电机电气控制与PLC技术 单元三ppt课件.ppt

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1、单元三交流电动机的控制任务一交流异步电动机任务二三相异步电动机的基本控制任务三三相异步电动机的调速控制任务四三相异步电动机的PLC控制任务五单相异步电动机的控制任务六机械设备电路分析电动机自动控制方式大致可分为断续控制、连续控制和数字控制3种。在断续控制方式中，控制系统处理的信号为断续变化的开关量，如异步电动机的继电—接触器控制系统。在连续控制方式中，控制系统处理的信号为连续变化的模拟量，如某些设备的直流电动机调速系统。在数字控制方式中，控制系统处理的信号为离散的数字量，如机床的数控系统。　　本单元主要介绍交流异步电动机及其继电—接触器控制系统，同时介绍了PLC的应用

2、。任务一交流异步电动机任务要求(1)了解三相异步电动机的结构和工作原理。(2)熟悉三相异步电动机的特性。(3)掌握三相异步电动机的起动、反转及调速的原理。(4)了解单相异步电动机的原理、特性与使用。3.1.1三相异步电动机的结构与工作原理三相异步电动机结构简单、运行可靠、价格低廉、维修方便，在工业中获得广泛应用。1.三相异步电动机的基本结构　　三相异步电动机由定子和转子两个基本部分组成，如图3.1所示。定子铁芯为圆桶形，由互相绝缘的硅钢片叠成，铁芯内圆表面的槽中放置着对称的三相绕组U1U2、V1V2、W1W2。转子铁芯为圆柱形，也用硅钢片叠成，表面的槽中有转子绕组。转

3、子绕组有笼型和绕线型两种。笼型的转子绕组做成笼状，在转子铁芯的槽中放入铜条，其两端用环连接。也可以在槽中浇铸铝液，铸成一笼型。绕线型的转子绕组同定子绕组一样，也是三相，每相终端连在一起，始端通过滑环、电刷与外部电路相连。图3.1三相异步电动机结构原理图2.异步电动机的工作原理　　笼型与绕线型转子绕组只是结构不同，它们的工作原理是一样的。电动机定子三相绕组UlU2、V1V2、W1W2可以连接成星形也可以连接成三角形，如图3.2所示。假设将定子绕组连接成星形，并接在三相电源上，绕组中便通入三相对称电流，则其波形如图3.3所示。图3.2定子三相绕组的连接图3.3三相电流波形

4、三相电流共同产生的合成磁场将随着电流的交变而在空间不断地旋转，即形成所谓的旋转磁场，如图3.4所示。图3.4三相电流产生旋转磁场旋转磁场切割转子导体，便在其中感应出电动势和电流，如图3.5所示，电动势的方向可由右手定则确定。转子导体电流与旋转磁场相互作用便产生电磁力F施加于导体上。电磁力F的方向可由左手定则确定。由电磁力产生电磁转矩，从而使电动机转子转动起来。转子转动的方向与磁场旋转的方向相同，而磁场旋转的方向与通入绕组的三相电流的相序有关。如果将连接三相电源的三相绕组端子中的任意两相对调，就可改变转子的旋转方向。图3.5转子转动原理图在我国，工频(工业上用的交流电源的

5、频率)f1=50Hz，电动机常见极对数p=1~4。　　由工作原理可知，转子的转速n必然小于旋转磁场的转速n0(即所谓“异步”)。二者相差的程度用转差率s来表示一般异步电动机在额定负载时的转差率约为1%~9%。3.1.2三相异步电动机的特性三相异步电动机的定子绕组和转子绕组之间的电磁关系同变压器类似，其每相电路图如图3.6所示。图中，u1为定子相电压，R1、X1为定子每相绕组电阻和漏磁感抗，R2、X2为转子每相绕组电阻和漏磁感抗。图3.6三相异步电动机每相电路图在定子电路中，旋转磁场通过每相绕组的磁通为Φ=Φmsinωt，其中Φm是通过每相绕组磁通的最大值。定子每相绕组

6、中由旋转磁通产生的感应电动势为式中N1为定子每相绕组匝数。感应电动势的有效值为式中f1是e1的频率。　　由于绕组电阻R1和漏磁感抗X1较小，其上电压降与电动势E1比较可忽略不计，因此在转子电路中，旋转磁场在每相绕组中感应出的电动势为式中N2为转子每相绕组匝数。电动势的有效值为式中f2是转子电动势e2的频率。因为旋转磁场和转子间的相对转速为n0-n，所以当电动机结构参数固定，电源电压不变时，可得到转矩与转差率的关系曲线T=f(s)，称为电动机的转矩特性曲线，如图3.7所示。图中，与转矩最大值Tmax对应的转差率sc称为临界转差率。可令dT/ds=0，求出和图3.7电动机

7、的T=f(s)曲线1.固有机械特性三相异步电动机的固有机械特性是指异步电动机在额定电压和额定频率下，按规定的接线方式接线，定、转子电路外接电阻和电抗为零时的转速n与电磁转矩T之间的关系。　　上面已找到电磁转矩T与转差率s之间的关系，考虑到n=n0(1-s)，则用n=f(T)表示的异步电动机的机械特性如图3.8所示。图3.8三相异步电动机的固有机械特性为了描述三相异步电动机机械特性的特点，下面重点介绍几个反映电动机工作的特殊运行点。(1)起动点A。对应这一点的转速n=0(s=1)，电磁转矩T为起动转矩Tst(T=Tst)，起动转矩Tst