電機與變壓器（第6版）PPT完整全套教學課件

電機與變壓器（第六版）全套PPT課件第一章單相變壓器第二章電力變壓器第三章特殊變壓器第四章三相異步電動機第五章單相異步電動機第六章直流電動機第七章三相同步電機第八章特種電機§1-1變壓器的分類、用途和結(jié)構(gòu)§1-2變壓器的原理

§1-3單相變壓器繞組的極性

§1-4小型單相變壓器的設計（選學）一、PLC的特點為提高電能的傳輸效率，需將同步發(fā)電機輸出的400V、3.15kV、6.3kV、10.5kV電壓通過變壓器升壓為110kV、220kV、330kV、500kV、765kV高壓輸電線路的電壓。而電能被送到用電區(qū)后，又要根據(jù)用戶的要求，通過降壓變壓器來降壓，這種電壓升降往往要通過多次才能達到要求?！?-1變壓器的分類、用途和結(jié)構(gòu)如大型動力設備用電電壓為10kV、6kV、3kV，小型動力設備和照明用電電壓為380V、220V，潮濕和不安全處用電電壓為36V、24V、12V、6V。所以變壓器在電力系統(tǒng)中的用量是很大的，據(jù)統(tǒng)計，在電力系統(tǒng)中每1kW發(fā)電機功率需配備5～8kV·A容量的變壓器。另外，還有可用作阻抗變換及其他用途的變壓器，如自耦變壓器和儀用互感器等。一、變壓器的分類和用途變壓器的種類很多，其常用的分類方法和主要用途見表。變壓器的分類方式還有很多，如電力變壓器可分為升壓變壓器、降壓變壓器和配電變壓器；按繞組個數(shù)不同可分為單繞組變壓器、雙繞組變壓器、多繞組變壓器；根據(jù)容量不同，可分為中小型變壓器（<6300kV·A）、大型變壓器（8000～63000kV·A）、特大型變壓器（>63000kV·A）。變壓器常用的分類方法和主要用途變壓器常用的分類方法和主要用途變壓器常用的分類方法和主要用途變壓器常用的分類方法和主要用途二、單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)單相變壓器由彼此絕緣的薄硅鋼片疊成的閉合鐵芯以及繞在鐵芯上的高、低壓繞組兩大部分組成。1.?變壓器繞組（1）繞組的作用及材料繞組是變壓器的電路部分，小型變壓器繞組一般用絕緣的漆包圓銅線繞制而成，容量稍大的變壓器繞組則用扁銅線或扁鋁線繞制而成。（2）繞組命名接電源的繞組稱為一次繞組，也稱為初級繞組；接負載的繞組稱為二次繞組，也稱為次級繞組。按繞組所接電壓高低不同，繞組可分為高壓繞組和低壓繞組。（3）繞組類型按繞制的方式不同，繞組可分為同芯繞組和交疊繞組兩種類型，繞組類型及特點見表。繞組類型及特點2.?變壓器鐵芯鐵芯是主磁通的通道，也是安放繞組的骨架。（1）鐵芯材料選用鐵芯材料的質(zhì)量直接影響到變壓器的性能。（2）鐵芯類型變壓器的鐵芯因繞組放置的位置不同，可分成芯式和殼式兩種。（3）鐵芯柱與鐵軛的裝配工藝鐵芯由鐵芯柱與鐵軛構(gòu)成，鐵芯柱是鐵芯安裝繞組的部分，鐵軛是連接鐵芯柱形成閉合磁路的鐵芯部分。最簡單的變壓器是由一個閉合的鐵芯和繞在鐵芯上的兩個匝數(shù)不等的繞組組成，與電源相連的繞組稱為一次繞組；與負載相連的繞組稱為二次繞組。一次繞組、二次繞組都是用絕緣的導線繞成。雖然一次繞組、二次繞組在電路上是相互分開的，但通過磁路，一次繞組和二次繞組相互聯(lián)系，傳遞能量。根據(jù)二次繞組是否連接負載，變壓器的運行可分為空載運行和負載運行?！?-2變壓器的原理一、變壓器的空載運行所謂變壓器的空載運行就是變壓器一次繞組加額定電壓，二次繞組開路的工作狀態(tài)。實際變壓器在運行中要考慮到各種損耗，分析起來比較復雜。為了分析簡單、方便，把不計繞組的電阻、鐵芯的損耗、磁路中的漏磁通和磁飽和影響的變壓器稱為理想變壓器。理想變壓器只是一個純電感電路，在一些近似的計算中常用理想變壓器來分析。1.?理想變壓器空載運行如圖所示為理想變壓器空載運行原理，各物理量參考方向如圖所示。理想變壓器空載運行原理2.?實際變壓器空載運行如圖所示為實際變壓器空載運行原理。實際變壓器空載運行原理二、變壓器的負載運行單相變壓器的負載運行是指單相變壓器一次繞組加額定電壓、二次繞組接負載的運行狀態(tài)，主要分析變壓器一次繞組、二次繞組間的電流關系。如圖所示為單相變壓器負載運行原理。單相變壓器負載運行原理1.?磁動勢平衡方程電流流過線圈產(chǎn)生磁場，其磁場大小由線圈的匝數(shù)N和電流I決定，線圈匝數(shù)N和電流I的乘積NI稱為磁動勢。2.?電壓方程式實際變壓器的一次繞組、二次繞組之間不可能完全耦合，一次繞組的磁動勢和二次繞組的磁動勢除在磁路中共同建立主磁通外，一次繞組的磁動勢還會產(chǎn)生只交鏈一次繞組的漏磁通，二次繞組的磁動勢也會產(chǎn)生只交鏈二次繞組的漏磁通，分別在一次繞組、二次繞組上產(chǎn)生漏電動勢，它們分別與繞組上流過的電流成正比，可用漏電抗XS1和XS2表示。同時，一次繞組、二次繞組上還都有內(nèi)阻，繞組內(nèi)阻和漏電抗組成了一次繞組、二次繞組的漏阻抗，分別用ZS1和ZS2表示。3.?阻抗變換變壓器一次繞組接在交流電源上時，對電源來說變壓器就相當于一個負載，其輸入阻抗可用輸入電壓、輸入電流來計算，即變壓器的輸入阻抗為Zl=U1/I1，而變壓器的二次繞組輸出端又接了負載，變壓器的輸出電壓、輸出電流與負載之間存在Z2=U2/I2=ZL關系，如圖所示?？梢钥闯鼋?jīng)過變壓器把Z2接到電源上和不經(jīng)變壓器直接把Z2接到電源上，兩者是完全不一樣的，這里變壓器起到改變阻抗的作用，把Z2變成Z1可以在u1的電壓下工作。變壓器的阻抗變換作用a）有變壓器時b）無變壓器時在電子線路中，這種阻抗變換很常用，如擴音設備中揚聲器的阻抗很?。?～16Ω），直接接到功率放大器的輸出，則揚聲器得到的功率很小，聲音就很小。只有經(jīng)輸出變壓器把揚聲器阻抗變成和功率放大器內(nèi)阻一樣大，揚聲器才能得到最大輸出功率。這也稱為阻抗匹配。4.?變壓器的外特性變壓器一次繞組輸入額定電壓和二次繞組負載功率因數(shù)一定時，二次繞組輸出電壓與輸出電流的關系稱為變壓器的外特性，也稱為輸出特性，通常用曲線表示，如圖所示。變壓器的外特性曲線5.?電壓調(diào)整率變壓器二次繞組電壓隨負載變化而變化的程度稱為電壓調(diào)整率，用ΔU表示。6.?變壓器的損耗和效率變壓器在傳輸能量的過程中會產(chǎn)生能量損耗，其損耗主要包括鐵耗和銅耗兩部分。（1）鐵耗PFe（2）銅耗PCu

