電工學(xué)導(dǎo)論 第五章

第5章

磁路及基本應(yīng)用返回武漢工程大學(xué)電工教研室目錄5.1磁路的基本概念5.2變壓器5.3電動(dòng)機(jī)5.4繼電接觸控制系統(tǒng)磁場(chǎng)的特性可用磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通、磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁磁導(dǎo)率等幾個(gè)物理量表示。一、磁感應(yīng)強(qiáng)度

與磁場(chǎng)方向相垂直的單位面積上通過的磁通（磁力線），可表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向。B的單位：特[斯拉]（T）

1T＝104Gs的單位：韋伯矢量5.1.1磁場(chǎng)的基本物理量二、磁通

磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積，稱為通過該面積的磁通。如磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等，方向相同，這樣的磁場(chǎng)則稱為均勻磁場(chǎng)。＝BS的單位：伏?秒，通稱為韋[伯]

Wb

或麥克斯韋Mx1Wb＝108Mx

三、磁場(chǎng)強(qiáng)度

磁場(chǎng)強(qiáng)度是計(jì)算磁場(chǎng)所用的物理量，其大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度和導(dǎo)磁率之比。H的單位：安／米

的單位：亨／米安培環(huán)路定律（全電流定律）：

磁場(chǎng)中任何閉合回路磁場(chǎng)強(qiáng)度的線積分,等于通過這個(gè)閉合路徑內(nèi)電流的代數(shù)和.即矢量I1I2I3電流方向和磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向符合右手定則，電流取正；否則取負(fù)。

在無分支的均勻磁路（磁路的材料和截面積相同，各處的磁場(chǎng)強(qiáng)度相等）中，如環(huán)形線圈，安培環(huán)路定律可寫成：其中l(wèi)x＝2x是半徑為x的圓周長Hx是半徑

x

處的磁場(chǎng)強(qiáng)度F＝NI即線圈匝數(shù)與電流的乘積，稱磁通勢(shì)

單位為安[培]（A）四、磁導(dǎo)率

磁導(dǎo)率是一個(gè)用來表示磁場(chǎng)媒質(zhì)磁性和衡量物質(zhì)導(dǎo)磁能力的物理量。討論磁場(chǎng)內(nèi)某一點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H與有關(guān)嗎？

由上兩式可知，磁場(chǎng)內(nèi)某一點(diǎn)的H只與電流大小、線圈匝數(shù)及該點(diǎn)的幾何位置有關(guān)，而與無關(guān)?真空中的磁導(dǎo)率為常數(shù)?一般材料的磁導(dǎo)率和真空磁導(dǎo)率0

的比值，稱為該物質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率r

或返回磁性材料的磁性能

一、高導(dǎo)磁性

指磁性材料的磁導(dǎo)率很高，

r>>1，使其具有被強(qiáng)烈磁化的特性。二、磁飽和性

當(dāng)外磁場(chǎng)（或勵(lì)磁電流）增大到一定值時(shí)，磁性材料的全部磁疇的磁場(chǎng)方向都轉(zhuǎn)向與磁場(chǎng)的方向一致，磁化磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度BJ達(dá)到飽和值。

5.1.2磁性材料的磁性能高導(dǎo)磁性、磁飽和性、磁滯性、非線性磁化曲線B和與H的關(guān)系注當(dāng)有磁性物質(zhì)存在時(shí)B與H不成比例，與I也不成比例。三、磁滯性

當(dāng)鐵心線圈中通有交變電流（大小和方向都變化）時(shí)，鐵心就受到交變磁化，電流變化時(shí)，B隨H而變化，當(dāng)H已減到零值時(shí)，但B未回到零，這種磁感應(yīng)強(qiáng)度滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的性質(zhì)稱磁性物質(zhì)的磁滯性。磁滯回線剩磁：當(dāng)線圈中電流減到零（H＝0），鐵心在磁化時(shí)所獲的磁性還未完全消失，這時(shí)鐵心中所保留的磁感應(yīng)強(qiáng)度稱為剩磁感應(yīng)強(qiáng)度Br根據(jù)磁性能，磁性材料又可分為三種：軟磁材料（磁滯回線窄長。常用做磁頭、磁心等）、永磁材料（磁滯回線寬。常用做永久磁鐵）、矩磁材料（磁滯回線接近矩形?？捎米鲇洃浽７祷豬一、磁路

線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏磁通S。線圈鐵心5.1.3磁路及其基本定律二、磁路的歐姆定律對(duì)于環(huán)形線圈磁路的歐姆定律說明F=NI為磁通勢(shì)

Rm為磁阻l為磁路的平均長度

S為磁路的截面積磁路與電路對(duì)照磁路電路磁通勢(shì)F電動(dòng)勢(shì)E磁通電流I磁感應(yīng)強(qiáng)度B電流密度J磁阻Rm電阻R磁路的計(jì)算

