變壓器和三相異步時(shí)機(jī)及其控制

第一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五由鐵磁物質(zhì)所組成的，能使絕大部分磁通通過(guò)的路徑稱(chēng)為磁路。

第5章變壓器和三相異步電動(dòng)機(jī)及其控制

5.1磁路的基本知識(shí)5.1.1磁路的基本概念第二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．磁通Ф1．磁感應(yīng)強(qiáng)度B

磁感應(yīng)強(qiáng)度B是表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，它是一個(gè)矢量。磁感應(yīng)強(qiáng)度與產(chǎn)生它的電流之間的方向關(guān)系滿(mǎn)足右螺旋法則。單位為特斯拉，簡(jiǎn)稱(chēng)特，用字母T表示。

在均勻磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積，稱(chēng)為通過(guò)該截面的磁通Ф，又稱(chēng)為磁通密度。

或磁通的單位是韋伯，簡(jiǎn)稱(chēng)韋，用字母Wb表示。

5.1.2磁路的主要物理量第三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3．磁導(dǎo)率μ磁導(dǎo)率μ是用來(lái)表征物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量，它的單位是H/m（亨/米）。實(shí)驗(yàn)測(cè)出，真空（或空氣）的磁導(dǎo)率是一個(gè)常數(shù)，為H/m其他物質(zhì)的磁導(dǎo)率μ與真空的磁導(dǎo)率μ0的比值，稱(chēng)為該物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率μr，即

磁場(chǎng)強(qiáng)度H是為了方便分析和計(jì)算磁路而引入的一個(gè)物理量，它也是一個(gè)矢量，反映的是電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向，而與磁場(chǎng)中有無(wú)磁介質(zhì)無(wú)關(guān)。4．磁場(chǎng)強(qiáng)度H或單位是安/米（A/m）。第四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五

鐵心中的磁通Ф與通過(guò)線(xiàn)圈的電流I、線(xiàn)圈匝數(shù)N以及磁路橫截面面積S成正比，與磁路的長(zhǎng)度l成反比，還與組成磁路鐵心的磁導(dǎo)率μ成正比，F(xiàn)=IN稱(chēng)為磁動(dòng)勢(shì)，單位為安培（A）；Rm=l/μs稱(chēng)為磁阻，單位為1/亨（1/H）。

F反映勵(lì)磁電流的大?。籖m反映磁路對(duì)磁通所具有的阻礙特性，其大小由鐵心材料及其形狀尺寸決定。5.1.3磁路歐姆定律第五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五1．電磁關(guān)系

設(shè)線(xiàn)圈電阻為R，線(xiàn)圈的匝數(shù)為N，當(dāng)在線(xiàn)圈兩端加上正弦交流電壓u時(shí)，就有交變勵(lì)磁電流i流過(guò)，在交變磁動(dòng)勢(shì)Ni的作用下產(chǎn)生交變的主磁通Ф和漏磁通Фσ。鐵心線(xiàn)圈的漏磁電感Lσ是一個(gè)常數(shù)，為5.1.4交流鐵心線(xiàn)圈電路第六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五鐵心線(xiàn)圈是一個(gè)非線(xiàn)性電感元件，鐵心線(xiàn)圈的等效主磁電感L與勵(lì)磁電流i的關(guān)系類(lèi)似于μ與H的變化關(guān)系。設(shè)主磁通

線(xiàn)圈電阻上的電壓降Ri和漏磁通電動(dòng)勢(shì)eσ都很小，與主磁通電動(dòng)勢(shì)e比較，均可忽略。是主電動(dòng)勢(shì)e的幅值，其有效值

第七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五外加電壓的相位超前于鐵心中磁通90°，外加電壓的有效值當(dāng)線(xiàn)圈匝數(shù)N、外加電壓U和頻率f都一定時(shí)，鐵心中的磁通最大值將保持基本不變。

