《實用電工電子技術(shù)教程（第二版）》第03章

第3章實用電工器材3.1變壓器3.2電動機3.3三相異步電動機基本控制電路3.4電工測量3.5實訓(xùn)一：習(xí)題分析技術(shù)3.6實訓(xùn)二：實用培訓(xùn)技術(shù)3.1變壓器目的與要求:掌握變壓器的結(jié)構(gòu),工作原理和作用;然后了解幾種特殊變壓器重點:變壓器的工作原理及作用難點:變壓器的工作原理3.1.1變壓器的原理與作用變壓器是利用電磁感應(yīng)原理，可以把某一數(shù)值的交變電壓變換成同頻率的另一數(shù)值的交變電壓，實現(xiàn)電壓、電流和阻抗變換的重要設(shè)備。

1．變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器主要由鐵心和繞組（或線圈）兩大部分組成(1)鐵心是變壓器的磁路部分。它有高磁導(dǎo)率材料做成。如：硅鋼片(2)繞組是變壓器的電路部分，它由銅或鋁絕緣導(dǎo)線繞制而成。分為一次繞組和二次繞組其中：一次繞組（也稱原繞組或初級繞組）與電源相連二次繞組（也稱副繞組或次級繞組）與負載相連2、分類按用途分：升壓變壓器、降壓變壓器

按繞組數(shù)目分：單繞組（自耦）變壓器、雙繞組變壓器、三繞組變壓器和多繞組變壓器。按相數(shù)分：單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。

按鐵心結(jié)構(gòu)分：心式變壓器和殼式變壓器。

按調(diào)壓方式分：無勵磁調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器。

按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分：干式變壓器、油浸式變壓器和充氣式變壓器。（a）心式（b）殼式圖3-1變壓器的結(jié)構(gòu)圖圖3-2三相油浸式電力變壓器3、變壓器的工作原理和作用

變壓器的主要部件是鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。兩繞組只有磁耦合沒電聯(lián)系。在一次繞組中加上交變電壓，產(chǎn)生交鏈一、二次繞組的交變磁通，在兩繞組中分別感應(yīng)電動勢。

只要一、二次繞組的匝數(shù)不同，就能達到改變電壓的目的。圖3-3變壓器原理圖*變壓器的三種作用關(guān)系式變壓器的效率變壓器的功率損耗主要包括：鐵損耗PFe和銅損耗PCu，鐵損耗主要指變壓器鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗，也稱固定耗損；銅損耗是指電流通過繞組時功率損耗，也稱可變損耗。變壓器的效率常用下式表示：式中P2：為變壓器的輸出功率，P1為輸入功率?！纠?-1】一臺電子儀器上用的電源變壓器，原繞組匝數(shù)N1=550匝，接在U1=220V的交流電源上。若要求副繞組空載

電壓U20=30V，試求該變壓器的變壓比和副繞組的匝數(shù)。解：變壓比：副繞組匝數(shù)為：（匝）【例3-2】機床上的低壓照明變壓器，U1=220V，U2=36V，現(xiàn)在副繞組端接P2=60W、U2=36V的白熾燈一盞，求I1及I2。解：副繞組的電流：根據(jù)變壓比：

得：（Ａ）（Ａ）【例3-3】一只阻抗|Z2|=8Ω的揚聲器，需要用變壓器把阻抗變換成800Ω才能接到收音機的輸出端，問應(yīng)選一只電壓比為多少的變壓器？解：由阻抗變換公式可知：|Z1|=K2·|Z2|【例題３-4】阻抗為8Ω的揚聲器，通過一變壓器接到信號源電壓為10V，內(nèi)阻為200Ω的電路上，若要使負載獲得最大功率，則變壓器的變比為多少？并求負載的最大功率解:根據(jù)電源的最大輸出功率的條件:R0=RL因為:所以:于是:所以:3.1.2特殊變壓器1、自耦變壓器圖3-4所示的是一種自耦變壓器，其結(jié)構(gòu)特點是副繞組為原繞組的一部分。其原、副邊電壓之比和電流之比與普通變壓器相同，即:圖3-4自耦變壓器自藕耦變壓器的特點是一次側(cè)與二次側(cè)共用一個繞組，一次側(cè)、二次側(cè)既有磁的聯(lián)系又有電的聯(lián)系。由自耦變壓器構(gòu)成的調(diào)壓器，其二次側(cè)繞組匝數(shù)可以通過滑動觸頭任意改變，因此二次側(cè)的電壓可以平滑調(diào)節(jié)。

（a）外形（b）結(jié)構(gòu)圖（c）電路圖

圖3-5低壓小容量的自耦變壓器2、電壓互感器電壓互感器是一種小容量的降壓變壓器，其結(jié)構(gòu)原理及電路如圖3-6所示。它的原繞組匝數(shù)較多，并聯(lián)在被測電路上，副繞組匝數(shù)較少，接到電壓表。（a）原理圖（b）符號

圖3-6電壓互感器的接線圖及符號其工作原理為：因為是降壓，故N2<N1。通常電壓互感器副繞組額定電壓規(guī)定為100V，如其額定電壓等級有：6000V/100V，1000V/100V等。使用時，為了工作安全，電壓互感器的鐵殼及二次繞組一端都必須接地。另外，電壓互感器副繞組不允許短路，否則，原、副繞組電流將很大，燒壞互感器，為了防止短路，通常在原繞組接入熔斷器進行短路保護。3、電流互感器電流互感器是利用變壓器變換電流的作用，將大電流變換成小電流的升壓變壓器。其結(jié)構(gòu)原理及電路圖3-7所示。它的原繞組導(dǎo)線較粗，匝數(shù)少，只有一匝或幾匝，與被測電路負載串聯(lián)。副繞組導(dǎo)線細、匝數(shù)多、與電流表相連。