在計(jì)算電機(jī)、電器等的磁路時(shí)，要預(yù)先給定鐵心中的磁通（或磁感應(yīng)強(qiáng)度），而后按照所給的磁通及磁路各段的尺寸和材料去求產(chǎn)生預(yù)定磁通所需的磁通勢(shì)F＝NI。

計(jì)算均勻磁路要用磁場(chǎng)強(qiáng)度H，即NI＝Hl，

如磁路由不同的材料、長度和截面積的幾段組成，則磁路由磁阻不同的幾段串聯(lián)而成。

NI＝H1l1＋H2l2＋＝（Hl）如：由三段串聯(lián)而成的繼電器磁路解磁路的平均長度為

l＝（（10＋15）／2）＝39.2cm查鑄鋼的磁化曲線，當(dāng)B＝0.9T

時(shí)，

H1＝500A／m于是

H1l1＝195A空氣隙中的磁場(chǎng)強(qiáng)度為

H0＝B0／0＝0.9／（410－7）＝7.2105A/m有一環(huán)形鐵心線圈，其內(nèi)徑為10cm，外徑為15cm，鐵心材料為鑄鋼。磁路中含有一空氣氣隙，其長度等于0.2cm。設(shè)線圈中通有1A電流，如要得到0.9T的磁感應(yīng)強(qiáng)度，試求線圈匝數(shù)。例題5.1H0＝7.21050.210-2＝1440A總磁通勢(shì)為

NI＝（Hl）＝H1l1＋H0

＝195＋1440＝1635線圈匝數(shù)為

N＝NI／I＝1635若要得到相等的磁感應(yīng)強(qiáng)度，采用磁導(dǎo)率高的鐵心材料，可使線圈的用銅量大為降低。若線圈中通有同樣大小的勵(lì)磁電流，要得到相等的磁通，采用磁導(dǎo)率高的鐵心材料，可使鐵心的用鐵量大為降低當(dāng)磁路中含有空氣隙時(shí)，由于其磁阻較大，要得到相等的磁感應(yīng)強(qiáng)度，必須增大勵(lì)磁電流（線圈匝數(shù)一定）結(jié)論返回一、電磁關(guān)系鐵心線圈分為：直流鐵心線圈和交流鐵心線圈鐵心線圈的交流電路5.1.4交流鐵心線圈電路

和L

與i

的關(guān)系注勵(lì)磁電流i與之間線性關(guān)系i與

之間不存在線性關(guān)系二、電壓電流關(guān)系鐵心中磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值鐵心截面積三、功率損耗銅損Pcu：線圈電阻R上的功率損耗。鐵損Pfe：在交變磁通的作用下，由磁滯和渦流產(chǎn)生的功率損耗。包括磁滯損耗Ph

和渦流損耗Pe。返回變壓器的功能：變電壓、變電流、變阻抗發(fā)電廠1.05萬伏輸電線22萬伏升壓變電站1萬伏降壓…降壓實(shí)驗(yàn)室380/220伏降壓儀器36伏降壓變壓器的種類5.2變壓器

額定電壓

變壓器副邊開路（空載）時(shí)，原、副邊繞組允許的電壓值。額定電流

變壓器滿載運(yùn)行時(shí)，原、副邊繞組允許的電流值。

額定容量

傳送功率的最大能力。（理想）變壓器的銘牌數(shù)據(jù)（以單相變壓器為例）一、變壓器的工作原理電磁關(guān)系

原繞組

副繞組電壓變換根據(jù)交流磁路的分析可得：

E1＝4.44fN1m

E2＝4.44fN2m空載時(shí)副繞組的端電壓變比結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，可得到不同的輸出電壓電流變換由于變壓器鐵心的導(dǎo)磁率高，空載電流（i0）很小，可忽略。寫成相量為結(jié)論：變壓器原、副繞組的電流與匝數(shù)成反比阻抗變換結(jié)論：變壓器原邊的等效負(fù)載，為副邊所帶負(fù)載乘以變比的平方。

（1）匝數(shù)比為信號(hào)源輸出功率為如下圖：交流信號(hào)源的電動(dòng)勢(shì)E＝120V,內(nèi)阻R0＝800，負(fù)載電阻RL＝8（1）當(dāng)RL折算到原邊的等效電阻為R0時(shí)，求匝數(shù)比和信號(hào)源輸出功率；（2）當(dāng)將負(fù)載直接與信號(hào)源聯(lián)接時(shí)，信號(hào)源輸出多大功率？例題5.2（2）當(dāng)將負(fù)載直接接在信號(hào)源上時(shí)二、變壓器的外特性

