變壓器與電動機講課文檔

變壓器與電動機第一頁，共100頁。第1頁，共100頁。第5章變壓器與電動機5.2三相異步電動機

5.3單相異步電動機

5.4三相異步電動機的電氣控制5.1變壓器2第二頁，共100頁。第2頁，共100頁。5.1變壓器5.1.1磁性材料的磁性能

磁性材料（如鐵、鎳、鈷及其合金）的磁導率很高，是制造變壓器、電機和各類電器鐵心的主要材料，磁性材料具有以下特點。變壓器是一種靜止的電能轉(zhuǎn)換裝置，它利用電磁感應原理，根據(jù)需要可以將一種交流電壓和電流等級轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓和電流等級。電動機能將電能轉(zhuǎn)換為機械能。異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉、運行可靠等一系列優(yōu)點，能滿足各行各業(yè)大多數(shù)生產(chǎn)機械的拖動要求，在各種電動機中應用最廣。3第三頁，共100頁。第3頁，共100頁。1.高導磁性磁性材料內(nèi)部存在的天然磁化區(qū)（稱為磁疇），在沒有外磁場的作用時，磁疇呈現(xiàn)雜亂無章的排列，磁場相互抵銷，對外不呈現(xiàn)磁性。在外加磁場時，磁疇在外磁場的作用下，其方向逐漸與外磁場一致，產(chǎn)生遠大于外磁場的附加磁場，從而增強了原來的磁場。（a）無外磁場（b）有外磁場4第四頁，共100頁。第4頁，共100頁。2.磁飽和性當外磁場增大到一定程度時，磁性材料中的磁疇已全部排列整齊，這時磁性材料中的磁感應強度趨向于某一定值，稱此特性為磁飽和性。磁性材料的磁化特性用磁化曲線（B-H曲線）來表示。當磁場強度H比較小時，磁感應強度B與H近似成比例地增加；當H增大到一定值后，B的增加緩慢下來，最后趨于磁飽和。因此磁性材料的B與H為非線性關系，磁導率

不是常數(shù)。圖中B0-H為真空的磁化曲線，B0與H為正比關系。5第五頁，共100頁。第5頁，共100頁。3.磁滯性磁性材料在交變磁場中被反復磁化，磁感應強度B隨磁場強度H變化的關系為一條閉合曲線，稱為磁滯回線。當H減小到零時，B并未回到零，這種磁感應強度滯后于磁場強度變化的性質(zhì)稱為磁性材料的磁滯性。Br剩磁感應強度（剩磁）Hc矯頑磁力永久磁鐵的磁性就是剩磁產(chǎn)生的。6第六頁，共100頁。第6頁，共100頁。磁性材料在交變磁化過程中，由于磁滯現(xiàn)象的存在而產(chǎn)生的能量損耗，稱為磁滯損耗。在交變磁場作用下，在垂直于磁力線方向的鐵心截面上還會產(chǎn)生旋渦狀的電流，稱為渦流，如圖所示。在鐵心內(nèi)產(chǎn)生的能量損耗稱為渦流損耗。磁性材料的磁滯損耗和渦流損耗統(tǒng)稱為鐵損耗。為了減小鐵損耗，通常變壓器和交流電機的鐵心都采用硅鋼片疊片而成。7第七頁，共100頁。第7頁，共100頁。磁性材料常分為以下兩類。（1）軟磁材料。軟磁材料的磁滯回線較窄，剩磁較小，矯頑磁力較小，常用來制造變壓器、電機和電器等的鐵心。軟磁材料主要有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金及鐵氧體等。（2）硬磁材料。硬磁材料的磁滯回線較寬，剩磁較大，矯頑磁力較大，常用來制造永久磁鐵。硬磁材料主要有碳鋼、鎳鋁鈷合金和釹鐵硼合金等。8第八頁，共100頁。第8頁，共100頁。1.變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器的主要組成部分是鐵心和繞組（俗稱器身）。電力變壓器多采用油浸式和干式結(jié)構(gòu)，圖示為油浸式電力變壓器的結(jié)構(gòu)圖。5.1.2變壓器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理9第九頁，共100頁。第9頁，共100頁。（1）鐵心是變壓器的主磁路，又是繞組的支撐骨架。鐵心的基本結(jié)構(gòu)有心式和殼式兩種，如圖所示。（a）心式（b）殼式（2）繞組變壓器的電路部分，常用絕緣銅線或鋁線繞制而成。一般電力變壓器都把繞組繞制成圓形的。工作電壓高的繞組稱為高壓繞組，工作電壓低的繞組稱為低壓繞組。在高、低壓繞組之間及繞組與鐵心之間都加有絕緣。10第十頁，共100頁。第10頁，共100頁。2.變壓器的額定值銘牌數(shù)據(jù)主要包括（1）額定電壓U1N和U2N（V）。對于三相變壓器指線電壓。（2）額定電流I1N和I2N（A）。對于三相變壓器指線電流。（3）額定容量SN（kVA）。由于電力變壓器的效率很高，忽略壓降損耗時有對單相變壓器對三相變壓器11第十一頁，共100頁。第11頁，共100頁。【例5.1.1】一臺三相油浸自冷式變壓器，已知SN=560kVA，U1N/U2N=10kV/400V，試求一次、二次繞組的額定電流I1N、I2N各為多少？解12第十二頁，共100頁。第12頁，共100頁。3.變壓器的工作原理變壓器的工作原理圖

