注冊(cè)電氣工程師基礎(chǔ)考試視頻課程筆記1

1、第五節(jié)變壓器與電動(dòng)機(jī)一、理想變壓器變壓器是最經(jīng)常使用的電氣設(shè)備之一。利用變壓器能夠進(jìn)行電壓、電流和阻抗的變換。設(shè)與電源相聯(lián)接的原邊繞組（亦稱低級(jí)繞組或一次繞組）的匝數(shù)為N1,與負(fù)我相聯(lián)接的副邊繞組（亦稱次級(jí)繞組或二次繞組）的匝數(shù)為N2,匝數(shù)比K=N1/N2,那么電壓變換卻如K（851）電流變換加斗K"2）阻抗變換Z產(chǎn)成（雙）Z1為從變壓器原邊端口看進(jìn)去的等效負(fù)載阻抗，或稱折合到變壓器原邊電路的等效負(fù)載阻抗。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的利用（一）轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n,也確實(shí)是它的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，取決于定子繞組通以三相交流電后產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速nO（稱為同步轉(zhuǎn)速）。同步轉(zhuǎn)速可用下式計(jì)算。

2、二（轉(zhuǎn)/分，r/min）（8-5-4）式中fl電源頻率；P一一電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n<nOo轉(zhuǎn)差率s是用來表示n與nO相差程度的物理量，(8-5-5)一樣異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率為1%9%,而在起動(dòng)開始剎時(shí)由于"0,而s=l為最大。式（8-5-5）也可寫成”=（）孫（8-5-6）表8-5-1為三相異步電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)與同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（當(dāng)s=3%）之間的數(shù)量關(guān)系。P與0及的關(guān)系表8.5.1P123456n()(r/rnin)300015001000750600500n(r/min)29101455970728582485三相異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)中，最后一名數(shù)

3、字是表示磁極數(shù)的。例如Y132-4,型號(hào)說明了該電動(dòng)機(jī)為4極（即P=2）電機(jī)。依照那個(gè)數(shù)字就能夠夠判定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，反過來也能夠依照轉(zhuǎn)速確信磁極數(shù)。異步機(jī)的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同。要改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向，只要任意對(duì)調(diào)兩根聯(lián)接電源的導(dǎo)線即可。(二)電磁轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的每極磁通與轉(zhuǎn)子電流相互作用而產(chǎn)生的。轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比.并與轉(zhuǎn)子回路的電阻和感抗、轉(zhuǎn)差率以及電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。I.額定轉(zhuǎn)矩tn：電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩。Tn=9550(單位，牛頓米，Nm)(8-5-7)式中電動(dòng)機(jī)的額定輸出功率(kW)；“N電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速(r/min)o2 .負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tl：電動(dòng)機(jī)在實(shí)際負(fù)載下

4、發(fā)出的實(shí)際轉(zhuǎn)矩。Tl=9550,(N-m)(8-5-8)式中P2電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率(kW);n電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速(r/min)o3 .最大轉(zhuǎn)矩Tnwa：電動(dòng)機(jī)能發(fā)出的最大轉(zhuǎn)矩。7E二小(8-5-9)式中I為電動(dòng)機(jī)的過載系數(shù)，一般為1.82.2。電動(dòng)機(jī)發(fā)出最大轉(zhuǎn)矩時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速臨界。4 .起動(dòng)轉(zhuǎn)矩7；t：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩。一般有(8-5-10)Tsl=(1.0-2.2)Tn接電根接電源圖&5-2定子繞組的星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接(三)星形接法和三角形接法.鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)有6根引出線，分別標(biāo)以5、5、V、V?、W和W2o其中U1和L是定子第一相繞組的首末端，V,和V2、