副邊輸出電壓和輸出電流的關(guān)系

U2＝f（I2）U20：原邊加額定電壓、副邊開路時(shí)，副邊的輸出電壓。變壓器的外特性曲線三、變壓器的損耗與效率

變壓器的功率損耗包括鐵心中的鐵損Pfe和繞組上的銅損Pcu。變壓器的效率：四、特殊變壓器ABP自耦變壓器電流互感器（被測(cè)電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2注意！1.副邊不能斷開，以防產(chǎn)生高電壓；2.鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時(shí)，在副邊出現(xiàn)過壓。電壓互感器VR

N1（匝數(shù)多）保險(xiǎn)絲

N2（匝數(shù)少）~u（被測(cè)電壓）1.副邊不能短路，以防產(chǎn)生過流；2.鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損時(shí)，在副邊出現(xiàn)高壓。注意！五、變壓器繞阻的極性

當(dāng)電流流入兩個(gè)線圈(或流出）時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個(gè)流入端稱為同極性端（同名端）。或者說，當(dāng)鐵芯中磁通變化（增大或減?。r(shí)，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相同的兩端為同極性端。兩繞阻串聯(lián)兩繞阻并聯(lián)若將兩繞阻的其中一個(gè)線圈反繞，則1和4為同極性端注返回容量

SN

輸出功率

P2

原邊輸入功率

P1

輸出功率

P2注意：變壓器幾個(gè)功率的關(guān)系容量：原邊輸入功率：輸出功率：

變壓器的功率因數(shù)變壓器的效率F線圈鐵心銜鐵電磁鐵是利用通電的鐵心線圈吸引銜鐵或保持某種機(jī)械零件、工件于固定位置的一種電器。電磁鐵吸合過程的分析：在吸合過程中若外加電壓不變，則基本不變電磁鐵吸合前(氣隙大）

大

起動(dòng)電流大

電磁鐵吸合后(氣隙小）

小

電流小電磁鐵

如果氣隙中有異物卡住，電磁鐵長時(shí)間吸不上，線圈中的電流一直很大，將會(huì)導(dǎo)致過熱，把線圈燒壞。

注意：電磁鐵的吸力氣隙截面積氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度交流電磁鐵中磁場(chǎng)是交變的，設(shè)交流電磁鐵：鐵心由硅鋼片疊成，可減小鐵損；其在吸合過程中，隨著氣隙的減小，磁阻減小，線圈的電感和感抗增大，因而電流逐漸減小。直流電磁鐵：鐵心用整塊軟鋼制成；勵(lì)磁電流僅與線圈電阻有關(guān)，不因氣隙大小而變。則吸力為：平均值為：返回交流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)鼠籠式繞線式異步機(jī)同步機(jī)他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)的分類電動(dòng)機(jī)：電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能發(fā)電機(jī)：其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能電動(dòng)機(jī)的作用返回5.3電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械可：（1）簡化生產(chǎn)機(jī)械的結(jié)構(gòu)（2）提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量（3）能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制（4）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱（1）基本結(jié)構(gòu)（2）工作原理（3）機(jī)械特性（4）起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速的基本原理（5）應(yīng)用場(chǎng)合和正確使用主要內(nèi)容返回鼠籠式繞線式轉(zhuǎn)子返回定子（固定部分）轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）分為兩個(gè)基本部分：5.3.1三相異步電動(dòng)機(jī)

構(gòu)成：由機(jī)座、鐵心和定子繞組組成

定子機(jī)座是用鑄鐵或鑄剛制成，鐵心由互相絕緣的硅鋼片疊成，內(nèi)圓周表面沖有槽，用以放置對(duì)稱三相繞組；對(duì)稱三相繞組有的聯(lián)接成星形、有的聯(lián)接成三角形

作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

返回機(jī)座定子繞組銘牌數(shù)據(jù)出線端子返回定子鐵心定子繞組返回鼠籠式電動(dòng)機(jī)構(gòu)造簡單、價(jià)格低廉、工作可靠、使用方便轉(zhuǎn)子

構(gòu)成：由鐵心和繞組兩部分構(gòu)成

鐵心也用硅鋼片疊成，表面沖有槽，裝在轉(zhuǎn)軸上，軸上加機(jī)械負(fù)載；因繞組不同，可分為鼠籠式和繞線式兩種。作用：在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流。返回鼠籠式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸軸承轉(zhuǎn)子返回返回返回繞線式轉(zhuǎn)子

鐵心繞組轉(zhuǎn)軸返回三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理演示實(shí)驗(yàn)返回（右手定則）（左手定則）B:磁感應(yīng)強(qiáng)度v:切割速度l:導(dǎo)線長磁極旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力返回

1.線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)→兩者轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致異步

2.