13第十三頁，共100頁。第13頁，共100頁。（1）電壓變換作用變壓器是利用電磁感應原理工作。通常接交流電源的稱為一次繞組（俗稱原繞組或初級繞組）；接負載的稱為二次繞組（俗稱副繞組或次級繞組）。一次繞組加合適的交流電源電壓u1，就有交流電流i1流過，產(chǎn)生一次繞組磁通勢，鐵心中激勵起交變的主磁通

，同時交鏈一次、二次繞組。根據(jù)電磁感應定律，便在一次、二次繞組中產(chǎn)生感應電動勢e1和e2。二次繞組在e2的作用下，向負載ZL供電，實現(xiàn)了能量傳遞。另有一小部分磁通經(jīng)非磁性材料形成閉路，不參與能量傳遞，為漏磁通

1

、

2

，產(chǎn)生漏磁電動勢e1

、e2

。14第十四頁，共100頁。第14頁，共100頁。變壓器中電壓、電流、磁通及電動勢一般采用電工慣例來規(guī)定其正方向①同一條支路中，u與i的正方向一致；②由電流i產(chǎn)生的磁通

，正方向符合右手螺旋法則；③由磁通

產(chǎn)生的感應電動勢e，其正方向與產(chǎn)生該磁通的電流i的正方向一致。設主磁通，根據(jù)電磁感應定律，則一次繞組的感應電動勢為有效值：

15第十五頁，共100頁。第15頁，共100頁。同理，二次繞組感應電動勢的有效值為由于一次繞組的漏阻抗壓降較小，忽略不計時，可近似地認為空載時的二次繞組開路電壓其有效值的關系為式中k為匝數(shù)比。表明一次、二次繞組的電壓之比與一次、二次繞組的匝數(shù)比k成正比。改變匝數(shù)比k，即可改變輸出電壓。如果N1>N2，則U1>U20，為降壓變壓器；反之，N1<N2，則U1<U20，為升壓變壓器。16第十六頁，共100頁。第16頁，共100頁。（2）電流變換作用由于變壓器空載電流I0很小，忽略不計，則有變壓器負載運行時，二次繞組流過負載電流i2，一次繞組電流由空載電流i0變?yōu)樨撦d時電流i1，負載時的主磁通

由一、二次繞組的磁通勢共同建立。由U1≈E1=4.44fN1

m，當電源U1和f不變時，產(chǎn)生E1的主磁通

也應基本不變，所以負載時建立主磁通

所需的合成磁通勢與空載時所需的磁通勢也應基本不變，即有磁通勢平衡方程17第十七頁，共100頁。第17頁，共100頁。變壓器一次、二次繞組中電流有效值的關系為表明變壓器負載運行時，其一次側(cè)與二次側(cè)的電流之比在數(shù)值上近似地與一、二次繞組的匝數(shù)成反比。綜合有，變壓器的繞組電壓高的，其工作電流??；繞組電壓低的，其工作電流大。【例5.1.2】有一臺變壓器，已知額定容量SN=500VA，一次繞組匝數(shù)N1=800匝，二次繞組有兩個，額定電壓為U1N／U2N／U3N=220V／110V／36V，如圖所示。（1）求二次繞組匝數(shù)N2和N3；（2）如果兩個二次繞組分別接阻性負載，繞組電流I2=2A，I3=3A，求一次繞組電流及繞組的功率。18第十八頁，共100頁。第18頁，共100頁。解（1）則有一次、二次繞組的功率為

P1=U1I1=220×1.491=328WP2=U2I2=110×2=220WP3=U3I3=36×3=108W或P1≈P2+P3=220+108=328W（2）19第十九頁，共100頁。第19頁，共100頁。（3）阻抗變換作變壓器和負載阻抗ZL一起是電源的負載，根據(jù)等效變換原則，在保證端口特性不變的情況下，虛線框中的電路可用等效阻抗來代替，則有表明對一次側(cè)來說，相當于在一次側(cè)接一個k2ZL的阻抗。20第二十頁，共100頁。第20頁，共100頁?！纠?.1.3】已知信號源電壓US=12V，內(nèi)阻R0=600