5、W|和wiW2分別是第二相和第三相繞組的首末端。定子三相繞組的聯(lián)接法有星形和三角形兩種，見圖8-5-2o(四)功率、效率和功率因數(shù)電動(dòng)機(jī)的輸入功率匕=4UJlcos夕(8-5-11)式中Ul和IL分別為線電壓和線電流，一是電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。電動(dòng)機(jī)的輸出功率匕匕，其差值為電動(dòng)機(jī)本身的功率損耗，包括銅損、鐵損以及機(jī)械損耗。電動(dòng)機(jī)的效率行言(85一般約為72%93%。圖&5-3星-三角起動(dòng)器接線簡(jiǎn)圖電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)在額定負(fù)載時(shí)約為0.7-().9,輕載和空載時(shí)很低，約為().20.3故應(yīng)適當(dāng)選用電動(dòng)機(jī)容量,避免“大馬拉小車”，更要縮短空載運(yùn)行時(shí)間C(五)起動(dòng)問題:相片步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為額定

6、電流的47倍。這么大的電流對(duì)非頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)本身來講，由于起動(dòng)時(shí)間很短,不會(huì)造成過熱，但會(huì)使線路上電壓降大增，從而使貸載端電壓降低.影響鄰近負(fù)載的T.作,所以有必要采取措施來降低起動(dòng)電流。此外，對(duì)于重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，如果其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足以起動(dòng)，還要設(shè)法提高其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩“三相異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)其轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分成鼠籠期啰”兩種.鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的強(qiáng)動(dòng)方法行比接起動(dòng)和降壓起動(dòng)兩種1 .鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)給電動(dòng)機(jī)加卜.額定電壓直接起動(dòng)，亦稱仝壓起動(dòng).這種方法簡(jiǎn)單可靠，只要電網(wǎng)容量允許，起動(dòng)不太頻繁的電動(dòng)機(jī)通常都采用此法。此法起動(dòng)電流大，只適用于小型電動(dòng)機(jī)各地電業(yè)局對(duì)多大電動(dòng)機(jī)能采用外接起動(dòng)有各自把規(guī)定

7、，例如有的地區(qū)規(guī)定，有專用變壓器供電時(shí)，不經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)容雖小于變壓器容量30%的，頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)容量小尸25%的，允許直接起動(dòng)；無專用變壓器供電時(shí),電動(dòng)機(jī)宜接起動(dòng)產(chǎn)生的電壓降不應(yīng)超過5%10%,一般20-30kW以下的電動(dòng)機(jī)可采用直接起動(dòng)。宜接起動(dòng)采用的設(shè)備有組合開關(guān)、鐵殼開關(guān)和磁力起動(dòng)器等。2 .鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)如果電動(dòng)機(jī)容展較大，直接起動(dòng)引起電網(wǎng)電壓降落過大，則需要采取降壓起動(dòng)方式.即起動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組I的電壓.以減少起動(dòng)電流.起動(dòng)完畢后再恢復(fù)全壓供電降壓起動(dòng)常用的有星形-三角形換接起動(dòng)和自朋降壓起動(dòng)兩種(1)星形-三角形(Y-A)換接起動(dòng)采用此法的電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行

8、時(shí)必須是三角形接法的(目前一般4kW以上異步機(jī)都設(shè)計(jì)成三角形接法)在起動(dòng)時(shí)接成星形，這時(shí)定子繞組僅承受電源相電壓,等到轉(zhuǎn)速上升接近額定值時(shí)再換接成三角形全壓運(yùn)行,由于星形起動(dòng)時(shí)的電壓僅為三角形直接起動(dòng)時(shí)的1/0，所以起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都下降至直接起動(dòng)時(shí)的W，可見此法僅適用于空載或輕載起動(dòng)的情況C實(shí)現(xiàn)這種換接起動(dòng)的設(shè)備叫做星-三角起動(dòng)器，圖8-5-3是它的接線簡(jiǎn)圖。(2)自耨降壓起動(dòng)白耦降壓起動(dòng)是利用三相白酒變壓器來達(dá)到起動(dòng)時(shí)圖8-5-4自耦降壓起動(dòng)接線簡(jiǎn)圖降低定子繞組端電壓的目的，其接線如圖8-5-4所示。起動(dòng)時(shí)將開關(guān)Q?扳至“起動(dòng)”位置，這時(shí)定子繞組由自耦變壓器中間抽頭供電，電壓降低使起動(dòng)電

