现象解释：当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。
感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基本原理。
第5章三相异步电动机及其控制线路
5.1 三相异步电动机
实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。
电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。
把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备叫做电动机。
在生产上主要用的是交流电动机，特别三相异步电动机，因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。
它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。
对于各种电动机我们应该了解下列几个方面的问题：（1）基本构造；（2）工作原理；（3）表示转速与转矩之间关系的机械特性；（4）起动、调速及制动的基本原理和基本方法；（5）应用场合和如何正确使用。
5.1.1 三相异步电动机的结构与工作原理
1．三相异步电动机的构造
三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。
此外还有端盖、风扇等附属部分，如图5-1所示。
图5-1 三相电动机的结构示意图
1）．定子
三相异步电动机的定子由三部分组成：
定子定子铁心由厚度为0.5mm的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片
内圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放定子三相绕组
AX、BY、CZ。
定子绕组三组用漆包线绕制好的，对称地嵌入定子铁心槽内的相同的线圈。
这三相绕组可接成星形或三角形。
机座机座用铸铁或铸钢制成，其作用是固定铁心和绕组2）．转子
三相异步电动机的转子由三部分组成：
转子转子铁心
由厚度为0.5mm的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片
外圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放转子三相绕组。
转子绕组
转子绕组有两种形式：
鼠笼式-- 鼠笼式异步电动机。
绕线式-- 绕线式异步电动机。
转轴转轴上加机械负载
鼠笼式电动机由于构造简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产上应用得最广泛的一种电动机。
为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型电动机的空气隙约在0.2~1.0mm之间。
2．三相异步电动机的转动原理
1）．基本原理
为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图5-2所示。
图5-2 三相异步电动机工作原理
(1)．演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变。
(2)．现象解释：当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。
感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基本原理。
转子转动的方向和磁极旋转的方向相同。
(3)．结论：欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。
2）．旋转磁场
（1）．产生
图5-3表示最简单的三相定子绕组AX 、BY 、CZ ，它们在空间按互差1200的规律对称排列。
并接成星形与三相电源U 、V 、W 相联。
则三相定子绕组便通过三相对称电流：随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生旋转磁场(图5-4)。
00sin sin(120)sin(120)U m V m W m i I t i I t i I t ωωω=⎧⎪=-⎨⎪=+⎩
图 5-3 三相异步电动机定子接线
当ωt=00时，0A i =，AX 绕组中无电流；B i 为负，BY 绕组中的电流从Y 流入B 1流出；C i 为正，CZ 绕组中的电流从C 流入Z 流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（a ）所示。
当ωt=1200时，0B i =，BY 绕组中无电流；A i 为正，AX 绕组中的电流从A 流入X 流出；C i 为负，CZ 绕组中的电流从Z 流入C 流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（b ）所示。
当ωt=2400时，0C i =，CZ 绕组中无电流；A i 为负，AX 绕组中的电流从X 流入A 流出；B i 为正，BY 绕组中的电流从B 流入Y 流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（c ）所示。
可见，当定子绕组中的电流变化一个周期时，合成磁场也按电流的相序方向在空间旋转一周。
随着定子绕组中的三相电流不断地作周期性变化，产生的合成磁场也不断地
A i A i
B i
C X B Y
C
Z
旋，因此称为旋转磁场。
图 5-4 旋转磁场的形成
（2）．旋转磁场的方向
旋转磁场的方向是由三相绕组中电流相序决定的，若想改变旋转磁场的方向，只要改变通入定子绕组的电流相序，即将三根电源线中的任意两根对调即可。
这时，转子的旋转方向也跟着改变。
3）．三相异步电动机的极数与转速
（1）．极数（磁极对数p ）
三相异步电动机的极数就是旋转磁场的极数。
旋转磁场的极数和三相绕组的安排有关。
当每相绕组只有一个线圈，绕组的始端之间相差1200空间角时，产生的旋转磁场具有一对极，即p=1；
当每相绕组为两个线圈串联，绕组的始端之间相差600空间角时，产生的旋转磁场具有两对极，即p=2；
同理，如果要产生三对极，即p=3的旋转磁场，则每相绕组必须有均匀安排在空间的串联的三个线圈，绕组的始端之间相差400（=1200/p ）空间角。
极数p 与绕组的始端
之间的空间角θ的关系为： 0120p θ=
ωt i i A i B i C O 120° 240° 360°×××××······(a) ωt = 0° (b) ωt = 120° (c) ωt = 240°A A A X X X B B B Y Y Y C C C Z Z Z ×。
