1、一、一、 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構二、二、 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理三、三、 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性四、四、 三相異步電動機的銘牌數據三相異步電動機的銘牌數據五、五、 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 六、六、 三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 第第5章章 數控機床常用電氣控制系統數控機床常用電氣控制系統 了解三相異步電動機的結構組成，熟悉異步電動機的工作原理，了解銘牌數據；理解和掌握三相異步電動機機械特性的分析方法；了解單相異步電動機的結構組成及其工作原理；熟悉常用低壓電器及在電路中的作用；掌握三相異步

2、電動機基本控制線路的分析方法；理解電動機的起動、制動、調速等概念。一、電機的分類一、電機的分類:1. 發電機發電機2 .電動機電動機直流電動機直流電動機交流電動機交流電動機同步電動機同步電動機異步電動機異步電動機鼠籠型鼠籠型1.1 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機的基本結構將機械能轉換為電能；將機械能轉換為電能；將電能轉換為機械能。將電能轉換為機械能。線繞型線繞型直流電機圖片23交流伺服電機步進電機二、三相異步電動機的結構二、三相異步電動機的結構二、 三相異步電動機的基本結構三相異步電動機定子轉子 三相異步電動機具有結構簡單、使用方便、運行可靠且效率高等優點，被廣泛應用于工農業生產中的各

3、種機床、水泵、通風機、鍛壓和鑄造機械、傳送帶、起重機及家用電器、實驗設備中。 1、定子：指其固定不動部分，主要包括：（1）、機座機座是電動機的支架，通常用鑄鐵或鑄鋼制成。（2）、定子鐵芯鐵芯硅鋼片 異步電動機的定子鐵芯是由0.5mm厚的硅鋼片疊壓制成的。定子鐵芯內圓沖有分布的槽。定子鐵芯構成異步電動機磁路的一部分。（1）、機座（3）、定子繞組定子繞組是由漆包線繞制而成，嵌入到定子鐵芯槽中。構成電機電路的一部分。 2、轉子：指其旋轉部分轉子 轉子轉子: :在旋轉磁場作用下，產生感應電動在旋轉磁場作用下，產生感應電動勢或電流。勢或電流。轉子鐵芯也是由0.5mm厚的硅鋼片疊壓制成。在其內圓沖有均勻分

4、布的槽，用來嵌放轉子繞組。轉子鐵芯構成電動機磁路的又一部分。（1）、轉子鐵芯鐵芯硅鋼片一般用45號鋼制成，用來傳遞電磁轉矩。（3）、轉子繞組轉子繞組大部分是澆鑄鋁籠型，大功率也有銅條制成的籠型轉子導體。轉子繞組構成電動機電路的另一部分。（2）、轉軸 繞線式異步電動機的轉子繞組與定子繞組相同，也是采用漆包線繞制成對稱三相繞組，嵌放到轉子鐵芯中。繞線式轉子三相繞組必須連接成星形，三個向外的引出端子與固定在轉軸上的三個相互絕緣的銅環相接，如下圖所示： 由于繞線式異步電動機的能采用轉子繞組串電阻起動和調速，因此起動性能和調速性能均比鼠籠式異步機優越。轉軸轉子鐵芯固定在轉軸上的三個銅滑環。Y接三相轉子繞

5、組分別與三個銅滑環相聯。變阻器電刷電刷與滑環緊壓，并通過輸電線與變阻器相聯。三、 三相異步電動機的工作原理 固定不動的轉子繞組和旋轉的定子磁場相切割而感應電動勢。 載流的轉子繞組處在磁場中，必定受到電磁力的作用。 兩個電磁力的大小相等、方向相反，因此對電動機轉軸形成了電磁轉矩于是轉子就順著定子磁場的方向轉動起來。模型電機的定子磁極模型電機的轉子繞組eei2FFn0電機轉動的關鍵是：旋轉的定子磁場！用右手定則判斷用左手定則判斷 120sin120sinsinmCmBmAtIitIitIi BiAXBYCZAiCiCiAiBiitmIoiCiAiBitmIo0n規定規定 i : “+” 首端流入，

6、尾端流出。首端流入，尾端流出。 i : “” 尾端流入，首端流出。尾端流入，首端流出。 AYCBZX()電流出電流出( )電流入電流入CiBiAii tAXYCBZAXYCBZAXYCBZNS0 t 60t 0n60 90t 600mIoSNSNAAXZBCYAAXYCBZ分析可知：三相電流產生的合成磁場是一旋轉的磁場分析可知：三相電流產生的合成磁場是一旋轉的磁場 即：即：2. .0t 60t 任意調換兩根電源進線任意調換兩根電源進線BiAXCZBYAiCi0mICiBiAi tiomINSNS 轉子旋轉的方向轉子旋轉的方向 與旋轉磁場的轉向相同。與旋轉磁場的轉向相同。n0三相異步電動機工作原