線圈比磁場(chǎng)轉(zhuǎn)得慢結(jié)論返回旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

在三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心中放有三相對(duì)稱繞組，在該三相對(duì)稱繞組中通入三相對(duì)稱交流電流，就可產(chǎn)生一“旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)”代替演示實(shí)驗(yàn)中的磁鐵返回AXYCBZAXBYCZ合成磁場(chǎng)方向：向下參考方向：繞組始端到末端的方向返回AXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它電流角度下的磁場(chǎng)方向返回

可見，當(dāng)定子繞組中通入三相電流后，它們共同產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是隨著電流的交變而在空間不斷地旋轉(zhuǎn)著，這就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。2.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向

當(dāng)通入定子繞組的三相電流的相序?yàn)锳-B-C時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向與這個(gè)順序是一致的，可見磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向與定子繞組中的電流相序有關(guān)。旋轉(zhuǎn)方向取決于三相電流的相序。返回改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的方法：換接其中兩相返回3.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)AXBYCZ

此種接法下，繞組的始端之間相差120度空間角，合成磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極，則極對(duì)數(shù)為1。AXYCBZ旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)和三相繞組的安排有關(guān)即：P=1返回C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)，繞組的始端之間相差60度空間角，形成的磁場(chǎng)則是兩對(duì)磁極。即：P=2返回4.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速AXYCBZAXYCBZAXYCBZ

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于磁場(chǎng)的極數(shù)，在一對(duì)極的情況下，當(dāng)電流交變一次時(shí)，磁場(chǎng)恰好在空間旋轉(zhuǎn)了一周。N0=60f（轉(zhuǎn)/分）返回

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)極時(shí)，當(dāng)電流從ωt=0°到ωt=60°經(jīng)歷了60°時(shí)，磁場(chǎng)在空間僅旋轉(zhuǎn)了30°。比P=1時(shí)轉(zhuǎn)速慢了一半，即：N0=60f/2（轉(zhuǎn)/分）返回

所以，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0決定于電流頻率f1和磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)P，可推出：極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速返回5.電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，但

異步電動(dòng)機(jī)無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)無轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流提示：如果返回電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

在電動(dòng)機(jī)定子繞組中通入三相對(duì)稱交流電流后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。

在電動(dòng)勢(shì)的作用下，閉合的導(dǎo)條中就有電流，該電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力作用。由電磁力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)起來。返回異步電機(jī)運(yùn)行中:轉(zhuǎn)差率：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間:（轉(zhuǎn)差率最大）轉(zhuǎn)差率同步轉(zhuǎn)速：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速返回1.三相異步電動(dòng)機(jī)的“電－磁”關(guān)系

三相異步電動(dòng)機(jī)的電路分析：主磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。e1e2、：漏磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。e

1e

2、

2.定子電路i2定子電路R1R2i1u1e1e

1e2e

2轉(zhuǎn)子電路定子繞組相當(dāng)于變壓器原邊繞組，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于副繞組。返回設(shè)：設(shè)：返回取決于轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度（1）轉(zhuǎn)子頻率（2）轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)3.轉(zhuǎn)子電路：轉(zhuǎn)子線圈匝數(shù)：轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率返回其中（4）轉(zhuǎn)子功率因數(shù)（3）轉(zhuǎn)子電流返回電磁轉(zhuǎn)矩

：

轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)距之總和。轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性常數(shù)每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)即返回其中：代入可得返回機(jī)械特性曲線

由轉(zhuǎn)矩公式得特性曲線：10n0Tn一定的電源電壓和轉(zhuǎn)子電阻之下，轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系曲線或轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線返回（1）額定轉(zhuǎn)矩：電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，輸出額定功率時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。（牛頓?米）n0TnnN返回

電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。常用特性段n0nT

自適應(yīng)負(fù)載能力是電動(dòng)機(jī)區(qū)別于其它動(dòng)力機(jī)械的重要特點(diǎn)。（如：柴油機(jī)當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，必須由操作者加大油門，才能帶動(dòng)新的負(fù)載。）電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)負(fù)載能力直至新的平衡。此過程中，時(shí)，電源提供的功率自動(dòng)增加。返回硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。軟特性：負(fù)載增加轉(zhuǎn)速下降較快，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)特性好。

硬特性（R2?。┸浱匦裕≧2大）

不同場(chǎng)合應(yīng)選用不同的電動(dòng)機(jī)。如金屬切削，選硬特性電機(jī)；重載起動(dòng)則選軟特性電動(dòng)機(jī)。機(jī)械特性的軟硬返回

如果電機(jī)將會(huì)因帶不動(dòng)負(fù)載而停轉(zhuǎn)。（2）最大轉(zhuǎn)矩：電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力。n0Tn求解返回過載系數(shù)：三相異步機(jī)（1）三相異步機(jī)的和電壓的平方成正比，所以對(duì)電壓的波動(dòng)很敏感，使用時(shí)要注意電壓的變化。