，負載電阻RL=8

。（1）若將負載直接接在信號源上，如圖（a）所示，求負載獲得的功率；（2）在信號源與負載之間接入變壓器，如圖（b）所示，為使負載獲得最大功率，求變壓器的匝數(shù)比和負載獲得的功率。

（a）（b）（c）21第二十一頁，共100頁。第21頁，共100頁。（2）為使負載電阻獲得最大功率，其等效電阻應等于信號源內(nèi)阻R0，如圖（c）所示，即等效電阻獲得的功率即為負載電阻獲得的功率，有解（1）當負載直接接在信號源上時，負載獲得的功率則變壓器的匝數(shù)比可見，經(jīng)變壓器的阻抗變換，負載電阻獲得的功率增加了。22第二十二頁，共100頁。第22頁，共100頁。4．變壓器繞組的極性繞組連接必須按照繞組的同名端正確連接，一般應使兩個繞組在鐵心中產(chǎn)生的磁通相助。具有磁耦合的兩個線圈，當電流分別從兩繞組各自的某端點同時流入（或流出）時，若兩者產(chǎn)生的磁通相助，則這兩端點稱為同名端，用黑點“·”或星號“*”做標記。同名端的感應電壓極性相同，故同名端也稱為同極性端。感應電壓極性相反的端點稱為異名端。23第二十三頁，共100頁。第23頁，共100頁。5.1.3變壓器的運行特性對于負載來講，變壓器的二次側(cè)相當于一個電源。

1．變壓器的外特性變壓器一次側(cè)接額定電網(wǎng)，負載功率因數(shù)一定，負載運行時二次側(cè)端電壓隨負載電流變化的關系即外特性，U2=f(I2)。從空載到負載運行時二次側(cè)端電壓的變化量用電壓變化率ΔU

表示，即24第二十四頁，共100頁。第24頁，共100頁。2．變壓器的效率特性變壓器的損耗為繞組銅損耗pCu和鐵心損耗pFe。銅耗為可變損耗，鐵心損耗為不變損耗，在純電阻負載時，ΔU

很小，U2下降得很??；在感性負載時，ΔU

較大，U2的下降大；在容性負載時，二次側(cè)端電壓U2可能比空載時高，即隨I2的增大而升高。25第二十五頁，共100頁。第25頁，共100頁。5.1.4三相變壓器三相變壓器在對稱負載運行時，各相的電壓和電流大小相等，相位上彼此相差120°，因此三相變壓器有三相變壓器組和三相心式變壓器兩種形式。三相繞組的連接主要采用星形和三角形兩種方法。三相變壓器組三相心式變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)

26第二十六頁，共100頁。第26頁，共100頁。5.1.5特殊變壓器1．自耦變壓器自耦降壓變壓器原理圖

（a）結(jié)構(gòu)（b）原理圖自耦調(diào)壓器一次、二次繞組共用一個繞組27第二十七頁，共100頁。第27頁，共100頁。2．儀用互感器使用互感器有兩個目的：一是使測量回路與被測量回路隔離，從而保證工作人員的安全；二是可以使用普通量程的電壓表和電流表測量高電壓和大電流。（1）電壓互感器電壓互感器實質(zhì)上就是一個降壓變壓器，一次繞組匝數(shù)N1多，直接并聯(lián)到被測的高壓線路上；二次繞組匝數(shù)N2少，接高阻抗的測量儀表（如電壓表）。28第二十八頁，共100頁。第28頁，共100頁。（2）電流互感器電流互感器類似于升壓變壓器，一次繞組匝數(shù)N1少，一般只有一匝到幾匝，串聯(lián)在被測線路中；二次繞組匝數(shù)N2多，接阻抗很小的儀表（如電流表）。鉗形電流表29第二十九頁，共100頁。第29頁，共100頁。5.2.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1．三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)5.2三相異步電動機按轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)形式，分為籠型和繞線轉(zhuǎn)子兩類；按外殼防護形式，分為開啟式、防護式、封閉式和全封閉式等；按冷卻方式，分為自冷式、自扇冷式、他扇冷式和管道通風式等。

