课 题 授课班级 第七章 三相异步电动机控制电路 第一节 起动控制 课 型 授课时数 新课 1 教学目标 了解三相异步电动机直接起动控制及单向点动与连续控制线路的组成和工作原理。 教学重点 三相异步电动机单向点动与连续控制线路的组成和工作原理 教学难点 三相异步电动机连续控制线路的组成和工作原理。 学情分析 教学效果 教后记 A、新授课 新授课 第一节 起动控制 为了使电动机能够按照设备的要求运转，需要对电动机进行控制。电动机的控制电路通常由电动机、控制电器、保护电器与生产机械及传动装置组成。传统的电动机控制系统主要由各种低压电器组成，称为继电器-接触器控制系统。如下图所示为一个最简单的三相电动机控制电路。用一个闸刀开关控制电动机的起动和停机，用三相熔断器对电动机进行短路保护，这个简单的电路就具有对电动机进行控制和保护的基本功能，但只能进行手动控制。自动控制电路由各种开关、继电器、接触器等电器组成，它能够根据人所发出的控制指令信号，实现对电动机的自动控制、保护和监测等功能。 所谓“起动”，是指电动机通电后转速从零开始逐渐加速到正常运转的过程。 异步电动机在开始起动的瞬间，定子绕组已接通电源，而转子因惯性仍未转动起来，此刻n=0，s＝l，转子绕组感应出很大的电流，定子绕组的起动电流也可达到额定电流的5～7倍。虽然起 动时转子电流很大，但因为转子功率因数却最低，所以起动转矩并不大，最大也只有额定转矩的2倍左右。因此，异步电动机起动的主要问题是：起动电流大而起动转矩并不大。 在正常情况下，异步电动机的起动时间很短（一般为几秒到十几秒），短时间的起动大电流一般不会对电动机造成损害（但对于频繁起动的电动机则需要注意起动电流对电动机工作寿命的影响），但它会在电网上造成较大的电压降从而使供电电压下降，影响在同一电网上其他用电设备的正常工作，同时又会造成正在起动的电动机起动转矩减小、起动时间延长甚至无法起动。 另一方面，由于异步电动机的起动转矩不大，因此有的用异步电动机拖动的机械可让电动机先空载或轻载起动，待升速后再用机械离合器加上负载。但有的设备（如起重机械）要求电动机能带负载起动，因此要求电动机有较大的起动转矩。但过大的起动转矩又可能会使电动机加速过猛，使机械传动机构受到冲击而容易损坏，所以有时又要求电动机在起动时先减小其起动转矩，以消除转动间隙，然后再过渡到所需的起动转矩有载起动。 综上所述，对异步电动机起动的基本要求是：在保证有足够的起动转矩的前提下尽量减小起动电流，并尽可能采取简单易行的起动方法。 在一般情况下，如果电动机的容量不超过供电变压器容量的20％～30％。则可以把电动机直接接到电网上进行起动，称为“直接起动”。直接起动方法简单易行、工作可靠且起动时间短。但要求能够将电动机起动所造成的电网电压降控制在许可范围以内（一般不超过线路额定电压的5%）。一般7.5 KW以下的电动机允许直接起动。 如果电动机的容量相对于供电变压器的容量较大，就不能采取直接起动，而需要降压起动。所谓“降压起动”，就是起动时采用各种方法先降低电动机定子绕组的电压，（讲解、演示） （讲解） （讲解、演示） （讲解、演示） （讲解、演示） （结合实例讲解） 以减小起动电流，待电动机升速后再加上额定电压运行。降压起动的主要问题是造成起动转矩的减小，所以应保证有足够的起动转矩。 一、三相异步电动机直接起动控制 对于小容量电动机的起动，在控制条件要求不高的场合，可以使用胶盖闸刀、铁壳开关等简单控制装置直接起动。如右图所示为用刀开关控制的三相异步电动机直接起动电路的原理图。 电路的工作原理是： 起动：合上电源开关QS→三相异步电动机通电→电动机起动。 停止：断开QS→电动机断电停转。 该电路除电动机外，使用的电器有刀开关和熔断器两种。 二、三相异步电动机点动控制 点动控制电路是用最简单的控制电路（又称为二次电路）控制主电路，完成电动机的全压起动。其电路结构如下图所示。三相电源经过隔离开关QS、主电路熔断器FU1、交流接触器主触点KM到电动机M构成主电路。由二次电路熔断器FU2、动合（常开）按钮SB和接触器线圈KM组成二次电路。二次电路除具有控制功能外，还具有保护和信号指示功能。 电路工作原理是： 起动：闭合QS，接通电源→按下动合按钮SB→控制电路通电→接触器线圈KM通电→接触器动合主触点闭合→主电路接通→电动机M通电起动。 停止：放开动合按钮SB→控制电路分断→接触器线圈KM断电→接触器动合触点KM分断→主电路分断→电动机M断电停转。 