工作時(shí)，一定令負(fù)載轉(zhuǎn)矩，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。致使（2）注意電機(jī)嚴(yán)重過熱原因返回（3）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。n0Tn其中體現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)帶載起動(dòng)的能力。若電機(jī)能起動(dòng)，否則將起動(dòng)不了。則返回結(jié)論：和電壓的關(guān)系返回R2的

改變

：鼠籠式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的金屬材料不同繞線式電動(dòng)機(jī)外接電阻不同

令：得：和轉(zhuǎn)子電阻關(guān)系返回三相異步機(jī)的使用（1）起動(dòng)電流

：中小型鼠籠式電機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的5-7倍。原因：起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線速度很大。定子電流轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)轉(zhuǎn)子電流三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1.起動(dòng)性能返回B

大電流使電網(wǎng)電壓降低

A

頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累影響：（2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

起動(dòng)時(shí)，雖然轉(zhuǎn)子電流較大，但因轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)很低，因此起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不是很大的，與額定轉(zhuǎn)矩之比為1.0-2.2。

如果起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過小，就不能滿載起動(dòng)，應(yīng)設(shè)法提高；如果起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過大，會(huì)使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)受到?jīng)_擊而損壞，應(yīng)設(shè)法減小。電機(jī)過熱影響其他負(fù)載工作返回2.三相異步機(jī)的起動(dòng)方法：（1）直接起動(dòng)

20-30千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般采用直接起動(dòng)。（2）降壓起動(dòng)

在起動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，以減小起動(dòng)電流，鼠籠式電動(dòng)機(jī)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)。

方法簡單，但起動(dòng)電流較大，影響電網(wǎng)上其他負(fù)載正常工作。返回Y－

起動(dòng)正常運(yùn)行AZBYXC

起動(dòng)ABCXYZ設(shè)：電機(jī)每相阻抗為返回（2）Y－

起動(dòng)應(yīng)注意的問題：（1）僅適用于正常接法為三角形接法的電動(dòng)機(jī)。Y－

起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流減小的同時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小了。所以降壓起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場(chǎng)合返回RRR繞線式轉(zhuǎn)子（3）轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)（繞線式電動(dòng)機(jī)）。起動(dòng)時(shí)將適當(dāng)?shù)腞串入轉(zhuǎn)子繞組中，起動(dòng)后將R短路。返回轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)的特點(diǎn)：適于轉(zhuǎn)子為繞線式的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。（1）

（2）R2選的適當(dāng)，轉(zhuǎn)子串電阻既可以降低起動(dòng)電流，又可以增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。常用于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機(jī)械上，如卷揚(yáng)機(jī)、鍛壓機(jī)、起重機(jī)等。返回方法：和電源相接的任意兩相互換，就可實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。

三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)ABCM3~電源ABCM3~電源返回

1.反接制動(dòng)

停車時(shí)，將電動(dòng)機(jī)接到電源的三根線中的任意兩根的一端對(duì)調(diào)位置，使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反向旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩方向與電動(dòng)機(jī)原來的旋轉(zhuǎn)方向相反，起制動(dòng)的作用。三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

反接制動(dòng)時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速很大。即切割磁力線的速度很大，造成轉(zhuǎn)子電流增大，引起定子電流增大。為限制電流，在制動(dòng)時(shí)要在定子或轉(zhuǎn)子中串電阻注意措施簡單、效果好但能量消耗大返回2.

能耗制動(dòng)：

停車時(shí)，斷開交流電源，接至直流電源上，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小與直流電流的大小有關(guān)直流電流的大小一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的0.5-1倍制動(dòng)能量消耗小制動(dòng)平穩(wěn)，但需要直流電源M3~+-運(yùn)行制動(dòng)nF轉(zhuǎn)子返回

3.發(fā)電反饋制動(dòng)：

當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速時(shí)，這時(shí)的轉(zhuǎn)矩也是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。nFno當(dāng)起重機(jī)快速下放重物時(shí)當(dāng)多速電動(dòng)機(jī)從高速調(diào)到低速的過程中電動(dòng)機(jī)已轉(zhuǎn)入發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將重物的位能轉(zhuǎn)換為電能而反饋到電網(wǎng)里去，所以稱為發(fā)電反饋制動(dòng)返回三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1.改變極對(duì)數(shù)有級(jí)調(diào)速。2.