(a)開啟式（IP11）(b)防護式（IP22）(c)封閉式（IP44）三相籠型異步電動機的外形30第三十頁，共100頁。第30頁，共100頁。封閉式三相籠型異步電動機組成圖31第三十一頁，共100頁。第31頁，共100頁。（a）定子沖片（b）半閉口槽定子鐵心沖片及槽形32第三十二頁，共100頁。第32頁，共100頁。三相異步電動機接線盒內(nèi)繞組連接示意圖33第三十三頁，共100頁。第33頁，共100頁。轉(zhuǎn)子鐵心沖片(a)銅條轉(zhuǎn)子繞組(b)銅條轉(zhuǎn)子(c)鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組(d)鑄鋁轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)34第三十四頁，共100頁。第34頁，共100頁。繞線型轉(zhuǎn)子和電刷裝置繞線型轉(zhuǎn)子與外部變阻器的連接35第三十五頁，共100頁。第35頁，共100頁。2．三相交流電的旋轉(zhuǎn)磁場（1）U形磁鐵的旋轉(zhuǎn)磁場（2）定子三相繞組及三相對稱電流（a）繞組連接（b）繞組星形連接（c）三相對稱電流波形36第三十六頁，共100頁。第36頁，共100頁。（3）三相兩極旋轉(zhuǎn)磁場如果將電流iu通入U相繞組、iv通入V相繞組、iw通入W相繞組，不同時刻產(chǎn)生的合成磁場的軸線在空間轉(zhuǎn)動，即在電動機的氣隙中產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。37第三十七頁，共100頁。第37頁，共100頁。（4）旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速繞組按U1—W2—V1—U2—Wl—V2排列一個循環(huán)，產(chǎn)生一對磁極。如果要增加磁極數(shù)，只要在圓周上增加繞組排列循環(huán)即可。式中，fl為電源頻率（Hz）；p為磁極對數(shù)。旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速（即同步轉(zhuǎn)速）：（r/min）磁極數(shù)與同步轉(zhuǎn)速的關系（f1=50Hz）磁極數(shù)(2p)24681012n1(r/min)30001500100075060050038第三十八頁，共100頁。第38頁，共100頁。3．三相異步電動機的工作原理異步電動機在運行時，0≤n＜n1，故有0＜s≤

1。異步電動機帶額定負載運行時，一般n略低于n1，其額定轉(zhuǎn)差率sN為0.02～0.06，這時n=(0.94～0.98)nl。定子繞組通入三相電流，電動機內(nèi)部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子導體與旋轉(zhuǎn)磁場相對運動，轉(zhuǎn)子導體中產(chǎn)生感應電動勢、感應電流（轉(zhuǎn)子繞組閉合），又將產(chǎn)生電磁力、電磁轉(zhuǎn)矩，克服阻力矩后促使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來，最終進入穩(wěn)定運行狀態(tài)。轉(zhuǎn)差率：39第三十九頁，共100頁。第39頁，共100頁?！纠?.2.1】某臺三相異步電動機的額定轉(zhuǎn)速nN=720r/min，試求該機的磁極對數(shù)和額定轉(zhuǎn)差率；另一臺4極三相異步電動機的額定轉(zhuǎn)差率sN=0.05，試求該機的額定轉(zhuǎn)速。解：因異步電動機額定轉(zhuǎn)速nN略低于但很接近于對應的同步轉(zhuǎn)速，因此該機的同步轉(zhuǎn)速n1=750r/min，磁極對數(shù)p=4。額定轉(zhuǎn)差率：對4極三相異步電動機，其同步轉(zhuǎn)速n1=1500r/min，則額定轉(zhuǎn)速：

nN=n1（1-s）=1500×（1-0.05）=1425r/min40第四十頁，共100頁。第40頁，共100頁。4．三相異步電動機的額定值（1）額定功率PN（2）額定轉(zhuǎn)矩式中，PN的單位為kW；nN的單位為r/min。式中，UN—額定電壓，IN—額定電流，cos

N—額定功率因數(shù)，

N—額定效率。41第四十一頁，共100頁。第41頁，共100頁?！纠?.2.2】一臺Y160M2-2三相異步電動機，已知PN=15kW，UN=380V，nN=2930r/min，cos

N=0.88，

N=88.2%，定子繞組△接法。試求該機的額定電流、額定相電流和額定轉(zhuǎn)矩。解額定電流：額定相電流：額定轉(zhuǎn)矩：42第四十二頁，共100頁。第42頁，共100頁。5.2.2三相異步電動機的機械特性1．三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T的參數(shù)表達式2．固有機械特性當三相異步電動機的參數(shù)一定時，，另外，還受轉(zhuǎn)子電阻R2的影響。T-s曲線n-T曲線43第四十三頁，共100頁。第43頁，共100頁。3．降低定子端電壓的人為機械特性如果在電動機穩(wěn)定運行時降低定子端電壓，最大轉(zhuǎn)矩小于負載轉(zhuǎn)矩時，電動機因帶不動負載而停機，電動機會燒毀。如果降低定子端電壓后啟動，其啟動轉(zhuǎn)矩小于負載轉(zhuǎn)矩時，電動機無法啟動。（1）最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)或過載能力（2）啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)44第四十四頁，共100頁。第44頁，共100頁?！纠?.2.3】一臺Y132M-4三相異步電動機的額定數(shù)據(jù)如下：PN=7.5kW，UN=380V，IN=15.4A，nN=1440r/min，△接法，