9、流減小，等到轉(zhuǎn)速升至額定值,再將Qz扳至“工作”位置，切除自耦變壓器全壓運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)這種起動(dòng)法的設(shè)備稱為自耦降壓起動(dòng)器。一般自耦變壓器行三檔抽頭，輸出電壓分別為電源電壓的55%、64%和73%（或40%、60%或80%）,可根據(jù)對(duì)起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的不同要求選用和調(diào)整。'山于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也隨電炫的降低而成平方地降低，故自耦降壓起動(dòng)只適用于空載或輕載起動(dòng)°通常自耦降壓起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)容量比星-三角換接起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)容量來得大、且可適用于正常運(yùn)行時(shí)接成星形的電動(dòng)機(jī)。3 .繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)圖8-5-5所示是繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子外接電阻的起動(dòng)方法。加大轉(zhuǎn)子電阻可以減小轉(zhuǎn)子電流從

10、而減小定子電流，還可增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，適用型求起動(dòng)營(yíng)矩大的組產(chǎn)機(jī)械,如卷?yè)P(yáng)機(jī)、起重機(jī)、轉(zhuǎn)爐和球磨機(jī)等c起動(dòng)時(shí)使轉(zhuǎn)子所出電阻最夫丁腐善轉(zhuǎn)速上升，逐了切I除電阻，最后全部切除，進(jìn)入正常運(yùn)行。.圖8-5-5繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)三、三相異步電動(dòng)機(jī)的常用繼電接觸器控制（一）常用低壓控制電器1 .閘刀開關(guān)圖8-5-6間出了兩種閘刀開關(guān)的外形圖和符號(hào)*閘刀開關(guān)通常作電源開關(guān)，額定電壓圖8-5-6閘刀開關(guān)（a）底一刀開關(guān):（fc）用連桿操作的閘刀開關(guān)；（-三極開關(guān)符，有250V和500V兩種,額定電流為10A500Ao閘刀的極數(shù)有單極、雙極和三極三種。2 .組合開關(guān)結(jié)構(gòu)見圖8-5-7所示。在實(shí)驗(yàn)室和機(jī)床

11、電氣操縱線路頂用作電源開關(guān)，也可用來直接起動(dòng)和停止小容量鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。組合開關(guān)有單極、雙極、三極和四極等幾種，額定電流有10、2五、60、100A等多種。圖8-5-7組合開關(guān)結(jié)構(gòu)圖3 .按鈕按鈕的外形、結(jié)構(gòu)和符號(hào)見圖8-5-8o按鈕是用來接通和斷開操縱電路的，僅流過小電流。圖8-5-8（6）中2是通過金屬橋片連通的動(dòng)觸點(diǎn)，1和3是靜觸點(diǎn)。在常態(tài)下（即按鈕未按下時(shí)），1是斷開的，稱為常開觸點(diǎn)，而3是通過2接通的，稱為常閉觸點(diǎn)。按下按鈕時(shí)3先斷開而后1通過2接通。松開手后按鈕乂恢復(fù)常態(tài)，1先斷開而后3乂接通。常開觸點(diǎn)1單獨(dú)利歷時(shí)確實(shí)是一個(gè)常開按鈕（亦稱起動(dòng)按鈕），常閉觸點(diǎn)3單獨(dú)利歷時(shí)確實(shí)是一個(gè)

12、常閉按鈕（亦稱停止按鈕），觸點(diǎn)1和3聯(lián)合利用，確實(shí)是一個(gè)組合按鈕。圖心,8校鈕的外形、結(jié)構(gòu)和符號(hào) （a外彩1 （5）結(jié)構(gòu)；S）符號(hào)4 .交流接觸器nrKM圖外5/接觸器外形、原理及符號(hào)主點(diǎn)；常閉觸點(diǎn),；常開觸點(diǎn)；嫌婚交流接觸器用來接通和斷開電動(dòng)機(jī)或其他電氣設(shè)備的主電路，其主觸點(diǎn)流過大電流。圖8-5-9表示它的外形、原理及符號(hào)。接觸器的要緊結(jié)構(gòu)由電磁鐵和觸點(diǎn)兩大部份組成。電磁鐵由鐵芯和線圈組成，而鐵芯又包括動(dòng)鐵芯和靜鐵芯兩部份。為減少鐵損，鐵芯由彼此絕緣的硅鋼片疊成，線圈那么套在山字形靜鐵芯上。觸點(diǎn)分主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)兩種，其中主觸點(diǎn)是通、斷主電路的，容量大，往往設(shè)有滅弧裝置，主觸點(diǎn)是常開觸點(diǎn)（未

