项目1电机驱动控制实施.ppt
全国“十二五”职业教育规划教材,马福军 主 编张智靓 杨斌 苏山 副主编,智能建筑电气控制工程实施,（ISBN 978-7-121-26181-7）,项目1 电动机驱动控制实施,任务分析 根据电动机驱动控制实施的工程实践，对本项目配置了6个学习任务，分别是：1.任务1三相异步电动机点动和连续运转控制实施；2.任务2三相异步电动机正反转运行控制实施；3.任务3三相异步电动机降压起动控制实施；4.任务4三相异步电动机的调速控制实施；5.任务5三相异步电动机的制动控制实施；6.任务6直流电动机的电气控制实施。,任务1.1三相异步电动机点动和连续运转控制实施1.1.1任务描述：本任务学习目标：（1）掌握三相异步电动机点动和连续运转控制设备；（2）掌握三相异步电动机点动和连续运转原理图中图形符号、文字符号（3）掌握三相异步电动机点动和连续运转原理图。,项目1 电动机驱动控制实施,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.1三相异步电动机点动和连续运转控制实施1.1.2任务信息：1.常用低压电器：1）低压电器作用（1）控制作用（2）检测作用（3）保护作用（4）转换作用（5）指示作用（6）调节作用,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.1三相异步电动机点动和连续运转控制实施 1.常用低压电器：2）刀开关（1）刀开关的作用及分类刀开关主要用在低压成套配电装置中，用于不频繁地手动接通和分断交直流电路，有时也用作隔离开关。,项目1 电动机驱动控制实施,2）刀开关（1）刀开关的作用及分类刀开关图形文字符号,项目1 电动机驱动控制实施,2）刀开关（1）刀开关的作用及分类刀开关选用刀开关选用的主要原则是保证其额定绝缘电压和额定工作电压不低于线路的额定电压，额定工作电流不小于线路的额定电流。在散热和通风良好的场合，刀开关的额定电流可以等于线路额定电流；在开关柜内或散热条件比较差的情况，一般选1.15倍电路工作电流。当刀开关控制电动机时，其额定电流要大于电动机额定电流的3倍。,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.1三相异步电动机点动和连续运转控制实施 1.常用低压电器：2）刀开关（2）常用刀开关 图1-2 HD、HS系列刀开关实物示意图,项目1 电动机驱动控制实施,1.常用低压电器：2）刀开关（2）常用刀开关 图1-4 HH型铁壳开关实物图 图1-3 胶盖刀开关,项目1 电动机驱动控制实施,1.常用低压电器：2）刀开关（2）常用刀开关 图1-7 组合开 关的图形符号与文字符号图1-5 组合开关 图1-6 组合开关结构示意图实物图,项目1 电动机驱动控制实施,1.常用低压电器：3）熔断器（1）熔断器的作用和分类熔断器是有效的保护电器之一。其主体是低熔点金属丝或由金属薄片制成的熔体，串联在被保护的电路中。在正常情况下，熔体相当于一根导线，当发生短路或过载时，电流很大，熔体因过热熔化而切断电路。图1-8 熔断器的图形符号和文字符号,1.常用低压电器：3）熔断器（2）常用熔断器 图1-9瓷插式熔断器的实物图 图1-10 RL1系列螺旋式熔断器的实物图,项目1 电动机驱动控制实施,项目1 电动机驱动控制实施,1.常用低压电器：3）熔断器（2）常用熔断器 图1-12 RT系列有填料封闭管式熔断器图1-11 RM10系列无填料封闭管式熔断器外形和结构,项目1 电动机驱动控制实施,1.常用低压电器：3）熔断器（2）常用熔断器 图1-13 NT2型熔断器的熔体实物图,项目1 电动机驱动控制实施,1.常用低压电器：4）按钮（1）按钮的作用和分类按钮又称控制按钮，是发出控制指令和信号的电器开关，是一种手动且一般可以自动复位的主令电器。用于对电磁启动器、接触器、继电器及其他电气线路发出控制信号指令。