2．功率損耗在交流鐵心線(xiàn)圈電路中，除了在線(xiàn)圈電阻上有功率損耗外，鐵心中也會(huì)有功率損耗。線(xiàn)圈上損耗的功率稱(chēng)為銅損

鐵心中損耗的功率稱(chēng)為鐵損，鐵損包括磁滯損耗和渦流損耗兩部分。用ΔPFe表示

第八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五1）磁滯損耗由磁滯現(xiàn)象所引起的損耗稱(chēng)為磁滯損耗，用ΔPh表示。

2）渦流損耗ΔPe由渦流所引起的損耗稱(chēng)為渦流損耗，用ΔPe表示。

交流鐵心線(xiàn)圈的功率損耗為第九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2變壓器5.2.1變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器按鐵心和線(xiàn)圈裝配形式的不同，可分為心式和殼式兩種

第十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2.2變壓器的工作原理連接電源的線(xiàn)圈稱(chēng)為原繞組（或原邊），也稱(chēng)一次側(cè)，匝數(shù)為N1，相對(duì)應(yīng)的物理量用u1、i1、e1表示；連接負(fù)載的線(xiàn)圈稱(chēng)為副繞組（或副邊），也稱(chēng)二次側(cè)，匝數(shù)為N2，相應(yīng)的物理量用u2、i2、e2表示。原繞組輸入功率，副繞組輸出功率。

第十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五1．電壓變換原、副繞組回路電壓方程

第十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．電流變換當(dāng)電源頻率f及原繞組線(xiàn)圈匝數(shù)N1一定時(shí)，變壓器主磁通的大小主要由外施電源電壓U1決定，而與負(fù)載大小無(wú)關(guān)。

其相量形式為空載電流i10很小，常可忽略不計(jì)

原、副繞組的磁動(dòng)勢(shì)在相位上近似反相，且電流有效值的關(guān)系

第十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3．阻抗變換設(shè)變壓器副邊接一阻抗為ZL的負(fù)載

從一次側(cè)看進(jìn)去等效阻抗

從一次側(cè)看進(jìn)去的等效阻抗就變?yōu)閗2ZL，實(shí)現(xiàn)了阻抗的變換

第十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五【例5-2】某交流信號(hào)源US=80V，內(nèi)阻R0=200Ω，負(fù)載電阻RL=50Ω，試求：（1）負(fù)載直接接入信號(hào)源時(shí)，負(fù)載獲取的功率PL？（2）在信號(hào)源與負(fù)載之間接入一個(gè)輸出變壓器，要使負(fù)載獲得最大功率，那么變壓器的電壓比應(yīng)取多少？負(fù)載獲取的最大功率PLmax是多少？解：（1）負(fù)載直接接入信號(hào)源時(shí),電路電流

負(fù)載吸取的功率WA

（2）要使負(fù)載獲得最大功率,負(fù)載電阻等于信號(hào)源內(nèi)阻。

變壓器的電壓比為信號(hào)源輸出的電流

負(fù)載獲得最大功率

A

W

第十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2.3變壓器的額定值和運(yùn)行特性1．變壓器的額定值1）額定電壓U1N、U2N2）額定電流I1N、I2N3）額定容量SN4）額定頻率fN根據(jù)變壓器的絕緣強(qiáng)度和允許溫升所規(guī)定的一次側(cè)應(yīng)加的電壓值叫做一次繞組的額定電壓

。當(dāng)一次繞組加額定電壓而二次側(cè)開(kāi)路時(shí)的二次繞組的電壓叫做二次繞組的額定電壓

變壓器在額定運(yùn)行條件下，一、二次繞組允許長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)的電流。三相變壓器額定電流一律指線(xiàn)電流。

變壓器二次側(cè)額定電壓和額定電流的乘積。

變壓器應(yīng)接入的電源頻率。

第十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．變壓器的外特性和電壓變化率當(dāng)變壓器一次繞組電壓U1和負(fù)載功率因數(shù)一定時(shí)，二次繞組電壓稱(chēng)為變壓器的外特性。

