,4.1,常用低压电器,低压电器是指在,1200V,及以下的交流电路或,1500V,及以下直流电路中工作的电器，主要用作接通或者断开电路。,低压电器的种类繁多，按控制作用分控制电器和保护电器；按操作方式分为手动电器（如闸刀开关、组合开关和按钮等）和自动电器（热继电器、交流接触器等）。,4.1 常用低压电器 低压电器是指在1200V,4.1.1,开关类控制电器,用途：,主要用来接通和断开不频繁操作的设备的电源。,（刀开关分为单极、双极和三极）,操作手柄,闸刀,1.,刀开关,4.1.1 开关类控制电器 用途：主要用来接通和断开不,2.,组合开关,（转换开关）,选择：,根据电源种类、电压等级、设备容量及使用场合来选用。广泛用于照明电路和在电动机控制电路作电源引入用。,注意：,刀开关安装时，合闸状态手柄必须向上，不得倒装。,用途：,接通或切断电源、控制小型笼型电动机的起动、停止、正反转等。,LW5D,系列万能转换开关适用于交流,50HZ,、额定电压至,500V,及以下控制线路中。,手柄,文字符号及图形符号,Q,2. 组合开关（转换开关）选择：根据电源种类、电压等级、设,HZ5B,型组合开关，适用于交流,50HZ,，额定电压,380V,及以下的电路中，可作电动机起动、停止、换向、变速之用。,文字符号及图形符号,Q,选择：,根据控制要求、工作,电流及工作电压选择。,HZ5B型组合开关，适用于交流50HZ，额定电压38,转换开关,（,Q,）,转换开关（Q）,4.1.2,按钮,用途：,接通或切断控制电路。,LAY39,系列按钮,按钮结构图,按钮帽,复位弹簧,动断,触点,动合,触点,SB,SB,文字符号及图形符号,动合触点,（常开触点）,动断触点,（常闭触点）,按钮帽,复位弹簧,动断,触点,动合,触点,按钮帽,复位弹簧,动断,触点,动合,触点,4.1.2 按钮用途：接通或切断控制电路。 LAY39按钮,按钮,（,SB,）,按钮（SB）,4.1.3,熔断器,用途：,短路保护电器,当电路发生短路和严重过载时，它的熔体能迅速熔断，从而切断电路，使导线和电气设备不致损坏。,结构：,熔体（俗称保险丝）、熔管、熔座三部分组成。,FU,文字符号和图形符号,4.1.3 熔断器用途：短路保护电器结构：熔体（俗称保险丝,RT14,圆筒形熔断器,熔断器底座,螺旋式熔断器,RT14圆筒形熔断器熔断器底座螺旋式熔断器,熔体额定电流的选择：,1.,照明线路等没有冲击电流的负载,熔体额定电流被保护设备,的额定电流,2.,一台电动机的熔体,熔体额定电流,电动机的起动电流,2.5,熔体额定电流,电动机的起动电流,1.6 2,如果电动机起动频繁，则为,3.,多台电动机合用的总熔体,熔丝额定电流,= (,1.5 2.5),容量最大的,电动机额定电流,+,其余电动机额定电流之和,熔体额定电流的选择：熔体额定电流被保护设备的额定电流2.,4.1.4,交流接触器,线圈,主触点,辅助,触点,动铁心,静铁心,i,主触点,辅助,触点,动铁心,交流接触器示意图,用途：,用来频繁地接通或分断带有负载的主电路（如电动机）的自动控制电器。,i,复位弹簧,4.1.4 交流接触器线圈主触点辅助动铁心静铁心i主触点辅,交流接触器,辅助触点,灭弧罩,线圈,主触点,交流接触器辅助触点灭弧罩线圈主触点,电动机及其控制课件,线圈,KM,交流接触器的图形和文字符号,辅助触点,主触点,动合触点,动断触点,选择接触器主要考虑：,主触点额定电压、额定电流；辅助触点种类、数量及触点额定电流；电磁线圈的电源种类，颁率和额定电压。,主触点电压、电流 ,负载额定电压、电流电流,线圈KM交流接触器的图形和文字符号辅助触点主触点动合触点动断,4.1.5,热继电器,i,i,热元件,双金属片,动断,触点,复位,按钮,扣板,弹簧,i,i,i,i,热元件,双金属片,动断,触点,复位,按钮,扣板,弹簧,热继电器原理图,用途：,主要用于电动机的过载保护。,热继电器的图形和文字符号,动断触点,FR,热元件,4.1.5 热继电器ii热元件双金属片动断复位 扣板 弹簧,热继电器的原理图,热继电器的原理图,4.1.6,中间继电器,用途：,用来传递或转换信号，或同时控制多个电路，也可以直接控制小容量电动机或其它电气执行元件。,结构：,与交流接触器基本相同，只是容量小些，触点多些。,选用：,中间继电器主要考虑电压等级和触点数量。