图1-15 按钮的结构示意图 1-常闭静触点 2-常开静触点 3-动触点 4-复位弹簧 5-按钮帽,项目1 电动机驱动控制实施,1.常用低压电器：4）按钮 图1-16 按钮的图形符号(a)常开触点(b)常闭触点(c)复合触点 图1-14 按钮实物图,项目1 电动机驱动控制实施,1.常用低压电器：5）接触器（1）接触器的作用和分类接触器是用来频繁接通或切断较大负载电流电路的一种电磁式控制电器。其主要控制对象是电动机或其他电器设备。按其主触头通断电流的种类，接触器可以分为直流接触器和交流接触器两种，其线圈电流的种类一般与主触头相同，但有时交流接触器也可以采用直流控制线圈或直流接触器采用交流控制线圈。,项目1 电动机驱动控制实施,5）接触器（2）交流接触器结构与工作原理交流接触器由电磁机构、触点系统、灭弧装置及其他部件等四部分组成。图1-17 接触器的结构图,项目1 电动机驱动控制实施,5）接触器（2）交流接触器结构与工作原理交流接触器的工作原理可以用图1-18说明。图1-19 接触器的图形符号 图1-18 交流接触器结构原理图 1-线圈；2-静铁心；3-动铁心；4-复位弹簧；5-主触点；6-辅助触点,项目1 电动机驱动控制实施,1.常用低压电器：6）热继电器（1）热继电器的原理与结构热继电器是利用电流的热效应原理来保护电动机，使之免受长期过载的危害。热继电器主要由热元件、双金属片和触点三部分组成，它的原理图如图1-20所示。图1-20 热继电器的原理 图和热继电器的图形文字 符号1-扣板；2-弹簧；-3-热元件；4-双金属片；5-常闭触点；6-复位按钮,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.1三相异步电动机点动和连续运转控制实施1.1.2任务信息：2.三相交流异步电动机1）三相交流异步电动机的结构三相交流异步电动机主要由定子和转子两大部分组成，另外还有端盖、轴承及风扇等部件，如图1-21所示。,项目1 电动机驱动控制实施,图1-21 三相交流异步电动机结构,项目1 电动机驱动控制实施,2.三相交流异步电动机2）三相交流异步电动机的工作原理三相交流异步电动机的定子绕组中通入对称三相电流后，就会在电动机内部产生一个与三相电流的相序方向一致的旋转磁场。这时，静止的转子导体与旋转磁场之间存在相对运动，切割磁感线而产生感应电动势，转子绕组中就有感应电流通过。有电流的转子导体受到旋转磁场的电磁力作用，产生电磁转矩，使转子按旋转磁场方向转动，其转速略小于旋转磁场的转速，所以称为“异步”电动机。,项目1 电动机驱动控制实施,2.三相交流异步电动机3）三相交流异步电动机的铭牌和技术数据（1）铭牌每台电动机出厂前，机座上都钉有一块铭牌，如图所示，它就是一个最简单的说明书，主要包括型号、额定值、接法等。,2.三相交流异步电动机4）三相交流异步电动机的选择（1）容量的选择。（2）结构外形的选择（3）类型的选择（4）电压和转速的选择,项目1 电动机驱动控制实施,项目1 电动机驱动控制实施,3.电气识图常识1）电气图分类电气图是表达电气信息的结构文件，电气结构信息文件是交流电气技术信息的载体。按照新的国家标准规定，电气图不仅包括工程技术人员熟知的概略图、逻辑图、电路图、接线图等电气简图，也包括接线表、零件表、说明书等设计文件。电路图：表示系统、分系统、装置、部件、设备软件等实际电路的简图，采用按功能排列的图形符号来表示各元件和连接关系，以表示功能而无需考虑项目的实体尺寸、形状或位置。电路图可为了解电路所起的作用、编制接线文件、测试和寻找故障、安装和维修等提供必要的信息。接线图（表）：表示或列出一个装置或设备的连接关系的简图（表）。,项目1 电动机驱动控制实施,3.电气识图常识2）电气图用文字符号和图形符号图形符号：通常用于图样或其他文件以表示一个设备或概念的图形、标记或字符，统称为图形符号。