U2隨負(fù)載電流I2變化的關(guān)系電壓變化率△U衡量變壓器輸出電壓穩(wěn)定性的主要指標(biāo)。一般變壓器的漏阻抗很小，故電壓變化率不大，約在5%左右。

第十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3．變壓器的損耗和效率輸出功率P2與輸入功率P1之比稱(chēng)為變壓器的效率，通常用百分?jǐn)?shù)表示

。當(dāng)外加電壓U1和頻率f一定時(shí)，鐵損也基本不變，故鐵損又稱(chēng)為不變損耗。而銅損是由電流I1、I2分別在一、二次繞組的電阻R1、R2上產(chǎn)生的損耗，它隨負(fù)載電流的變化而變化，故又稱(chēng)為可變損耗。

變壓器效率η與負(fù)載電流I2的關(guān)系

第十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五【5-3】有一單相變壓器，U1=220V，f=50Hz。空載時(shí)U20=110V，I10=1A，空載損耗功率P0=55W。二次側(cè)接電阻額定負(fù)載時(shí)，I1=9.2A，I2=18A，U2=106V，一次側(cè)輸入功率P1=2120W。試求：（1）變壓器的變比k；（2）電壓變化率△U%；（3）效率及變壓器的鐵損耗PFe、銅損耗PCu。解：（1）變比（2）電壓變化率（3）效率鐵損W銅損W第十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3三相異步電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)機(jī)按其使用電源的種類(lèi)不同，可分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)按其工作特點(diǎn)又分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)按電源的相數(shù)不同又分為單相異步電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)。5.3.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

三相異步電動(dòng)機(jī)主要有定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，兩部分之間由空氣隙隔開(kāi)。按照其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，將三相異步電動(dòng)機(jī)分成籠型和繞線(xiàn)型兩種。第二十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五

１．定子

三相異步電動(dòng)機(jī)的定子主要由機(jī)座、定子鐵心和定子繞組等組成，是固定不動(dòng)的部分。機(jī)座是用來(lái)固定和支撐定子鐵心的，由鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型。定子鐵心是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，裝在機(jī)座的內(nèi)壁上，由厚度為0.5mm，彼此相互絕緣的硅鋼片疊成。在定子鐵心的內(nèi)圓周上沖壓有均勻分布的線(xiàn)槽，槽內(nèi)放置定子繞組，由絕緣導(dǎo)線(xiàn)繞制而成，繞組與鐵心間有良好的絕緣。定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分，共分三組，分布在定子鐵心槽內(nèi)，它們?cè)诙ㄗ觾?nèi)圓周空間的排列彼此相隔120°，構(gòu)成對(duì)稱(chēng)的三相繞組。三相繞組根據(jù)需要可接成星形（Y）和三角形（△），由接線(xiàn)盒的端子板引出。

第二十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五２．轉(zhuǎn)子

三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸及其風(fēng)扇等組成，是能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的部分。轉(zhuǎn)子鐵心是電動(dòng)機(jī)磁路的另一部分，一般用硅鋼片疊成圓柱形，固定在轉(zhuǎn)軸上，鐵心外圓周上有均勻分布的槽，槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組按結(jié)構(gòu)的不同可分為籠型和繞線(xiàn)型兩種?；\型轉(zhuǎn)子繞組是由澆鑄在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的若干導(dǎo)電條組成的，兩端分別焊接在兩個(gè)短接的端環(huán)上，并與風(fēng)扇焊成一個(gè)整體，如果去掉鐵心，轉(zhuǎn)子繞組的外形就像一個(gè)籠，故稱(chēng)籠型轉(zhuǎn)子。第二十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理１．旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)1）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心槽內(nèi)放置有對(duì)稱(chēng)的三相定子繞組U1U2、V1V2、W1W2。設(shè)每相只含有一個(gè)繞組，三相繞組接成星形聯(lián)結(jié)。當(dāng)定子繞組的三個(gè)首端U1、V1和W1分別與三相交流電源A、B、C接通時(shí)，在三相定子繞組中便有對(duì)稱(chēng)的三相交流電流iA、iB、iC。以iA作參考正弦量，則對(duì)稱(chēng)三相電流的瞬時(shí)表達(dá)式為第二十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五第二十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向

