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电工基础知识 什么是三相异步电动机,三相异步电动机控制电路图
所谓三相异步电动机的全压起动是指起动时将额定电压直接加到电动机的定子绕组上。全压起动的电路简单，但是起动电流大。通常，对于起动频繁的场合，允许直接起动电动机容量不大于变压器容量的20%，对不经常起动者，直接起动的电动机容量不大于变压器容量的30 010。通常对容量小于lOkW的笼型异步电动机采用直接全压起动方式。
上图所示是具有短路、过载和失电压保护的笼型异步电动机直接起停控制电路。图中，由刀开关Q、熔断器FU、接触器KM的三个主触点、热继电器FR的发热元件、笼型异步电动机M组成主电路。
控制电路接在l、2两点之间（也可接到别的电源上）。SB1是一个按钮的常闭触点，SB2是另一个按钮的常开触点。接触器的线圈和辅助常开触点均用KM表示。FR是热继电器的常闭触点。
控制原理
合上开关Q，为电动机起动做好准备。按下起动按钮SB2，控制电路中接触器KM线圈通电，其三个主触点闭合，电动机M通电并起动。松开SB2，由于线圈KM通电时其常开辅助触点KM也同时闭合，所以线圈通过闭合的辅助触点KM仍继续通电，从而使其所属常开触点保持闭合状态。与SB2并联的常开触点KM叫自锁触点。按下SB1，KM线圈断电，接触器动铁心释放，各触点恢复常态，电动机停转。
保护措施
(1)短路保护
上面图中的熔断器起短路保护作用。一旦发生短路，其熔体立即熔断，可以避免电源中通过短路电流。同时切断主电路，电动机立即停转。
(2)过载保护
热继电器起过载保护作用。在过载一段时间后，主电路中的元件FR发热使双金属片动作，使控制电路中的常闭触点FR断开，因而接触器线圈断电，主触点断开，电动机停转。另外，当电动机在单相运行时（断一根电源线），仍有两个热元件通有过载电流，从而也保护了电动机不会长时间单相运行。
(3)失电压保护
交流接触器在此起失电压保护作用。当暂时停电或电源电压严重下降时，接触器的动铁心释放而使主触点断开，电动机自动脱离电源而停止转动。当复电时，若不重新按下SB2，电动机不会自行起动。这种作用称为失电压或零电压保护。如果用刀开关类开关直接控制电动机，而停电时没有及时断开刀开关，复电时电动机会自行起动。必须指出，在图中，如果将SB2换成不能自动复位的开关，那么即使用了接触器也不能实现失电压保护。
三相异步电动机由哪几部分组成
三相异步电动机主要由两大部分组成，一个是静止部分，称为定子；另一个是旋转部分，称为转子。转子装在定子腔内，为了保证转子能在定子内自由转动，定、转子之间必须有一定的间隙，称为气隙。此外，在定子两端还装有端盖等。
1．定子定子主要由机座、定子铁心、定子绕组等三部分组成。
1)机座：机座是电动机的外壳和支架，它的作用是固定和保护定子铁心及定予绕组并支撑端盖。机座上设有接线盒，用以连接绕组引线和接入电源。
2)定子铁心：定子铁心是电动机的磁路的一部分，一般用0.5 mm厚的硅钢片叠压而成。在定子冲片的内圆均匀地冲有许多槽，用以嵌放定子绕组。
3)定子绕组：定子绕组是电动机的电路部分。三相异步电动机有三个独立的绕组（即三相绕组），每相绕组包含若干线圈，每个线圈又由若干匝构成。三相绕组按照一定的规律依次嵌放在定子槽内，并与定子铁心之间绝缘。定子绕组通以三相交流电时，便会产生旋转磁场。
2．转子转子由转子铁心、转子绕组和转轴等三部分组成。
1)转子铁心：转子铁心也是电动机磁路的一部分，一般用0.5 mm厚的硅钢片叠压而成，在硅钢片的外圆上均匀地冲有许多槽，用以浇铸铝条或嵌放转子绕组。转子铁心压装在转轴上。
2)转子绕组：转子绕组分为笼型和绕线转子两种。
