變壓器與電動機(jī)

變壓器與電動機(jī)第1頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月第5章變壓器與電動機(jī)5.2三相異步電動機(jī)

5.3單相異步電動機(jī)

5.4三相異步電動機(jī)的電氣控制5.1變壓器2第2頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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(dǎo)率很高，是制造變壓器、電機(jī)和各類電器鐵心的主要材料，磁性材料具有以下特點(diǎn)。

變壓器是一種靜止的電能轉(zhuǎn)換裝置，它利用電磁感應(yīng)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(jī)能將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉、運(yùn)行可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)，能滿足各行各業(yè)大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械的拖動要求，在各種電動機(jī)中應(yīng)用最廣。3第3頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月1.高導(dǎo)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(yuǎn)大于外磁場的附加磁場，從而增強(qiáng)了原來的磁場。（a）無外磁場（b）有外磁場4第4頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月2.磁飽和性

當(dāng)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(yīng)強(qiáng)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(dāng)磁場強(qiáng)度H比較小時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與H近似成比例地增加；當(dāng)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(guān)系，磁導(dǎo)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(guān)系。5第5頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.磁滯性

磁性材料在交變磁場中被反復(fù)磁化，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨磁場強(qiáng)度H變化的關(guān)系為一條閉合曲線，稱為磁滯回線。

當(dāng)H減小到零時，B并未回到零，這種磁感應(yīng)強(qiáng)度滯后于磁場強(qiáng)度變化的性質(zhì)稱為磁性材料的磁滯性。Br剩磁感應(yīng)強(qiáng)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6頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月

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(jī)的鐵心都采用硅鋼片疊片而成。7第7頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月

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(jī)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8頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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9頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月（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10頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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11頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月【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12頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3.變壓器的工作原理變壓器的工作原理圖

13第13頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）電壓變換作用變壓器是利用電磁感應(yīng)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(fù)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(yīng)定律，便在一次、二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e1和e2

。二次繞組在e2的作用下，向負(fù)載ZL供電，實(shí)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14頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月

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(yīng)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(shè)主磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則一次繞組的感應(yīng)電動勢為有效值：

15第15頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月同理，二次繞組感應(yīng)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(rèn)為空載時的二次繞組開路電壓其有效值的關(guān)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16頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月（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(fù)載運(yùn)行時，二次繞組流過負(fù)載電流i2，一次繞組電流由空載電流i0變?yōu)樨?fù)載時電流i1，負(fù)載時的主磁通由一、二次繞組的磁通勢共同建立。由U1≈E1=4.44fN1m，當(dāng)電源U1

和f不變時，產(chǎn)生E1

的主磁通也應(yīng)基本不變，所以負(fù)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(yīng)基本不變，即有磁通勢平衡方程17第17頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月變壓器一次、二次繞組中電流有效值的關(guān)系為表明變壓器負(fù)載運(yùn)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?！纠?.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(fù)載，繞組電流I2=2A，I3=3A，求一次繞組電流及繞組的功率。18第18頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月解（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19頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）阻抗變換作

變壓器和負(fù)載阻抗ZL一起是電源的負(fù)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(dāng)于在一次側(cè)接一個k2ZL的阻抗。20第20頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月【例5.1.3】已知信號源電壓US=12V，內(nèi)阻R0=600，負(fù)載電阻RL=8。（1）若將負(fù)載直接接在信號源上，如圖（a）所示，求負(fù)載獲得的功率；（2）在信號源與負(fù)載之間接入變壓器，如圖（b）所示，為使負(fù)載獲得最大功率，求變壓器的匝數(shù)比和負(fù)載獲得的功率。

（a）（b）（c）21第21頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）為使負(fù)載電阻獲得最大功率，其等效電阻應(yīng)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(fù)載電阻獲得的功率，有解（1）當(dāng)負(fù)載直接接在信號源上時，負(fù)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(fù)載電阻獲得的功率增加了。22第22頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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(yīng)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(dāng)電流分別從兩繞組各自的某端點(diǎn)同時流入（或流出）時，若兩者產(chǎn)生的磁通相助，則這兩端點(diǎn)稱為同名端，用黑點(diǎn)“·”或星號“*”做標(biāo)記。同名端的感應(yīng)電壓極性相同，故同名端也稱為同極性端。感應(yīng)電壓極性相反的端點(diǎn)稱為異名端。23第23頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.3變壓器的運(yùn)行特性對于負(fù)載來講，變壓器的二次側(cè)相當(dāng)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(fù)載功率因數(shù)一定，負(fù)載運(yùn)行時二次側(cè)端電壓隨負(fù)載電流變化的關(guān)系即外特性，U2=f(I2)。從空載到負(fù)載運(yùn)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24頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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(fù)載時，ΔU很小，U2下降得很?。辉诟行载?fù)載時，ΔU較大，U2的下降大；在容性負(fù)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25頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1.4三相變壓器