三相電源存在兩種相序：正序和逆序。通入三相繞組的電流相序?yàn)锳→B→C→A，即正序，得到的是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)；如果調(diào)換三相電源的任意兩根相線(xiàn)（如對(duì)調(diào)B與C），那么電源的相序即可發(fā)生改變，變?yōu)槟嫘駻→C→B→A，逆序的三相電源接入三相定子繞組時(shí)，產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向就會(huì)改變。這就是說(shuō)，如果改變相序，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向也隨之改變，三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)正是利用這個(gè)道理。

3）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)與三相定子繞組中每相所接繞組的數(shù)目及其聯(lián)結(jié)方式有關(guān)。三相對(duì)稱(chēng)定子繞組的每相只含有一個(gè)繞組，產(chǎn)生一對(duì)磁極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即p=1，p表示磁極對(duì)數(shù)；如果每相串接兩個(gè)繞組，且三相繞組同樣具有對(duì)稱(chēng)性，則合成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)p=2，依此類(lèi)推，如果每相串接n個(gè)繞組，合成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)p=n。而當(dāng)磁極對(duì)數(shù)p=2時(shí)，三相電流變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間只旋轉(zhuǎn)半圈。事實(shí)上，對(duì)于p對(duì)磁極的電動(dòng)機(jī)，其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為一對(duì)磁極時(shí)的1/p。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速又稱(chēng)為同步轉(zhuǎn)速，用n1表示，單位是轉(zhuǎn)/分（r/min）。，那么當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)為p時(shí)，其同步轉(zhuǎn)速n1即為第二十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理

當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，處于磁場(chǎng)中的籠型轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條因相對(duì)運(yùn)動(dòng)的出現(xiàn)而相當(dāng)于逆時(shí)針?lè)较蚯懈畲帕€(xiàn)，于是在轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，籠型轉(zhuǎn)子端面短接的結(jié)果使得導(dǎo)條中形成感應(yīng)電流，其方向可用右手螺旋定則確定。通有電流的導(dǎo)條因處于磁場(chǎng)中，又會(huì)與磁場(chǎng)相互作用，根據(jù)左手定則，便可確定導(dǎo)條所受電磁力F作用的方向。上半部分導(dǎo)條受到的電磁合力F方向向右，下半部分導(dǎo)條受到的電磁合力F的方向向左，且兩者大小相等，方向相反。這樣的一對(duì)電磁力相對(duì)于轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩T，其方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向一致，此轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)籠型轉(zhuǎn)子跟著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向一致。通過(guò)改變?nèi)嚯娫吹南嘈颍墒谷喈惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向發(fā)生變化。但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1相等，必須小于n1，這也正是異步電動(dòng)機(jī)得名的原因。如果n=n1，那么轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將出現(xiàn)相對(duì)靜止現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流都將消失，電磁力及電磁轉(zhuǎn)矩也會(huì)失去，所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速之間必須有差別。

第二十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3．轉(zhuǎn)差率

同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差稱(chēng)為轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱(chēng)為轉(zhuǎn)差率，用s表示?！纠?-4】一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1460r/min，電源頻率為50Hz，試求：該電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速、磁極對(duì)數(shù)和額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率。解：由于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速小于且接近于同步轉(zhuǎn)速，與1460r/min最接近的同步轉(zhuǎn)速為n1=1500r/min，與此相對(duì)應(yīng)的磁極對(duì)數(shù)是p=2。額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率為第二十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.3三相異步電動(dòng)機(jī)的特性1．三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性