（3）效率η一、變壓器極性的意義1.?單相變壓器的極性變壓器繞組的極性是指變壓器一次繞組、二次繞組在同一磁通作用下所產(chǎn)生的感應電動勢之間的相位關系，通常用同名端來標記?！?-3單相變壓器繞組的極性單相變壓器一次繞組和二次繞組的極性a）相同繞向時極性b）不同繞向時極性一次繞組和二次繞組的繞向可以相同，也可以相反；每一個繞組的兩個出線端中任一出線端都可以作為首端，也可以作為尾端。但不管怎樣組合，一次繞組和二次繞組的相對極性只可能有兩種情況，即兩個繞組的首端不是同極性，就是反極性。一次繞組和二次繞組首端的極性a）首端為同極性b）首端為反極性2.?變壓器繞組的連接和極性的重要性如果變壓器一次繞組有兩個以上的繞組或一次繞組、二次繞組都有兩個以上的繞組，則這樣的變壓器稱為多繞組變壓器。這種變壓器多用于各種電子設備中，輸出多種電壓。例如，電源變壓器為了配合220V和110V不同的電網(wǎng)電壓使用，需設兩個額定電壓為110V的一次繞組，在電網(wǎng)電壓為220V時，將兩個一次繞組串聯(lián)起來使用；在電網(wǎng)電壓為110V時，將兩個一次繞組并聯(lián)起來使用。（1）繞組串聯(lián)1）正向串聯(lián)。2）反向串聯(lián)。繞組串聯(lián)a）正向串聯(lián)b）反向串聯(lián)（2）繞組并聯(lián)繞組并聯(lián)a）同極性并聯(lián)b）反極性并聯(lián)二、變壓器繞組的極性測定在變壓器繞組極性的測定方法中，一般采用直觀法和儀表測試法。1.?直觀法因為變壓器繞組的極性是由它的繞制方向和相對位置決定的，在圖中，兩個繞組的相對位置確定，且也明確知道繞組的繞向，這時可以用直觀法判別它們的極性。用直觀法判別繞組極性的具體方法是：同時假設從兩個繞組某一端鈕分別通入直流電流，用右手螺旋法則判別電流所產(chǎn)生的磁通方向，如果鐵芯中兩個磁通方向一致，則兩個繞組流入電流的端鈕就是同名端，反之為異名端。單相變壓器一次繞組和二次繞組的極性a）相同繞向時極性b）不同繞向時極性2.?儀表測試法已經(jīng)制成的變壓器由于經(jīng)過浸漆或其他工藝處理，從外觀也就無法看出內(nèi)部繞組的繞向，就只能借助儀表來測定繞組的同名端。采用儀表測定變壓器繞組極性的方法有直流法和交流法兩種。（1）直流法（2）交流法一、小型單相變壓器的設計自制小型單相變壓器可按下面的方法和步驟進行計算設計，損壞的變壓器維修時重繞或改繞也可參照本方法。設計的出發(fā)點是負載用電的需要，即應設計出電壓和容量滿足需要，尺寸和參數(shù)（如鐵芯截面、窗口尺寸、匝數(shù)、線徑等）確定的變壓器?！?-4小型單相變壓器的設計（選學）1．變壓器的輸出總視在功率和一次繞組的輸入電流計算2．變壓器的結(jié)構(gòu)形式設計3．變壓器鐵芯柱截面積S計算4．線圈匝數(shù)計算5．導線直徑計算6．線圈結(jié)構(gòu)和窗口的核算二、小型單相變壓器設計舉例一臺控制變壓器的原始額定數(shù)據(jù)如圖所示。繞組的給定數(shù)據(jù)三、小型變壓器的繞制繞制一個小型單相變壓器，輸出功率為25V·A，電壓為220V/17V。1．繞線前的準備工作（1）導線的選擇（2）絕緣材料的選擇（3）制作芯子（4）選用骨架2．繞線繞線之前裁剪好各種絕緣紙（布）。絕緣紙（布）的寬度應稍大于骨架的長度，而長度應稍大于骨架的周長，還應考慮繞組逐漸繞大后所需的余量。繞線過程及工藝要求見表。繞線的順序按一次繞組、靜電屏蔽、二次高壓繞組、二次低壓繞組依次疊繞。每繞完一組繞組后，要襯墊繞組間絕緣。當二次繞組數(shù)較多時，每繞好一組后用萬用表檢查是否為通路。繞線過程及工藝要求繞線過程及工藝要求繞線過程及工藝要求繞線過程及工藝要求繞線過程及工藝要求3．鐵芯鑲片采用F型硅鋼片作為小型變壓器的鐵芯。（1）鑲片要求（2）鑲片方法4．測試（1）絕緣電阻的測試（2）空載電壓的測試（3）空載電流的測試5．絕緣處理線包繞好后，為防潮和增加絕緣強度，應進行絕緣處理。處理方法如下：小型變壓器的絕緣處理a）將線包用導線扎好b）預熱c）放入1032絕緣清漆桶d）浸入絕緣清漆e）在通風處滴干§2-1電力變壓器的分類、用途和結(jié)構(gòu)§2-2電力變壓器繞組的聯(lián)結(jié)及首尾判別§2-3電力變壓器繞組的聯(lián)結(jié)組別§2-4電力變壓器的并聯(lián)運行§2-5電力變壓器的維護及檢修一、電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)在三相電力變壓器中，目前使用最廣的是油浸式電力變壓器，其外形如圖所示。油浸式電力變壓器由繞組和鐵芯組成器身，為了解決散熱、絕緣、密封、安全等問題，還需要油箱、絕緣套管（包括高壓套管和低壓套管）、儲油柜、散熱器、壓力釋放閥、油位計和氣體繼電器等附件。§2-1電力變壓器的分類、用途和結(jié)構(gòu)油浸式電力變壓器1.?鐵芯鐵芯是變壓器的磁路部分，與單相變壓器一樣，它也是由0.35mm厚的硅鋼片疊壓（或卷制）而成。20世紀70年代以前生產(chǎn)的電力變壓器鐵芯采用熱軋硅鋼片，其缺點是變壓器體積大，損耗大，且效率低。20世紀80年代起生產(chǎn)的新型電力變壓器鐵芯均用高磁導率、低損耗的冷軋晶粒取向硅鋼片制作，以降低損耗，提高變壓器的效率，這類變壓器稱為低損耗變壓器，以S7（SL7）及S9系列為代表產(chǎn)品。國家電力部門規(guī)定從1985年起，新生產(chǎn)的變壓器必須是低損耗電力變壓器。三相電力變壓器鐵芯均采用芯式結(jié)構(gòu)，通常芯式結(jié)構(gòu)的鐵芯采用交疊式的疊裝工藝。變壓器鐵芯的最新發(fā)展趨勢是采用鐵基、鐵鎳基、鈷基等非晶帶材料代替硅鋼。我國已生產(chǎn)SH11系列非晶合金電力變壓器，它具有體積小、效率高、節(jié)能等優(yōu)點，極有發(fā)展前途。2.?繞組繞組是變壓器的電路部分，一般用絕緣紙包的扁銅線或扁鋁線繞成。電力變壓器的繞組與單相變壓器一樣，有同芯式繞組和交疊式繞組。當前新型的繞組結(jié)構(gòu)為箔式繞組，繞組用鋁箔或銅箔氧化技術和特殊工藝繞制，使電力變壓器整體性能得到較大的提高。繞組制作完成后，將變壓器鐵芯的上夾件拆開，并將上部的鐵軛硅鋼片拆去，隨后將三相高、低壓繞組套在三個鐵芯柱上，再重新裝好上鐵軛和上夾件，就得到了電力變壓器器身。3.?主要附件（1）油箱（2）氣體繼電器（瓦斯繼電器）（3）分接開關（4）絕緣套管（5）壓力釋放閥二、電力變壓器冷卻方式雖然變壓器的繞組和鐵芯在運行中的效率可高達99％，但還是有部分損耗的電能轉(zhuǎn)化成熱能，使變壓器的鐵芯和繞組溫度升高。溫度越高，變壓器絕緣老化得越快。當變壓器絕緣老化到一定程度時，在運行振動和電動力作用下，變壓器絕緣容易破裂，易發(fā)生電氣擊穿而造成故障。運行溫度直接影響到變壓器的輸出容量、安全和使用壽命。因此，必須有效地對運行中的變壓器鐵芯和繞組進行冷卻。我國生產(chǎn)的多種系列電力變壓器多數(shù)采用油浸式冷卻，根據(jù)容量不同，可分成下列幾種：1.?三相油浸自冷式（ONAN）2.?三相油浸風冷式（ONAF）3.?三相強迫油循環(huán)風冷式（OFAF）4.?三相強迫油循環(huán)水冷式（OFWF）三、電力變壓器的銘牌參數(shù)1.?電力變壓器的銘牌為了使變壓器安全、經(jīng)濟地運行，并保證其具有一定的使用壽命，制造廠按標準規(guī)定了變壓器的額定數(shù)據(jù)。有關額定數(shù)據(jù)寫在銘牌上，銘牌上的主要技術數(shù)據(jù)有型號、額定容量、額定電壓、額定電流、額定頻率等。額定值通常標注在銘牌上，如圖所示。變壓器的銘牌上主要有以下內(nèi)容：（1）型號（2）額定電壓（3）額定電流（4）額定容量（5）額定頻率（6）溫升電力變壓器的銘牌2.?變壓器參數(shù)的簡單計算正弦交流電能目前幾乎都是以三相交流的系統(tǒng)進行傳輸和使用的，要將某一電壓等級的三相交流電轉(zhuǎn)換為同頻率的另一電壓等級的三相交流電，可用三相變壓器來完成。三相變壓器按磁路系統(tǒng)可分為三相組合式變壓器和三相芯式變壓器。三相組合式變壓器是由三臺單相變壓器按一定聯(lián)結(jié)方式組合而成的，其特點是各相磁路各自獨立而互不相關，如圖所示。§2-2電力變壓器繞組的聯(lián)結(jié)及首尾判別三相組合式變壓器的組成三相芯式變壓器是三相共用一個鐵芯的變壓器，其特點是各相磁路互相關聯(lián)，如圖所示。三相芯式變壓器的鐵芯演變a）有中間磁軛b）無中間磁軛c）把三相鐵芯布置在同一平面一、三相芯式變壓器繞組的聯(lián)結(jié)將三個高壓繞組或三個低壓繞組連成三相繞組時，有兩種基本接法——星形（Y）聯(lián)結(jié)和三角形（△）聯(lián)結(jié)。1.?星形聯(lián)結(jié)2.?三角形聯(lián)結(jié)三相變壓器繞組聯(lián)結(jié)a）星形聯(lián)結(jié)b）三角形順接c）三角形反接二、三相繞組的首尾判別判別的準則是：磁路對稱，三相總磁通為零。三相磁通不對稱時的路徑（一次繞組一相接反）和磁通相量圖1.?用直流法判別三相繞組首尾端（1）分相設定標記（2）連接線路（3）測量判別2.?用交流法判別三相繞組首尾端（1）分相（2）連接線路（3）測量判別3.?每相高低壓繞組的極性測定三相變壓器同一相高低壓繞組是繞在同一鐵芯柱上，相當于是一臺單相變壓器，可以采用測定單相變壓器極性的方法，來確定三相變壓器同一相高低壓繞組的極性。一、聯(lián)結(jié)組別的意義在單相變壓器中，一次繞組、二次繞組電壓相位關系只有同相位和反相位兩種。但三相變壓器的一次繞組、二次繞組除了相電壓之間有相位關系外，還有線電壓之間相位關系的問題。三相變壓器的一次繞組、二次繞組連接方法的不同組合，將導致二次繞組上線電壓與一次繞組上相對應線電壓有不同的相位差。聯(lián)結(jié)組別正是用來說明變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方法，以及一次繞組、二次繞組上相應線電壓的相位關系?！?-3電力變壓器繞組的聯(lián)結(jié)組別雖然聯(lián)結(jié)組別有許多，但為了便于制造和使用，國家標準規(guī)定了5種常用的聯(lián)結(jié)組，見表。5種常用的聯(lián)結(jié)組5種常用的聯(lián)結(jié)組5種常用的聯(lián)結(jié)組二、聯(lián)結(jié)組別的判別方法與步驟知道變壓器一次繞組、二次繞組的聯(lián)結(jié)方式和各相繞組的同名端，可按下列步驟確定三相變壓器的聯(lián)結(jié)組別。1.?在接線圖中標出一次繞組、二次繞組相電壓的正方向和線電壓的正方向2.?畫出一次繞組、二次繞組相電壓相量圖3.?畫出一次繞組、二次繞組線電壓相量圖4.?畫出時鐘圖，分析出聯(lián)結(jié)組別三、變壓器聯(lián)結(jié)組別的分析示例一、三相變壓器并聯(lián)運行的意義現(xiàn)在發(fā)電站或變電所中常采用幾臺變壓器并聯(lián)運行。將變壓器一次繞組和二次繞組分別并聯(lián)到各自的公共母線上，共同向負載供電，這種運行方式就稱為變壓器的并聯(lián)運行?！?-4電力變壓器的并聯(lián)運行三相變壓器并聯(lián)運行有以下意義。1.提高供電的可靠性。當某臺變壓器出現(xiàn)故障或需要檢修時，可以由備用變壓器并聯(lián)運行，以保證不停電，從而提高了供電質(zhì)量。2.提高供電的效率。當負載發(fā)生變化時，可根據(jù)負載大小，調(diào)整變壓器運行臺數(shù)，減少不必要的損耗。3.減少總的備用變壓器容量。隨著用電量的逐步增加，分期增加并聯(lián)變壓器，能滿足生產(chǎn)和生活用電需求。二、變壓器理想并聯(lián)運行的條件變壓器并聯(lián)運行時，各臺變壓器的容量和結(jié)構(gòu)形式可以不相同，但最理想的并聯(lián)運行是：空載運行時，各并聯(lián)變壓器之間無環(huán)流，避免環(huán)流引起銅耗；帶負載運行時，各并聯(lián)變壓器所承擔的負載應按其容量成比例分配；各并聯(lián)變壓器的電流相位相同，而且與總的負載電流同相位，這樣可以保證負載電流一定時，各并聯(lián)變壓器分擔的電流最小，變壓器損耗最小。要達到以上理想運行情況，變壓器并聯(lián)運行必須滿足以下條件。1.?各并聯(lián)運行變壓器的一次繞組、二次繞組額定電壓應分別相等，即變壓比要相等2.?各并聯(lián)運行變壓器的聯(lián)結(jié)組別要相同3.?各并聯(lián)運行變壓器的短路阻抗的相對值要相等，阻抗角要相同變壓器是變電和配電過程中的主要電氣設備，變壓器的好壞直接影響供電、用電安全性以及電能質(zhì)量和能耗量。變壓器一旦發(fā)生事故，則會中斷對部分用戶的供電，修復所用時間也很長，可能造成嚴重的經(jīng)濟損失。為了確保變壓器安全運行，工作人員除做好日常維護工作，將事故消滅在萌芽狀態(tài)外，同時要求萬一發(fā)生事故，能夠迅速判斷事故原因和性質(zhì)，正確地處理事故，防止事故擴大?！?-5電力變壓器的維護及檢修一、變壓器運行中的日常維護運行值班人員應定期對變壓器及附屬設備進行全面檢查，每天至少檢查一次，檢查過程中要遵守“看”“聞”“嗅”“摸”“測”五字準則，仔細檢查。檢查項目如下：1.?檢查變壓器上層油溫2.?檢查儲油柜的油色、油位3.?檢查套管外部4.?檢查變壓器的響聲5.?檢查引線接頭接觸情況6.?檢查壓力釋放器、安全氣道及防爆膜7.?檢查氣體繼電器8.?檢查變壓器鐵芯接地線和外殼接地線9.?檢查變壓器的外部表面10.?檢查調(diào)壓分接頭位置指示二、特殊巡視檢查項目當電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障或天氣突然發(fā)生變化時，值班人員應對變壓器及其附屬設備進行重點檢查。1.?電力系統(tǒng)短路或變壓器事故后的檢查2.?刮大風、雷雨天氣、下冰雹后的檢查3.?有濃霧、下小雨、下雪時的檢查4.?氣溫驟變時的檢查5.?過負荷運行時的檢查6.?新投入或經(jīng)大修的變壓器投入運行后的檢查三、變壓器的常見故障處理變壓器的常見故障很多，究其原因可分為兩類：一是由于電網(wǎng)、負載的變化使變壓器不能正常工作。1.?變壓器短時過負載處理原則變壓器常見故障的種類、故障現(xiàn)象、產(chǎn)生原因及處理方法2.?變壓器常見故障的種類、故障現(xiàn)象、產(chǎn)生原因及處理方法變壓器常見故障的種類、故障現(xiàn)象、產(chǎn)生原因及處理方法變壓器常見故障的種類、故障現(xiàn)象、產(chǎn)生原因及處理方法§3-1自耦變壓器§3-2儀用變壓器§3-3電焊變壓器普通雙繞組變壓器的一次繞組和二次繞組之間相互絕緣，它們之間只有磁的耦合，沒有電的聯(lián)系。如果把普通變壓器的一次繞組和二次繞組串聯(lián)組合到一起，就成為只有一個繞組的變壓器，其中低壓繞組是高壓繞組的一部分，這種變壓器就叫自耦變壓器，如圖所示。與普通變壓器不同，自耦變壓器的低壓繞組是高壓繞組的一部分，所以，自耦變壓器高、低壓繞組之間既有磁的聯(lián)系，又有電的聯(lián)系?！?-1自耦變壓器自耦變壓器a）外形圖b）電路圖一、自耦變壓器的工作原理當自耦變壓器高壓繞組接到交流電源u1上時，鐵芯中會產(chǎn)生交變磁通，在高壓繞組上產(chǎn)生的感應電動勢為：在低壓繞組上產(chǎn)生的感應電動勢為：若忽略漏磁通和繞組電阻的影響，則自耦變壓器的變壓比為：式中N1——高壓繞組的匝數(shù)；