①笼型转子绕组：该绕组是由插入每个转子铁心槽中的裸导条与两端的环形端环连接组成。如果去掉铁心，整个绕组就像一只笼子，故称为笼型转子绕组。
②绕线转子绕组：绕线转子绕组与定子绕组相似，也是把绝缘导线嵌入槽内，接成三相对称绕组，一般采用星形（丫）联结，三根引出线通过转轴内孔分别接到固定在转轴上的三个铜制的互相绝缘的集电环上，转子绕组可以通过集电环和电刷与外接变阻器相连，用以改善电动机的起动性能或调节电动机的转速。
3)转轴：转轴一般由中碳钢制成，它的作用主要是支承转子，传递转矩，并保证定子与转子之间具有均匀的气隙。
正反转控制电路
在生产上往往要求运动部件可以向正反两个方向运动。例如，机床工作台的前进与后退，主轴的正转与反转，起重机的提升与下降等。
欲使三相异步电动机反转，将电动机接人电源的任意两根连线对调一下即可。图2-3所示就是实现这种控制的电路。从图2-3可见，如果两个接触器同时工作，通过它们的主触点会造成电源短路。所以对正反转控制电路最根本的要求是：必须保证两个接触器不能同时工作，这种控制称为互锁。
在图2-3所示的控制电路中，正转接触器KMF的常闭辅助触点与反转接触器KMR的线圈串联，而反转接触器KMR的常闭辅助触点与正转接触器KMF的线圈电路串联，则这两个常闭触点称为互锁触点。这样；当正转接触器线圈通电，电动机正转时，互锁触点KMF断开了反转接触器KMR线圈的电路，因此，即使误按反转起动按钮SBR，反转接触器也不能通电；而当反转接触器线圈KM通电、电动机反转时，互锁触点KMR断开了正转接触器KMF的线圈电路，因此，即使误按正转起动按钮SBF，正转接触器也不能通电，实现了互锁。
图2-3所示的控制电路的缺点是：在正转过程中需要反转时，必须先按停止按钮SB，待互锁触点KM，闭合后，再按反转起动按钮才能使电动机反转，操作上很不方便。图2-3所示的控制电路能解决上述问题。图中使用的按钮SB。和SB，都是复合按钮。例如，当电动机正转运行时若欲反转，可直接按下反转起动按钮SBR，它的常闭触点先断开，使正转接
触器线圈KM，断电、其主触点KM，断开，反转控制电路中的常闭触点KM，恢复闭合，当按钮SBR的常开触点后闭合时，反转接触器线圈KM。就能通电，电动机即实现反转。
点动控制电路
所谓点动控制，就是按下起动按钮时电动机转动，松开按钮时电动机停转。若将图点机中与SB：并联的KM去掉，就可以实现点动控制，但是这样处理后电动机就只能点动运行。
如果既需要点动又需要连续运行（也称长动）时，可以对自锁触点进行控制。当需要点动时，通过按下点动按钮将自锁支路断开，自锁触点KM不起作用，只能对电动机进行点动控制；当需要长动时，自锁支路接通。控制电路如图24所示。
图24中，起动、停止、点动各用一个按钮。按住点动按钮SB3时，其常闭触点先断开、常开触点后闭合，电动机起动；当松开按 图24既可以点动又可以长动的控制电路钮SB3时，其常开触点先断开、常闭触点后闭合，电动机停转，实现点动控制。按下长动按钮SB2，KM辅助触点闭合，断开SB2，电动机仍旋转，实现长动控制。
多点控制电路
所谓多点控制，也称为异地控制，就是在多处设置的控制按钮均能对同一台电动机实施起停等控制。
图2-5所示是在两地控制一台电动机的控制电路，其接线原则是：两个起动按钮必须并联，两个停止按钮必须串联。
在甲地：按SB2，控制电路电流经过FR→线圈KM→SB2→SB3→SB1构成通路，线圈KM通电，电动机起动。松开SB2，触点KM进行自锁。按下SB1，电动机停止。
在乙地：按SB4，控制电路电流经过FR→线圈KM→+SB4→SB3→SB1构成通路，线圈KM通电，电动机起动。松开SB4，触点KM进行自锁。按下SB3，电动机停止。
由图2-5可以看出，由甲地到乙地只需引出三根线，再接上一组按钮即可实现异地控制。同理，从乙地到其他地方也可照此办理。