異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流相互作用而產(chǎn)生的。磁場(chǎng)愈強(qiáng)，轉(zhuǎn)子電流愈大，則電磁轉(zhuǎn)矩也愈大。電磁轉(zhuǎn)矩T不僅與電源電壓U1的平方成正比，而且與轉(zhuǎn)差率s、轉(zhuǎn)子等效電路中的電阻R2及空載等效電抗X20有關(guān)。

第二十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

轉(zhuǎn)矩特性T=f(s)曲線(xiàn)表示了電源電壓一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系。但在實(shí)際應(yīng)用中，更需要直接了解的是電源電壓一定時(shí)轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系，即n=f(T)曲線(xiàn)，這條曲線(xiàn)稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(xiàn)。

以最大轉(zhuǎn)矩Tm為界，機(jī)械特性分為兩個(gè)區(qū)，上邊為穩(wěn)定區(qū)，下邊為不穩(wěn)定區(qū)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作在穩(wěn)定區(qū)上某一點(diǎn)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T能適應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行，故稱(chēng)之為穩(wěn)定區(qū)。如果電動(dòng)機(jī)工作在不穩(wěn)定區(qū)，則電磁轉(zhuǎn)矩不能自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化，因而不能穩(wěn)定運(yùn)行。第二十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五1）額定轉(zhuǎn)矩TN2）最大轉(zhuǎn)矩Tm最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值Tm/TN來(lái)表示異步電動(dòng)機(jī)短時(shí)的過(guò)載能力，稱(chēng)之過(guò)載系數(shù)3）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ｔst第三十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.4三相異步電動(dòng)機(jī)的使用1．起動(dòng)

電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)就是把電動(dòng)機(jī)的定子繞組與電源接通，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由零開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，直至以一定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程。

對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)要求是：起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)時(shí)間短。

籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法有直接起動(dòng)和降壓起動(dòng)兩種。1）直接起動(dòng)

直接起動(dòng)是中小型籠型異步電動(dòng)機(jī)常用的起動(dòng)方法，起動(dòng)時(shí)把電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接加上額定電壓。此方法最簡(jiǎn)單、方便、經(jīng)濟(jì)，而且起動(dòng)時(shí)間短，起動(dòng)可靠。主要缺點(diǎn)是起動(dòng)電流大，對(duì)電網(wǎng)電壓的影響較大。但是這一影響將隨著電源容量的增大而減小，所以當(dāng)電源容量相對(duì)于電動(dòng)機(jī)的功率足夠大時(shí)，可采取此方法起動(dòng)。

2）降壓起動(dòng)

降壓起動(dòng)的主要目的是為了限制起動(dòng)電流，在起動(dòng)時(shí)借助起動(dòng)設(shè)備將電源電壓適當(dāng)降低后加到定子繞組上進(jìn)行起動(dòng)，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高到接近穩(wěn)定時(shí)，再使電壓恢復(fù)到額定值，轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。但問(wèn)題是在限制起動(dòng)電流的同時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也受限制。最常用的降壓起動(dòng)方法有Y-△換接起動(dòng)和自耦降壓起動(dòng)。

第三十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五

Y-△換接起動(dòng)只適用于定子繞組為△形聯(lián)結(jié)，且每相繞組都有兩個(gè)引出端子的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。

用Y-△換接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流是△形聯(lián)結(jié)直接起動(dòng)時(shí)的1/3。

電磁轉(zhuǎn)矩與定子繞組相電壓的平方成正比，所以用Y-△換接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小為直接起動(dòng)時(shí)的1/3。

對(duì)于正常運(yùn)行時(shí)，定子繞組是Y形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)，不能采用這種起動(dòng)方法，可采用自耦降壓起動(dòng)法。第三十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五自耦降壓起動(dòng)就是利用三相自耦變壓器將電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的定子繞組線(xiàn)電壓降低，以達(dá)到減小起動(dòng)電流的目的，