7、理概括 在對稱三相定子繞組中通入對稱三相交流電流產生氣隙旋轉磁場 轉子導體與磁場相切割感應電動勢，由于閉合生成感應電流轉子繞組在磁場中受到電磁力的作用轉子順著旋轉磁場的方向轉動起來。FF要改變電動機的旋轉方向：任調通入定子繞組中兩相電流的相序即可。 當電動機各相定子繞組的四個線圈首接首、尾接尾連接后分別構成三相定子繞組時，其磁極對數：NSSNmin/ r 30001506060 , 10pfnpmin/ r, 20pfnp)/( 6010分分轉轉pfn 2p180分）轉/( 50011p360分）轉/( 0003極對數極對數每個電流周期每個電流周期磁場轉過的空間角度磁

8、場轉過的空間角度同步轉速同步轉速)f(Hz501 3p120分）轉/( 00014p分分）轉轉/( 75090旋轉磁場轉速旋轉磁場轉速n0與頻率與頻率f1和極對數和極對數p有關有關。0nn 如果如果:0nn 00nnns有關轉差率的討論 00nnns電動機的轉差率隨著電動機轉速的升高而減小。 (1) 電動機起動瞬間，轉速n=0，轉差率s =1； (2) 電動機轉速最高時，轉速nn0，轉差率s 0； (3) 運行過程中，轉速0nn0，轉差率0s1；額定運行時額定運行時: s = 0.01 0.07 有一臺三相異步電動機，其額定轉速為975r/min。試求工頻情況下電動機的磁極對數和電動機的額定轉

9、差率。由于電動機的額定轉速接近于旋轉磁場的轉速，所以3975506060nfp即該電動機的極對數p=3，同步轉速n0=1000r/min。額定轉差率為：0.0251000975100000nnns22Tcos IKT 常數，與電常數，與電機結構有關機結構有關旋轉磁場旋轉磁場每極磁通每極磁通轉子電流轉子電流轉子電路的轉子電路的功率因數功率因數ilBF 22cos, , IT 四、三相異步電動機機械特性四、三相異步電動機機械特性21220222)(UsXRsRKT 21UTmsm1T0s21220222)(UsXRsRKT可得異步機的電磁轉矩特性曲線：最大電磁轉矩最大電磁轉矩對應最大電對應最大電磁

10、轉矩的臨磁轉矩的臨界轉差率。界轉差率。(1)額定轉矩TN 電動機額定電壓下以額定轉速nN運m)(Nr/min)()KW(9550602NNNNNnPnPT行，輸出額定機械功率 PN時，電機轉軸上對應輸出的機械轉矩為額定電磁轉矩TN。 最大轉矩反映了電動機帶最大負載的性能，我們把它與額定轉矩的比值稱為電動機的，即：TMT0s最大電磁轉矩起動電磁轉矩(2)最大轉矩TM 起動轉矩反映了異步機帶負載起動時的性能。起動轉矩與額定電磁轉矩之比稱作電動機的，即：NMmTTTst(3)起動轉矩Tst m通常在1.82.5之間。如果負載轉矩超過了最大轉矩，電動機將停轉。NststTT st通常在1.02.2之間

11、。如果電機的起動 轉矩Tst小于電動機軸上的負載阻轉矩TL時，電動機將無法起動。五、三相異步電動機的銘牌數據五、三相異步電動機的銘牌數據 三相異步電動機三相異步電動機型型 號號 Y132S6功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 聯聯 結結 Y轉轉 速速 960r/min 功率因數功率因數 0.76 絕緣等級絕緣等級 B1 1、型號型號 Y132S6 2p = 6n0 = 1000 r/min磁極數磁極數( 極對數極對數 p = 3 )機座長度代號機座長度代號機座中心高（機座中心高（mm）三相異步電動機三相異步電動機異步電動機產品名稱代號異步電

12、動機產品名稱代號五、三相異步電動機的銘牌數據五、三相異步電動機的銘牌數據 三相異步電動機三相異步電動機型型 號號 Y132S6功功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 聯聯 結結 Y轉轉 速速 960r/min 功率因數功率因數 0.76 絕緣等級絕緣等級 B2、額定功率、額定功率PN PN = 3kW軸上輸出機械功率的額定值軸上輸出機械功率的額定值3、額定電壓、額定電壓UN UN = 380V定子三相繞組應施加的線電壓定子三相繞組應施加的線電壓4、額定電流、額定電流IN IN = 7.2A 三相異步電動機三相異步電動機型型 號號 Y132S6功

