绕线式三相异步电动机的起动
绕线式三相异步电动机的起动
（三）绕线式三相异步电动机的起动 1.转子回路串接电阻起动。
绕线式三相异步电动机可以在转子回路中串入电阻进行起动，这样就减小了起动电流。一般采用起动变阻器起动，起动时全部电阻串入转子电路中，随着电动机转速逐渐加快，利用控制器逐级切除起动电阻，最后将全部起动电阻从转子电路中切除。
2.转子回路串接频敏变阻器起动。
频敏变阻器的电阻随线圈中所通过的电流频率而变。起动时，转差率S=1，转子电流（即频敏电阻线圈通过的电流）频率最高，等于电源频率。因此，频敏变阻器的电阻最大，这就相当于起动时在转子回路中串接一个较大电阻，从而使起动电流减小。随着电动机转速的加快转差率 S逐渐减小，转子电流频率逐渐降低，频敏变阻器电阻也逐渐减小，最后把电动机的转子绕组短接，频敏变阻器从转子电路中切除。
采用频敏变阻器起动，具有起动平滑、操作简便、运行可靠、成本低廉等优点，因此在绕线式电动机中应用较广。
六、三相异步电动机的正反转控制
三相异步电动机的旋转方向与旋转磁场的旋转方向一致，而旋转磁场的旋转方向取决于三相电流的相序。因此，要改变电动机的旋转方向，必须改变三相交流电的相序。实际上，只要将接到电源的任意二根联线对调即可。
三相异步电动机的正、反转方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。
为此，只要用两个交流接触器就能满足这一要求，当正转接触器KMI工作时，电动机正转；当反转接KM2工作时，由于调换了两根电源线，所以电动机反转。
如果两个接触器同时工作，那么将有两根电源线通过它们的主触头而使电源短路。所以对正反转控制线路最根本的要求是：必须保证两个接触器不能同时工作。这种在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控制作用称为联锁或互锁。
在图（a）所示的控制电路中，正转接触器KM1的一个常闭辅助触头串接在反转接触器KM2的线圈电路中，而反转接触器的一个常闭辅助触头串接在正转接触器的线圈电路中。这两个常闭触头称为联锁触头。这样一来，当按下正转起动按钮SB1时，正转接触器线圈通电，主触头KM1闭合，电动机正转。与此同时，联锁触头断开了反转接触器KM2的线圈电路。因此，即使误按反转起动按钮SB2，反转接触器也不能动作。
但是这种控制电路有个缺点，就是在正转过程中要求反转，必须先按停止按钮SB3，让联锁触头KM1闭合后，才能按反转起动按钮使电动机反转。这给操作带来不便。
为了解决这一问题，在生产中常采用复式按钮和触头联锁的控制电路。
在图（b）中，当电动机正转时，按下反转起动按钮SB2，它的常闭触头断开，使正转接触器线圈KM1断电，主触头KM1断开。与此同时，串接在反转控制电路中的常闭触头
KM1恢复闭合，反转接触器线圈KM2通电并自锁，电动机便反转。同时，串接在正转控制
电路中的常闭触头KM2断开，起联锁保护作用。
七、三相异步电动机的调速
在生产中，有时要求异步电动机在不改变负载的情况下转速能够调节，称为异步电动机的调速。 根据公式可得：
由上式可知，改变电动机的转速有三种方案，即改变电源频率f、改变绕组的磁极对数
P以及改变转差率S。
改变磁极对数调速，实际上是改变定子绕组的连接方法。电动机制造厂专门设计便于改接的定子绕组，制造出多速电动机。
改变转差率S的调速方法，只能在绕线式转子电动机中使用，在其转子电路中串入附加电阻，便可改变转差率。
改变电源频率调速，调速范围宽。具体方法有：
1.变频机组。变频机组作为一种变频电源，由一台直流电动机和一台交流发电机组成，用电动机拖动交流发电机发电，通过调节直流电动机的转速来改变交流发电机发电的频率，再把此可调频率的电流送给需调速的异步电动机，就可调节该异步电动机的转速。