自耦降壓起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子繞組電壓降為直接起動(dòng)時(shí)的1/k（k為變比），起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降為直接起動(dòng)時(shí)的1/k2；定子電流（即變壓器副繞組電流）降為直接起動(dòng)時(shí)的1/k，而變壓器原繞組電流（即線(xiàn)路電流）則要降為直接起動(dòng)時(shí)的1/k2。起動(dòng)用的自耦變壓器專(zhuān)用設(shè)備稱(chēng)為起動(dòng)補(bǔ)償器，它通常都制作有幾個(gè)抽頭，輸出不同的電壓，例如分別為電源電壓的80%、60%和40%，可供用戶(hù)選用。自耦降壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電壓可根據(jù)需要選擇，但設(shè)備較笨重，一般只用于功率較大和不能用Y-△換接起動(dòng)的場(chǎng)合。至于繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，只要在轉(zhuǎn)子回路串入適當(dāng)?shù)碾娮?，就既可限制起?dòng)電流，又可增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，克服了籠型異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小的缺點(diǎn)。第三十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2．調(diào)速

調(diào)速是指在電動(dòng)機(jī)負(fù)載不變的情況下，人為地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

1）改變磁極對(duì)數(shù)p調(diào)速2）改變電源頻率f1調(diào)速

3）改變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速第三十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3．制動(dòng)

三相異步電動(dòng)機(jī)常用的制動(dòng)方法有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和發(fā)電反饋制動(dòng)。

1）能耗制動(dòng)2）反接制動(dòng)

3）發(fā)電反饋制動(dòng)第三十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3.5三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1）型號(hào)2）電壓UN3）額定功率PN4）額定電流IN5）額定轉(zhuǎn)速nN【例5-6】型號(hào)為Y250M-4的三相異步電動(dòng)機(jī)，其PN=55kW，UN=380V，nN=1470r/min，采用△聯(lián)結(jié)，λst=1.9。試回答：（1）若負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=TN，采用直接起動(dòng)和Y-△換接起動(dòng)兩種方式，電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？（2）當(dāng)TL=300N·m時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否采用Y-△換接起動(dòng)？（3）當(dāng)TL=300N·m時(shí)，能否用自耦變壓器80%的抽頭進(jìn)行降壓起動(dòng)？解：（1）采用直接起動(dòng)時(shí)，

故可以直接起動(dòng)。

采用Y-△換接起動(dòng)時(shí)，

不能采用Y-△換接起動(dòng)。

（2）

采用△聯(lián)結(jié)，直接起動(dòng)時(shí)

采用Y-△換接起動(dòng)時(shí)

電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。

（3）若采用自耦變壓器80%的抽頭降壓起動(dòng)

電動(dòng)機(jī)能起動(dòng)。

第三十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.4繼電-接觸器控制系統(tǒng)5.4.1常用低壓電器電器按用途又可分為控制電器和保護(hù)電器。各種開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器等，用來(lái)控制電路的接通、斷開(kāi)，稱(chēng)為控制電器；熔斷器和熱繼電器等用來(lái)保護(hù)電源和用電設(shè)備，稱(chēng)為保護(hù)電器。

１．刀開(kāi)關(guān)刀開(kāi)關(guān)是一種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的手動(dòng)電器。它的動(dòng)作特點(diǎn)是動(dòng)合型。刀開(kāi)關(guān)主要由刀片（動(dòng)觸點(diǎn)）和刀座（靜觸點(diǎn)）組成，按極數(shù)（刀片數(shù)）不同刀開(kāi)關(guān)分單極、雙極和三極三種，