N2——低壓繞組的匝數(shù)。只要選擇適當?shù)牡蛪豪@組匝數(shù)，就可以獲得一個所需要的交流電壓輸出。由于高壓繞組的匝數(shù)大于低壓繞組的匝數(shù)，所以自耦變壓器一般起降壓作用。如果用自耦變壓器升壓時，可把交流電源加在匝數(shù)為

N2的繞組上，匝數(shù)為

N1的繞組上就會產(chǎn)生一個比電源電壓更高的電動勢輸出。二、自耦變壓器中的電流關系當自耦變壓器低壓繞組空載運行時，低壓繞組中電流為零，高壓繞組上流過的電流為i0，該電流主要是產(chǎn)生鐵芯中的主磁通。只要電源電壓U1不變化，主磁通Фm也不變，產(chǎn)生主磁通的磁動勢i0N1也將不會變化。三、自耦變壓器的特點1.?可調(diào)節(jié)輸出電壓大小2.?制造材料省且工作效率高3.?過電壓保護環(huán)節(jié)較復雜四、自耦變壓器的正確接線如圖所示為單相自耦變壓器的接法。單相自耦變壓器的接法a）接線正確b）接線錯誤要做一個能直接測量大電流、高電壓的儀表是很困難的，即使做出來了，操作起來也難以保證工作人員的安全。利用變壓器能改變電壓和電流的功能，制造出一種特殊的變壓器——儀用變壓器（或稱互感器）。把高電壓變成低電壓，就是電壓互感器；把大電流變成小電流，就是電流互感器。利用互感器，可以將測量儀表與高電壓或大電流回路隔離，保證工作人員和測量儀表的安全，同時也可以減小測量損耗和誤差，擴大測量儀表的量程，實現(xiàn)儀表的標準化。儀用變壓器被廣泛應用于交流電壓、電流、功率的測量中，以及各種繼電保護和控制電路中?！?-2儀用變壓器一、電流互感器電流互感器是將比較大的交流電流轉(zhuǎn)換為小電流的儀用變壓器。電流互感器一次繞組的額定電流范圍為10～25000A，二次繞組額定電流為5A，可用于擴大交流電流表量程，或擴大功率表、電能表中電流線圈的量程。1.?電流互感器的結(jié)構(gòu)和工作原理電流互感器在結(jié)構(gòu)上與普通雙繞組變壓器相似，也有鐵芯和一次繞組、二次繞組，但它的一次繞組匝數(shù)很少，只有一匝到幾匝，導線很粗。使用時，應將一次繞組串聯(lián)在被測電路中，流過被測電流，該被測電流的大小與電流互感器二次繞組上的負載無關。電流互感器的二次繞組匝數(shù)較多，它與電流表或功率表的電流線圈串聯(lián)成為閉合電路。電流互感器的實物圖、電路圖和圖形符號如圖所示。電流互感器二次繞組接電流表，電流表的內(nèi)阻很小，所以電流互感器運行時，二次繞組近似于短路狀態(tài)。電流互感器a）實物圖b）電路圖c）圖形符號2.?電流互感器的使用注意事項在使用電流互感器時，為了測量的準確性和安全性，應注意以下問題：（1）電流互感器在運行中，二次繞組不允許開路。（2）電流互感器一次繞組、二次繞組都有同名端標記，當二次繞組回路接功率表或電能表的電流線圈時，一定要注意極性，以保證接線正確。（3）電流互感器的鐵芯和二次繞組要同時可靠接地，防止高壓絕緣擊穿時危及人身的安全或損壞測量儀表。二、電壓互感器電壓互感器是將比較高的交流電壓轉(zhuǎn)換成低電壓的儀用互感器。電壓互感器一次繞組的額定電壓為電力系統(tǒng)規(guī)定的電壓等級，二次繞組的額定電壓為100V。電壓互感器常用于擴大交流電壓表量程，或功率表、電能表中電壓線圈的量程。1.?電壓互感器的結(jié)構(gòu)和工作原理電壓互感器實際上就是一臺降壓變壓器，一次繞組、二次繞組也是繞在一個閉合的鐵芯上。一次繞組匝數(shù)很多，通常將一次繞組并聯(lián)在被測線路上。二次繞組匝數(shù)較少，一般為幾匝，二次繞組接交流電壓表等高阻抗測量儀表。電壓互感器的實物圖、電路圖和圖形符號如圖所示。電壓互感器a）實物圖b）電路圖c）圖形符號2.?電壓互感器的使用注意事項（1）電壓互感器在運行時絕對不允許短路。（2）電壓互感器的鐵芯和二次繞組的一端必須可靠接地，以防止高壓繞組絕緣損壞時，鐵芯或二次繞組帶上高電壓而發(fā)生工作人員觸電事故。（3）電壓互感器二次繞組回路接功率表或電能表的電壓線圈時，要注意同名端，按要求的極性連接。為了保證焊接質(zhì)量和電弧燃燒的穩(wěn)定性，對電焊變壓器有以下幾點要求：1.電焊變壓器應具有60～75V的空載電壓，以保證容易引燃電弧，為了操作者的安全，空載電壓一般不超過85V?！?-3電焊變壓器2.電焊變壓器應具有陡降的外特性。當電弧產(chǎn)生后，二次繞組輸出電壓應急劇下降。通常額定運行時的輸出電壓U2N約為30V。3.當焊條接觸焊接工件時，電焊變壓器處于短路狀態(tài)，短路電流IK不能太大，一般不超過額定電流的兩倍，以免損壞電焊機。4.為了適應不同的焊接工件和焊條，電焊變壓器還應可以調(diào)節(jié)焊接電流大小。一、帶可調(diào)電抗器的電焊變壓器如圖所示，帶可調(diào)電抗器的電焊變壓器由一臺降壓變壓器和一個可調(diào)電抗器兩部分組成。帶可調(diào)電抗器的電焊變壓器二、磁分路動鐵式電焊變壓器磁分路動鐵式電焊變壓器具有三個鐵芯柱，兩邊為主鐵芯柱，安放一次繞組與二次繞組；中間為一個可以活動的動鐵芯，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。磁分路動鐵式電焊變壓器a）結(jié)構(gòu)示意圖b）電路圖c）外特性曲線1—粗調(diào)Ⅰ，動鐵芯在最內(nèi)側(cè)2—粗調(diào)Ⅰ，動鐵芯在最外側(cè)3—粗調(diào)Ⅱ，動鐵芯在最內(nèi)側(cè)4—粗調(diào)Ⅱ，動鐵芯在最外側(cè)三、動圈式電焊變壓器如圖所示為動圈式電焊變壓器結(jié)構(gòu)示意，其鐵芯是殼式結(jié)構(gòu)，鐵芯氣隙是固定不可調(diào)的，一次繞組固定在鐵芯柱下部，二次繞組置于它的上面，并且可借助手輪轉(zhuǎn)動螺桿，使二次繞組上下移動，從而改變一次繞組、二次繞組之間的距離來調(diào)節(jié)漏磁通的大小，進而以改變漏電抗。動圈式電焊變壓器結(jié)構(gòu)示意1—二次繞組手輪轉(zhuǎn)動螺桿2—可動二次繞組3—固定的一次繞組4—鐵芯§4-1三相異步電動機的分類、用途和基本結(jié)構(gòu)§4-2三相異步電動機的銘牌和型號§4-3三相異步電動機的工作原理§4-4三相異步電動機的啟動§4-5三相異步電動機的調(diào)速§4-6三相異步電動機的制動§4-7三相異步電動機的維護一、三相異步電動機的分類和用途三相異步電動機的主要分類方式見表；根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式不同，三相異步電動機分為籠型和繞線式兩大類，其結(jié)構(gòu)形式、特點及適用場合見表?！?-1三相異步電動機的分類、用途和基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的主要分類方式三相異步電動機的主要分類方式三相異步電動機的結(jié)構(gòu)形式、特點及適用場合二、三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機又稱為感應電動機，是一種將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能并拖動生產(chǎn)機械工作的動力設備。它具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格低廉、維護方便、效率較高、體積小、質(zhì)量輕等一系列優(yōu)點。與同容量的直流電動機相比，三相異步電動機的質(zhì)量和價格約為直流電動機的三分之一。三相異步電動機由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間存在0.25～2mm的氣隙，此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件。如圖所示為籠型三相異步電動機的主要結(jié)構(gòu)示意?；\型三相異步電動機的主要結(jié)構(gòu)示意1.?定子部分定子是三相異步電動機的靜止部分，由定子繞組、定子鐵芯和機座三部分組成，其各部分特點及用途見表。定子各部分特點及用途2.?轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子是三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)部分，由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸等組成，其各部分特點及用途見表。轉(zhuǎn)子各部分特點及用途轉(zhuǎn)子各部分特點及用途3.?其他附件三相異步電動機其他附件包括端蓋、軸承、軸承蓋、接線盒、吊環(huán)、風罩和風扇等，見表。三相異步電動機其他附件三相異步電動機其他附件三相異步電動機的機座上釘有一塊銘牌，標注電動機的型號、規(guī)格等有關技術數(shù)據(jù)，如圖所示。銘牌是選擇、安裝、使用和修理（包括重繞繞組）三相異步電動機的重要依據(jù)。現(xiàn)以Y180M-4三相異步電動機為例，說明銘牌上各個數(shù)據(jù)的含義。§4-2三相異步電動機的銘牌和型號三相異步電動機的銘牌一、型號型號是三相異步電動機類型和規(guī)格的代號。國產(chǎn)異步電動機的型號由漢語拼音字母、國際通用符號和阿拉伯數(shù)字組成。如Y180M-4的含義是：Y——一般用途三相籠型異步電動機；180——機座中心高180mm；M——機座為中機座（S表示短機座，M表示中機座，L表示長機座）；4——旋轉(zhuǎn)磁場磁極數(shù)為4（磁極對數(shù)p=2）。二、額定值三相異步電動機銘牌上標注的主要額定值見表。三相異步電動機銘牌上標注的主要額定值三相異步電動機銘牌上標注的主要額定值三、其他1.?工作方式2.?接法3.?絕緣等級4.?防護等級異步電動機常用的工作方式一、三相異步電動機的工作原理在三相異步電動機定子鐵芯中嵌放了三相對稱的定子繞組，如果在定子繞組中通入三相對稱的交流電流，就會在電動機的氣隙中建立旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場是三相異步電動機工作的基本條件之一?！?-3三相異步電動機的工作原理1.?旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生三相異步電動機的定子繞組通入對稱三相交流電流后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場必須具備兩個條件：（1）三相定子繞組必須對稱，即每相定子繞組在定子鐵芯空間上互差120°電角度。（2）通入三相對稱繞組的三相交流電流也必須對稱，即iU、iV、iW三相電流大小和頻率相同、相位互差120°。1）同步轉(zhuǎn)速。2）旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向。2.?三相異步電動機的工作原理當三相異步電動機的三相定子繞組通入對稱三相交流電流后，會在氣隙中產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。當旋轉(zhuǎn)磁場在空間不斷旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子靜止不動時，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵芯槽中的轉(zhuǎn)子繞組的有效邊會切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線而產(chǎn)生感應電動勢。三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理a）感應電動勢e的方向b）電磁力F的方向二、三相異步電動機的轉(zhuǎn)差率由三相異步電動機的工作原理可知，三相異步電動機要產(chǎn)生足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩帶動負載旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組一定要切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線而產(chǎn)生感應電動勢和感應電流。1.?轉(zhuǎn)差率的定義通常將同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差稱為三相異步電動機的轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速n1之比稱為三相異步電動機的轉(zhuǎn)差率。2.?三相異步電動機各運行狀態(tài)轉(zhuǎn)差率的特點（1）在三相異步電動機啟動瞬間，n=0、s=1，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的相對速度最大，所以產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流最大，反映在定子繞組上，三相異步電動機的啟動電流就很大，一般為4～7倍的額定電流。（2）三相異步電動機空載運行時，三相異步電動機的轉(zhuǎn)速很大，接近同步轉(zhuǎn)速，即n≈n1，這時候s很小，一般在0.005左右，轉(zhuǎn)子感應電動勢、感應電流也較小，反映在定子繞組上，電動機的空載電流也較小，一般為0.3～0.5倍額定電流。（3）三相異步電動機在額定狀態(tài)下運行，電動機轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速nN，對應的轉(zhuǎn)差率為額定轉(zhuǎn)差率sN。sN一般在0.01～0.07之間，通常為0.05左右。三、三相異步電動機的主要參數(shù)及相互關系1.?定子繞組的感應電動勢E1及其頻率f12.?轉(zhuǎn)子繞組的感應電動勢E2及其頻率f23.?轉(zhuǎn)子繞組的阻抗4.?轉(zhuǎn)子電流I2和轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cosφ2

