船舶电气设备及系统 第6章 控制电机 （7）
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1 第六章 控 制 电 机
本章主要内容：简要介绍船舶上常用的伺服电动机、测速发电机和自整角机等控制电机。
控制电机的主要功能：是完成控制信号的传递和转换；
主要技术指标：动作迅速灵敏、准确和可靠，体积小、重量轻等。
6.1伺服电动机
功能和用途：将信号电压大小和极性的变化灵敏、准确地转换成转矩、转速量；
分类：接受交（直）流电压信号的交（直）流伺服电动机
6.1.1 交流伺服电动机（与分相式异步电动机相似）
1 结构特点
定子：空间相隔90°的励磁绕组和控制绕组。
转子：鼠笼转子和杯形转子两种。
鼠笼转子：同三相鼠笼式电动机的转子结构；
杯形转子：可视为由无数并联的导体条组成，杯形转子内放置固定的内铁心定子以减小磁阻。
两种转子都要求转动惯量小且导体电阻大，有利于消除自转。
2 工作原理
励磁绕组与电容C串联后接到交流电源上，其电压为U。，控制绕组接控制电压U2。
U2和U1 频率相等，相位差接近于90°。因此，两个绕组中产生的电流I1和I2的相位差也应近似于90°。这样，在空间相隔90°的两个绕组，分别通入在相位上相差90°的两个电流，便产生两相旋转磁场，转子在该旋转磁场的作用下产生转动。 图6-1 杯形转子伺服电动机的结构船舶电气设备及系统 第6章 控制电机 （7）
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2 当 U1不变时，控制电压U2↑(↓)→n↑(↓)；改变U2的相位，可实现电动机反转； 在运行中当变为零，电动机立即停转，这是交流伺服电动机的特点。
＊3 运行特性
交流伺服电动机的输出功率一般是0.1～100W，其电源频率有50Hz和400Hz等多种。
三相异步电动机的基本控制单元电路
一、三相异步电动机的基本控制单元电路
（一）三相异步电动机的点动、起停、自锁电路
1.点动控制线路
点动控制线路是用按钮、接触器控制电动机运转的最简单的控制线路，如图6-9所示。
起动：合上电源开关QS→按下起动按钮SB→接触器KM 线圈得电→KM主触头闭合→电动机M运行。
停止：松开按钮SB→接触器 KM线圈失电→KM主触头断开→电动机M失电停转。
停止使用时要断开电源开关QS。
点动控制线路的端子接线和按钮实际接线图如图6-10所示，控制线路的实物接线图如图6-11所示。
图6-9 点动正转控制电路图
2.接触器自锁正转控制线路
如果要求电动机在起动后能连续运行，采用图6-9的点动控制线路就不能满足要求了。因为要使电动机M连续运行，起动按钮SB就一直不能断开，这显然不符合实际电气控制的要求。所以为了使电动机连续运行，可采用图6-12所示的接触器自锁正转控制线路。其工作原理如下：首先合上电源开关Q。
图6-10 点动控制线路的端子接线按钮实际接线图
（a）端子接线图；（b）按钮实际接线图
图6-11 点动控制线路的实物接线图
图6-12
接触器自锁正转控制线路
（a）主电路；（b）控制电路
当松开SB1动合触头恢复分断后，因为接触器KM的动合辅助触头闭合时已将SB1短接，控制电路仍保持接通，所以接触器KM继续得电，电动机M实现连续运转。像这种当松开起动按钮SB1后，接触器KM通过自身动合触头而使线圈保持得电的作用叫做自锁（或自保）。与起动按钮SB1并联起自锁作用的动合触头叫自锁触头（也称自保触头）。
当松开SB2其动断触头恢复闭合后，因接触器KM的自锁触头在切断控制电路时已分断，解除了自锁，SB1 也是分断的，所以接触器KM不能得电，电动机M也不会转动。
接触器自锁正转控制线路的端子接线和按钮实际接线图如图6-13所示，其实物接线图如图6-14所示。
图6-13
机电传动控制的基础教学与实例应用