13、動(dòng)作時(shí)是斷開的）。輔助觸點(diǎn)是接在操縱線路中的，容量小，有常開和常閉（未動(dòng)作時(shí)是接通的）之分。當(dāng)線圈通電，產(chǎn)生電磁吸力，使動(dòng)鐵芯吸合，同時(shí)帶動(dòng)金屬橋片動(dòng)作，使主觸點(diǎn)閉合，接通主電路，同時(shí)常開輔助觸點(diǎn)也閉合，而常閉輔助觸點(diǎn)打開。當(dāng)線圈斷電，吸力消失，依托彈簧力使動(dòng)鐵芯釋放，各觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)。選用交流接觸器要注意主觸點(diǎn)的額定電流和鐵芯線圈的額定電壓，和輔助觸點(diǎn)的數(shù)量。5 .熱繼電器圖8-5-10熱繼電器的原理圖和符號(hào)1一熱元件；2一雙金片片；3一板扣；4彈簧；5常用觸點(diǎn)；6一按曲I熱繼電器是用來作電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過我愛惜的，其原理圖見圖8-510。圖中1為熱元件，串接在主電路中，2是雙金屬片。當(dāng)主電路中電流

14、超過許諾值使雙金屬片受熱，由于兩層金屬熱膨脹系數(shù)不同,一段時(shí)刻后雙金屬片向上彎曲而脫扣，板扣3在彈簧4的拉力下使接在操縱線路中的常閉觸點(diǎn)5斷開,從而使操縱線路失電，主電路斷開。按下復(fù)位按鈕6即可使熱繼電器復(fù)位。6 .自動(dòng)空氣斷路器亦稱白動(dòng)開關(guān)，用于接通和斷開主電路，具有短路、過我和失壓等多種愛惜，平安靠得住。（二）三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)操縱1 .單向直接起動(dòng)的操縱電路圖8511是單向直接起動(dòng)的主電路（左側(cè)）和操縱電路（右邊）。起動(dòng)時(shí)先合上開關(guān)Q,不帶負(fù)荷接通電源。FU是熔斷器，起短路愛惜作用。再按下按鈕SB：,接觸器KM線圈通電KM主觸點(diǎn)閉合,電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)KM輔助觸點(diǎn)閉合，自鎖,M連續(xù)運(yùn)

15、轉(zhuǎn)由于松手后SB二復(fù)位斷開，由KM輔助觸點(diǎn)閉合自鎖。停止時(shí)按下按鈕SB：,廣KM主觸點(diǎn)打開，電動(dòng)機(jī)M停轉(zhuǎn)SBLKM線圈失電一KM輔助觸點(diǎn)打開，自鎖打開,為下次起動(dòng)作好準(zhǔn)備圖8-5-11單向直接起動(dòng)主電路和控制電路誤動(dòng)作會(huì)使電源發(fā)生短路。圖（a）控制電路中,要改變轉(zhuǎn)向,必須先停車。如果運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)期過載，熱繼電器FR的熱元件受熱彎曲脫扣使其常閉觸點(diǎn)打開，控制線路斷開,KM線圈失電而使其主觸點(diǎn)打開,于是主電路斷電,起到了保護(hù)作用。以上一套裝置包括交流接觸器和熱繼電器.稱為磁力起動(dòng)器。2 .正反轉(zhuǎn)控制鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路如圖8-5-12所示。電路中運(yùn)用兩只交流接觸器，一只用于正轉(zhuǎn)控制，另一只用于反轉(zhuǎn)控制。圖（a）中，在一個(gè)接觸器線圈電路中串入了另一個(gè)接