文字符号：文字符号适用于电气技术领域中文件的编制，也可表示在电气设备、装置和元器件上或其近旁，以标明电气设备、装置和元器件的名称、功能和特征。,项目1 电动机驱动控制实施,3.电气识图常识3）电路图的绘图原则（1）电气原理图一般分主电路（主回路）和辅助电路（辅助回路）两部分（2）控制系统内的全部电机、电器和其他器械的带电部件，都应在原理图中表示出来。（3）原理图中各电气元件不画实际的外形图，而采用国家规定的统一标准图形符号，文字符号也要符合国家标准规定。（4）原理图中，各个电气元件和部件在控制线路中的位置，应根据便于阅读的原则安排，同一电气元件的各个部件可以不画在一起。,项目1 电动机驱动控制实施,3.电气识图常识3）电路图的绘图原则（5）图中元件、器件和设备的可动部分，都按没有通电和没有外力作用时的状态画出。（6）原理图的绘制应布局合理、排列均匀，为了便于看图，可以水平布置，也可以垂直布置。（7）电气元件应按功能布置，并尽可能按工作顺序排列，其布局顺序应该是从上到下，从左到右。电路垂直布置时，类似项目宜横向对齐；水平布置时，类似项目应纵向对齐。（8）电气原理图中，有直接联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示；无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。,项目1 电动机驱动控制实施,3.电气识图常识3）电路图的绘图原则（9）为了安装和检修方便，电机和电器的接线端均应标记编号。主电路的接线端点一般用一个字母附加数字加以区分。辅助电路的接线端按等电位的原则用数字标注。,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.1三相异步电动机点动和连续运转控制实施1.1.3任务实施：1.三相异步电动机点动运转电路,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.1三相异步电动机点动和连续运转控制实施1.1.3任务实施：2.三相异步电动机连续运转电路,项目1 电动机驱动控制实施,1.1.3任务实施：3.绘制安装接线图安装接线图是根据电气设备和电器元件的实际位置和安装情况绘制的，只用来表示电气设备和电器元件的位置、配线方式和接线方式，而不明显表示电气动作原理。为了具体安装接线、检查线路和排除故障，必须根据原理图绘制安装接线图。安装接线图中各电器元件的图形符号及文字符号必须与原理图一致。,项目1 电动机驱动控制实施,1.1.3任务实施：4.系统实施计划（1）准备器材（2）检查电气元器件（3）确定元器件在配线板上的位量（4）固定元器件（5）控制回路、主回路布线；（6）安装电动机；（7）连接电动机保护接地线；（8）连接电源、电动机等控制板外部的导线；（9）通电试车。,项目1 电动机驱动控制实施,1.1.3任务实施：5.系统实施（1）安装（2）安装电动机（3）连接电动机保护接地线（4）连接电源、电动机等控制板外部的导线（5）通电试车,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.2三相异步电动机正反转运行控制实施1.2.1任务描述：本任务学习目标：（1）掌握三相异步电动机正反转运行控制设备；（2）掌握三相异步电动机正反转运行原理图中图形符号、文字符号；（3）掌握三相异步电动机正反转运行原理图。,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.2三相异步电动机正反转运行控制实施1.2.2任务信息 1.三相异步电动机正反转控制电路1）简单的正反转控制电路,项目1 电动机驱动控制实施,1.2.2任务信息 1.三相异步电动机正反转控制电路2）带电气互锁的正反转控制电路,项目1 电动机驱动控制实施,1.2.2任务信息 1.