安裝刀開(kāi)關(guān)時(shí)，電源線(xiàn)應(yīng)接在靜觸點(diǎn)上，負(fù)荷線(xiàn)接在和刀片相連的端子上。若有熔絲的刀開(kāi)關(guān)，負(fù)荷線(xiàn)應(yīng)接在刀片下側(cè)熔絲的另一端，以保證刀開(kāi)關(guān)切斷電源后，刀片和熔絲不帶電。第三十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五２．組合開(kāi)關(guān)

組合開(kāi)關(guān)又稱(chēng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，屬于手動(dòng)電器，主要用于接通電源或切斷電路、換接電源。由若干個(gè)動(dòng)觸片和靜觸片組裝而成，有單極、雙極、三極和四極結(jié)構(gòu)。

３．按鈕

按鈕也是一種簡(jiǎn)單的手動(dòng)開(kāi)關(guān)，通常用于發(fā)出操作信號(hào)，接通或斷開(kāi)電流較小的控制電路，從而控制電流較大的電動(dòng)機(jī)或其他電器設(shè)備的運(yùn)行。

４．熔斷器

熔斷器是電路中最常用的保護(hù)電器，串接在被保護(hù)的電路中，它主要由熔體和外殼構(gòu)成。

5．交流接觸器

交流接觸器是用來(lái)頻繁地接通和斷開(kāi)主電路或大容量控制電路的自動(dòng)電器，但它本身不能切斷短路電流和過(guò)載電流。常用來(lái)作電動(dòng)機(jī)的電源開(kāi)關(guān)，

6．中間繼電器

在繼電-接觸器控制電路中，為解決接觸器觸點(diǎn)少的矛盾，而采用觸點(diǎn)多、容量相對(duì)較小的中間繼電器，用它作為中間控制環(huán)節(jié)，用以傳遞信號(hào)或同時(shí)控制多個(gè)電路，對(duì)小功率電動(dòng)機(jī)也可代替接觸器作接通和切斷電源使用。第三十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五7．熱繼電器

熱繼電器是利用電流熱效應(yīng)來(lái)進(jìn)行動(dòng)作的一種保護(hù)電器，串聯(lián)在負(fù)載電路中，主要用來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)或其他負(fù)載免于過(guò)載以及三相電動(dòng)機(jī)的缺相運(yùn)行。

8．自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)

自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)又稱(chēng)自動(dòng)空氣斷路器，簡(jiǎn)稱(chēng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)，是常用的一種低壓保護(hù)電器，當(dāng)電路發(fā)生過(guò)載、短路和欠電壓等不正常情況時(shí)能自動(dòng)斷開(kāi)電路。它與熔斷器配合是低壓設(shè)備和線(xiàn)路保護(hù)的一種最基本的保護(hù)手段。

9．行程開(kāi)關(guān)

行程開(kāi)關(guān)又稱(chēng)限位開(kāi)關(guān)，是利用機(jī)械部件的位移來(lái)切換電路的自動(dòng)電器，被廣泛應(yīng)用于改變運(yùn)動(dòng)方向、順序控制、定位以及安全限位等自動(dòng)控制系統(tǒng)中。

10．時(shí)間繼電器

時(shí)間繼電器是在接收到輸入信號(hào)時(shí)，需要延長(zhǎng)一段時(shí)間才產(chǎn)生響應(yīng)動(dòng)作的自動(dòng)電器。它的種類(lèi)很多，在繼電-接觸器控制系統(tǒng)中常用的是空氣阻尼式時(shí)間繼電器，它是利用空氣阻尼作用來(lái)達(dá)到動(dòng)作延時(shí)的目的。按延時(shí)的不同方式，分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種。

第三十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路用接觸器和按鈕來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的起停，用熱繼電器作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，這就是繼電-接觸器控制的最基本電路。常見(jiàn)的一些基本環(huán)節(jié)有：點(diǎn)動(dòng)控制、單向運(yùn)行控制、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)互鎖控制、聯(lián)鎖控制、行程控制和時(shí)間控制等。一個(gè)比較復(fù)雜的控制電路，常包括幾個(gè)基本環(huán)節(jié)。