st=2.2，

m=2.3，負載TL=0.6TN。（1）求額定轉(zhuǎn)差率、額定轉(zhuǎn)矩、啟動轉(zhuǎn)矩及最大轉(zhuǎn)矩；（2）電源電壓下降為0.5UN時能否啟動？若不能啟動，電源電壓應大于多少才能啟動？（3）在電動機運行時電源電壓下降為0.5UN，能否繼續(xù)運行？若不能運行，電源電壓應大于多少才能繼續(xù)運行？解（1）由nN=1440r/min可知，電動機為4極的，即p=2，n1=1500r/min，則額定轉(zhuǎn)差率45第四十五頁，共100頁。第45頁，共100頁。此時無法帶0.6TN的負載啟動。額定轉(zhuǎn)矩

啟動轉(zhuǎn)矩

最大轉(zhuǎn)矩（2）由，當U1=0.5UN時，得當啟動轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩時才能啟動，設U1=kUN，則有46第四十六頁，共100頁。第46頁，共100頁。即電源電壓U1>kUN=0.522UN=198.4V時才能啟動。此時電動機運行時電源電壓下降，無法繼續(xù)運行，將停機。當最大轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩時才能繼續(xù)運行，設U1=kUN，則有所以

（3）由，當U1=0.5UN時，得所以

即電源電壓U1>kUN=0.511UN=194.2V時才能繼續(xù)運行。47第四十七頁，共100頁。第47頁，共100頁。4．繞線轉(zhuǎn)子串電阻的人為機械特性繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機，其他條件不變，僅在轉(zhuǎn)子回路串入對稱三相電阻Rp，則有（1）同步轉(zhuǎn)速不變；（2）最大轉(zhuǎn)矩Tmax的大小不變，但臨界轉(zhuǎn)差率sm與轉(zhuǎn)子回路電阻成正比，（或nm’隨的增大而減小）；（3）在繞線轉(zhuǎn)子回路串適當?shù)碾娮杩稍龃髥愚D(zhuǎn)矩。48第四十八頁，共100頁。第48頁，共100頁。5.2.3三相異步電動機的啟動1．全壓啟動存在的問題全壓啟動就是利用開關或接觸器將電動機的定子繞組直接接到具有額定電壓的電網(wǎng)上，也稱為直接啟動。優(yōu)點是操作簡便，啟動設備簡單，但存在問題：（1）全壓啟動電流很大。Ist≈(4～7)IN。（2）全壓啟動轉(zhuǎn)矩不是很大。

st=1.8～2.0。如果三相籠型異步電動機滿足就可以允許全壓啟動。49第四十九頁，共100頁。第49頁，共100頁。對于45kW的電動機根據(jù)經(jīng)驗公式對于18.5kW的電動機，根據(jù)經(jīng)驗公式允許全壓啟動【例5.2.4】一臺Y180M—4三相籠型異步電動機，已知PN=18.5kW，，其電源變壓器的容量為560kVA，問能否全壓啟動？另有一臺Y225S—4三相籠型異步電動機，已知PN=37kW，，問能否全壓啟動？解

不允許全壓啟動50第五十頁，共100頁。第50頁，共100頁。3．三相籠型異步電動機的降壓啟動降壓啟動不改變電源電壓，只采用某種方法使電動機定子繞組上的電壓降低。降壓啟動的目的是減小啟動電流，但同時使電動機的啟動轉(zhuǎn)矩減?。═