改變轉(zhuǎn)差率

無級(jí)調(diào)速調(diào)速方法：適用于繞線式電動(dòng)機(jī)方法：在繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中接入調(diào)速電阻，改變電阻的大小，就可得到平滑調(diào)速。返回3.變頻調(diào)速

此種調(diào)速方法發(fā)展很快，且調(diào)速性能較好。其主要環(huán)節(jié)是研制變頻電源（常由整流器、逆變器等組成）。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速：低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，保持U1/f1的比值近似不變，這時(shí)磁通Φ和轉(zhuǎn)矩也都近似不變。恒功率調(diào)速：高于額定轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)保持U1=U1N，這時(shí)磁通Φ和轉(zhuǎn)矩都減小。轉(zhuǎn)速增大，轉(zhuǎn)矩減小，使功率近似不變。無級(jí)調(diào)速返回1.型號(hào)

Y132M－4轉(zhuǎn)差率銘牌數(shù)據(jù)2.轉(zhuǎn)速:電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)速（n)。如：n=1440轉(zhuǎn)/分磁極數(shù)(極對(duì)數(shù)

p=2)同步轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分Y：三相異步電動(dòng)機(jī)132：機(jī)座中心高（132mm）M：機(jī)座長度代號(hào)，M-中機(jī)座；S-短機(jī)座，L-長機(jī)座。返回3.接法：Y/接法

Y接法：W2U2V2U1V1W1V1W1U1U2V2W2指定子三相繞組的接法接線盒

接法：U2U1W2V1V2U1W2U2V1V2W1W1W2U2V2V1W1U1返回4.電壓：

一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額定值的5％。例：380/220Y/是指：線電壓為380V時(shí)采用Y接法；當(dāng)線電壓為220V時(shí)采用接法。指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)定子繞組上的線電壓值.當(dāng)電壓高于額定值時(shí)，磁通將增大。即：返回電壓波動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響當(dāng)電壓低于額定值時(shí)，引起轉(zhuǎn)速下降，電流增加。返回5.額定電流：如：

表示三角接形法下，電機(jī)的線電流為11.2A，相電流為6.48A；星形接法時(shí)線、相電流均為6.48A。6.功率與效率：

指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率值（

），不等于從電源吸收的功率（）。兩者的關(guān)系為：

其中=72－93％指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)時(shí)定子繞組的線電流。為電動(dòng)機(jī)的效率返回

額定負(fù)載時(shí)一般為0.7-0.9，空載時(shí)功率因數(shù)很低約為0.2-0.3。額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)最大。

使用中應(yīng)選擇合適容量的電動(dòng)機(jī)，防止“大馬”拉“小車”的現(xiàn)象。7.功率因數(shù)(cos1)：P2PNcos1返回8.

絕緣等級(jí)

絕緣等級(jí)是按電動(dòng)機(jī)繞組所用的絕緣材料在使用時(shí)容許的極限溫度來分級(jí)的。

極限溫度，是指電動(dòng)機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)中最熱點(diǎn)的最高容許溫度。

絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)極限溫度AEBFH返回

單相異步電動(dòng)機(jī)常用于功率不大的電動(dòng)工具（如手電鉆、攪拌器等）和眾多的家用電器（洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇等）。一、單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理結(jié)構(gòu)：

定子放單相繞組（也稱工作繞組，其中通入單相交流電）；轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式。返回5.3.2單相異步電動(dòng)機(jī)

定子轉(zhuǎn)子定子繞組定子中通入單相交流電后，形成脈動(dòng)磁場(chǎng)。其磁感應(yīng)強(qiáng)度按正弦分布，且隨時(shí)間按正弦變化。返回....F轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及電流

當(dāng)定子繞組產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)增加時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則和左手定則，可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)條左、右受力大小相等方向相反，所以沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。返回二、電容分相式異步電動(dòng)機(jī)1、分相

在電動(dòng)機(jī)定子中放置一個(gè)起動(dòng)繞組B，與工作繞組在空間相隔90°，起動(dòng)繞組B與電容器串聯(lián)，使兩個(gè)繞組中的電流在相位上近于相差90°，這就是分相。由這兩相電流也能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。ABAB返回2、電容分相式起動(dòng)~SDCAB

A:工作繞組B：啟動(dòng)繞組S：離心開關(guān)啟動(dòng)時(shí)開關(guān)S閉合，使兩繞組電流相位差約為90°，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)起來；轉(zhuǎn)動(dòng)正常以后離心開關(guān)被甩開，啟動(dòng)繞組被切斷。

也有在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)不斷開起動(dòng)繞組，以提高功率因數(shù)和增大轉(zhuǎn)矩。返回三、罩極式單相電機(jī)定子磁極轉(zhuǎn)子短路環(huán)

定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來。結(jié)構(gòu)：單相繞組繞在磁極上，在磁極的約1/3部分套一短路環(huán)返回四、三相異步電動(dòng)機(jī)的單相運(yùn)行