（a）原理圖（b）符號

圖3-7電流互感器的接線圖及符號其工作原理為：為了減小電流，故N2>N1，通常電流互感器副繞組額定電流為5A如100A/5A，30A/5A等。使用電流互感器時，副繞組的一端與外殼都必須接地。另外電流互感器副繞組不允許開路，否則副繞組將感應(yīng)出很高的電壓，可能使絕緣擊穿，并危及操作人員的安全，為此電流互感器副繞組中不允許安裝熔斷器。4、電焊變壓器電焊變壓器是交流電焊機的主要組成部分，它實質(zhì)是一臺特殊的降壓變壓器，其副邊空載電壓約60～80V，作為焊接的電弧點火電壓。用電弧的高溫使金屬熔化進行焊接。其原理如圖3-8所示：焊接時，先把焊條和焊件接觸在一起，使電焊機的輸出端短路。由于電焊變壓器的原、副繞組分別裝在同一鐵心的兩個不同鐵心柱上，漏抗較大，再加上可變電感器的感抗，因此，短路電流雖然較大，但卻得到了限制。較大的短路電流在焊條和焊件的接觸處產(chǎn)生較大的熱量，溫度也較高。此時，若迅速把焊條提起一點，由于電路突然中斷，在電感中產(chǎn)生很大的自感電壓，在這個自感電壓作用下，焊條與焊件之間的空氣隙被擊穿，產(chǎn)生電弧，電弧的高溫將焊條熔化，同時對處在高溫下的焊件進行焊接，共工作電壓一般在25～30V之間。圖3-11電焊變壓器原理圖3.2電動機目的與要求:掌握電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理；以及各種常用低壓控制設(shè)備重點:電動機的工作原理及各種低壓控制設(shè)備難點:電動機工作原理的工作原理3.2.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)

三相異步電動機由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。另外還有端蓋、軸承、機座、風扇、接線盒等附件，如圖3-12所示。定子和轉(zhuǎn)子都有鐵心和繞組。定子的三相繞組為AX、BY、CZ。轉(zhuǎn)子分為鼠籠式和繞線式兩種結(jié)構(gòu)。鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組有銅條和鑄鋁兩種形式。繞線式轉(zhuǎn)子繞組的形式與定子繞組基本相同，3個繞組的末端連接在一起構(gòu)成星形連接，3個始端連接在3個銅集電環(huán)上，起動變阻器和調(diào)速變阻器,通過電刷與集電環(huán)和轉(zhuǎn)子繞組相連接。圖3-12三相異步電動機的結(jié)構(gòu)圖3-13三相電動機的定子結(jié)構(gòu)三相異步電動機的接線三相異步電動機的接線方法有兩種，一種是Y形連接，另一種是△形，實際使用中可根據(jù)具體要求選擇圖3-14三相異步電動機的兩種接線圖(a)轉(zhuǎn)子鐵心沖片(b)籠式繞組(c)鑄鋁的籠式繞組圖3-15三相異步電動機籠式轉(zhuǎn)子3.2.2旋轉(zhuǎn)磁場

如圖3-16所示把一個閉合線圈放在蹄形磁體的兩磁極之間，蹄形磁體和閉合線圈都可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)動蹄形磁體時，我們看到線圈隨即也跟隨著轉(zhuǎn)動起來；N、S極可以視為“旋轉(zhuǎn)磁極”。實際上三相異步電動機的轉(zhuǎn)動利用的是“電磁感應(yīng)”原理。圖3-161．旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生三相異步電動機的三相繞組，其各相繞組的首端分別用U1、V1、W1表示，末端分別用U2、V2、W2表示，他們在空間互差120°角，并接成Y形聯(lián)結(jié)，如圖3-17所示。

（a）三相繞組的分布（b）三相繞組的電流圖3-17定子繞組通入三相對稱電流，假定電流的正方向由線圈的始端流向末端，流過三相的對稱電流為：續(xù):圖3-18三相異步電動機的電流波形續(xù):由于電流隨時間而變，所以電流通過線圈產(chǎn)生的磁場分布情況也隨時間而變，如圖3-19所示。

（a）ωt=0（b）（c）ωt=π

圖3-19三相兩極旋轉(zhuǎn)磁場（1）當ωt=0°的瞬間，由圖3-18看出，iU=0，U相沒有電流流過，iV為負，表示電流由末端流向首端（即V2端為，V1端為⊙）；iW為正，表示電流由首端流入（即W1端為，W2端為⊙），如圖3-19（a）所示。這時三相電流所產(chǎn)生的合成磁場方向由“右手螺旋定則”得出定子上方為N極，下方為S極。（2）當ωt=π/2瞬間，由圖3-18得：iU為正，iV、iW為負，用同樣方式可判得三相合成磁場按順時針方向在空間轉(zhuǎn)了90°角。如圖3-19（b）所示。（3）當ωt=π瞬間，iU=0，iV為正，iW為負，合成磁場又按順時針方向在空間轉(zhuǎn)了90°角。如圖3-19（c）所示。由上述分析不難看出，對于圖3-19所示的定子繞組，通入三相對稱電流后，將產(chǎn)生磁極對數(shù)P=1的旋轉(zhuǎn)磁場，且交流電若變化一個周期（360°電角度），合成磁場也將在空間旋轉(zhuǎn)一周（360°空間角）。2、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與三相電流的相序一致，或者說旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向由三相電流的相序決定。若改變?nèi)嚯娏飨嘈颍▽⑦B接三相電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根對換一下），則旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向就隨之改變，三相異步電動機的反轉(zhuǎn)就是利用這個原理。旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0（也稱為“同步轉(zhuǎn)速”）為：f為電流頻率；P為磁級對數(shù)；n0的單位為r/min