四、三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩1.?電磁轉(zhuǎn)矩的一般表達式2.?電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式五、三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖所示。三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩特性曲線六、三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性是指電動機的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關系曲線n=f（T）。它表明了電動機的主要性能指標，也是選擇電動機的依據(jù)。三相異步電動機的機械特性曲線1.?機械特性曲線上的a點2.?機械特性曲線上的b點3.?機械特性曲線上的c點4.?機械特性曲線上的d點5.?關于三相異步電動機機械特性的兩個結(jié)論（1）當三相異步電動機的參數(shù)和交流電源頻率一定時，三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩（包括最大電磁轉(zhuǎn)矩和啟動轉(zhuǎn)矩）與電源電壓有效值的平方成正比。電源電壓發(fā)生變化時，三相異步電動機轉(zhuǎn)矩變化較大。滿載運行時，如果電壓過低，容易損壞三相異步電動機。降低電源電壓時的機械特性曲線（2）加大轉(zhuǎn)子電路的電阻可以增大三相異步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率，但對最大電磁轉(zhuǎn)矩沒有影響。增大轉(zhuǎn)子電阻時的機械特性曲線三相異步電動機接入電源電壓時，其轉(zhuǎn)速由零開始上升到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過程稱為啟動過程。電動機拖動不同負載有不同的啟動條件，例如鼓風機啟動時只需要克服靜摩擦轉(zhuǎn)矩，需要的啟動轉(zhuǎn)矩很??；起重機一般是帶額定負載啟動，需要的啟動轉(zhuǎn)矩比較大；有些機床上的電動機啟動過程中幾乎接近空載，當轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時，再加負載。此外，還有頻繁啟動的機械設備。這些因素都對電動機啟動性能提出不同要求?！?-4三相異步電動機的啟動一、電動機的啟動性能指標1.電動機應有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，使啟動時間盡量短。2.在保證具有足夠的啟動轉(zhuǎn)矩前提下，啟動電流應盡可能小。3.電動機轉(zhuǎn)速應盡可能平滑上升，以減小對電動機及負載的沖擊。4.啟動設備應盡量簡單、經(jīng)濟、可靠，維護方便。二、三相異步電動機啟動的特點1.?啟動電流大2.?啟動轉(zhuǎn)矩不大電動機在啟動時應盡可能減小啟動電流，以減小對電網(wǎng)的沖擊；啟動轉(zhuǎn)矩應足夠大，以便縮短啟動時間，提高生產(chǎn)效率。三、籠型三相異步電動機的啟動方法1.?籠型三相異步電動機的直接啟動電動機直接啟動又稱為全壓啟動，是最簡單的啟動方法。啟動時加在電動機定子繞組上的電壓為額定電壓。如圖所示為用電源開關QS直接啟動電路。用電源開關QS直接啟動電路（1）直接啟動的條件1）容量在7.5kW以下的三相異步電動機。2）三相異步電動機在啟動瞬間，造成電網(wǎng)電壓波動小于10％，不經(jīng)常啟動的電動機可放寬到15％。（2）直接啟動的優(yōu)缺點電動機直接啟動時，設備簡單可靠，方便經(jīng)濟，啟動時間短。2.?籠型三相異步電動機的降壓啟動當三相異步電動機容量較大而供電變壓器與電網(wǎng)容量較小時，一般都采用降壓啟動，以減小啟動電流及其對電網(wǎng)造成的不利影響。所謂降壓啟動，就是使電動機定子繞組在低于其額定電壓下啟動，當電動機轉(zhuǎn)速上升到一定值后，再接入額定電壓，使電動機達到額定轉(zhuǎn)速和輸出額定功率。降壓啟動的目的是減小三相異步電動機的啟動電流，一般在降低電壓時，啟動電流限制為電動機額定電流的2～3倍，三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與定子每相電壓U1的平方成正比，所以降壓啟動也大大減小了電動機的啟動轉(zhuǎn)矩，故降壓啟動只適用于空載或輕載啟動。（1）Y-△降壓啟動