三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，若其中一相和電源斷開，則變成單相運(yùn)行。此時(shí)和單相電動(dòng)機(jī)一樣，電動(dòng)機(jī)仍會(huì)按原來方向運(yùn)轉(zhuǎn)。但若負(fù)載不變，三相供電變?yōu)閱蜗喙╇姡娏鲗⒆兇?，?dǎo)致電動(dòng)機(jī)過熱。使用中要特別注意這種現(xiàn)象三相異步電動(dòng)機(jī)若在啟動(dòng)前有一相斷電，和單相電動(dòng)機(jī)一樣將不能啟動(dòng)。此時(shí)只能聽到嗡嗡聲，長時(shí)間啟動(dòng)不了，也會(huì)過熱，必須趕快排除故障。返回控制電器手動(dòng)電器自動(dòng)電器刀開關(guān)組合開關(guān)按鈕……接觸器繼電器行程開關(guān)……

5.4.1

常用控制電器返回由操作人員手動(dòng)操縱按照指令、信號(hào)、或某個(gè)物理量的變化而自動(dòng)動(dòng)作5.4繼電接觸控制系統(tǒng)一、刀閘開關(guān)控制對(duì)象：380V，5.5kW以下小電機(jī)

考慮到電機(jī)較大的起動(dòng)電流，刀閘的額定電流值一般選擇：（3-5）異步電機(jī)額定電流電路符號(hào)Q返回二、按鈕常開(動(dòng)合)按鈕電路符號(hào)SB復(fù)合按鈕：常開按鈕和常閉按鈕做在一起。電路符號(hào)SB常閉(動(dòng)斷)按鈕電路符號(hào)SB作用：接通或斷開控制電路返回三、交流接觸器用來接通或斷開電動(dòng)機(jī)或其他設(shè)備的主電路作用構(gòu)成；主要由電磁鐵和觸點(diǎn)兩部分組成，觸點(diǎn)又可分為主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)。接觸器技術(shù)指標(biāo)：額定工作電壓、電流、觸點(diǎn)數(shù)目等返回返回~~~動(dòng)作過程線圈通電銜鐵被吸合觸點(diǎn)閉合接通電源線圈鐵芯銜鐵主觸點(diǎn)彈簧輔助觸點(diǎn)M3~電動(dòng)機(jī)返回接觸器線圈接觸器主觸點(diǎn)－用于主電路(流過的電流大，需加滅弧裝置）常開常閉接觸器輔助觸點(diǎn)－用于控制電路（流過的電流小，無需加滅弧裝置）接觸器有關(guān)符號(hào)返回四、中間繼電器

繼電器和接觸器的工作原理一樣。主要區(qū)別在于，接觸器的主觸點(diǎn)可以通過大電流，而繼電器的觸點(diǎn)只能通過小電流。中間繼電器速度繼電器時(shí)間繼電器（具有延時(shí)功能）熱繼電器（做過載保護(hù)）…...繼電器類型：作用：繼電器用來傳遞信號(hào)或用于控制電路中。返回發(fā)熱元件1.結(jié)構(gòu)：I常閉觸點(diǎn)雙金屬片2.工作原理：

發(fā)熱元件接入電機(jī)主電路，若長時(shí)間過載，雙金屬片被烤熱。因雙金屬片的下層膨脹系數(shù)大，使其向上彎曲，扣板被彈簧拉回，常閉觸頭斷開?？郯逦?、熱繼電器功能：過載保護(hù)返回3.熱繼電器的符號(hào)發(fā)熱元件常閉觸點(diǎn)FRFR串聯(lián)在主電路中串聯(lián)在控制電路中返回六、熔斷器電路符號(hào)FU

額定電流的選擇：3.頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)2.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)（稍大）1.電燈支線的熔絲作用：用于短路保護(hù)返回作用：可實(shí)現(xiàn)短路、過載、失壓保護(hù)。結(jié)構(gòu)：過流脫扣器欠壓脫扣器工作原理：過流時(shí)，過流脫扣器將脫鉤頂開，斷開電源；欠壓時(shí)，欠壓脫扣器將脫鉤頂開，斷開電源。七、自動(dòng)空氣斷路器（自動(dòng)開關(guān)）返回KM自鎖按下按鈕（SB2），線圈（KM）通電，電機(jī)起動(dòng)；同時(shí)輔助觸點(diǎn)（KM）閉合。即使按鈕松開，線圈保持通電狀態(tài)，電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。KMSB2M3~ABCKMFUQSB1起動(dòng)按鈕停車按鈕自鎖的作用鼠籠式電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)控制電路返回短路保護(hù)方法：加熔斷器選擇熔體額定電流時(shí)，必須躲開起動(dòng)電流，但對(duì)短路電流仍能起保護(hù)作用。一旦發(fā)生短路事故，熔絲立即熔斷，電動(dòng)機(jī)立即停車。異步電機(jī)的起動(dòng)電流Ist=(5-7)額定電流保護(hù)措施返回電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，若因負(fù)載過重而使電流增大，但又比短路電流小。此時(shí)熔斷器起不了保護(hù)作用。☆加熱繼電器，進(jìn)行過載保護(hù)?！顚⑷我鈨上酂嵩釉陔妱?dòng)機(jī)任意兩相中?！睢顚⑵涑ｉ]觸點(diǎn)串接在控制電路中。過載保護(hù)返回KMSB1KMSB2FR熱繼電器觸點(diǎn)M3~ABCKMFUQFR熱元件加一個(gè)或三個(gè)熱元件是否也可以？返回零壓（失壓）保護(hù)