该电路只要按SB电动机即转动，松开按钮SB即停止转动，因此称为点动控制。 三、三相异步电动机连续运转控制 对于需要较长时间运行的电动机，用点动控制是不方便的。因为一旦放开按钮SB，电机立即停转。因此，对于连续运行的电动机，可在点动控制的基础上，保持主电路不变，在控制电路中串联动断（常闭）按钮SB1（2-3），并在起动按钮SB2上并联一副接触器动合辅助触点KM（3-4）即可成为电动机连续运转控制电路，如右图所示。 从右图可见，主电路与点动控制电路相同。在控制电路中，起动按钮SB2是分断的即接常开触点。只要SB2或与之并联的接触器辅助触点KM（3-4）任意一处接通，控制电路即可通电，使接触器线圈通电动作。 电路工作原理是： 起动：闭合QS，接通电源→按下起动按钮SB2→控制电路（3-4）闭合→接触器线圈KM（4-1）通电→接触器动合辅助触点KM（3-4）闭合自锁（SB2释放后KM（4-1）仍然通电）→接触器动合主触点闭合→电动机M通电持 续运转。 停止：按下动断按钮SB1→控制电路分断→接触器线圈KM（4-1）断电→接触器自锁触点KM（3-4）分断（同时接触器主触点分断）→主电路分断→电动机M停转。 在上图中，接触器动合辅助触点KM（3-4）在起动按钮SB2松开后，仍能保持闭合通电，这种功能叫做自锁。这种具有自锁功能的控制电路叫自锁电路。接触器中起自锁作用的触点（如KM（3-4））叫做自锁触点。 上图所示电路只具有简单的欠压和失压保护功能。所谓欠压保护，指的是当电压低于电动机额定电压的85%时，接触器线圈的电流减小，磁场减弱，电磁力不足，动铁心在反作用弹簧推动下释放，分断主电路，使电动机停止转动。失压保护则是指当电动机在运行当中，如遇线路故障或突然停电，控制电路失去电压，接触器线圈断电，电磁力消失，动铁心复位，将接触器动合主触点、辅助触点全部分断。即使电路恢复供电，电动机也不会转动，必须重新按起动按钮，才能使电动机恢复工作。 除线路欠压以外，电动机在运行中如果负载过重，频繁起动或频繁正、反转，电源缺相，都将使电动机的电流增大而使其过热，导致绝缘老化甚至烧毁电动机。所以电动机只有欠压、失压保护是不够的，在使用中还需加接专门的过载保护装置。在众多过载保护装置中，应用最多的是热继电器，装有热继电器的保护电路如下图所示。图中热电器的热元件FR串联在主电路中，它的动断触点FR（2-3）串联在控制电路中。 电路保护原理是：电动机在运行过程中，由于过载或其他原因使线路供电电流超过允许值，热元件因通过大电流而温度升高，烘烤热继电器内的双金属片使其弯曲，将串联在控制电路中的动断触点FR（2-3）分断，接触器线圈断电，释放主触点，切断主电路，电动机停止转动，从而起到过载保护作用。 1.三相异步电动机的起动分为直接起动和降压起动。所谓“起动”，是指电动机通电后转速从零开始逐渐加速到正常运转的过程。 2.对异步电动机起动的基本要求是：在保证有足够的起动转矩的前提下尽量减小起动电流，并尽可能采取简单易行的起动方法。 3．在一般情况下，如果电动机的容量不超过供电变压器容量的20％～30％。则可以把电动机直接接到电网上进行起动，称为直接起动。 4.降压起动，就是起动时采用各种方法先降低电动机定子绕组的电压，以减小起动电流，待电动机升速后再加上额定电压运行。 5.在电动机控制电路中停止按钮采用串联方式接入，起动按钮采用并联方式接入。 6.对于小容量电动机的起动，在控制条件要求不高的场合，可以使用胶盖闸刀、铁壳开关等简单控制装置直接起动。 7.点动控制电路是用最简单的控制电路（又称为二次电路）控制主电路，完成电动机的全压起动，每按一下起动按钮，电动机就转动一次，随时释放起动按钮，电动机随时停止转动。 8.在点动控制的基础上，保持主电路不变，在控制电路中串联动断（常闭）按钮，并在起动按钮上并联一副接触器动合辅助触点即可成为电动机连续运转控制电路。按下起动按钮后，电动机长期运转直到按下停止按钮。 9.在连续运转控制电路中，松开起动按钮电路仍能保持闭合通电这种功能叫做自锁；这种具有自锁功能的控制电路叫自锁电路；接触器中起自锁作用的触点叫做自锁触点。 10.在连续运转控制电路中串联热继电器就构成具有过载保护功能的连续运转控制电路。 小结
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