Y-△降壓啟動電路（2）定子繞組串電阻降壓啟動定子繞組串電阻降壓啟動電路（3）自耦變壓器降壓啟動自耦變壓器降壓啟動電路四、繞線式三相異步電動機的啟動方法籠型三相異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組是短接的，因此，無法改變其參數(shù)來改善啟動性能。對于既要限制啟動電流又要滿載啟動的場合，必須采用繞線式三相異步電動機。繞線式三相異步電動機的啟動方法有轉(zhuǎn)子串電阻和轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器兩種啟動方法。1.?繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻啟動（1）繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻啟動方法繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻啟動電路（2）繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻啟動機械特性（3）繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻啟動優(yōu)缺點繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻啟動時的機械特性曲線2.?繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動（1）繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動方法（2）繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動原理（3）繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動優(yōu)缺點繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動電路在電動機的機械負載不變的條件下改變電動機的轉(zhuǎn)速叫調(diào)速。一、變極調(diào)速在電源頻率不變的條件下，改變異步電動機定子繞組的接線，可以改變磁極對數(shù)，從而得到不同的轉(zhuǎn)速?！?-5三相異步電動機的調(diào)速1.?變極調(diào)速的原理如圖所示為三相異步電動機定子繞組改變磁極對數(shù)調(diào)速的原理。三相異步電動機定子繞組改變磁極對數(shù)調(diào)速的原理a）串聯(lián)2p=4b）并聯(lián)2p=22.?雙速電動機的變極調(diào)速通過改變每一相定子繞組的連線，使繞組中一半線圈上電流方向發(fā)生改變后，旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)由四極變?yōu)閮蓸O，同步轉(zhuǎn)速由1500r/min變?yōu)?000r/min，相應轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也增加一倍，該電動機稱為雙速電動機。3.?多速電動機的變極調(diào)速若三相異步電動機在定子上裝兩套獨立繞組，各自具有所需的磁極對數(shù)，兩套獨立繞組中每套又可以有不同的接法，這樣就可以分別得到三速或四速運行狀態(tài)，統(tǒng)稱為多速電動機。三速籠型異步電動機定子繞組及接線示意a）三速電動機的兩套繞組b）低速-△接法c）中速-Y接法d）高速-YY接法4.?變極調(diào)速的優(yōu)缺點變極調(diào)速的優(yōu)點是調(diào)速設備簡單，缺點是電動機定子繞組引出頭多，調(diào)速只能實現(xiàn)有級調(diào)節(jié)。由于級數(shù)少，變極調(diào)速通常不單獨使用，往往與機械調(diào)速配套使用，以達到相互補充、擴大調(diào)速范圍的目的。變極調(diào)速只適用于籠型異步電動機且調(diào)速要求不高的場合。二、變頻調(diào)速由于三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，因此，改變?nèi)喈惒诫妱訖C的電源頻率，可以實現(xiàn)平滑的調(diào)速。三相異步電動機進行變頻調(diào)速時，需要一套專用的變頻調(diào)速裝置，如圖所示，它由整流器和逆變器組成。整流器先將50Hz的交流電變換為直流電，再由逆變器變換為頻率可調(diào)的三相交流電，供給籠型三相異步電動機，連續(xù)改變逆變器輸出電壓的頻率，可以實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速，而且電動機機械特性的硬度基本不變，這是一種比較理想的調(diào)速方法。變頻調(diào)速裝置1.?從額定頻率往下改變頻率的恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速變壓變頻調(diào)速時的機械特性曲線2.?從額定頻率往上改變頻率的恒功率變頻調(diào)速恒壓變頻調(diào)速時的機械特性曲線3.?變頻調(diào)速的優(yōu)缺點其優(yōu)點是質(zhì)量輕、體積小、慣性小、效率高等，價格也在逐步下降。采用矢量控制技術，機械特性曲線可以做得像直流電動機調(diào)速一樣硬，這是目前交流調(diào)速的發(fā)展方向。三、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是在不改變同步轉(zhuǎn)速n1條件下進行的調(diào)速。改變?nèi)喈惒诫妱訖C轉(zhuǎn)子回路電阻或者改變外加的電源電壓，都可以改變電動機的轉(zhuǎn)差率，前者僅適應于繞線式異步電動機的調(diào)速，后者用于籠型異步電動機的調(diào)速。1.?繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速2.?籠型異步電動機降低電源電壓調(diào)速繞線式異步電動機改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速特性曲線a）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速b）降低電源電壓調(diào)速一、三相異步電動機的反轉(zhuǎn)由三相異步電動機拖動的生產(chǎn)機械，往往需要改變運動方向，如電梯的上下、刨床的來回運動、起重機的提升和下放重物，都需要電動機能快速地正反轉(zhuǎn)?！?-6三相異步電動機的制動從三相異步電動機的工作原理可知，電動機的旋轉(zhuǎn)方向取決于定子旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向。因此，只要改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，就能使三相異步電動機反轉(zhuǎn)。圖所示是利用控制開關來實現(xiàn)三相異步電動機正、反轉(zhuǎn)工作電路。當正轉(zhuǎn)開關S1閉合、反轉(zhuǎn)開關S2斷開時，L1接U相，L2接V相，L3接W相，電動機正轉(zhuǎn)。當正轉(zhuǎn)開關S1斷開、反轉(zhuǎn)開關S2閉合時，L1接U相，L2接W相，L3接V相，將電動機V相和W相繞組與電源的接線互換，則旋轉(zhuǎn)磁場反向，電動機跟著反轉(zhuǎn)。因此，要改變電動機的轉(zhuǎn)動方向，只要對調(diào)電動機任意兩相電源線，旋轉(zhuǎn)磁場就會改變轉(zhuǎn)動方向，電動機也隨之反轉(zhuǎn)。利用控制開關來實現(xiàn)三相異步動機正、反轉(zhuǎn)工作電路二、三相異步電動機的制動三相異步電動機與電源斷開之后，由于轉(zhuǎn)子有慣性，要經(jīng)過一段時間后才會停止運行。為了使電動機迅速準確地停轉(zhuǎn)，必須對電動機實行制動，通常采用的制動方法有機械制動和電氣制動，電氣制動又分為反接制動、能耗制動和再生發(fā)電制動。1.?三相異步電動機的機械制動機械制動是利用機械裝置使電動機在電源切斷以后迅速停轉(zhuǎn)的方法。（1）電磁抱閘裝置的結(jié)構(gòu)電磁抱閘裝置分為通電型電磁抱閘裝置與斷電型電磁抱閘裝置兩種。斷電型電磁抱閘裝置的結(jié)構(gòu)示意1—電磁線圈2—鐵芯3—彈簧4—閘輪5—杠桿6—閘瓦7—轉(zhuǎn)軸（2）斷電型電磁抱閘裝置的工作原理電動機通電啟動時，同時給電磁抱閘裝置的電磁線圈通電，電磁鐵的動鐵芯被吸引與靜鐵芯合攏，同時克服彈簧拉力，迫使杠桿向外張開，于是閘瓦與閘輪松開，閘輪可自由轉(zhuǎn)動，電動機就能正常運轉(zhuǎn)。當切斷電動機電源時，電磁線圈電源也同時被切斷，動鐵芯與靜鐵芯之間無吸引力，在彈簧的作用下，閘瓦把閘輪緊緊抱住，電動機迅速停止轉(zhuǎn)動。由于電動機和電磁鐵共用一個電源和控制線路，同時通、斷電，因此只要電動機不通電，閘瓦總是把閘輪緊緊抱住，電動機總是被制動。因此，電磁線圈連接必須可靠，不能再裝接熔斷器。（3）機械制動的特點及適用范圍電磁抱閘裝置廣泛應用于起重機械。起重機械上吊重物時，電動機和電磁鐵同時通電，閘瓦松開，電動機啟動；停機或停電時，閘瓦立即把閘輪抱住，電動機迅速制動，重物不僅不會因斷電而下落，而且能準確地停留在某一位置上，杜絕了因突然停電而發(fā)生的事故。對具有位能性質(zhì)的負載，它是必不可少的安全裝置。雖然機械制動可靠，但容易導致磨損，應定期檢查機械制動裝置。2.?三相異步電動機的電氣制動三相異步電動機的電氣制動是在電動機轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)動方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機迅速停止轉(zhuǎn)動的過程。（1）反接制動1）電源反接制動。三相異步電動機電源反接制動a）電路圖b）原理圖2）倒拉反接制動。繞線式三相異步電動機倒拉反接制動a）原理圖b）機械特性曲線（2）能耗制動如果將運行的三相異步電動機定子繞組從三相交流電源上斷開后，立即接到直流電源上，電動機就進入能耗制動運行狀態(tài)。三相異步電動機能耗制動a）電路圖b）原理圖（3）再生發(fā)電制動再生發(fā)電制動又稱回饋制動。再生發(fā)電制動原理一、三相異步電動機的正確使用與日常維護1.?運行中的監(jiān)視電動機運行的狀況可以從運行時電流大小、溫度高低、轉(zhuǎn)動響聲的差異等特征表現(xiàn)出來。（1）電動機工作電壓監(jiān)視（2）電動機工作電流監(jiān)視（3）運行溫升監(jiān)視（4）機組傳動部分監(jiān)視§4-7三相異步電動機的維護（5）其他方面監(jiān)視1）聽電動機運行時的聲音。2）聞電動機運行時的氣味。3）看電動機運行時的環(huán)境。2.?日常維護（1）日常保養(yǎng)（2）月保養(yǎng)及定期巡回檢查（3）年保養(yǎng)及檢查二、三相異步電動機常見故障及檢修方法三相異步電動機常見故障現(xiàn)象、可能原因及檢修方法見表。三相異步電動機常見故障現(xiàn)象、可能原因及檢修方法三相異步電動機常見故障現(xiàn)象、可能原因及檢修方法三相異步電動機常見故障現(xiàn)象、可能原因及檢修方法三、三相異步電動機修理后的試驗1.?一般檢查2.?絕緣電阻的測定3.?直流電阻的測定4.?耐壓試驗5.?空載試驗§5-1單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和銘牌§5-2單相異步電動機的工作原理§5-3單相異步電動機的分類和應用§5-4單相異步電動機的調(diào)速和反轉(zhuǎn)§5-5單相異步電動機的常見故障及處理§5-6小功率三相電動機改為單相電動機運行一、單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)單相異步電動機的結(jié)構(gòu)與三相異步電動機基本相同，主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。