三相變壓器在對稱負(fù)載運(yùn)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26頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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27頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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(shí)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28頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月（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29頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1．三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)5.2三相異步電動機(jī)

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(hù)形式，分為開啟式、防護(hù)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(fēng)式等。

(a)開啟式（IP11）(b)防護(hù)式（IP22）(c)封閉式（IP44）三相籠型異步電動機(jī)的外形30第30頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月封閉式三相籠型異步電動機(jī)組成圖31第31頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月（a）定子沖片（b）半閉口槽定子鐵心沖片及槽形32第32頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月三相異步電動機(jī)接線盒內(nèi)繞組連接示意圖33第33頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(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34頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月繞線型轉(zhuǎn)子和電刷裝置繞線型轉(zhuǎn)子與外部變阻器的連接35第35頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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36頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月（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(jī)的氣隙中產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。37第37頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月（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(guān)系（f1=50Hz）磁極數(shù)(2p)24681012n1(r/min)30001500100075060050038第38頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3．三相異步電動機(jī)的工作原理

異步電動機(jī)在運(yùn)行時，0≤n＜n1，故有0＜s≤

1。異步電動機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)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(jī)內(nèi)部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場相對運(yùn)動，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、感應(yīng)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(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。轉(zhuǎn)差率：39第39頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月【例5.2.1】某臺三相異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nN=720r/min，試求該機(jī)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(jī)的額定轉(zhuǎn)差率sN=0.05，試求該機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。解：

因異步電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN略低于但很接近于對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速，因此該機(jī)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(jī)，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40頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月4．三相異步電動機(jī)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，

cosN—額定功率因數(shù)，N—額定效率。41第41頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月【例5.2.2】一臺Y160M2-2三相異步電動機(jī)，已知PN=15kW，UN=380V，nN=2930r/min，cosN=0.88，N=88.2%，定子繞組△接法。試求該機(jī)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42頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.2三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性1．三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T的參數(shù)表達(dá)式2．固有機(jī)械特性

當(dāng)三相異步電動機(jī)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43頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3．降低定子端電壓的人為機(jī)械特性

如果在電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時降低定子端電壓，最大轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時，電動機(jī)因帶不動負(fù)載而停機(jī)，電動機(jī)會燒毀。如果降低定子端電壓后啟動，其啟動轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時，電動機(jī)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44頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月【例5.2.3】一臺Y132M-4三相異步電動機(jī)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(fù)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(yīng)大于多少才能啟動？（3）在電動機(jī)運(yùn)行時電源電壓下降為0.5UN，能否繼續(xù)運(yùn)行？若不能運(yùn)行，電源電壓應(yīng)大于多少才能繼續(xù)運(yùn)行？解（1）由nN=1440r/min可知，電動機(jī)為4極的，即p=2，n1=1500r/min，則額定轉(zhuǎn)差率45第45頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月此時無法帶0.6TN的負(fù)載啟動。額定轉(zhuǎn)矩

啟動轉(zhuǎn)矩

最大轉(zhuǎn)矩（2）由，當(dāng)U1=0.5UN時，得當(dāng)啟動轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時才能啟動，設(shè)U1=kUN，則有46第46頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月即電源電壓U1>kUN=0.522UN=198.4V時才能啟動。此時電動機(jī)運(yùn)行時電源電壓下降，無法繼續(xù)運(yùn)行，將停機(jī)。當(dāng)最大轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時才能繼續(xù)運(yùn)行，設(shè)U1=kUN，則有所以

（3）由，當(dāng)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(yùn)行。47第47頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月4．繞線轉(zhuǎn)子串電阻的人為機(jī)械特性

繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機(jī)，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(dāng)?shù)碾娮杩稍龃髥愚D(zhuǎn)矩。48第48頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.3三相異步電動機(jī)的啟動1．全壓啟動存在的問題