三相异步电动机正反转控制电路3）同时具有电气互锁和机械互锁的正反转控制电路,项目1 电动机驱动控制实施,1.2.3任务实施 1.三相异步电动机正反转控制电路实施目的和要求,项目1 电动机驱动控制实施,1.2.3任务实施：2.绘制安装接线图安装接线图是根据电气设备和电器元件的实际位置和安装情况绘制的，只用来表示电气设备和电器元件的位置、配线方式和接线方式，而不明显表示电气动作原理。为了具体安装接线、检查线路和排除故障，必须根据原理图绘制安装接线图。安装接线图中各电器元件的图形符号及文字符号必须与原理图一致。,项目1 电动机驱动控制实施,1.2.3任务实施：3.系统实施计划（1）准备器材（2）检查电气元器件（3）确定元器件在配线板上的位量（4）固定元器件（5）控制回路、主回路布线；（6）安装电动机；（7）连接电动机保护接地线；（8）连接电源、电动机等控制板外部的导线；（9）通电试车。,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.3三相异步电动机降压启动控制实施1.3.1任务描述：本任务学习目标：（1）熟悉三相异步电动机降压启动控制电路；（2）掌握三相异步电动机降压启动控制设备；（3）掌握三相异步电动机降压启动控制原理图中图形符号、文字符号；（4）掌握三相异步电动机星-三角启动控制原理图。,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.2三相异步电动机正反转运行控制实施1.3.2任务信息 1.时间继电器1）时间继电器类型时间继电器是按照所整定的时间间隔的长短来切换电路的自动电器。它的种类很多，常用的有空气式、电动式、电子式等。按动作原理可分为电磁式、空气阻尼式、电动机式、电子式；按延时方式可分为通电延时型与断电延时型两种。,项目1 电动机驱动控制实施,1.3.2任务信息 1.时间继电器2）空气阻尼式时间继电器(b)断电延时型(a)通电延时型,项目1 电动机驱动控制实施,1.3.2任务信息 1.时间继电器3）选用（1）类型的选择（2）线圈电压的选择（3）延时方式的选择4）时间继电器的文字符号和图形符号a)线圈一般符号b)通电延时线圈c)断电延时线圈d)延时闭合常开触点e)延时闭合常闭触点f)延时断开常开触点g)延时闭合常闭触点h)瞬动常开触点i)瞬动常闭触点,项目1 电动机驱动控制实施,1.3.2任务信息 2.三相异步电动机星形和三角形接法根据电源电压的不同和电动机铭牌的要求，电动机三相定子绕组可以接成三角形（）或星形（Y）两种形式。,项目1 电动机驱动控制实施,1.3.2任务信息 3.三相异步电动机降压启动控制电路三相异步电动机降压启动控制常见电路有：星形-三角形降压启动、自耦变压器降压启动等，还有延边三角形降压启动、定子串电阻降压启动，这两种启动方式较少采用。1）星形-三角形降压启动控制电路,项目1 电动机驱动控制实施,1.3.2任务实施：2）自耦变压器降压启动控制电路,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.4三相异步电动机的调速控制实施1.4.1任务描述：本任务学习目标：（1）熟悉三相异步电动机调速的主要方法；（2）熟悉三相异步电动机各调速方法的工作原理；（3）熟悉万能转换开关和主令电器；（4）提高电气控制电路的调试技巧。,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.4三相异步电动机的调速控制实施1.4.2任务信息：1.主令控制器主令控制器是用来频繁地切换复杂的多回路控制电路的主令电器。主令控制器一般由触点系统、凸轮、定位机构、转轴、面板、接线柱及其支承件等组成。,项目1 电动机驱动控制实施,1.4.2任务信息：1.主令控制器图4-1 主令控制器的结构图4-2 主令控制器图形符号,项目1 电动机驱动控制实施,1.4.2任务信息：2.