典型單相異步電動機的結(jié)構(gòu)如圖所示?！?-1單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和銘牌?典型單相異步電動機的結(jié)構(gòu)1—前端蓋2—定子3—轉(zhuǎn)子4—后端蓋5—引出線6—電容器1.?定子部分定子部分主要由定子鐵芯、定子繞組及引出線等部分組成。引出線用于接通單相交流電，為定子繞組供電。定子繞組的作用是通入交流電，在定子、轉(zhuǎn)子及空氣隙中形成旋轉(zhuǎn)磁場。定子鐵芯除支撐繞組外，主要是磁通的通路部分。典型單相異步電動機凸極式定子的結(jié)構(gòu)2.?轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子部分主要由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸等組成，是電動機的轉(zhuǎn)動部分，常制成鼠籠式。其作用是轉(zhuǎn)子導體切割旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，拖動機械負載工作。3.?啟動元件單相異步電動機沒有啟動力矩，不能自行啟動，需在副繞組電路上附加啟動元件才能啟動運轉(zhuǎn)。不同的單相異步電動機，其啟動元件不同，主要有離心開關、電容器、PTC（正溫度系數(shù)熱敏電阻）元件等多種。有些啟動元件安裝在電動機的內(nèi)部，有些則裝在電動機的外部，無論是裝在內(nèi)部還是外部，一般認為啟動元件是單相交流異步電動機的一個組成部分。（1）離心開關（2）電容器（3）其他啟動元件二、單相異步電動機的銘牌和型號單相異步電動機的機座上釘有一塊銘牌，標注有電動機的型號、規(guī)格等有關技術數(shù)據(jù)，如圖所示。單相異步電動機的銘牌1.?型號產(chǎn)品型號由產(chǎn)品代號、規(guī)格代號、特殊環(huán)境代號和補充代號共4個部分組成，并按下列順序排列，常見形式如下：①-②-③-④①——產(chǎn)品代號，由多個拼音字母組成，見表；②——規(guī)格代號；③——特殊環(huán)境代號；④——補充代號。單相異步電動機產(chǎn)品代號的含義2.?額定值單相異步電動機銘牌上標注的主要額定值見表。單相異步電動機銘牌上標注的主要額定值一、單相脈動磁場及機械特性由三相異步電動機工作原理可知，異步電動機要產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩拖動負載轉(zhuǎn)動，一定要存在旋轉(zhuǎn)磁場。當單相異步電動機工作繞組通入單相交流電時，就會在繞組軸線方向上產(chǎn)生一個交變磁場。這個磁場的大小和方向隨時間做正弦規(guī)律變化，但在空間方位上是固定的，因此稱為單相脈動磁場，如圖所示。由圖可知，交流電流變化一個周期，磁場的磁極極性發(fā)生改變，但磁極的空間位置沒有變化?！?-2單相異步電動機的工作原理單相脈動磁場a）電流正半周產(chǎn)生的磁場b）電流負半周產(chǎn)生的磁場為了便于分析，可將這個脈動磁場分解成兩個大小相等、方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，如圖所示。將脈動磁場分解成兩個大小相等、方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場這兩個旋轉(zhuǎn)磁場作用在鼠籠式轉(zhuǎn)子的導體上，會產(chǎn)生兩個大小相等、方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩。單相異步電動機兩個旋轉(zhuǎn)磁場對應的機械特性曲線單相異步電動機的機械特性曲線有如下特點：1.當n=0時，T+=T-，合成轉(zhuǎn)矩T=0。即單相異步電動機靜止時，接通交流電源，所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T+和T-大小相等，方向相反且互相抵消，啟動轉(zhuǎn)矩為零。這表明，單相異步電動機不能自行啟動，這也是單相異步電動機區(qū)別于三相異步電動機的特殊之處。2.當n>0時，T>0。這說明如果有一個外力作用在單相異步電動機轉(zhuǎn)子上，使電動機按照順時針方向轉(zhuǎn)動后，單相異步電動機正向轉(zhuǎn)矩T+會變大，反向轉(zhuǎn)矩T-會變小，T+與T-的合成轉(zhuǎn)矩T就是一個順時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩，這時即使撤銷外力，在電磁轉(zhuǎn)矩T作用下，電動機仍可以繼續(xù)按順時針方向旋轉(zhuǎn)。當n<0時，T<0。這說明有外力作用在單相異步電動機轉(zhuǎn)子上，使轉(zhuǎn)子按逆時針方向反轉(zhuǎn)后，即使外力撤銷了，在電磁轉(zhuǎn)矩T作用下，電動機仍可以繼續(xù)反轉(zhuǎn)。3.由于轉(zhuǎn)子中存在著方向相反的兩個電磁轉(zhuǎn)矩，因此，理想空載轉(zhuǎn)速n0小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1；與同容量的三相異步電動機相比，單相異步電動機額定轉(zhuǎn)速稍低，過載能力、效率和功率因數(shù)也較低。二、單相異步電動機的啟動由于單相異步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩為零，所以單相異步電動機不能自行啟動。為了解決單相異步電動機的啟動問題，可在單相異步電動機的定子鐵芯中加裝一個啟動繞組，通常工作繞組與啟動繞組在空間上互差90°電角度。兩相電流iu與iv在氣隙中產(chǎn)生的合成磁場單相異步電動機在旋轉(zhuǎn)磁場作用下產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩，在啟動轉(zhuǎn)矩的帶動下，轉(zhuǎn)子順著旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)方向開始轉(zhuǎn)動。單相異步電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)以后，啟動繞組就失去作用，如果此時將啟動繞組的電源斷開，其工作繞組中電流產(chǎn)生的磁場為脈動磁場，這時脈動磁場就會在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生一個與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動方向一致的電磁轉(zhuǎn)矩，拖動轉(zhuǎn)子繼續(xù)按原來的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動下去，在電動機軸上輸出機械能。一、分相式單相異步電動機分相式單相異步電動機常在定子鐵芯上安裝兩套繞組，一套是工作繞組，長期接通電源工作；另一套是啟動繞組，兩套繞組的空間位置相差90°電角度。根據(jù)啟動方式的不同，分相式單相異步電動機可分為電阻啟動單相異步電動機和電容啟動單相異步電動機。電容啟動單相異步電動機可根據(jù)啟動繞組是否參與正常運行而分成三類，即電容運轉(zhuǎn)單相異步電動機、電容啟動單相異步電動機和雙值電容單相異步電動機?！?-3單相異步電動機的分類和應用1.?電阻啟動單相異步電動機電阻啟動單相異步電動機的相關特性見表。電阻啟動單相異步電動機的相關特性電阻啟動單相異步電動機的相關特性2.?電容運轉(zhuǎn)單相異步電動機電容運轉(zhuǎn)單相異步電動機的相關特性見表。電容運轉(zhuǎn)單相異步電動機的相關特性3.?電容啟動單相異步電動機電容啟動單相異步電動機的相關特性見表。電容啟動單相異步電動機的相關特性4.?雙值電容單相異步電動機雙值電容單相異步電動機又稱為電容啟動、電容運轉(zhuǎn)單相異步電動機，其相關特性見表。電容啟動單相異步電動機的相關特性二、罩極式單相異步電動機罩極式單相異步電動機是小型單相感應電動機中最簡單的一種，也是日常生活中常見的一種電動機。1.?結(jié)構(gòu)原理?罩極式單相異步電動機的轉(zhuǎn)子是鼠籠式轉(zhuǎn)子，定子鐵芯做成凸極式，如圖所示。定子繞組必須正確連接，以便使定子鐵芯上下剛好產(chǎn)生一對磁極。如果是四極電動機，則磁極極性應按N、S、N、S的順序排列。當定子繞組通過單相交流電時，磁場變化情況如圖所示。罩極式單相異步電動機的磁場變化規(guī)律a）電流增大b）電流達到最大值瞬間c）電流減?。?）當電流i由零開始增大時，電流產(chǎn)生的磁通也隨之增大，但在罩極被罩住的一部分磁極中，根據(jù)楞次定律，變化的磁通將在罩極中產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，并阻礙磁通的增加，從而使被罩磁極部分的磁通較疏，未罩磁極部分的磁通較密，如圖a所示。（2）當電流i達到最大值時，電流的變化率近似為零，電流產(chǎn)生的磁通雖然最大，但基本不變。這時罩極中基本沒有感應電流產(chǎn)生，罩極對整個磁極的磁場無影響，因而整個磁極中的磁通均勻分布，如圖b所示。（3）當電流i由最大值下降時，電流產(chǎn)生的磁通也隨之下降，罩極中又有感應電流產(chǎn)生,以阻止被罩磁極部分中磁通的減小，因而被罩部分磁通較密，未罩部分磁通較疏，如圖c所示。從以上分析可以看出，罩極式單相異步電動機磁極的磁通分布在空間上是移動的，由未罩部分向被罩部分移動，好似旋轉(zhuǎn)磁場一樣，從而使鼠籠式轉(zhuǎn)子獲得啟動轉(zhuǎn)矩，也決定了電動機的轉(zhuǎn)向由未罩部分向被罩部分旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)向是由定子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，改變電源接線也不能改變電動機的轉(zhuǎn)向。2.?特點及應用罩極式單相異步電動機的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低、運行噪聲小、維護方便。缺點是啟動性能及運行性能較差，啟動轉(zhuǎn)矩、效率和功率都較小，主要用于小功率空載啟動的場合，如錄音機、儀表風扇、換氣扇及計算機的散熱風扇等。一、單相異步電動機的調(diào)速單相異步電動機與三相異步電動機一樣，要實現(xiàn)平滑調(diào)速比較困難。一般有改變電源頻率調(diào)速（變頻調(diào)速）、改變電源電壓調(diào)速（調(diào)壓調(diào)速）及改變繞組磁極對數(shù)調(diào)速（變極調(diào)速）等多種，目前普遍使用的是改變電源電壓調(diào)速?！?-4單相異步電動機的調(diào)速和反轉(zhuǎn)改變電源電壓調(diào)速有兩個特點：一是電源電壓只能從額定電壓往下調(diào)，因此，電動機的轉(zhuǎn)速也只能從額定轉(zhuǎn)速往小調(diào)；二是因為異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，因此，電源電壓降低時，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速都下降，所以這種調(diào)速方法只能用于電磁轉(zhuǎn)矩隨電動機轉(zhuǎn)速下降而下降的負載（稱為風機型負載），如風扇、鼓風機等。常用的改變電源電壓調(diào)速有自耦變壓器調(diào)速、串電抗器調(diào)速、串電容器調(diào)速、定子繞組抽頭調(diào)速、雙向晶閘管調(diào)壓調(diào)速等多種。1.?自耦變壓器調(diào)速自耦變壓器調(diào)速是通過連續(xù)調(diào)節(jié)自耦變壓器的輸出電壓，采用不同的供電方式來改變電動機的性能。自耦變壓器的調(diào)速電路a）電動機降壓運行b）工作繞組降壓運行2.?串電抗器調(diào)速串電抗器調(diào)速是將電抗器與電動機定子繞組串聯(lián)，利用電流在電抗器上產(chǎn)生的壓降，使加到電動機定子繞組上的電壓低于電源電壓，從而達到降低電動機轉(zhuǎn)速的目的。