全壓啟動就是利用開關(guān)或接觸器將電動機(jī)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(diǎn)是操作簡便，啟動設(shè)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(jī)滿足就可以允許全壓啟動。49第49頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月對于45kW的電動機(jī)根據(jù)經(jīng)驗公式對于18.5kW的電動機(jī)，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(jī)，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(jī)，已知PN=37kW，，問能否全壓啟動？解

不允許全壓啟動50第50頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3．三相籠型異步電動機(jī)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(jī)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(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩減?。═U12），故適用于輕負(fù)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(yùn)行時，定子繞組換接成三角形(△)接法，使電動機(jī)在額定電壓下正常。啟動電流啟動轉(zhuǎn)矩51第51頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）三相籠型異步電動機(jī)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(jī)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(jī)定子繞組上的電壓為（變比k>1）啟動電流啟動轉(zhuǎn)矩52第52頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月4．三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻啟動

采用三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)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(dāng)?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(yùn)輸機(jī)采用Y225M-4三相籠型異步電動機(jī)拖動，其PN=45kW，△接法，，帶0.8TN的負(fù)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53頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月（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(fù)載的要求，可以采用。啟動電流啟動轉(zhuǎn)矩54第54頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.4三相異步電動機(jī)的反轉(zhuǎn)

將接到電動機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)向。5.2.5三相異步電動機(jī)的調(diào)速

調(diào)節(jié)三相異步電動機(jī)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(shí)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55頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月1．變極調(diào)速變極調(diào)速一般只用于籠型異步電動機(jī)，稱為多速電動機(jī)。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(dú)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(jī)的磁極數(shù)，故又稱為單繞組變極電動機(jī)。（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(jìn)或流出）改為反向（一半繞組的電流由首端流進(jìn)，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56頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月（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(fù)載。57第57頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月（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(fù)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(jìn)行了對調(diào)，以保證變極調(diào)速前后電動機(jī)的轉(zhuǎn)向不變。58第58頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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(jī)的轉(zhuǎn)速。f1n1n。

在基頻（額定頻率）以下進(jìn)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(fù)載。當(dāng)頻率很低時，為保持電動機(jī)有足夠大的轉(zhuǎn)矩，可以人為地使定子電壓U1提高一些進(jìn)行補(bǔ)償。

當(dāng)在基頻（額定頻率）以上進(jìn)行調(diào)速時，保持定子電壓不變，適用于恒功率負(fù)載。59第59頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3．改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

通過改變轉(zhuǎn)差率實(shí)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(jìn)行。由降壓人為機(jī)械特性，穩(wěn)定運(yùn)行時，U1n。調(diào)壓調(diào)速應(yīng)用于通風(fēng)機(jī)型負(fù)載。（2）繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速對于繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機(jī)，由轉(zhuǎn)子串電阻人為機(jī)械特性，穩(wěn)定運(yùn)行時，Rp

n。這種調(diào)速方法適用于帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)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(jī)械的拖動系統(tǒng)中得到應(yīng)用。60第60頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2.6三相異步電動機(jī)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(jī)的三相交流電源，同時將直流電流通入定子繞組。61第61頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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(jī)。62第62頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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(jìn)入回饋制動（再生發(fā)電制動）狀態(tài)。63第63頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.1分相式異步電動機(jī)1．單相電阻啟動異步電動機(jī)5.3單相異步電動機(jī)

啟動時主繞組、輔繞組兩個支路的阻抗不同，導(dǎo)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(guān)S斷開，剩下主繞組進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。64第64頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月2．單相電容啟動異步電動機(jī)

在輔繞組支路中串聯(lián)一個電容，增大啟動轉(zhuǎn)矩。同樣，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的70%～80％時，離心開關(guān)S將輔繞組從電源上自動斷開，靠主繞組單獨(dú)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。輔繞組按短時工作狀態(tài)設(shè)計的。65第65頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3．單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī)

輔繞組不僅在啟動時起作用，而且在電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時也起作用，長期處于工作狀態(tài)。電動機(jī)的功率因數(shù)、效率、過載能力等運(yùn)行性能有較大的改善，運(yùn)行也比較平穩(wěn)。66第66頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月4．單相雙值電容異步電動機(jī)

電動機(jī)在啟動和運(yùn)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(jī)有較大的啟動轉(zhuǎn)矩；運(yùn)行時由容量較小的Cl參與運(yùn)行，因此電動機(jī)又有較好的運(yùn)行性能，67第67頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月5.3.2罩極式異步電動機(jī)