3.2.3三相異步電動機轉(zhuǎn)動原理

靜止的轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間有相對運動，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并在形成閉合回路的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，其方向用右手定則判定。轉(zhuǎn)子電流在旋轉(zhuǎn)磁場中受到磁場力F的作用，F(xiàn)的方向用左手定則判定。電磁力在轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向一致。圖3-20電動機的轉(zhuǎn)動原理圖

電動機在正常運轉(zhuǎn)時，其轉(zhuǎn)速n總是稍低于同步轉(zhuǎn)速no，因而稱為異步電動機。又因為產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的電流是電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的，所以也稱為感應(yīng)電動機。異步電動機同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的差值與同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即：

轉(zhuǎn)差率是異步電動機的一個重要參數(shù)。異步電動機在額定負載下運行時的轉(zhuǎn)差率約為1%~9%。3.2.4三相異步電動機的控制電路3.2.4.1常用低壓電器基本知識低壓電器是指對電路起開關(guān)、控制、保護和調(diào)節(jié)等作用的電氣設(shè)備。低壓電器是指工作在交流1000V、直流1200V及以下的電路中。1．刀開關(guān)

圖3-21刀開關(guān)外型

圖3-22刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)

圖3-23刀開關(guān)圖形及文字符號2、組合開關(guān)組合開關(guān)又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)，它實質(zhì)也是一種刀開關(guān)，組合開關(guān)的操作手柄是平行于安裝平面的平面內(nèi)向左或向右轉(zhuǎn)動。它具有多觸頭、多位置、體積小、性能可靠、操作方便、安裝靈活等特點。它常用在機床的控制電路中，作為電源的引入開關(guān)，也可控制小容量電動機的直接起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和停止的控制開關(guān)等。如圖3-24所示。

圖3-24組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖及符號圖3-25不同型號的組合開關(guān)外型圖3、低壓斷路器低壓斷路器又稱自動空氣斷路器或稱自動空氣開關(guān)。它相當于閘刀開關(guān)、熔斷器、熱繼電器、欠電壓繼電器等的組合，是一種既有手動開關(guān)作用又能進行欠壓、失壓、過載和短路保護的電器。正常工作時，可以人工操作接通或切斷電源與負載的聯(lián)系，當出現(xiàn)短路、過載、欠壓等故障時能自動切斷故障電路。低壓斷路器按照極數(shù)分有單極、雙級、三極、四極斷路器四種；按保護式分有過電流脫扣器、熱脫扣器、復(fù)式脫扣器、分勵脫扣器、欠電壓脫扣器、無脫扣器六種；按結(jié)構(gòu)形式分為塑殼式和框架式（框架式容量大工作電流在600A以上）。它可用于電源電路、照明電路、電動機主電路的分合及保護。如圖3-26的外形圖及符號和圖3-27的結(jié)構(gòu)圖。

圖3-26低壓熔斷器的外形及符號外形符號1—分閘彈簧；2—主觸頭；3—傳動桿；4—鎖扣；5—軸；6—過電流脫扣器；

7—熱脫扣器；8—欠壓失壓脫扣器；9—分勵脫扣器圖3-27低壓斷路器工作原理圖圖3-28各種不同型號的低壓熔斷器的外形圖熔斷器又叫保險絲，是一種最常見的短路保護器，主要由熔體和外殼組成。熔體一般用電阻率較高的易熔合金制成。熔斷器串聯(lián)在電路中，當電路出現(xiàn)嚴重過載或短路時，熔體因過熱而迅速熔斷，從而達到保護電路和設(shè)備不受損壞的作用。4、熔斷器圖3-29RC1A系列瓷插式熔斷器

圖3-30RL1螺旋式熔斷器和熔心

3.2.4.2交流接觸器1、交流接觸器作用：接觸器是應(yīng)用于頻繁地接通和分斷帶有負載的主電路或大容量的控制電路，并可實現(xiàn)遠距離的自動控制。其控制對象是電動機，也可以用于其他電力負載，如電熱器、電焊機等。接觸器不僅能實現(xiàn)遠距離集中控制，而且操作頻率高，控制容量大，并且具有低壓釋放保護、工作可靠、使用壽命長等優(yōu)點。結(jié)構(gòu)與工作原理：交流接觸器主要由電磁機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置等部分組成。電磁機構(gòu)包括勵磁線圈、靜鐵心和動鐵心，所有觸頭和動鐵心相連接。當勵磁線圈兩端施加額定電壓時，產(chǎn)生電磁力將動鐵心吸下，帶動常開觸頭閉合接通電路，常閉觸頭斷開而切斷電路。當勵磁線圈斷電時，電磁力消失，復(fù)位彈簧使所有觸頭均復(fù)位為常態(tài)。一般情況下，交流接觸器有五對常開觸頭，兩對常閉觸頭。其中五對常開觸頭又有主觸頭（三對）和輔助觸頭（兩對）之分。主觸頭設(shè)有滅弧裝置，允許通過較大電流，所以接入主電路；輔助觸頭不設(shè)滅弧裝置，允許通過較小電流，通常接入控制電路中與常開按鈕并聯(lián)。續(xù)：