吊扇串電抗器調(diào)速電路3.?串電容器調(diào)速將不同容量的電容器串入單相異步電動機電路中，也可調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速。具有三擋速度的串電容器調(diào)速電路4.?定子繞組抽頭調(diào)速定子繞組抽頭調(diào)速是在單相交流異步電動機定子鐵芯上再嵌放一個中間繞組LL（又稱調(diào)速繞組），通過調(diào)速開關改變調(diào)速繞組與啟動繞組LF及工作繞組LZ的接線方法，從而達到改變電動機內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場的強弱，實現(xiàn)調(diào)速的目的。定子繞組抽頭調(diào)速電路a）T形接法b）L形接法5.?雙向晶閘管調(diào)壓調(diào)速前面介紹的各種調(diào)壓調(diào)速電路都是有級調(diào)速，單相交流異步電動機還可采用雙向晶閘管實現(xiàn)無級調(diào)速。雙向晶閘管調(diào)壓調(diào)速電路二、單相異步電動機的反轉(zhuǎn)單相交流異步電動機的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同，因此，要使單相交流異步電動機反轉(zhuǎn)就必須改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向。改變旋轉(zhuǎn)磁場的方法有兩種：一種是改變繞組與電源的接線；另一種方法是改變電容器的接法，此方法只適合于電容運轉(zhuǎn)單相異步電動機。1.?改變繞組與電源的接線改變繞組與電源的接線即把工作繞組或啟動繞組中的一組首端和末端與電源的接線對調(diào)。2.?改變電容器的接法改變電容器的接法即把電容器從一組繞組中改接串到另一組繞組中。與三相異步電動機相類似，可通過聽、看、聞、摸等手段，隨時檢查單相異步電動機的運行狀態(tài)，要經(jīng)常注意查看電動機轉(zhuǎn)速是否正常，電動機能否正常啟動，溫升是否過高，聲音是否正常，振動是否過大，有無焦煳味等。根據(jù)故障現(xiàn)象推斷電動機可能的故障部位，并通過一定的檢查方法找出有故障的地方，進行故障排除?！?-5單相異步電動機的常見故障及處理一、單相異步電動機的使用和維護方法單相異步電動機的使用和維護與三相異步電動機相類似，但要注意以下幾點：1.單相異步電動機接線時，需正確區(qū)分工作繞組與啟動繞組，并注意區(qū)分它們的首、尾端，如果標志脫落，則電阻大的為啟動繞組。2.更換電容器時，新更換電容器的容量和工作電壓必須與原來的電容器相同，啟動用電容器應選用專用的電解電容器，其通電時間一般不得超過3s。3.只有在電動機靜止或轉(zhuǎn)速降低到使離心開關閉合時，才能改變單相異步電動機的接線方法。4.額定頻率為60Hz的電動機不得使用額定頻率為50Hz的電源，否則將導致電流增大，造成電動機過熱甚至燒毀。二、分相式單相異步電動機的檢修1.?啟動元件的檢修（1）離心開關的檢查1）離心開關短路。2）離心開關斷路。（2）電容器的檢查1）萬用表檢查法。2）充放電法。3）替換法。2.?分相式單相異步電動機常見故障分析同一種故障現(xiàn)象既可由電氣故障引起，也可由機械故障引起。維修前必須先分析可能出現(xiàn)的故障原因，然后根據(jù)先機外后機內(nèi)的原則，逐一排查和維修。（1）電動機不能啟動1）電氣故障2）機械故障（2）電動機轉(zhuǎn)速達不到額定值（3）電動機接通電源后熔絲很快熔斷（4）電動機在運行中溫度過高或冒煙（5）電動機在運行時噪聲大或振動較大（6）電動機絕緣不良造成絕緣電阻太小或外殼帶電三、罩極式單相異步電動機的檢修罩極式單相異步電動機的電氣結(jié)構(gòu)比較簡單，其檢修比分相式單相異步電動機容易。其常見故障及排除方法介紹如下：1.?電動機不啟動，無電磁振動聲2.?電動機不啟動，發(fā)出“嗡嗡”聲，用手撥動轉(zhuǎn)子后，電動機可慢慢啟動，轉(zhuǎn)動方向同撥動方向3.?電動機轉(zhuǎn)速低于額定值4.?帶負載時轉(zhuǎn)速低或難以啟動5.?運轉(zhuǎn)正常，但總有很大的“嗡嗡”聲各種電動機均是按照一定的運行條件設計制造而成的，只有在按照設計規(guī)定的條件下運行，電動機的性能才能達到最佳。在生產(chǎn)過程中，如果單相異步電動機突然損壞而無備用電動機時，可以將小功率三相異步電動機改接成單相異步電動機使用（常用于1kW以下電動機）。三相異步電動機改接成單相異步電動機后，運行狀態(tài)不在最佳狀態(tài)，輸出功率將比原來的額定功率減小。因此，必須考慮電動機的負載情況，以免過載損壞電動機，一般先將電動機帶實際負載試運行后，才正式投入運行。§5-6小功率三相電動機改為單相電動機運行電動機從原來的三相運行變成單相運行，必須依靠串接電容器來移相（分開電流相位），才能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。三相異步電動機內(nèi)沒有離心開關，一般接成電容運轉(zhuǎn)式，電容器與定子三相繞組的接法很多，常采用下面兩種接法。一、三相定子繞組星形接法若三相異步電動機定子繞組原來是聯(lián)結(jié)，其改接方式如5-22a所示，電容器應選擇電力電容器，將電容器接在W相繞組首端W1和V相繞組首端V1上，如果單相交流電源接到U相繞組首端U1和V相繞組首端V1上，電動機將順時針旋轉(zhuǎn)；如果單相交流電源接到U相繞組首端U1和W相繞組首端W1時，電動機將逆時針旋轉(zhuǎn)。對不同容量的三相異步電動機進行改裝，要選取不同容量的電容器，而且容量要選擇適當。容量選取過小，會使電動機輸出轉(zhuǎn)矩過??；容量選取過大，會使電動機定子繞組工作電流過大，這兩種情況都會造成電動機過熱。三相異步電動機改接成單相異步電動機接線方式a）星形接法b）三角形接法二、三相定子繞組三角形接法若三相異步電動機定子繞組原來是△聯(lián)結(jié)，其改接方式如圖b所示，將電容器并接到V相定子繞組兩端，如果單相交流電源接到U相定子繞組兩端，則電動機會順時針旋轉(zhuǎn)；如果單相交流電源接到W相定子繞組兩端，則電動機會逆時針旋轉(zhuǎn)?！?-1直流電動機的原理、結(jié)構(gòu)、分類及銘牌§6-2直流電動機的基本性能分析§6-3直流電動機的運行§6-4直流電動機的維護直流電動機與交流電動機相比，它具有寬廣的調(diào)速范圍，平滑的無級調(diào)速特性；過載能力大，能承受頻繁的沖擊負載；可實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)；能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求。如圖所示為常見直流電動機的外形?！?-1直流電動機的原理、結(jié)構(gòu)、分類及銘牌常見直流電動機的外形一、直流電動機的基本工作原理如圖所示為直流電動機的結(jié)構(gòu)模型。直流電動機的結(jié)構(gòu)模型a）電刷A與換向片1接觸b）電刷A與換向片2接觸直流電動機的工作原理為：當直流電動機接入直流電源時，借助于電刷和換向器的作用，使直流電動機電樞繞組中流過方向交變的電流，從而使電樞產(chǎn)生恒定方向的電磁轉(zhuǎn)矩，保證了直流電動機朝一定的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。同一臺電機，既能作發(fā)電機運行，又能作電動機運行的原理，稱為電機的可逆原理。直流電動機的運行是可逆的。如果在電刷兩端加上直流電源，將電能輸入電樞，則從電機軸上輸出機械能，拖動生產(chǎn)機械工作，這時直流電機將電能轉(zhuǎn)換為機械能，工作在電動機狀態(tài)；如果用原動機拖動直流電機的電樞旋轉(zhuǎn)，從電機軸上輸入機械能，則從電刷兩端可以引出直流電動勢，輸出直流電能，這時直流電機將機械能轉(zhuǎn)換為直流電能，工作在發(fā)電機狀態(tài)。二、直流電動機的基本結(jié)構(gòu)直流電動機的種類很多，但各類直流電動機的基本結(jié)構(gòu)是相同的，它與其他旋轉(zhuǎn)電動機一樣，具有靜止和轉(zhuǎn)動兩大部分，靜止部分稱為定子，轉(zhuǎn)動部分稱為電樞，在定子與電樞之間有一定大小的間隙，稱為氣隙。在小容量電動機中，氣隙為0.5～3mm。氣隙數(shù)值雖小，磁阻卻很大，是電動機磁路中的主要組成部分。氣隙的大小對電動機運行性能有很大的影響。直流電動機的結(jié)構(gòu)示意如圖所示。直流電動機的徑向剖面示意如圖所示。直流電動機的結(jié)構(gòu)示意直流電動機的徑向剖面示意a）結(jié)構(gòu)示意b）實物1.?定子部分直流電動機定子部分的作用是產(chǎn)生主磁場和作為電動機的機械支撐，由主磁極、換向極、機座、電刷裝置和后端蓋等部件組成。（1）主磁極主磁極的作用是產(chǎn)生主磁場。在一般中、小型直流電動機中，主磁極是一種電磁鐵，由主磁極鐵芯和主磁極繞組兩部分組成，主磁極的結(jié)構(gòu)如圖所示。1）主磁極鐵芯。2）主磁極繞組（勵磁繞組）。主磁極的結(jié)構(gòu)a）結(jié)構(gòu)b）實物（2）換向極換向極用來產(chǎn)生換向磁場，以改善直流電動機的換向性能。（3）機座（4）電刷裝置2.?轉(zhuǎn)子部分如圖所示，直流電動機的轉(zhuǎn)子統(tǒng)稱為電樞，電樞的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。電樞由電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸和風扇等部件組成。（1）電樞鐵芯（2）電樞繞組（3）換向器（4）轉(zhuǎn)軸（5）風扇直流電動機的轉(zhuǎn)子（電樞）a）鐵芯沖片b）轉(zhuǎn)子實物c）轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)三、直流電動機的分類直流電動機的種類較多，性能各異，分類方法也有多種，具體介紹如下：1.?按勵磁方式分類2.?按電樞直徑分類3.?按防護方式分類四、直流電動機的銘牌和額定值每臺直流電動機的機座上都釘有一塊銘牌，如圖所示。直流電動機的銘牌1.?型號電動機型號由若干字母和數(shù)字組成，用以表示電動機的系列和主要特點。2.?額定功率額定功率是指電動機在額定情況下允許輸出的功率。3.?額定電壓額定電壓是指在額定運行情況下，從電刷兩端輸入給電動機的電源電壓，單位為V。4.?額定電流額定電流是指長期連續(xù)運行時，允許從電源輸入的電流，單位為A。5.?額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速是指在額定功率、額定電壓、額定電流時電動機的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。6.?勵磁方式勵磁方式是指電動機勵磁繞組的連接和供電方式，通常有他勵、自勵，自勵又包括并勵、串勵、復勵等。7.?額定勵磁電壓額定勵磁電壓是指在額定情況下勵磁繞組所加的電壓，單位為V。8.?額定勵磁電流額定勵磁電流是指在額定情況下通過勵磁繞組的電流，單位為A。9.?定額定額是指電動機在額定值允許下的持續(xù)運行時間。10.?額定溫升額定溫升是指電動機在額定運行時所允許的溫度，即電動機允許的工作溫度減去環(huán)境溫度的數(shù)值，單位用℃表示。11.?絕緣等級絕緣等級是指電動機所采用的絕緣材料的耐熱等級。一般有B級、F級、H級、C級。直流電動機接通電源，如果負載恒定，直流電動機將以恒定的速度旋轉(zhuǎn)，這時電動機處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。在該狀態(tài)下，電動機的電樞電動勢、功率和轉(zhuǎn)矩保持著平衡關系，其對應的平衡方程式表達了直流電動機運行時的電磁關系和能量傳遞關系，利用這些關系式，可以分析電動機的運行特性和基本性能?！?-2直流電動機的基本性能分析一、電壓平衡方程式1.?電壓平衡方程圖所示為他勵直流電動機接線圖，如果不考慮兩個電刷上的壓降，可以列出他勵直流電動機的電壓平衡方程式：