ﻭﻭﻭﻭ 教师的任务是“引导",不是一味的“讲”,需要提出问题,然后调动学生的积极性，引导学生自己去探究。学生的任务不在是被动的“听”,是通过个人主动的学习、思考，将自己所学知识应用于解决实际问题，从而获取新知识。教学的过程一般是“导入实例—问题的提出—分析探究-解决问题-结论".该教学方法贴近生产，能够将单调的课堂讲授转变为探究实际问题的解决方法，非常适合《机电传动控制》这类对学生来说，知识点多、难度大的机电专业课。ﻭ 一、从实例入手，提出问题引发学生兴趣ﻭ 教师要围绕控制电路的内容，找出恰当的实例问题作为课程的前导,要调动学生的求知欲。通过提出实例问题引发学生的兴趣，让学生充分利用已学知识点去思考，调动学习的积极性和主动性.对于该节内容,以异步电动机的如何启动为例。首先，授课时通过复习提出异步电动机启动的要求。异步电动机启动的主要性能要求是：一、要有足够大的启动转矩.二、启动电流越小越好.由于电动机启动的瞬间,转子处于静止状态,启动电流可达额定电流的5~7倍,但由于功率因数的存在，启动转矩却不大，这就导致了启动性能与生产机械对电动机的要求相矛盾。
二、结合实例进行分析ﻭ 整个探究活动室围绕问题展开的，也因问题得出结论而结束，问题设计与展示,关系到整个教学能否达到目的。在对异步电动机启动进行分析过程中，由上述的电机启动要求引出问题—-—哪些条件允许的情况下可以直接启动？教师引导学生复习前面的已学知识点:由于启动电流大，那么就要考虑到变压器容量。有变压器供电的情况下，如果生产要求电动机频繁启动,那么要求电机功率小于变压器容量的20%.电动机不经常启动，则电机的功率可小于变压器容量的３0％。在这种情况下，可以直接启动,要求空载或者轻载。接着探究电机启动为什么用接触器启动?电动机能否直接通过刀闸接电源?同学们自己经过思考探究后得出普通刀闸在分断电源时有电弧产生,工作人员在生产中手上经常有汗渍，有安全隐患.另一方面，生产中停电后若生产者没有断开刀闸就离开生产现场，供电恢复后,生产现场无人值守,会引发安全事故。所以生产用电机以接触器启动为佳,通过学生自己分析得出的结论,掌握的知识更牢固。
45张电动机控制电路图
用胶盖瓷底的刀开关进行手动正转控制电路
利用铁壳开关手动正转控制电路
采用转换开关的控制电路
用倒顺开关的正反转控制电路
具有自锁的正转控制电路
具有过载保护的正转控制电路
点动与连续运行控制电路
避免误操作的两地控制电路
三地（多地点）控制电路
电动机间歇运行电路
电动机短时间停电来电后自动快速再起动电路
按钮连锁的正反转控制电路
接触器连锁的正反转控制电路
按钮、接触器复合连锁的正反转控制电路
用按钮点动控制电动机启停电路
具有三重互锁保护的正反转控制电路
接触器连锁的点动和长动正反转控制电路
防止正反转转换期间相间短接的三接触器控制电路
用连锁继电器防止正反转转换相间短接的控制电路
单线远程正反转控制电路
仅用一个按钮控制电动机正反转的电路
直流电动机正反转控制电路
用转换开关预选的正反转启停控制电路
自动往返控制电路
仅用一个行程开关实现自动往返控制电路
带有起动熔丝的起动电路
仅用一个按钮控制电动机启停电路
单线远程控制电动机启停电路
能发出启停信号的控制电路
两台电动机按顺序起动同时停止的控制电路
两台电动机按顺序起动分开停止的控制电路
自动切换的两台电动机按顺序起动逆序停止电路
电动机延时开机的间歇运行电路
带有报警装置的电动机短暂停电来电后自动再起动电路
电动机长时间停电来电后自动再起动电路
两条运输原料传送带的电气控制电路
多台电动机可同时起动又可有选择起动的控制电路
低速脉动控制电路
电动阀门控制电路(之一)
电动阀门控制电路(之二)
串励直流电动机刀开关可逆控制电路
HZ5系列组合开关应用电路
用GYD-16/C型气压开关控制电动机电路
电动葫芦的电气控制电路
用八挡按钮操作的行车控制电路