三相异步电动机变极调速1）变极调速的控制要求三相异步电动机往往采用两种方法变更绕组磁极对数：一种是改变每相定子绕组的连接关系；另一种是在定子上设置具有不同磁极对数的两套互相独立的绕组。图4-3 电动机三相定子绕组/YY接线图,项目1 电动机驱动控制实施,1.4.2任务信息：2.三相异步电动机变极调速2）变极调速控制电路,项目1 电动机驱动控制实施,1.4.2任务信息：3.三相异步电动机变频变压调速变频变压调速是通过改变作用在三相交流电动机定子绕组的电源电压和频率来改变电动机转速的调速方法。根据电机学原理，交流电动机的转速公式n=60f1(1一s)/p，若均匀地改变定子频率f1，则可以平滑地改变电机的转速。三相异步电动机变频变压调速在学习情境4中将会详细介绍，在此不再累述。,项目1 电动机驱动控制实施,1.4.2任务信息：4.绕线式三相异步电动机转子回路串电阻调速,项目1 电动机驱动控制实施,1.4.3任务实施：1.三相异步电动机变极调速电路采用时间继电器自动控制双速电动机的控制电路,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.5三相异步电动机的制动控制实施1.5.1任务描述：本任务学习目标：（1）熟悉速度继电器工作原理及图形文字符号；（2）掌握三相异步电动机单向运行反接制动控制电路工作原理及系统实施；（3）掌握三相异步电动机可逆运行反接制动控制电路工作原理；（4）熟悉三相异步电动机单向运行能耗制动控制电路工作原理。,项目1 电动机驱动控制实施,1.5.2任务信息：1.速度继电器速度继电器触点是依靠速度的变化而动作。图5-2 速度继电器图形文字符号图5-1 速度继电器结构示意图,项目1 电动机驱动控制实施,1.5.2任务信息：2.电动机单向反接制动控制,项目1 电动机驱动控制实施,1.5.2任务信息：3.电动机可逆运行反接制动控制,项目1 电动机驱动控制实施,1.5.2任务信息：4.电动机单向运行能耗制动控制,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.6直流电动机的电气控制实施1.6.1任务描述：本任务学习目标：（1）熟悉电动机的结构及工作原理；（2）掌握直流电动机励磁方式、铭牌数据、转向改变等基本知识；（3）熟悉直流电动机的启动、调速、制动的方法；（4）能分析直流电动机控制的一些常见电路。,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.6直流电动机的电气控制实施1.6.2任务信息：1.直流电动机结构及工作原理1）直流电动机结构,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.6直流电动机的电气控制实施1.6.2任务信息：1.直流电动机结构及工作原理,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.6直流电动机的电气控制实施1.6.2任务信息：2.直流电动机的励磁方式,项目1 电动机驱动控制实施,2.直流电动机的励磁方式（1）他励方式。图（a）为他励方式，励磁绕组与电枢绕组无联接关系，用外加电流进行励磁。（2）并励方式。（b1）为并励方式，励磁绕组与电枢绕组共用同一直流电源，并且励磁绕组与电枢绕组呈并联关系。（3）串励方式。图（b2）为串励方式。励磁线圈与电枢线圈相串联并共用电源，励磁电流即为电枢电流。（4）复励方式。图（b3a）、（b3b）为复励方式，复励直流电机有复励和串励两个励磁绕组，一为与电枢并联的并励绕组，一为与电枢串联的串励绕组。,项目1 电动机驱动控制实施,3.直流电动机的铭牌数据1）型号 如ZF21511B、ZD21211B等，具体可查阅电工手册。