,4.1.6 中间继电器 用途：用来传递或转换,7.1.8,自动空气开关（空气断路器）,自动空气开关示意图,主触点,释放,弹簧,连杆装置,锁钩,过电流脱扣器,欠,电,压,脱,扣,器,用途：,用于低压电路的短路、严重过载及欠电压保护。,7.1.8 自动空气开关（空气断路器）自动空气开关示意图主,自动空气开关,自动空气开关,正常情况下过流脱扣器的衔铁是释放着的，严重过载或短路时，线圈因流过大电流而产生较大的电磁吸力，把衔铁往下吸而顶开锁钩，使主触点断开，起过流保护作用。欠压脱扣器在正常情况下吸住衔铁，主触点闭合，电压严重下降或断电时释放衔铁而使主触点断开，实现欠压保护。电源电压正常时，必须重新合闸才能工作。,正常情况下过流脱扣器的衔铁是释放着的，严重过载或短路时，线圈,4.3,三相异步电动机的控制电路,4.3 三相异步电动机的控制电路,4.3.1,单向运转控制电路,一、用刀开关（,或转换开关,）直接控制电路,优点：,控制电路简单。,缺点：,没有失压保护,;,不能实现遥控和自控；,不便频繁起、停控制。,M,3 ,Q,FU,刀开关控制电路,4.3.1 单向运转控制电路 一、用刀开关（或转换开关）直,二、用接触器、按钮控制的单向运转电路,1.,点动控制电路,KM,Q,FU,M,3 ,KM,SB,主电路,控制电路,闭合开关,Q,接通电源,按,SB,KM,线圈得电,KM,主触点闭合,动,作,过,程,M,运转,松,SB,KM,线圈失电,M,停。,M,3 ,KM,Q,FU,M,3 ,KM,SB,二、用接触器、按钮控制的单向运转电路 1. 点动控制电路K,点动控制,点动控制,KM,SB,ST,KM,Q,FU,M,3 ,2.,单向运行控制电路,FR,自锁,KM,SB,STP,用接触器本身的触点使其线圈保持通电的环节称,自锁环节,。,工作过程：,按下,SB,ST,KM,得电,电动机起动,按下,SB,STP,KM,断电,电动机停止。,FR,过载保护,KMSBSTKM FUM 2. 单向运行控制电路FR自,直接起动控制原理图,直接起动控制原理图,直接起动控制结构图,直接起动控制结构图,起动过程,：按下起动按钮,SBl,，接触器,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,SBl,后,KM,线圈持续通电，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。,停止过程,：按下停止按钮,SB2,，接触器,KM,线圈断电，与,SBl,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。,起动过程：按下起动按钮SBl，接触器KM线圈通停止过程：按下,与,SB,l,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。,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。,与SBl并联的KM的辅助常开触点的这种作用称,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。,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。,起零压（或欠压）保护的是接触器KM本身。,4.3.2,可逆运转控制电路,FU,KM,F,Q,M,3 ,FR,KM,R,KM,F,主触点接通，电动机,正转,。,KM,R,主触点接通，电动机,反转,。,KM,F,、,KM,R,不能同时接通，否则造成电源短路。,注意,？,KM,F,、,KM,R,同时接通，会出现什么问题？,主电路,4.3.2 可逆运转控制电路FUKMFQMFRKMR KM,KM,F,SB,STP,SB,F,FR,KM,R,SB,R,KM,R,FU,KM,F,Q,M,3 ,FR,KM,R,KM,F,KM,R,KM,F,互锁,笼型电动机正反转控制线路,主触点闭合,正转,按,SB,F,KM,F,通电,辅动合闭合,自锁,辅动断开,互锁,存在问题：,要想改变电机转向，必须先按停止按钮。,KMFSBSTPSBFFRKMRSBRKMRFUKMFQMF,具有互锁环节的正反转控制电路,具有互锁环节的正反转控制电路,KM,F,KM,F,SB,STP,SB,F,FR,KM,R,SB,R,KM,R,KM,R,KM,F,采用,复合按钮,的,电动机正反转控制线路,FU,KM,F,Q,M,3 ,FR,KM,R,要想改变电机转向，不必先按停止按钮，直接按相应的起动即可。