U=Ea+

IaRa式中U——直流電動機外加電源電壓，V；

Ea——直流電動機的電樞電動勢，V；

Ia——直流電動機的電樞電流，A；

Ra——直流電動機的電樞電阻，Ω。對于他勵直流電動機，勵磁電流是由其他電源單獨供電，所以電樞電流Ia就等于電樞電源提供的電流I。他勵直流電動機接線圖2.?電樞電動勢直流電動機運行時，電樞繞組元件在氣隙磁場中運動，會切割磁力線產(chǎn)生感應電動勢Ea，稱為電樞電動勢，由于Ea和電樞電流Ia方向相反，所以Ea也稱為電樞反電動勢，由上式可知，Ea用來與外加電壓相平衡。Ea的表達式為：

Ea=

CeФn式中Ea——電樞電動勢，V；

Ce——電動勢常數(shù)，該常數(shù)僅與電動機結(jié)構(gòu)有關；

Ф——氣隙主磁通，Wb；

n——電樞轉(zhuǎn)速，r/min。當電動機制造好以后，與電動機結(jié)構(gòu)有關的常數(shù)

Ce不再變化，因此，直流電動機的Ea僅與氣隙主磁通和轉(zhuǎn)速有關，改變轉(zhuǎn)速和氣隙主磁通均可改變電樞電動勢的大小。由式上可知，直流電動機的電樞電動勢Ea小于外加電源電壓U。二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式根據(jù)左手定則可知，當電樞繞組中有電樞電流流過時，在磁