2.交一直一交变频。交—直—交变频装置也是一种变频电源，它先将交流电通过整流电路变为直流电，再把此直流电送入逆变器变为频率可调的交流电，作为异步电动机变频调速的电源。
3.交一交变频。交一交变频，就是直接把50Hz交流电变为频率可调的交流电。
第三节 直流电动机及其控制
直流电动机是将直流电能转换为机械能的设备。它的优点是具有良好的调速性能和较大的起动转矩，因而广泛地应用于要求调速性能较高和较大起动转矩的生产机械。但直流电动机的制造工艺复杂，生产成本较高，维护较困难，可靠性较差。
一、直流电动机是如何工作的
直流电动机由定子和转子组成。定子的作用是在励磁绕组中通入直流电流励磁而产生磁场；转子的作用是通电后产生电磁转矩。
直流电源通电导线在磁场中会受到电磁力作用，其方向由左手定则确定。
二、直流电动机的构造
直流电动机主要由静止的定子和旋转的转子组成。 定子由主磁极、换向极、电刷装置和机座等组成。 转子由转子铁芯、转子绕组、换向器、轴和风扇等组成。
（一）定子
1.主磁极。主磁极的作用是产生主磁场。
2.机座。机座是各磁极间磁的通路，同时也是电机的机械支架。
3.换向极。两个相邻磁极间的小磁极叫做换向极，它的作用是用来产生附加磁场，用以减弱换向片与电刷之间的火花，避免烧蚀。
（二）转子
1.转子铁芯。转子铁芯有两个作用：一是用来安放转子绕组；二是作为电动机磁路的一部分。
2.转子绕组。转子绕组的主要作用是产生感应电动势并通过点流，使电动机实现机、电能量转换。
3.换向器。在转子轴的一端装有换向器，换向器由许多铜片组成，片与片之间用云母绝缘。
三、直流电动机的励磁方式 （一）直流他励电动机
在这种电动机中，励磁绕组与转子绕组没有电的联系，励磁电流是由另外的直流电源（如蓄电池组）供给的。
（二）直流并励电动机
在这种电动机中，励磁绕组与转子绕组并联。并励绕组两端电压就是转子绕组两端电压，其值较高，但励磁绕组用细导线制成，其匝数绕得很多，因此具有较大的电阻，使通过它的励磁电流较小。
（三）直流串励电动机
在这种电动机中，励磁绕组与转子绕阻串联。为使励磁绕组不引起过大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以串励绕组通常用较粗的导线绕制，其匝数也较少。
（四）直流复励电动机
在这种电动机中有两个励磁绕组，一个与转子绕组并联，称为并励绕组；另一个与转子绕组串联，称为串励绕组。电动机中的磁通由这两个绕组内的励磁电流共同产生。
四、电动机的主要技术数据
在直流电动机的铭牌上，标明的主要技术数据有下列几项： （一）额定功率PN
额定功率是指电动机轴上输出的机械功率，它等于电动机额定电压UN与额定电流
IN的乘积，再乘以电动机的额定效率ηN,，即PN=UN·IN·ηN，单位是W或kW。
（二）额定电压UN
额定电压是指在额定运行情况下，加在电动机上的输入电压，单位为V。
（三）额定电流IN
额定电流是指在额定运行情况下，输给电动机的电流，单位是A。
（四）额定转速nN
额定转速是指电动机在额定电压、额定电流和额定功率情况下运行时的电动机转速,以r/min为单位。
（五）额定效率ηN
额定效率是电动机在额定运行时输出功率与输入功率之比的百分数，即：
（六）额定温升τN
额定温升指电动机的温度允许高出环境温度的最大允许值（我国规定环境最高温度为40℃）。 在一般电动机中绕组最易发热，所以铭牌上的温升是指电动绕组的最高温升。
例：一台直流电动机，其额定功率PN=160kW，额定电压UN=220V，额定效率ηN=90%，求该电动 机的输入功率及额定电流。
解：输入功率