（a）CJ20系列交流接觸器

（b）CJX1系列交流接觸器

（c）NC1系列交流接觸器圖2-31交流接觸器的外形圖圖3-32交流接觸器的結(jié)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)示意圖圖3-33交流接觸器圖形及文字符號作用：電動機的過載保護利用雙金屬片受熱彎曲去推動杠桿使觸頭動作利用電阻值隨溫度變化而變化的特性制成利用過載電流發(fā)熱使易熔合金熔化而使繼電器動作2、熱繼電器型式：雙金屬片式熱敏電阻式易熔合金式結(jié)構(gòu)：由發(fā)熱元件、雙金屬片和觸頭及動作機構(gòu)等部分組成。圖3-34熱繼電器外形1—主雙金屬片；2—電阻絲；3—導(dǎo)板；4—補償雙金屬片；5—螺釘；6—推桿；7—靜觸頭；8—動觸頭；9—復(fù)位按鈕；10—調(diào)節(jié)凸輪；11—彈簧圖3-34雙金屬片式熱繼電器結(jié)構(gòu)原理圖圖3-35熱繼電器動作演示圖壓力繼電器光電繼電器溫度繼電器圖3-36其它繼電器3.2.4.3主令電器按鈕、行程開關(guān)是在自動控制系統(tǒng)中發(fā)布指令或信號的操作電器，稱為主令電器。其作用是用來切換控制電路，使電路接通或分斷，實現(xiàn)對電力拖動系統(tǒng)的各種控制。按鈕是一種低壓控制電器同時也是一種低壓主令電器。按鈕內(nèi)的動合（常開）觸頭用來接通控制電路，發(fā)出啟動指令；動斷（常閉）觸頭用來斷開控制電路，發(fā)出停止指令。最常見的按鈕是復(fù)式按鈕，包括一個動合觸頭和一個動斷觸頭、靜觸頭、按鈕帽和復(fù)位彈簧組成。當按下按鈕，動觸頭下移，先斷開常閉靜觸頭，后接通常開靜觸頭。松開按鈕，在復(fù)位彈簧的作用下，又恢復(fù)到初始狀態(tài)。

圖3-37主令控制器外形及結(jié)構(gòu)（a）動合觸點（b）動斷觸點圖3-38控制按鈕符號圖3-39行程開關(guān)的外形圖3.3三相異步電動機基本控制電路目的與要求:電動機的基本控制電路機構(gòu)及原理的掌握,能完成簡單設(shè)計重點:電路的控制原理難點:電路的控制原理及設(shè)計3.3.1三相異步電動機的啟動電路

1、點動控制在生產(chǎn)實踐中，某些生產(chǎn)機械常會要求既能正常啟動，又可隨機停止，以能實現(xiàn)位置調(diào)整的點動工作。所謂點動，即按按鈕時電動機轉(zhuǎn)動工作，松開按鈕后，電動機即停止工作。點動控制主要用于機床刀架、橫梁、立柱等的快速移動、對刀調(diào)整等。圖3-40是由接觸器、按鈕、開關(guān)、熔斷器和熱繼電器組成的電動機點動控制電路。圖3-40點動控制線路工作原理：先將QS閉合，接通三相電源，按下按鈕SB，接觸器線圈KM得電，KM三對主觸點吸合，電動機M的電源接通啟動運轉(zhuǎn)。當電動機需要停轉(zhuǎn)時只要松開啟動按鈕SB，接觸器的線圈KM斷電，接觸器的主觸點KM斷開，電動機M失電停轉(zhuǎn)。2、連續(xù)控制（自鎖控制）圖3-41自鎖控制線路

電路工作分析：合上電源開關(guān)Q，接通三相電源。按下啟動按鈕SB2，KM線圈通電，其常開主觸點KM閉合，電動機M接通電源啟動。同時，與啟動按鈕并聯(lián)的KM常開觸點也閉合。當松開SB2時，KM線圈通過其自身常開輔助觸點繼續(xù)保持通電狀態(tài)，從而保證了電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)。當需要電動機停止運轉(zhuǎn)時，可按下停止按鈕SB1，切斷KM線圈電源，KM常開主觸點與輔助觸點均斷開，切斷電動機電源和控制電路，電動機停止運轉(zhuǎn)。

這種依靠接觸器自身輔助觸點保持線圈通電的電路，稱為自鎖電路，輔助常開觸點稱為自鎖觸點。

上述控制電路中，熔斷器FU1實現(xiàn)短路保護、熱繼電器FR實現(xiàn)過載保護和勵磁線圈實現(xiàn)欠壓（失壓）保護等。3.3.2三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制在實際工作中，生產(chǎn)機械常常需要運動部件實現(xiàn)正反兩個方向的運動，如機床工作臺的前進和后退、銑床主軸的正反轉(zhuǎn)等。由電動機原理可知，三相交流電動機可改變定子繞組相序來改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向。因此，借助于接觸器來實現(xiàn)三相電源相序的改變，即可實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)控制。其控制電路圖如圖3-42所示.圖3-42三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路

反轉(zhuǎn)主觸點正轉(zhuǎn)主觸點正轉(zhuǎn)啟動按鈕反轉(zhuǎn)啟動按鈕電路工作分析：（1）正轉(zhuǎn)：按下SB2，正轉(zhuǎn)接觸器KM1線圈通電并自鎖，主觸點KM1閉合，接通正序電源，電動機M正轉(zhuǎn)。（2）停止：按下停止按鈕SB1，KM1線圈斷電，電動機停止。（3）反轉(zhuǎn)：按下SB3，反轉(zhuǎn)接觸器KM2線圈通電并自鎖，主觸點KM2閉合，使電動機定子繞組電源相序與正轉(zhuǎn)時相序相反，電動機M反轉(zhuǎn)運行。特別注意:

KM1和KM2線圈不能同時通電，因此不能同時按下SBl和SB2，也不能在電動機正轉(zhuǎn)時按下反轉(zhuǎn)起動按鈕，或在電動機反轉(zhuǎn)時按下正轉(zhuǎn)起動按鈕。如果操作錯誤，將引起主回路電源短路。解決的方法是建立連鎖控制,如圖3-43所示.帶電氣聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路將接觸器KM1的輔助常閉觸點串入KM2的線圈回路中，從而保證在KMl線圈通電時KM2線圈回路總是斷開的；將接觸器KM2的輔助常閉觸點串入KM1的線圈回路中，從而保證在KM2線圈通電時KMl線圈回路總是斷開的。這樣接觸器的輔助常閉觸點KMl和KM2保證了兩個接觸器線圈不能同時通電，這種控制方式稱為聯(lián)鎖或者互鎖，這兩個輔助常開觸點稱為聯(lián)鎖或者互鎖觸點。圖3-43帶電氣聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路同時具有電氣聯(lián)鎖和機械聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路采用復(fù)式按鈕，將SB1按鈕的常閉觸點串接在KM2的線圈電路中；將SB2的常閉觸點串接在KMl的線圈電路中；這樣，無論何時，只要按下反轉(zhuǎn)起動按鈕，在KM2線圈通電之前就首先使KM1斷電，從而保證KM1和KM2不同時通電；從反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的情況也是一樣。這種由機械按鈕實現(xiàn)的聯(lián)鎖也叫機械聯(lián)鎖或按鈕聯(lián)鎖.圖3-44其它控制電路1、限位控制當生產(chǎn)機械的運動部件到達預(yù)定的位置時壓下行程開關(guān)的觸桿，將常閉觸點斷開，接觸器線圈斷電，使電動機斷電而停止運行。圖3-45限位控制電路2、自動往返控制按下正向起動按鈕SB1，電動機正向起動運行，帶動工作臺向前運動。當運行到SQ2位置時，擋塊壓下SQ2，接觸器KMl斷電釋放，KM2通電吸合，電動機反向起動運行，使工作臺后退。工作臺退到SQl位置時，擋塊壓下SQl，KM2斷電釋放，KM1通電吸合，電動機又正向起動運行，工作臺又向前進，如此一直循環(huán)下去，直到需要停止時按下SB3，KMl和KM2線圈同時斷電釋放，電動機脫離電源停止轉(zhuǎn)動。圖3-46星形-三角形換接起動控制圖3-47Y-Δ換接起動工作過程:

按下起動按鈕SBl，時間繼電器KT和接觸器KM2同時通電吸合，KM2的常開主觸點閉合，把定子繞組連接成星形，其常開輔助觸點閉合，接通接觸器KMl。KMl的常開主觸點閉合，將定子接入電源，電動機在星形連接下起動。KMl的一對常開輔助觸點閉合，進行自鎖。經(jīng)一定延時，KT的常閉觸點斷開，KM2斷電復(fù)位，接觸器KM3通電吸合。KM3的常開主觸點將定子繞組接成三角形，使電動機在額定電壓下正常運行。與按鈕SBl串聯(lián)的KM3的常閉輔助觸點的作用是：當電動機正常運行時，該常閉觸點斷開，切斷了KT、KM2的通路，即使誤按SB1，KT和KM2也不會通電，以免影響電路正常運行。若要停車，則按下停止按鈕SB3，接觸器KMl、KM2同時斷電釋放，電動機脫離電源停止轉(zhuǎn)動。3.3.3單相異步電動機的工作原理及控制電路1、電容分相式單相異步電動機電容分相式異步電動機的定子電路有兩個繞組U1U2、V1V2，如圖3-48所示，它們在空間互差90°。其中U1，U2稱為工作繞組，流過的電流為i2，V1V2繞組中串有電容器，稱為起動繞組，流過的電流為i1。兩個繞組接在同一單相電流電源上，適當選擇電容器C的容量，可使兩個繞組中的電流i1、i2相位差為90°，這樣在空間上互成90°的兩相繞組通入互差90°的兩相交流電，便產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。如圖3-49所示。在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，電動機的轉(zhuǎn)子就會沿旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。圖3-48電容分相式異步電動機定子電路圖3-49互差90°的兩相電流的旋轉(zhuǎn)磁場2、罩極式單相異步電動機

罩極式單相異步電動機定子鐵心做成凸極式，轉(zhuǎn)子仍為籠式，如圖3-50所示。在定子磁極上開一個槽，將磁柱分成兩部分，在較小磁鐵上套一個短路銅環(huán)，稱為罩極，在磁極上繞有單相繞組，當通入單相交流電時，鐵心中便產(chǎn)生產(chǎn)交變磁道。在交變磁的作用下，銅環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場將阻礙原來磁場的變化，使罩極穿過的磁道滯后于木罩銅環(huán)部分穿過的磁道，如同磁道總是從未罩部分向罩極移動，如圖3-51所示，形成了一個旋轉(zhuǎn)磁場，它便使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而起動。圖3-50罩極式單相異步電動機結(jié)構(gòu)圖圖3-51罩極式電動機的旋轉(zhuǎn)磁場目的與要求:能使用萬用表進行電壓、電流、電阻的測量.學(xué)會功率表、單相電度表的接線。重點:萬用表的使用。難點:模擬式萬用表的讀數(shù)方法。3.4電工測量3.4.1萬用表