U12），故適用于輕負載啟動。（1）星-三角（Y-△）降壓啟動啟動時，定子繞組接成星形(Y)接法，使相電壓降為額定電壓的1/；運行時，定子繞組換接成三角形(△)接法，使電動機在額定電壓下正常。啟動電流啟動轉(zhuǎn)矩51第五十一頁，共100頁。第51頁，共100頁。（2）三相籠型異步電動機的自耦變壓器降壓啟動利用三相自耦變壓器降低加在電動機定子繞組上的電壓，以減小啟動電流。降壓啟動時，加在電動機定子繞組上的電壓為（變比k>1）啟動電流啟動轉(zhuǎn)矩52第五十二頁，共100頁。第52頁，共100頁。4．三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的轉(zhuǎn)子串電阻啟動采用三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的轉(zhuǎn)子串電阻，可限制啟動時的轉(zhuǎn)子及定子電流；同時繞線轉(zhuǎn)子串適當?shù)碾娮柽€能增大啟動轉(zhuǎn)矩。（1）若采用全壓啟動。由經(jīng)驗公式【例5.2.5】某廠的電源容量為560kVA，一皮帶運輸機采用Y225M-4三相籠型異步電動機拖動，其PN=45kW，△接法，，帶0.8TN的負載啟動，試問能否采用：（1）全壓啟動；（2）Y-△降壓啟動；（3）73%抽頭的自耦變壓器降壓啟動。解不能采用全壓啟動。

53第五十三頁，共100頁。第53頁，共100頁。（2）若采用Y-△降壓啟動，則Y接法啟動時啟動轉(zhuǎn)矩不符合要求，不能采用。

（3）若采用自耦變壓器降壓啟動啟動電流啟動轉(zhuǎn)矩可見用73%抽頭的自耦變壓器降壓啟動，啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩均符合電網(wǎng)和負載的要求，可以采用。啟動電流啟動轉(zhuǎn)矩54第五十四頁，共100頁。第54頁，共100頁。5.2.4三相異步電動機的反轉(zhuǎn)將接到電動機接線端子的三相電源線的任意兩根線對調(diào)，就可改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，也就改變了電動機的轉(zhuǎn)向。5.2.5三相異步電動機的調(diào)速調(diào)節(jié)三相異步電動機的轉(zhuǎn)速，可采用改變電源頻率f、改變磁極對數(shù)p和改變轉(zhuǎn)差率s的方法來實現(xiàn)，其中改變轉(zhuǎn)差率的方法中又分為改變定子電壓、轉(zhuǎn)子電阻等。根據(jù)55第五十五頁，共100頁。第55頁，共100頁。1．變極調(diào)速變極調(diào)速一般只用于籠型異步電動機，稱為多速電動機。變極調(diào)速的方法有：①在定子鐵心槽內(nèi)嵌放兩套不同磁極數(shù)且完全獨立的三相繞組；②單繞組反向變極法，通過改變定子繞組的接法來改變異步電動機的磁極數(shù)，故又稱為單繞組變極電動機。（1）單繞組反向變極法每相繞組分兩半，將一個“半相繞組”的電流由同向（都由首端流進或流出）改為反向（一半繞組的電流由首端流進，另一半繞組的電流由首端流出），就可將極對數(shù)減少一半，轉(zhuǎn)速增加一倍，這就是單繞組反向變極法的變極原理。繞組正規(guī)分布時可得到倍極比（2/4極、4/8極等）的轉(zhuǎn)速。56第五十六頁，共100頁。第56頁，共100頁。（2）Y/YY接法，低速時為單星形(Y)，高速時為雙星形(YY)，適用于恒轉(zhuǎn)矩負載。57第五十七頁，共100頁。第57頁，共100頁。（3）△/YY接法，低速時為三角形(△)，高速時為雙星形(YY)，適用于恒功率負載。注意，在改變定子繞組接線的同時，將V、W兩相的出線端進行了對調(diào)，以保證變極調(diào)速前后電動機的轉(zhuǎn)向不變。58第五十八頁，共100頁。第58頁，共100頁。2．變頻調(diào)速改變電源頻率可平滑地調(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速。f1

n1

n。在基頻（額定頻率）以下進行調(diào)速時，變頻電源的輸出電壓大小與頻率成正比例地調(diào)節(jié)，適用于恒轉(zhuǎn)矩負載。當頻率很低時，為保持電動機有足夠大的轉(zhuǎn)矩，可以人為地使定子電壓U1提高一些進行補償。當在基頻（額定頻率）以上進行調(diào)速時，保持定子電壓不變，適用于恒功率負載。59第五十九頁，共100頁。第59頁，共100頁。3．改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速通過改變轉(zhuǎn)差率實現(xiàn)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法較多，主要有改變定子電壓調(diào)速法、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速法等。（1）改變定子電壓調(diào)速改變定子電壓調(diào)速只能在定子端電壓U1≤UN的范圍內(nèi)進行。由降壓人為機械特性，穩(wěn)定運行時，U1

n

。調(diào)壓調(diào)速應用于通風機型負載。（2）繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速對于繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機，由轉(zhuǎn)子串電阻人為機械特性，穩(wěn)定運行時，Rp