2）直流电机的额定值（1）额定功率 指电机在铭牌规定的额定状态下运行时，电机的输出功率，以kW为单位。（2）额定电压 对他励电机而言，有额定电枢电压和额定励磁电压之分（3）额定电流 对他励电机而言，有电枢额定电流和励磁额定电流之分（4）额定转速 指额定状态下运行时转子的转速。（5）励磁方式 指电动机励磁绕组的连接和供电方式（6）其它,项目1 电动机驱动控制实施,4.直流电动机旋转方向的改变方法（1）电枢绕组中电流方向改变。也就是施加在电枢绕组上的电源极性改变，而保持励磁磁场方向不变；（2）励磁绕组中电流方向改变，使励磁磁场方向改变，而电枢电流方向不变。,5.直流电机的调速方式和调速方法1）串励电机的调速方法改变电源电压进行调速，将供电电压调低时，电机转速下降，为向下调速。改变电枢串联电阻进行调速，串联电阻阻值增大，电枢电流减小，速度下降。为向下调速。,项目1 电动机驱动控制实施,5.直流电机的调速方式和调速方法2）复励直流电机的调速方法改变电源电压，向下调速；改变励磁绕组磁通（如调节励磁线圈匝数），弱磁（向上）调速改变电枢串联电阻的阻值，向下调速；改变电枢回路并联电阻的阻值，向下调速；,项目1 电动机驱动控制实施,5.直流电机的调速方式和调速方法3）并励直流电机的调速方法使磁通和电枢回路的电阻不变，靠调节电源电压来调速，即降低额定电压进行降速调节，电机的转速与外施电压成正比，又称为恒转矩调速方式，调速范围大；电源电压和电枢回路电阻不变，用改变励磁磁通进行调速，调节励磁电流，使磁通变化，是减弱磁通量进行的升速调节，又称为弱磁调速和恒功率调速。,项目1 电动机驱动控制实施,5.直流电机的调速方式和调速方法4）他励直流电机的调速方法固定励磁电压/电流为最大并维持恒定，改变电枢回路供电电压，为恒转矩（恒磁通）降速运行调节，调速范围为零速至基速；固定电枢电源（最大）电压并维持恒定，降低励磁电流使电机在基速的基础上升速运行，又称为弱磁调速。调速范围为基速至最高速。,项目1 电动机驱动控制实施,项目1 电动机驱动控制实施,6.直流电机的启动、停止和制动控制1）直流电机的启动直流电机从接入电源开始，电枢由静止开始转动到额定转速的过程，称为启动过程。要求启动时间短、启动转矩大、启动电流小。直接启动。只适用于小型直流电机。启动方法是先给电机加励磁，并调节励磁电流达到最大，当励磁磁场建立后，再使电枢绕组直接加上额定电压，电机开始启动。软启动。早期采用变阻器启动，电动机在启动时在电枢回路中串入变阻器，用接触器触点切换电阻只数，限制启动电流。后期采用晶闸管电力电子技术，用改变电枢电压的方式实现了软起动。,项目1 电动机驱动控制实施,6.直流电机的启动、停止和制动控制2）停止方式自由停车。直流电机的电源关断后，电机按运转惯性自由停车；施加制动（刹车）措施，如机械抱闸刹车、能耗制动、反接制动等使其快速停车。3）直流电机的制动方式和方法属于电机运行特性的制动方式和方法有以下四种，有时也统称为电磁制动方式。能耗制动。指运行中的直流电机突然断开电枢电源，然后在电枢回路串入制动电阻，使电枢绕组的惯性能量消耗在电阻上，使电机快速制动。,项目1 电动机驱动控制实施,6.直流电机的启动、停止和制动控制3）直流电机的制动方式和方法反接制动。为了实现快速停车，突然把正在运行的电动机的电枢电压反接，并在电枢回路中串入电阻，称为电源反接制动。倒拉反转反接制动。适用于低速下放重物，制动时在电路串入一个大电阻，此时电枢电流变小，电磁转矩变小。回馈制动。电动状态下运行的电动机，在某种条件下会出现由负载拖动电机运行的情况，此时电机由驱动变为制动。从能量方向看，电机处于发电状态回馈制动状态。,项目1 电动机驱动控制实施,任务1.6直流电动机的电气控制实施1.6.3任务实施：1.直流电动机单向启动控制,项目1 电动机驱动控制实施,1.6.3任务实施：2.直流电动机单向能耗制动,项目1 电动机驱动控制实施,1.6.3任务实施：3.直流电动机调速控制,