萬用表是一種多功能、多量程的便攜式電工測量儀表，是電工測量中使用最多的儀表。常用的萬用表有模擬式（指針式）和數(shù)字式兩種。一般萬用表的測量對象有電壓、電流、電阻等，所以也稱三用表。如圖3-51為MF-47型萬用表外形圖，圖3-52為MF-30型萬用表的操作面板圖。圖3-51MF-47型萬用表外形圖圖3-52MF-30型萬用表操作面板圖①為電阻測量擋；②為直流電壓測量擋；③為電流測量擋；④為歐姆調(diào)零旋鈕；⑤交流電壓測量擋；⑥接萬用表的黑筆；⑦接萬用表紅筆；⑧電壓電流指示刻度盤；⑨電阻值指示刻度盤；⑩轉(zhuǎn)換開關(guān)

1、電阻測量電阻測量時，首先應(yīng)適當選擇電阻擋的倍率（如×100）；然后將紅黑兩筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使指針轉(zhuǎn)向“0”位。最后就可以對電阻進行測量了。如測量時指針指在40位置時，根據(jù)所選的倍率，于是實際電阻值為。以此類推。注意事項：測量直流電阻時；首先應(yīng)斷開被測電路的電源及連接導(dǎo)線。若帶電測量，將損壞儀表；若在路測量，將影響測量結(jié)果；合理選擇量程擋位，以指針居中或偏右為最佳。測量半導(dǎo)體器件時，應(yīng)合理選用擋位，一般不選用R×1擋和R×10K擋；以免產(chǎn)生誤判斷。測量時表筆與被測電路應(yīng)接觸良好。雙手不得同時觸至表筆的金屬部分，以防將人體電阻并入被測電路造成誤差；正確讀數(shù)并計算出實測值。切不可用歐姆擋直接測量微安表頭、檢流計、電池內(nèi)阻。測量電壓時；首先大致估算被測電壓的大小，再選擇合適的量程。若被測電壓無法估計，可先選擇最大量程；視指針偏擺情況再作調(diào)整；然后將兩表筆與被測電路并聯(lián)，根據(jù)表針指示及所選電壓量程讀取實際電壓數(shù)據(jù)。例如：當選擇開關(guān)置如圖3-52所示的100量程位置且表針指在0～500（刻度盤第二排為電壓，電流指示刻度）之間的300的位置時，則實際電壓值為60V。其他以此類推。2、電壓測量測量電流時的讀數(shù)方法與電壓測量相類似。但不同的是紅黑兩筆應(yīng)與被測電路串聯(lián)，切不可并聯(lián)！合量選擇量程；測量直流電流時，應(yīng)注意極性；較大電流測量完畢，應(yīng)先斷開電源然后再撤表筆。使用萬用表時還應(yīng)注意；測量過程中不得換擋；讀數(shù)時，應(yīng)三點成一線（眼睛、指針、指針在刻度面板鏡中的影子）；根據(jù)被測對象，正確讀取標度尺上的數(shù)據(jù)；測量完畢應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)置空擋或OFF擋或電壓最高擋。若長時間不用，應(yīng)取出內(nèi)部電池。3、電流測量3.4.2單相功率表功率表又稱瓦特表，是用來測量電功率的儀表。單相功率表的接線方法與原理如圖3-53所示。圖3-53功率表的外形圖（a）及接線圖（b）功率表使用前，應(yīng)先進行合理選擇。功率表的選擇主要是指量程的選擇，即正確選擇功率表的電流量和電壓量程。其原則是：電流量程能允許通過負載電流，電壓量程式能承受負載電壓。功率表接線必須把握的兩條原則是：電壓線圈與被測電路并聯(lián)，電流線圈與被測電路串聯(lián)（切不可與負載并聯(lián)?。?；帶有“*”標號電壓、電流接線柱必須同為進線。具體做法是：有“*”號的電流接線柱應(yīng)接電源的一端，另一端線柱接負載；標有“*”號的電壓接線柱一定要接在帶有“*”號的電流接線柱所接的那根電源線上，無符號的接線柱接在電源的另一根線上。接線時，應(yīng)合理選擇電壓、電流量程，并正確讀取數(shù)據(jù)；所選擇的電壓、電流的量程的乘積為功率表的滿偏數(shù)值。3.4.3單相電度表電度表又稱電能表或千瓦時表，是用來對用電設(shè)備進行電能的消耗統(tǒng)計的。1．單相電度表的選用選用單相電度表時，應(yīng)考慮“閉合電路中”各負載的功率之和，計算出負載的總電流。單相電度表的額定電流應(yīng)大于“閉合電路中”各負載的總電流，額定電壓應(yīng)不小于工作電壓。2．單相電度表的安裝與接線單相電度表一般應(yīng)安裝在配電盤的上方或左邊，“表前”接電源進線，“表后”接開關(guān)和熔斷器。安裝時，電度表應(yīng)與地面垂直，否則影響計數(shù)的準確性。單相電度表的安裝與接線如圖3-54所示圖3-54電度表接線圖及外形圖注意：常用單相表度表的接線盒內(nèi)有4個接線端，自左往右按1、2、3、4編號。接線時，一般而言，1、3端電源（其中“1”接電源火線），2、4端接負載（其中“2”為負載的火線）。如圖3-46所示，具體接線時應(yīng)以電度表所附接線圖為準，其接線原則與功率表相同，即電壓線圈與負載并聯(lián)以反映負載電壓大小，電流線圈與負載串聯(lián)以反映負載電流大小。3.5實訓(xùn)一習(xí)題與分析【例3-1】轉(zhuǎn)差率是異步電動機的一個重要參數(shù)。當轉(zhuǎn)差率0<S<1；S=1；S<0；S>1時，電動機各處于什么工作狀態(tài)？【問題點撥】根據(jù)轉(zhuǎn)差率公式，關(guān)鍵是分析同步轉(zhuǎn)速n0和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的大小關(guān)系，然后對應(yīng)分析電動機的工作狀態(tài)。解：（1）轉(zhuǎn)差率0<S<1時，同步轉(zhuǎn)速nO>n，電動機處于正常工作狀態(tài)。（2）轉(zhuǎn)差率S=1時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=0，電動機處于啟動初始瞬間狀態(tài)。（3）轉(zhuǎn)差率S<0時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n>nO（同步轉(zhuǎn)速），電動機處于吊著貨物下降狀態(tài)（回饋制動）。（4）轉(zhuǎn)差率S>1時，電動機處于剛反接狀態(tài)，既電動機定子三相繞組中的任意兩相對調(diào)與三相電源相接，此時同步轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動，為負值，而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)向并沒有改變，根據(jù)轉(zhuǎn)差率公式可知S>1。*【例3-2】某空芯變壓器接在電壓U1=1V、角頻率ω=103rad/s的交流電電源上，初、次級線圈的電感L1=L2=2H，初、次級線圈之間的互感M=1H，R1=10Ω，求：（1）副邊開路、原邊諧振時的電容與次級電壓U2。（2）當副邊接上負載RL=200Ω時的電流I2。