n

。這種調(diào)速方法適用于帶恒轉(zhuǎn)矩負載調(diào)速，調(diào)速電阻可兼作為啟動與制動電阻使用，因而在起重機械的拖動系統(tǒng)中得到應用。60第六十頁，共100頁。第60頁，共100頁。5.2.6三相異步電動機的制動1．能耗制動制動時，KM1斷開后將KM2閉合，即斷開異步電動機的三相交流電源，同時將直流電流通入定子繞組。61第六十一頁，共100頁。第61頁，共100頁。2．電源反接制動制動時，KM1斷開后將KM2閉合，三相交流電源的兩相對調(diào)后再通入電動機。62第六十二頁，共100頁。第62頁，共100頁。3．回饋制動（再生發(fā)電制動）電動狀態(tài)時，在轉(zhuǎn)向不變的條件下，使轉(zhuǎn)速n大于同步轉(zhuǎn)速n1，則進入回饋制動（再生發(fā)電制動）狀態(tài)。63第六十三頁，共100頁。第63頁，共100頁。5.3.1分相式異步電動機1．單相電阻啟動異步電動機5.3單相異步電動機啟動時主繞組、輔繞組兩個支路的阻抗不同，導致兩繞組中電流的相位不同，形成兩相電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩。工作時離心開關S斷開，剩下主繞組進入穩(wěn)定運行狀態(tài)。64第六十四頁，共100頁。第64頁，共100頁。2．單相電容啟動異步電動機在輔繞組支路中串聯(lián)一個電容，增大啟動轉(zhuǎn)矩。同樣，當電動機轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速的70%～80％時，離心開關S將輔繞組從電源上自動斷開，靠主繞組單獨進入穩(wěn)定運行狀態(tài)。輔繞組按短時工作狀態(tài)設計的。65第六十五頁，共100頁。第65頁，共100頁。3．單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機輔繞組不僅在啟動時起作用，而且在電動機運轉(zhuǎn)時也起作用，長期處于工作狀態(tài)。電動機的功率因數(shù)、效率、過載能力等運行性能有較大的改善，運行也比較平穩(wěn)。66第六十六頁，共100頁。第66頁，共100頁。4．單相雙值電容異步電動機電動機在啟動和運轉(zhuǎn)時都得到比較好的性能。啟動時，Cl和C2兩個電容并聯(lián)作啟動電容，總?cè)萘看?，電動機有較大的啟動轉(zhuǎn)矩；運行時由容量較小的Cl參與運行，因此電動機又有較好的運行性能，67第六十七頁，共100頁。第67頁，共100頁。5.3.2罩極式異步電動機定子鐵心多制成凸極式，裝有集中式的主繞組，每個磁極極靴開有小槽，槽中嵌入的短路銅環(huán)將小的部分極靴罩住。由于短路銅環(huán)的作用，電動機內(nèi)部產(chǎn)生移動磁場、啟動轉(zhuǎn)矩，從而旋轉(zhuǎn)起來。68第六十八頁，共100頁。第68頁，共100頁。5.4.1常用低壓電器1．按鈕按鈕主要用來發(fā)布操作命令、接通或斷開控制電路、控制機械與電氣設備的運行。常見的有啟動按鈕（動合）、停止按鈕（動斷）和復合按鈕。5.4三相異步電動機的電氣控制系統(tǒng)(a)啟動(b)停止(c)復合按鈕的圖形符號69第六十九頁，共100頁。第69頁，共100頁。2．組合開關組合開關常用做電源引入的開關，也用于5.5kW以下電動機的直接啟動、停止、反轉(zhuǎn)和調(diào)速控制開關。常用的三極組合開關。每一極有一對靜觸片與盒外接線柱相接，動觸片受手柄控制可以轉(zhuǎn)動，以達到線路的通、斷控制。70第七十頁，共100頁。第70頁，共100頁。3．閘刀開關（a）外形（b）符號閘刀開關又稱為膠蓋閘刀開關或隔離開關，常用做隔離電源的開關，以便能安全地對電氣設備進行檢修或更換熔絲，也可用做照明電路和小容量（5.5kW及以下）電動機直接啟動的電源開關。分單極（單刀）、雙極（雙刀）和三極（三刀）。刀片下端裝有熔絲，起保護作用。71第七十一頁，共100頁。第71頁，共100頁。4．熔斷器螺旋式熔斷器的結(jié)構(gòu)熔斷器的電氣符號熔斷器主要由熔體、外殼和支座等組成。當電流超過規(guī)定值一定時間后，以它本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化而分斷電路，廣泛用于短路保護和過電流保護。常用的熔斷器有插入式熔斷器、螺旋式熔斷器、管式熔斷器和有填料式熔斷器等。使用時不允許隨意加大熔體或用其他導體代替熔體。72第七十二頁，共100頁。第72頁，共100頁。5．熱繼電器使用時，將發(fā)熱元件接入電機主電路，若長時間過載，雙金屬片受熱彎曲，推動執(zhí)行機構(gòu)動作，促使動斷觸點斷開，達到保護的目的。動作后，雙金屬片經(jīng)過一段時間冷卻，按下復位按鈕即可將觸點復位。73第七十三頁，共100頁。第73頁，共100頁。6．低壓斷路器低壓斷路器的電氣符號低壓斷路器又稱為自動空氣開關，可用來接通和分斷負載電路，也可用來控制不頻繁啟動的電動機。它相當于閘刀開關、熔斷器、熱繼電器和欠電壓繼電器的組合，是一種既具有手動開關作用又能自動進行欠壓、失壓、過載和短路保護的電器。74第七十四頁，共100頁。第74頁，共100頁。圖示為三極塑殼式低壓斷路器的外形，另有單極、二極和四極等，廣泛應用于照明配電系統(tǒng)和電動機的配電系統(tǒng)中，可以在正常情況下不頻繁地通斷電器裝置和照明線路，在線路中起過載、短路保護作用。75第七十五頁，共100頁。第75頁，共100頁。7．接觸器接觸器是一種用于中遠距離頻繁地接通和斷開大電流電路的開關電器。線圈通電產(chǎn)生的磁場使靜鐵心產(chǎn)生電磁吸力吸引動鐵心，并帶動觸點動作，使動斷觸點斷開，動合觸點閉合。線圈斷電時，電磁吸力消失，動鐵心在釋放彈簧的作用下，使觸點恢復到原來的位置。76第七十六頁，共100頁。第76頁，共100頁。（a）電磁線圈（b）主觸點（c）輔助觸點接觸器的電氣符號接觸器主觸點的容量大，額定電流為5～1000A，用于控制各種電力負載，而輔助觸點的額定電流一般為5A，主要用于控制回路中。77第七十七頁，共100頁。第77頁，共100頁。8．中間繼電器JZ7系列中間繼電器的外形及結(jié)構(gòu)中間繼電器的結(jié)構(gòu)和原理與小型交流接觸器基本相同，但觸點沒有主、輔之分，每對觸點允許通過的電流大小相同，其額定電流一般為