,双重互锁,KMFKMFSBSTPSBFFRKMRSBRKMRKMRKM,补充：,基本电气识图,绘制电气原理图的规则：,继电,接触控制电气图分为,电气控制原理图,电气设备安装图,电气设备接线图,1.,电器原理图分为主电路和控制电路。主电路画 在左侧（或上方），控制电路画在右侧（或下方） 。各电气元件按动作顺序由上到下、从左到右依次排列。,补充：基本电气识图 绘制电气原理图的规则：继电接触控制电气,2.,电气元件必须用国家统一规定的图形符号和文字符号标注。,3.,同一电器的各部件如线圈和触点常常不画在一起，但用同一文字标明。,4.,电气控制原理图中的全部触点都按“ 常”状态绘出。,1.,首先了解控制系统的主要技术性能及机械传动、液压和气动的工作原理。,识图注意问题：,2. 电气元件必须用国家统一规定,3.,结合说明书或有关的技术资料把控制线路划分成几个部分，按动作先后逐一进行分析。,4.,搞清各电器之间的动作关系，相互间的联锁及电路的保护环节等。,2.,先看主电路，由电源到被控设备（由上到下），了解各电气设备的特点和控制要求。,3. 结合说明书或有关的技术资料把控制线路划,异步电动机,是把交流电能转变为机械能的动力机械，广泛,应用于工业,（如：,机床、纺织机械、起重机、矿山机械等）、,农业,（脱粒机、粉碎机、水泵及加工机械等）、,家用电器,（电风扇、空调、洗衣机、电冰箱及小功率电动工具等）。,电动机,发电机,电机,直流电机,交流电机,同步电机,异步电机,（,笼型、 绕线型）,特殊电机,三相异步电机,单相异步电机,本章重点介绍三相异步电机。,异步电动机是把交流电能转变为机械能的动力机械,三相异步电机,接线盒,转轴,三相异步电机接线盒转轴,三相异步电动机的结构,机座,定子铁心,定子绕组,接线盒,端盖,罩壳,风扇,转子,主要部件是由定子和转子两大部分组成。,此外，还有端盖、轴承、风扇等部件。,转轴,三相异步电动机的结构机座定子铁心定子绕组接线盒端盖罩壳风扇转,1.,定子,三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕 组组成。,定子绕组,机座,铁心,定子铁心冲片,U,1,U,2,三相定子绕组,（,U,相）,1.定子定子绕组机座铁心定子铁心冲片U1U2三相定子绕组（U,2.,转子,根据转子绕组结构的不同分为：,三相异步电动机的转子是由转子铁心、转子绕 组和转轴组成。,转子铁心冲片,铁心,转子绕组,转轴,笼型转子,去掉铁心后的转子导条,（转子铁心槽内嵌有铸铝导条）,笼型转子,绕线型转子,（转子铁心槽内嵌有三相绕组）,2. 转子根据转子绕组结构的不同分为： 三相异步,旋转磁场,1.,旋转磁场的产生,三相异步电动机的定子铁心中放入三相定子绕 组。,定子绕组,U,1,U,2,V,1,V,2,W,1,W,2,U,1,V,1,W,1,i,u,i,v,i,w,定子绕组,Y,接,接入三相对称电源。, t,0,2,i,u,i,w,i,v,i,旋转磁场1.旋转磁场的产生 三相异步电动机,t,=0,i,u,= 0,i,v,为,负,值,i,w,为,正,值,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,t,=0,360,240,120,t,= 120,t,= 240,t,= 360,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,N,N,N,S,S,S,2.,磁场的旋转方向,与绕组中电流的相序一致,U-V-W-U,。, t,0,2,i,u,i,w,i,v,i,t =0U1V1V2W1W2U2+U1V1V2W1W2,空间相差,120,角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场，,磁场的旋转方向,与绕组中电流的相序一致。,如果改变流入三相绕组的电流相序,就能改变旋转磁场的旋转方向，三相异步电动机的旋转方向也就跟着改变。,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,如果电流的相序为,U-V-W-U,则旋转磁场为顺时针方向。