因为P1=UN·IN， 所以额定电流
绕线式三相异步电动机的起动
绕线式三相异步电动机的起动
（三）绕线式三相异步电动机的起动 1.转子回路串接电阻起动。
绕线式三相异步电动机可以在转子回路中串入电阻进行起动，这样就减小了起动电流。一般采用起动变阻器起动，起动时全部电阻串入转子电路中，随着电动机转速逐渐加快，利用控制器逐级切除起动电阻，最后将全部起动电阻从转子电路中切除。
2.转子回路串接频敏变阻器起动。
频敏变阻器的电阻随线圈中所通过的电流频率而变。起动时，转差率S=1，转子电流（即频敏电阻线圈通过的电流）频率最高，等于电源频率。因此，频敏变阻器的电阻最大，这就相当于起动时在转子回路中串接一个较大电阻，从而使起动电流减小。随着电动机转速的加快转差率 S逐渐减小，转子电流频率逐渐降低，频敏变阻器电阻也逐渐减小，最后把电动机的转子绕组短接，频敏变阻器从转子电路中切除。
采用频敏变阻器起动，具有起动平滑、操作简便、运行可靠、成本低廉等优点，因此在绕线式电动机中应用较广。
六、三相异步电动机的正反转控制
三相异步电动机的旋转方向与旋转磁场的旋转方向一致，而旋转磁场的旋转方向取决于三相电流的相序。因此，要改变电动机的旋转方向，必须改变三相交流电的相序。实际上，只要将接到电源的任意二根联线对调即可。
三相异步电动机的正、反转方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。
为此，只要用两个交流接触器就能满足这一要求，当正转接触器KMI工作时，电动机正转；当反转接KM2工作时，由于调换了两根电源线，所以电动机反转。
如果两个接触器同时工作，那么将有两根电源线通过它们的主触头而使电源短路。所以对正反转控制线路最根本的要求是：必须保证两个接触器不能同时工作。这种在同一时间里两个接触器只允许一个工作的控制作用称为联锁或互锁。
在图（a）所示的控制电路中，正转接触器KM1的一个常闭辅助触头串接在反转接触器KM2的线圈电路中，而反转接触器的一个常闭辅助触头串接在正转接触器的线圈电路中。这两个常闭触头称为联锁触头。这样一来，当按下正转起动按钮SB1时，正转接触器线圈通电，主触头KM1闭合，电动机正转。与此同时，联锁触头断开了反转接触器KM2的线圈电路。因此，即使误按反转起动按钮SB2，反转接触器也不能动作。
但是这种控制电路有个缺点，就是在正转过程中要求反转，必须先按停止按钮SB3，让联锁触头KM1闭合后，才能按反转起动按钮使电动机反转。这给操作带来不便。
为了解决这一问题，在生产中常采用复式按钮和触头联锁的控制电路。
在图（b）中，当电动机正转时，按下反转起动按钮SB2，它的常闭触头断开，使正转接触器线圈KM1断电，主触头KM1断开。与此同时，串接在反转控制电路中的常闭触头
KM1恢复闭合，反转接触器线圈KM2通电并自锁，电动机便反转。同时，串接在正转控制
电路中的常闭触头KM2断开，起联锁保护作用。
七、三相异步电动机的调速
在生产中，有时要求异步电动机在不改变负载的情况下转速能够调节，称为异步电动机的调速。 根据公式可得：
由上式可知，改变电动机的转速有三种方案，即改变电源频率f、改变绕组的磁极对数
P以及改变转差率S。
改变磁极对数调速，实际上是改变定子绕组的连接方法。电动机制造厂专门设计便于改接的定子绕组，制造出多速电动机。
改变转差率S的调速方法，只能在绕线式转子电动机中使用，在其转子电路中串入附加电阻，便可改变转差率。
改变电源频率调速，调速范围宽。具体方法有：
1.变频机组。变频机组作为一种变频电源，由一台直流电动机和一台交流发电机组成，用电动机拖动交流发电机发电，通过调节直流电动机的转速来改变交流发电机发电的频率，再把此可调频率的电流送给需调速的异步电动机，就可调节该异步电动机的转速。