選講解：（1）副邊開路、原邊產(chǎn)生的諧振是電阻、電感和電容的串聯(lián)諧振，根據(jù)諧振條件有：即有：副邊的開路電壓是：【基礎(chǔ)知識補充】上面的計算應(yīng)用了互感的概念。由于變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即初級線圈中如果有交流電流通過時，在其線圈中將產(chǎn)生變化的磁場，而次級線圈和初級線圈在同一個鐵芯上，能夠感應(yīng)出交流電壓。描述初、次級線圈之間電磁感應(yīng)的程度的物理參量就是“互感”，用M表示。理論證明，互感電壓與產(chǎn)生它的電流之間存在著相位正交關(guān)系，即，所以有效值關(guān)系就是上面的形式。（2）用戴維南定律求解?！军c撥一】戴維南方法的關(guān)鍵是作出等效電壓源電路圖，如圖3-52（b）所示。將負載RL斷開，求出開路電壓U20，即為等效電壓；由于是開路條件，所以可以首先求出次級線圈電流I10，該電流在副邊產(chǎn)生的感應(yīng)電壓就是開路電壓。圖3-52例3-2圖【點撥二】等效電壓源內(nèi)阻可以理解為由次級線圈的阻抗和初級線圈的反射阻抗兩部分組成的，這樣副邊的視入阻抗為：式中的為：

所以：

由此求出副邊電流：

副邊電流的有效值為：解畢

【例2】：一臺三相異步電動機，其額定轉(zhuǎn)速n=975r/min，電源頻率f1=50Hz。試求電動機的極對數(shù)和額定負載下的轉(zhuǎn)差率。解：根據(jù)異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n0=1000r/min,即P=3額定轉(zhuǎn)差率為：【方法點撥】由于三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速一般大于且近似等于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，所以同步轉(zhuǎn)速n0應(yīng)取1000r/min。

【例3】：兩條皮帶運輸機分別由兩臺鼠籠異步電動機拖動，由一套起停按鈕控制它們的起停。為避免物體堆積在運輸機上，要求電動機按下述順序起動和停止：起動時:M1起動后M2才能起動；停車時:M2停車后M1才能停車。應(yīng)如何實現(xiàn)控制？KM2SBKM2SBKM1FR1FR2KM1起動：通電通電閉合閉合SBKM1FR1KM2SBKM2FR2KM1停止：斷電斷電斷開斷開實訓(xùn)二：實用培訓(xùn)技術(shù)一：三相籠型異步電動機的正反控制實驗電路圖實訓(xùn)二：實用培訓(xùn)技術(shù)二.異步電動機的修理技術(shù)指南【指南一】

電動機發(fā)生故障的原因有很多，大體上可分為電動機本身和外部電源引起的故障兩類；電動機本身又歸納為電磁方面和機械方面的故障。要準確判斷和處理各種故障，除了要掌握基本原理之外，更加重要的是在現(xiàn)場反復(fù)實踐，不斷總結(jié)經(jīng)驗。

電動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩部分，即“繞組”和“鐵芯”，一般鐵芯的使用壽命比較長，繞組卻容易損壞，因此繞組的檢修就成為電動機修理的主要內(nèi)容。一、定子繞組的修理方法1．繞組接地的檢查（1）搖表檢查：A.選定搖表等級，一般380V的電動機應(yīng)選擇500V的搖表測量。B.操作方法：搖表的一根線接電動機繞組，另一根線接電動機金屬外殼。接好后，按120轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動搖柄，指針為0時，表示繞組接地。對中小型電動機絕緣檢查用搖表檢查，其測量電阻值如符合下式要求，則認為基本合格。實訓(xùn)二：實用培訓(xùn)技術(shù)（2）試燈檢查：