另外，在畫(huà)控制系統(tǒng)電氣電路圖時(shí)，對(duì)于采用的各種控制電器，用規(guī)定的電路圖形符號(hào)來(lái)代替實(shí)物，用規(guī)定的文字符號(hào)來(lái)加以識(shí)別，每個(gè)電器的各個(gè)部分可以分開(kāi)來(lái)畫(huà)，但是同一個(gè)電器的各個(gè)部分要標(biāo)同一文字符號(hào)，電路中若用到幾個(gè)相同的電器時(shí)，用下標(biāo)來(lái)區(qū)別。另外，將整個(gè)電路分為主電路和控制電路兩部分。負(fù)載所在的電路，稱(chēng)為主電路，主電路中流過(guò)的電流較大，一般由電源的引入開(kāi)關(guān)（刀開(kāi)關(guān)、組合開(kāi)關(guān)、斷路器等）、熔斷器、接觸器的主觸點(diǎn)、熱繼電器的發(fā)熱元件、用電設(shè)備等組成；控制主電路的通、斷，監(jiān)測(cè)保護(hù)主電路正常工作的電路，稱(chēng)為控制電路，控制電路中流過(guò)的電流較小，一般由按鈕、接觸器和繼電器的吸引線(xiàn)圈及輔助觸點(diǎn)、熱繼電器的的動(dòng)斷觸點(diǎn)等組成。電路圖中各電器元件的觸點(diǎn)都是按電器元件未通電時(shí)的狀態(tài)畫(huà)出。第四十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五1．三相異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)控制

僅由刀開(kāi)關(guān)、熔斷器和電動(dòng)機(jī)三者構(gòu)成。這種控制電路的特點(diǎn)是元件少，接線(xiàn)簡(jiǎn)單，操作方便。缺點(diǎn)是電路中沒(méi)有對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行多種保護(hù)，不能實(shí)現(xiàn)遙控和自控。

1）點(diǎn)動(dòng)控制電路

點(diǎn)動(dòng)控制就是按下按鈕時(shí)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)，松開(kāi)按鈕電動(dòng)機(jī)就停轉(zhuǎn)。生產(chǎn)機(jī)械在進(jìn)行試車(chē)和調(diào)整時(shí)常要求點(diǎn)動(dòng)控制。

第四十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2）單向運(yùn)行控制電路

如果需要保持電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，則要在“點(diǎn)動(dòng)控制電路”的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。

接觸器用自己的動(dòng)合輔助觸點(diǎn)“鎖住”自己的線(xiàn)圈電路，這種作用稱(chēng)為“自鎖”，該觸點(diǎn)稱(chēng)為“自鎖觸點(diǎn)”。

為使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行安全可靠，電路中還采用了短路、過(guò)載及欠電壓保護(hù)。短路保護(hù)靠熔斷器FU來(lái)完成，它串接在主電路中。欠電壓保護(hù)靠接觸器本身，過(guò)載保護(hù)由熱斷電器FR來(lái)完成。第四十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3）正、反轉(zhuǎn)互鎖控制電路

為了實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，只要改變引入到電動(dòng)機(jī)的三相電源的相序即可。

從主電路可以看出，KMF和KMR的主觸點(diǎn)是不允許同時(shí)閉合的，否則會(huì)發(fā)生相間短路，因此要求在各自的控制電路中串接入對(duì)方的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)。兩個(gè)接觸器利用各自的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)，封鎖對(duì)方的控制電路，稱(chēng)為“互鎖”，這兩個(gè)動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)稱(chēng)為“互鎖觸點(diǎn)”。第四十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五4）聯(lián)鎖控制電路

聯(lián)鎖控制是指在多臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作的系統(tǒng)中，根據(jù)生產(chǎn)工藝的