5A。78第七十八頁，共100頁。第78頁，共100頁。（a）電磁線圈（b）動合觸點（c）動斷觸點中間繼電器的電氣符號中間繼電器的觸點數(shù)目多，通常用于傳遞信號和同時控制多個電路，也可直接用它來控制小容量電動機或其他電氣執(zhí)行元件。79第七十九頁，共100頁。第79頁，共100頁。9．時間繼電器時間繼電器是利用電磁原理或機械原理實現(xiàn)延時控制的自動開關裝置。延時方式有通電延時和斷電延時兩種，圖示為電氣符號。80第八十頁，共100頁。第80頁，共100頁。10．行程開關（位置開關、限位開關）行程開關原理圖和電氣符號行程開關是利用生產(chǎn)機械運動部件的碰撞使其觸點動作來實現(xiàn)接通或分斷達到控制目的。用來限制機械運動的行程或位置，實現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測。81第八十一頁，共100頁。第81頁，共100頁。5.4.2三相異步電動機的基本控制線路1．刀開關單向運轉(zhuǎn)控制線路合上或斷開電源開關QS就能控制電動機運轉(zhuǎn)或停止，從而帶動負載工作。當線路發(fā)生短路故障或長時間嚴重過載時，熔斷器FU的熔體熔斷，切斷電源，以保證安全。熔斷器熔體的額定電流一般取電動機額定電流的1.5～2.5倍。82第八十二頁，共100頁。第82頁，共100頁。2．具有過載保護的單向運轉(zhuǎn)控制線路圖中FU1、FU2為熔斷器，F(xiàn)R為熱繼電器，其熱元件串聯(lián)在主電路中，起過載保護作用；熔斷器FU起短路保護。83第八十三頁，共100頁。第83頁，共100頁。合上電源開關QS，松開SB2，由于KM輔助動合觸點閉合自鎖，保持KM線圈得電，電動機繼續(xù)運轉(zhuǎn)。停止時，按停止按鈕SB1，KM線圈失電，觸點復位，電動機停轉(zhuǎn)。具有自鎖的單向運轉(zhuǎn)控制線路還具有欠壓與失壓（或零壓）的保護作用。當電動機過載，電流超過整定電流（電動機的額定電流值）時，F(xiàn)R

動斷觸點動作，斷開控制線路，使KM線圈斷電、觸點復位，電動機便脫離電源，起過載保護作用。84