測量時，若燈泡發(fā)亮，說明繞組接地；燈泡微亮是絕緣不良；燈泡不亮，說明繞組絕緣良好。但有時燈泡雖不亮，測試筆接觸電機時會出現(xiàn)火花，證明繞組尚未擊穿，只是嚴重受潮。實訓(xùn)二：實用培訓(xùn)技術(shù)二、轉(zhuǎn)子繞組的修理方法1．鼠籠型轉(zhuǎn)子的故障檢修鼠籠型轉(zhuǎn)子比較堅固不易損壞，但由于材料或制造質(zhì)量不良、結(jié)構(gòu)設(shè)計不佳，或者運動頻繁、操縱不當、急促的正反轉(zhuǎn)造成劇烈沖擊等原因而致使轉(zhuǎn)子損壞。鼠籠型轉(zhuǎn)子的斷條是比較常見的故障。轉(zhuǎn)子斷條后，電動機將發(fā)出強烈的周期電磁噪音和振動，起動也困難，反映串聯(lián)在定子中的電流表指針抖動，電動機轉(zhuǎn)矩降低，負載運動時轉(zhuǎn)速下降。（1）轉(zhuǎn)子斷條的檢查方法。1）外表檢查法。對防護式電動機，可以在電動機起動時檢查觀測轉(zhuǎn)子與定子的間隙處，如有火花出現(xiàn)，則說明轉(zhuǎn)子有斷條現(xiàn)象。然后把電機拆卸抽出轉(zhuǎn)子，仔細檢視轉(zhuǎn)子鐵芯表面和端環(huán)，檢查有無過熱變色點斷裂處。2）電流檢測法。定子通入三相低壓電流（電壓約為10%的額定電壓），在一相中串入電流表，用手將轉(zhuǎn)子慢慢轉(zhuǎn)動。假如轉(zhuǎn)子籠條完好，則電流表指針只有均勻的微弱擺動；若籠條斷裂，指針就會發(fā)生較大的周期性變化。3）鐵粉檢查法。利用磁場原理在轉(zhuǎn)子端環(huán)兩端通入電流，將鑄鐵粉撒在轉(zhuǎn)子上，逐漸升高電壓，使轉(zhuǎn)子鐵芯的磁場增強到能吸附鐵粉為止。如果籠條沒有斷裂，則轉(zhuǎn)子鐵芯表面的鐵粉就整齊地按槽的方向排列；若轉(zhuǎn)子某槽不能粘附鐵粉或粘附的鐵粉很少，便說明該槽籠條斷（2）轉(zhuǎn)子斷條的修理方法。實訓(xùn)二：實用培訓(xùn)技術(shù)轉(zhuǎn)子斷條檢查出來后，可以按以下幾種方法進行修理：1）如果斷裂現(xiàn)象發(fā)生在端環(huán)或槽外其他明顯部位時，可以將裂紋鑿出V形槽，用氣焊進行焊接修補。2）銅質(zhì)籠條個別斷條，可把斷條的端環(huán)兩端開一缺口，鑿去一邊端環(huán)部分，把斷條敲出，換上一條與原截面相同的新籠條，并長出端環(huán)15～20毫米，將伸出部分敲彎緊貼在短路環(huán)上，然后用氣焊焊牢，在車床上磨平、校正平衡。3）如果是個別鑄鋁鼠籠條斷條時，也可將斷條鉆掉，把槽清理干凈，做一根與槽形相同的鋁條打入槽內(nèi)，再用鋁焊藥把鋁條與端環(huán)用氣焊焊牢。4）若轉(zhuǎn)子籠條斷裂較多，則應(yīng)全部更換。先車去兩邊端環(huán)，用夾具將鐵芯夾緊，以防鐵心松散。如系銅質(zhì)籠條，即可依照第2）點方法換上稍長的新銅條，在槽口兩端向同一方向打彎，使其彼此重疊，再用氣焊焊成端環(huán)并車削平整。實訓(xùn)二：實用培訓(xùn)技術(shù)（3）拆除籠條的方法。對于斷裂較多的鑄鋁籠條，拆除籠條的方法有兩種：1）化學(xué)熔鋁。將鑄鋁垂直浸入30%～60%濃度的工業(yè)燒堿中，并加熱到70～90°C，約經(jīng)六七個小時后即可將鋁條腐蝕下來，然后投入清水中沖洗干凈。2）加熱熔鋁。直接將轉(zhuǎn)子加熱到700°C左右，使鋁條全部熔化，再清理干凈。重新鑄鋁的工藝較復(fù)雜，一般由制造廠重鑄，或考慮改用銅條。但銅條的截面積應(yīng)不少于槽面積的60%，但也不應(yīng)大于槽面積的70%。

2．定子繞組的修理

定子繞組損壞有多種情況，我們只介紹基本修理方法。總的修理原則是“先易后難、先簡后繁”，意思是對于尚未引起繞組絕緣破壞時，采用“局部修理法”，這樣不但節(jié)約工時，減少材料消耗，而且能使電動機盡快投入運轉(zhuǎn)。下面介紹局部修理法。實訓(xùn)二：實用培訓(xùn)技術(shù)（1）加強絕緣法。當繞組對地絕緣擊穿、線圈間短路以及匝間短路時，經(jīng)檢查故障點能明顯看出來，且破壞的程度尚未擴大，可以把故障點墊上絕緣物加強絕緣，再涂絕緣漆后烘干，故障便可排除。另外，也可采用環(huán)氧粉末溶敷修補工藝。首先將絕緣損壞處清理干凈，然后將線圈加熱