零壓保護(hù)就是當(dāng)電源暫時(shí)斷電或電壓嚴(yán)重下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)即自動(dòng)從電源切除。方法：采用繼電器、接觸器控制電源電壓<85%時(shí)，接觸器觸點(diǎn)自動(dòng)斷開，可避免燒壞電機(jī)。返回ABCM3~KMFUQ控制電路KMSB1KMSB2在電源停電后突然再來電時(shí)，可避免電機(jī)自動(dòng)起動(dòng)而發(fā)生意外事故。主電路返回方法：起動(dòng)按鈕并聯(lián)；停止按鈕串聯(lián)乙地甲地KMSB1甲SB2甲KMSB1乙SB2乙FR兩地控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)返回方法一：用復(fù)合按鈕該電路缺點(diǎn)：動(dòng)作不夠可靠。KMSB1KMSB2FRSB3點(diǎn)動(dòng)+連續(xù)運(yùn)行SB3：點(diǎn)動(dòng)SB2：連續(xù)運(yùn)行返回方法二：加中間繼電器SB：點(diǎn)動(dòng)SB2：連續(xù)運(yùn)行SBKASB1KASB2FRKMKA主電路同方法一返回畫圖要求（1）首先了解工藝過程及控制要求，搞清控制系統(tǒng)中各電動(dòng)機(jī)、控制電器的作用以及它們的控制關(guān)系；（2）在原理圖中，同一電器的各部件是分散的，為便于識(shí)別，它們必須按國家規(guī)定的統(tǒng)一符號(hào)來表示；（3）所有電器的觸點(diǎn)均表示在起始情況下的位置，即在沒有通電或沒有發(fā)生機(jī)械動(dòng)作時(shí)的位置；（4）控制電路和主電路要清楚地分開設(shè)計(jì)和閱讀；（5）控制電路中，根據(jù)控制要求按自上而下、自左而

右的順序進(jìn)行設(shè)計(jì)或閱讀；（6）繼電器、接觸器線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)；返回正反轉(zhuǎn)控制電路一、正反轉(zhuǎn)控制原理1.基本原理

將接到電源的任意兩根聯(lián)線對(duì)調(diào)一頭即可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，為此可用兩個(gè)交流接觸器來實(shí)現(xiàn)。2.基本要求

必須保證兩個(gè)交流接觸器不能同時(shí)工作ABCKMRM3~FUQFRKMF返回KMFKMFSB1SBFFRKMRKMRKMRSBR操作過程：SBF正轉(zhuǎn)SBR反轉(zhuǎn)停車SB13.動(dòng)作過程接觸器不能同時(shí)工作KMFKMRM3~ABCFUQFR返回二、加互鎖的正反轉(zhuǎn)控制正轉(zhuǎn)時(shí)，SBR不起作用；反轉(zhuǎn)時(shí)，SBF不起作用。從而避免兩個(gè)接觸器同時(shí)工作造成主回路短路。KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMFKMRSBR互鎖互鎖作用：主電路同前返回三、雙重互鎖的正反轉(zhuǎn)控制電器互鎖機(jī)械互鎖KMFSB1KMFSBFFRKMRKMRKMRKMFSBR缺點(diǎn)：正轉(zhuǎn)過程中要求反轉(zhuǎn)，必須先按停止按鈕，然后才能按反轉(zhuǎn)按鈕。返回一、行程開關(guān)電路的限位保護(hù)、行程控制、自動(dòng)切換等。常開（動(dòng)合）觸頭電路符號(hào)ST常閉（動(dòng)斷）觸頭電路符號(hào)ST行程控制與按鈕類似，但其動(dòng)作要由機(jī)械撞擊。作用結(jié)構(gòu)返回返回KMFKMRM3~ABCFUQFR二、行程控制

行程控制，就是當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件到達(dá)一定行程位置時(shí)采用行程開關(guān)來進(jìn)行控制。實(shí)質(zhì)為電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制主電路與電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)電路相同返回1