13、功 率率 3 kW 頻頻 率率 50Hz電電 壓壓 380 V 電電 流流 7.2 A 聯聯 結結 Y轉轉 速速 960r/min 功率因數功率因數 0.76 絕緣等級絕緣等級 B定子三相繞組的額定線電流定子三相繞組的額定線電流5、額定功率因數、額定功率因數N= cos NP1N = 3 UNIN cos NPN = NP1N = 3 UNIN cos NN6、額定轉速、額定轉速 nN電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉速。電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉速。接線盒接線盒。通常。通常聯結聯結電機容量電機容量Y3kW 聯聯結結電電機機容容量量 kW4U2U1W2V1V2W1U1U2W2U2V

14、2V1W1U1W1V1W2V2指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為為A、E、B、F、H五級，五級，A級最低級最低(105C)，H級最高級最高(180C)。問題：問題：。 一般中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的一般中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的5 7 倍倍 7.5千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起動。動。星形星形-三角形三角形(Y ) 換接起動換接起動自耦降壓起動自耦降壓起動(3) 轉子串電阻起動轉子串電阻起動以下介紹降壓起動和轉子串電阻起動。以下介紹降壓起動和轉子串電阻起動。ZUIll3:Y 星形聯結時

15、星形聯結時ZUIll3 三三角角形形聯聯結結時時：Z31Y llII31YlIZlU+U1U2V1V1W1W2 lIlU+ZU1U2V1V2W1W2手柄上打，定子繞組形運行手柄下打，定子繞組成Y形起動優點：起動電流降為全壓起動時的1/3； QS1L3V2L2L1QS2 FU V1 U1 U2 W1 W2V1U1W1W2U2V2缺點：起動轉矩也降為全壓起動時的1/3。三相異步電動機三相異步電動機Y-起動器起動器閉合電源開關，為閉合電源開關，為電機通電做好準備電機通電做好準備lUU31P (a) 僅適用于正常運行為三角形聯結的電機。僅適用于正常運行為三角形聯結的電機。 )(2StUT (b) Y

16、起動起動 ststTIY 換接起動適合于空載或輕載起動的場合換接起動適合于空載或輕載起動的場合SYtst31TT UlU1W2V2W1+U2V1UP+Ul+U1W2V2W1U2V1L1L3L2FUQQ2R12220220)(st2IIRXREIRR滑環滑環電刷電刷定子定子轉子轉子起動電阻起動電阻 pfsnsn106011 f=50HzM3 +變頻調速方法變頻調速方法恒轉距調速（恒轉距調速（f1f1N）變頻調速方法可實現無級平滑調速變頻調速方法可實現無級平滑調速,調速性調速性能優異，因而正獲得越來越廣泛的應用。能優異，因而正獲得越來越廣泛的應用。A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSS

17、A1X1A2X2iiP=1 采用變極調速方法的電動機稱作雙速電機，采用變極調速方法的電動機稱作雙速電機，由于調速時其轉速呈跳躍性變化，因而只用在對由于調速時其轉速呈跳躍性變化，因而只用在對調速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床調速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機床上。等機床上。A1A2X1X2SNTn0no22RR2R2R( 變轉差率調速是繞線式電動機特有的一種調變轉差率調速是繞線式電動機特有的一種調速方法。其優點是調速平滑、設備簡單投資少，速方法。其優點是調速平滑、設備簡單投資少，缺點是能耗較大。這種調速方式廣泛應用于各種缺點是能耗較大。這種調速方式廣泛應用于各種提升、起重設備

18、中。提升、起重設備中。nnTLTLs sTs2R2Ro制動方法制動方法機械制動機械制動電氣制動電氣制動能耗制動能耗制動反接制動反接制動發電反饋制動發電反饋制動 電機斷電后由于機械慣性總要經過一段時間才能停下來。為了提高生產效率及安全，采用一定的方法讓高速運轉的電動機迅速停轉，就是所謂的制動。1、能耗制動n0=0當電動機三相定子繞組與交流電源斷開后，把直流電通入兩相繞組，產生固定不動的磁場n0。 電動機由于慣性仍在運轉，轉子導體切割固定磁場產生感應電流。 載流導體在磁場中又會受到與轉子慣性方向相反的電磁力作用，由此使電動機迅速停轉。MRNSFFn 能耗制動常用于生產機械中的各種機床制動。2、反接制動把與電源相接的三根火線中的任意兩根對調，使旋轉磁場改變方向，從而產生制動轉矩的方法。 反接制動適用于中型車床和銑床的主軸制動。Mn0NSFF3、發電反饋制動 起重機快速下放重物，使重物拖動轉子出現nn0情況時，電動機處于發電狀態，此時在轉子導體中感應電流，感應電流的方向與原電流方向相反，因此