顺序控制电路
在生产实践中，常见到多台电动机拖动一套设备的情况。为了满足各种生产工艺的要求，多台电动机的起、停等动作常常有顺序上和时间上的约束。
图2-6所示的主电路有Ml和M2两台电动机，起动时，只有M1先起动、M2才能起动；停止时，只有M2先停，Ml才能停。
起动的操作如下：按下SB2，接触器KM1通电并自锁，使Ml起动并运行。此后再按下SB4，接触器KM2通电并自锁，使M2起动并运行。如果在按下SB2之前按下SB4，由于接触器KM1和KM2的常开触点都没闭合，接触器KM2是不会通电的。
停止的操作如下：先按下SB3让接触器KM2断电，使M2先停；再按下SB1使KM1断电，Ml才能停。由于只要接触器KM2通电，SB1就被短路而失去作用，所以在按下SB3之前按下SB1，接触器KM1和KM2都不会断电。
自动循环控制电路
利用行程开关可以对生产机械实现行程、限位、自动循环等控制。
图2-7是一个简单的行程控制的例子。工作台A由一台三相笼型异步电动机M拖动，图2-7a是A的运行流程。滚轮式行程开关按图2-7b设置，ST。和ST。分别安装在A的原位和终点，由装在A上的挡块来撞动。电动机主电路与图2-3a相同，控制电路如图2-7c所示。
图2-7对A实施如下控制：
1)A在原位时，起动后只能前进不能后退。
2)A前进到终点立即往回退，退回原位自停。
3)在A前进或后退途中均可停，再起动时既可进也可退。
4)若暂时停电后再复电时，A不会自行起动。
5)若A运行途中受阻，在一定时间内拖动电动机应自行断电。
请自行分析图2-7所示控制电路的原理。
行程开关不仅可用作行程控制，也常用于限位或终端保护。例如，在图2-7中，一般可在ST。的右侧和sT“的左侧再各设置一个保护用的行程开关，这两个行程开关的常闭触点分别与ST。和ST。的常闭触点串联。一旦ST。或ST。失灵，则A会继续运符而超出规定的行程，但当A撞动这两个保护行程开关时，由于它们的触点动作而使电动机自动停止运行，从而实现了限位或终端保护。
三相异步电动机为什么会转动？
在一个可旋转的马蹄形磁铁中，放置一个可以自由转动的笼型绕组。当转动马蹄形磁铁时，笼型绕组就会跟着它向相同的方向旋转。这是因为磁铁转动时，它的磁场与笼型绕组中的导体（即导条）之间产生相对运动，磁场顺时针方向旋转，相当于转子导体逆时针方向切割磁力线，根据右手定则可以确定转子导体中感应电动势的方向。由于导体两端被金属端环短路，因此在感应电动势的作用下，导体中就有感应电流流过，如果不考虑导体中电流与电动势的相位差，则导体中感应电流的方向与感应电动势的方向相同。这些通有感应电流的导体在磁场中会受到电磁力，的作用，导体受力方向可根据左手定则确定。因此，N极范围内的导体受力方向向右，而S极范围内的导体的受力方向向左，这是一对大小相等、方向相反的力，因此就形成了电磁转矩Te，使笼型绕组（转子）朝着磁场旋转的方向转动起来。这就是异步电动机的简单工作原理。
实际的三相异步电动机是利用定子三相对称绕组通入三相对称电流而产生旋转磁场的，这个旋转磁场的转速ns又称为同步转速。三相异步电动机转子的转速（即电动机的转速）n不可能达到定子旋转磁场的转速，即电动机的转速n不可能达到同步转速ns。因为，如果达到同步转速，则转子导体与旋转磁场之间就没有相对运动，因而在转子导体中就不能产生感应电动势和感应电流，也就不能产生推动转子旋转的电磁力f和电磁转矩Te，所以，异步电动机的转速总是低于同步转速，即两种转速之间总是存在差异，异步电动机因此而得名。由于转子电流由感应产生，故这种电动机又称为感应电动机。
下一篇：三相异步电动机的制动方法有哪些？
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