,n,1,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,空间相差120 角的三相绕组，通入对称三相电流时，, t,0,i,u,i,w,i,v,i,t,=0,360,240,120,U,1,V,1,W,1,i,u,i,w,i,v,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,t,= 120,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,+,+,N,S,t,=0,t,= 240,绕组中电流的相序为,U- W - V -U,，,磁场逆时针旋转。,把三相异步电动机的三根线任意调换两根与电源相接，电动机旋转方向反向。,t,= 360, t0iuiwivit=0360240120U1,旋转磁场的磁极对数,p,与取决于三相定子绕组的结构和连接方式。,3.,旋转磁场的磁极对数,p,4.,旋转磁场的转速,n,0,(,转,/,每分）,电源频率,电动机的磁极对数,750,1000,1500,3000,4,3,2,1,p,n,(,转,/,每分,),旋转磁场的磁极对数p与取决于三相定子绕组的结构和连接,U,1,U,2,V,1,V,2,W,1,W,2,+,+,S,N,三相异步电动机的运转原理,+,f,f,转子,转速,n,旋转的磁场可以带动转子同方向旋转,异步电动机原理图,+,+,+,转子,定子,磁场转速,n,1,n,三相异步电动机转子在旋转磁场的作用下转动起来，其转向与旋转磁场的转向相同。,磁场转,速,n,1,转子,感应电动势,(,电流,),U1U2V1V2W1W2+SN三相异步电动机的运转原理+,n,= (1,s,),n,1,转差率：,0 ,s,s,N,= 0.01 0.06,例,一台额定转速为,1450r/min,的三相异步电动机，,求：,额定转差率。,解：,因为,s,N,= 0.01 0.06,，所以该电动机为,4,极电机，旋转磁场转速为,1500 r/min,。,n = (1s) n1转差率：0 s sN= 0.,三相异步电动机的机械特性,S,T,em,1,0,T,st,T,m,s,m,s,N,T,N,T,em,=,f,(,S,),T,N,额定转矩,T,m,最大转矩,T,st,起动定转矩,电动机的电磁转矩与转差率之间的关系,当,U,1,、,R,2,、,X,20,为固定值时，,三相异步电动机的机械特性STem10TstTmsmsNTNT,机械特性,:,电动机的电磁转矩与转速之间的关系曲线。,T,em,=,f,(,S,),n,=,f,(,T,em,),三相异步电动机的机械特性,稳定运行时，电动机轴上输出的转矩等于负载转矩,T,em,T,2,稳定运行区域：,AB,段,当负载转矩发生变化时，电动机能自动调节到新的稳定运行状态。,如：,在,N,点稳定运行，,T,N,=,T,2,，,当,T,2,，,n,T,em,时在,D,点稳定。,n,0,n,1,T,em,A,B,T,st,T,m,n,N,T,N,N,D,n,D,机械特性:电动机的电磁转矩与转速之间的关系曲线。Tem =,n,0,n,1,T,em,T,st,T,m,n,N,T,N,N,1.,额定转矩,T,N,电动机额定运行时的转矩,P,N,单位：千瓦（,kW,）,n,N,单位：转每分（,r/min,）,T,N,单位：牛,米（,N,m,）,例,有两台功率相同的异步电动机，一台,P,N,=7.5 kW,，,n,N,=962r/min,，,U,N,=380V,，另一台,P,N,=7.5 kW,，,n,N,=1450r/min,，,U,N,=380V,，求电动机额定转矩。,解,第一台,第二台,n0n1TemTstTmnNTNN 1. 额定转矩TN,2.,最大转矩,T,m,令,代入得,:,s,m,R,2,而与,U,1,无关,T,m,U,1,2,而与,R,2,无关,n,0,T,em,U,1,s,m,0,T,m,R,2,T,em,n,2. 最大转矩Tm令代入得: sm R2而与U1无关Tm,3.,起动定转矩,T,st,过载能力,(,最大转矩倍数,),Y,系列三相异步电动机,T,2,2.2,起动瞬间,n,=0,，,s,=1,当,负载转矩,T,2,T,st,时，,电动机可,带负载起动,。,起动转矩倍数,T,st,起动转矩越大，起动就越迅速。,Y,系列三相异步电动机,K,st, 1.7 2.2,3. 起动定转矩Tst 过载能力 (最大转矩,三相异步电动机的铭牌和技术数据,铭牌的作用：,向使用者简要说明电动机的一些额定数据和使用方法。,例：某电动机铭牌数据如下。