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(jī)內(nèi)部產(chǎn)生移動磁場、啟動轉(zhuǎn)矩，從而旋轉(zhuǎn)起來。68第68頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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(jī)械與電氣設(shè)備的運(yùn)行。常見的有啟動按鈕（動合）、停止按鈕（動斷）和復(fù)合按鈕。5.4三相異步電動機(jī)的電氣控制系統(tǒng)(a)啟動(b)停止(c)復(fù)合按鈕的圖形符號69第69頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月2．組合開關(guān)

組合開關(guān)常用做電源引入的開關(guān)，也用于5.5kW以下電動機(jī)的直接啟動、停止、反轉(zhuǎn)和調(diào)速控制開關(guān)。常用的三極組合開關(guān)。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(dá)到線路的通、斷控制。70第70頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月3．閘刀開關(guān)（a）外形（b）符號

閘刀開關(guān)又稱為膠蓋閘刀開關(guān)或隔離開關(guān)，常用做隔離電源的開關(guān)，以便能安全地對電氣設(shè)備進(jìn)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(jī)直接啟動的電源開關(guān)。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(hù)作用。71第71頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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(dāng)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?jǐn)嚯娐?，廣泛用于短路保護(hù)和過電流保護(hù)。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(dǎo)體代替熔體。72第72頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月5．熱繼電器

使用時，將發(fā)熱元件接入電機(jī)主電路，若長時間過載，雙金屬片受熱彎曲，推動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，促使動斷觸點(diǎn)斷開，達(dá)到保護(hù)的目的。動作后，雙金屬片經(jīng)過一段時間冷卻，按下復(fù)位按鈕即可將觸點(diǎn)復(fù)位。73第73頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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(guān)，可用來接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，也可用來控制不頻繁啟動的電動機(jī)。它相當(dāng)于閘刀開關(guān)、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(guān)作用又能自動進(jìn)行欠壓、失壓、過載和短路保護(hù)的電器。74第74頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月

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(yīng)用于照明配電系統(tǒng)和電動機(jī)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(hù)作用。75第75頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月7．接觸器

接觸器是一種用于中遠(yuǎn)距離頻繁地接通和斷開大電流電路的開關(guān)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(diǎn)動作，使動斷觸點(diǎn)斷開，動合觸點(diǎn)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(diǎn)恢復(fù)到原來的位置。76第76頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月（a）電磁線圈（b）主觸點(diǎn)（c）輔助觸點(diǎn)接觸器的電氣符號

接觸器主觸點(diǎn)的容量大，額定電流為5～1000A，用于控制各種電力負(fù)載，而輔助觸點(diǎn)的額定電流一般為5A，主要用于控制回路中。77第77頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月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(diǎn)沒有主、輔之分，每對觸點(diǎn)允許通過的電流大小相同，其額定電流一般為

5A。78第78頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月（a）電磁線圈（b）動合觸點(diǎn)（c）動斷觸點(diǎn)中間繼電器的電氣符號

中間繼電器的觸點(diǎn)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(jī)或其他電氣執(zhí)行元件。79第79頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月9．時間繼電器

時間繼電器是利用電磁原理或機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)延時控制的自動開關(guān)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80頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月10．行程開關(guān)（位置開關(guān)、限位開關(guān)）行程開關(guān)原理圖和電氣符號

行程開關(guān)是利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動部件的碰撞使其觸點(diǎn)動作來實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)噙_(dá)到控制目的。用來限制機(jī)械運(yùn)動的行程或位置，實(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測。81第81頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月5.4.2三相異步電動機(jī)的基本控制線路1．刀開關(guān)單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制線路

合上或斷開電源開關(guān)QS就能控制電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)或停止，從而帶動負(fù)載工作。當(dāng)線路發(fā)生短路故障或長時間嚴(yán)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(jī)額定電流的1.5～2.5倍。82第82頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月2．具有過載保護(hù)的單向運(yùn)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(hù)作用；熔斷器FU起短路保護(hù)。83第83頁，課件共98頁，創(chuàng)作于2023年2月合上電源開關(guān)QS，

松開SB2，由于KM輔助動合觸點(diǎn)閉合自鎖，保持KM線圈得電，電動機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。停止時，按停止按鈕SB1，KM線圈失電，觸點(diǎn)復(fù)位，電動機(jī)停轉(zhuǎn)。具有自鎖的單向運(yùn)轉(zhuǎn)控制線路還具有欠壓與失壓（或零壓）的保護(hù)作用