2.交一直一交变频。交—直—交变频装置也是一种变频电源，它先将交流电通过整流电路变为直流电，再把此直流电送入逆变器变为频率可调的交流电，作为异步电动机变频调速的电源。
3.交一交变频。交一交变频，就是直接把50Hz交流电变为频率可调的交流电。
第三节 直流电动机及其控制
直流电动机是将直流电能转换为机械能的设备。它的优点是具有良好的调速性能和较大的起动转矩，因而广泛地应用于要求调速性能较高和较大起动转矩的生产机械。但直流电动机的制造工艺复杂，生产成本较高，维护较困难，可靠性较差。
一、直流电动机是如何工作的
直流电动机由定子和转子组成。定子的作用是在励磁绕组中通入直流电流励磁而产生磁场；转子的作用是通电后产生电磁转矩。
直流电源通电导线在磁场中会受到电磁力作用，其方向由左手定则确定。
二、直流电动机的构造
直流电动机主要由静止的定子和旋转的转子组成。 定子由主磁极、换向极、电刷装置和机座等组成。 转子由转子铁芯、转子绕组、换向器、轴和风扇等组成。
（一）定子
1.主磁极。主磁极的作用是产生主磁场。
2.机座。机座是各磁极间磁的通路，同时也是电机的机械支架。
3.换向极。两个相邻磁极间的小磁极叫做换向极，它的作用是用来产生附加磁场，用以减弱换向片与电刷之间的火花，避免烧蚀。
（二）转子
1.转子铁芯。转子铁芯有两个作用：一是用来安放转子绕组；二是作为电动机磁路的一部分。
2.转子绕组。转子绕组的主要作用是产生感应电动势并通过点流，使电动机实现机、电能量转换。
3.换向器。在转子轴的一端装有换向器，换向器由许多铜片组成，片与片之间用云母绝缘。
三、直流电动机的励磁方式 （一）直流他励电动机
在这种电动机中，励磁绕组与转子绕组没有电的联系，励磁电流是由另外的直流电源（如蓄电池组）供给的。
（二）直流并励电动机
在这种电动机中，励磁绕组与转子绕组并联。并励绕组两端电压就是转子绕组两端电压，其值较高，但励磁绕组用细导线制成，其匝数绕得很多，因此具有较大的电阻，使通过它的励磁电流较小。
（三）直流串励电动机
在这种电动机中，励磁绕组与转子绕阻串联。为使励磁绕组不引起过大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以串励绕组通常用较粗的导线绕制，其匝数也较少。
（四）直流复励电动机
在这种电动机中有两个励磁绕组，一个与转子绕组并联，称为并励绕组；另一个与转子绕组串联，称为串励绕组。电动机中的磁通由这两个绕组内的励磁电流共同产生。
四、电动机的主要技术数据
在直流电动机的铭牌上，标明的主要技术数据有下列几项： （一）额定功率PN
额定功率是指电动机轴上输出的机械功率，它等于电动机额定电压UN与额定电流
IN的乘积，再乘以电动机的额定效率ηN,，即PN=UN·IN·ηN，单位是W或kW。
（二）额定电压UN
额定电压是指在额定运行情况下，加在电动机上的输入电压，单位为V。
（三）额定电流IN
额定电流是指在额定运行情况下，输给电动机的电流，单位是A。
（四）额定转速nN
额定转速是指电动机在额定电压、额定电流和额定功率情况下运行时的电动机转速,以r/min为单位。
（五）额定效率ηN
额定效率是电动机在额定运行时输出功率与输入功率之比的百分数，即：
（六）额定温升τN
额定温升指电动机的温度允许高出环境温度的最大允许值（我国规定环境最高温度为40℃）。 在一般电动机中绕组最易发热，所以铭牌上的温升是指电动绕组的最高温升。
例：一台直流电动机，其额定功率PN=160kW，额定电压UN=220V，额定效率ηN=90%，求该电动 机的输入功率及额定电流。
解：输入功率
因为P1=UN·IN， 所以额定电流