,三相异步电动机,型号,Y132 M - 4,功率,7.5kW,频率,50H,Z,电压,380V,电流,15.4A,接法,转速,1440 r/min,绝缘等级,B,工作方式,连续,年 月 编号,电机厂,三相异步电动机的铭牌和技术数据铭牌的作用：向使用者简要说明电,1.,型号,Y 132 M - 4,三相异步电动机,机座中心高,(mm),磁极数,机座长度代号,(S,短机座,;M,中机座,;L,长机座,),2.,功率,P,N,额定运行时，轴上输出的机械功率。,输入功率,效率,3.,电压,U,N,额定运行时，定子绕组上应加的,线电压,。,4.,电流,I,N,在,U,N,、,P,N,时，,流入定子绕组的,线电流,。,5.,转速,n,N,在,U,N,、,P,N,、,I,N,时，,电动机,转子,的转速。,1. 型号Y 132 M - 4三相异步电动机机座中心高,6.,接法,电动机三相定子绕组的接线方法。,接线盒,接线盒,接,Y,接,6. 接法 电动机三相定子绕组的接线方法。接线盒接线盒,7.,频率,f,N,我国电网频率为,50H,Z,。,8.,温升及绝缘等级,电动机常用绝缘材料分为五个等级。,A,E,B,F,H,最高允许温度,/,C,105,120,130,155,180,9.,工作方式,连续工作、短时工作、断续周期工作。,10.,其他,可从电工手册中查得,功率因数、效率、,7. 频率 fN 我国电网频率为50HZ。8. 温升,三相异步电动机的选择,1.,电动机容量（功率）的选择,选择,原则,电动机的起动转矩应大于负载转矩。,电动机在运行时的温升不超过其容许值。,电动机应具有一定的过载能力。,选择,方法,调查统计类比法。,分析计算法。,三相异步电动机的选择1. 电动机容量（功率）的选择选择电动机,2.,电动机类型的选择,结构简单，工作可靠，维护方便。但起动性能差，适用于空载或轻载起动的生产机械（风机、水泵、一般机床等）。,价格较贵，起动性能好，适用于起重机、轧钢机等。,3.,结构形式的选择,卧式（轴为水平）、立式（轴为垂直）、,开启式、,封闭式、,防护式。,绕线型电动机：,笼型电动机,（可优先考虑）,2. 电动机类型的选择 结构简单，工作可靠，维,4.,额定电压的选择,5.,转速的选择,电动机的转速愈低则体积愈大，价格也愈高，功率因数和效率也就低，同步转速有,3000 r,min,；,1500r,min,；,1000 r,min,；,750 r,min,等。,一般情况下，可选用同步转速为,1500 r,min,的电动机。,4100kW,的电动机的一般为,380V,，,接。,3kW,以下一般为,380V,，,Y,接。,100kW,以上可考虑额定电压为,3,、,6,或,10kV,的高压电动机。,4. 额定电压的选择5. 转速的选择 电动,单相异步电动机,1,基本工作原理,2,起动方法,单相异步电动机1 基本工作原理2 起动方法,1,基本工作原理,单相异步电动机,单相定子绕组，笼型转子。,结构：,工作原理及特点：,单相定子绕组产生的是脉动磁场，可分解为大小、转速相同而转向相反的两个磁场，当,S,=1,时，对转子产生的合成力矩为零，所以,起动转矩为零,。,常用类型：,电容分相式,、,罩极式,单相异步电动机。,电源：,单相交流电源。,功率：,几,几百瓦。,用途：,家用电器（风扇、冰箱、洗衣机等） 及功率不大的电动工具。,1 基本工作原理单相异步电动机单相定子绕组，笼型转子。结构,2,起动方法,S:,离心力开关,1.,分相起动,1:,工作绕组,2:,起动绕组,空间相隔,90,起动绕组电流与工作绕组电流不同相,(,分相,),产生旋转磁场。,相量图,电机运转方向：,由起动绕组转向工作绕组。,改变电容,C,的串联位置（串在绕组,1,），电机,反转,。,S,1,-,2,M1,+,C,2 起动方法S: 离心力开关1. 分相起动1: 工作绕组2,定子绕组,2.,罩极起动,1,和,2,形成一个向罩极部分,移动的磁场,。,1,2,u,凸极定子,短路铜环,笼型,转子,电机旋转方向：,未罩极转向被罩极。,n,定子绕组2.罩极起动1和2形成一个向罩极部分移动的磁场。,三相异步电动机运行时断了一相线，相当于单相异步电动机，称为,缺相,运行。,若在起动时缺相,，则不能起动，且电流很大，应立刻切断电源，否则电动机很快被烧毁。,若在运行时缺相,，则能够继续转动,如果,仍带,额定负载,电流会超过额定值，电动机易被烧坏。,三相异步电动机的缺相运行,三相异步电动机运行时断了一相线，相当于单相,