建筑電氣 第3版 課件 全套 1-8 第一章 建筑電氣基礎(chǔ)知識(shí) -第八章 建筑電氣工程圖識(shí)讀

第一章

建筑電氣基礎(chǔ)知識(shí)建筑電氣（第三版）目錄第一章建筑電氣基礎(chǔ)知識(shí)1.1電路的基本概念1.2電路的基本定律1.3單相交流電路1.4三相交流電路1.5磁路與變壓器1.6三相異步電動(dòng)機(jī)1.1電路的基本概念電源:

提供電能的裝置負(fù)載:取用電能的裝置中間環(huán)節(jié)：傳遞、分配和控制電能的作用發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器電燈電動(dòng)機(jī)電爐...輸電線1.1.1電路的組成及作用1、電阻的組成直流電源直流電源:

提供能源信號(hào)處理：放大、調(diào)諧、檢波等負(fù)載信號(hào)源:

提供信息1、電路的組成放大器揚(yáng)聲器話筒1、電路的組成返回下一頁上一頁下一節(jié)E電源：E將非電形態(tài)的能量轉(zhuǎn)化為電能的供電設(shè)備。負(fù)載：將電能轉(zhuǎn)化為非電形態(tài)的能量的用電設(shè)備。中間環(huán)節(jié)：傳遞、分配和控制電能

簡(jiǎn)單照明電路—內(nèi)電路—外電路直流電路：電路中通直流電交流電路：電路中通交流電

(1)實(shí)現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換(2)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞與處理放大器揚(yáng)聲器話筒2、電路的作用

電路是電流的通路，是為了某種需要由電工設(shè)備或電路元件按一定方式組合而成。

發(fā)電機(jī)升壓變壓器降壓變壓器電燈電動(dòng)機(jī)電爐...輸電線1.1.2電路的基本物理量電路中的主要物理量有電壓、電流、電荷、磁鏈、能量、電功率等。在線性電路中關(guān)注的物理量是電流、電壓和功率。電流電流強(qiáng)度帶電粒子有規(guī)則的定向運(yùn)動(dòng)單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量1、電流方向規(guī)定正電荷的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯膶?shí)際方向單位A（安培）、kA、mA、

A元件(導(dǎo)線)中電流流動(dòng)的實(shí)際方向只有兩種可能:

實(shí)際方向AB實(shí)際方向AB對(duì)于復(fù)雜電路或電路中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，電流的實(shí)際方向往往很難事先判斷。問題1、電流大小方向(正負(fù)）電流(代數(shù)量)任意假定一個(gè)正電荷運(yùn)動(dòng)的方向即為電流的參考方向。I>0I<0實(shí)際方向?qū)嶋H方向電流的參考方向與實(shí)際方向的關(guān)系：I

參考方向ABI

參考方向ABI

參考方向AB表明1、電流電流參考方向的兩種表示：

用箭頭表示：箭頭的指向?yàn)殡娏鞯膮⒖挤较颉?/p>

用雙下標(biāo)表示：如IAB

,

電流的參考方向由A指向B。I

參考方向ABIABAB1、電流電壓U

單位單位正電荷q

從電路中一點(diǎn)移至另一點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做功（W）的大小。

電位

單位正電荷q

從電路中一點(diǎn)移至參考點(diǎn)（＝0）時(shí)電場(chǎng)力做功的大小。

實(shí)際電壓方向

電位真正降低的方向。V(伏)、kV、mV、

V參考點(diǎn)也稱接地，用表示，其電位為零。2、電壓與電位復(fù)雜電路或交變電路中，兩點(diǎn)間電壓的實(shí)際方向往往不易判別，給實(shí)際電路問題的分析計(jì)算帶來困難。

電壓(降)的參考方向U>0參考方向U+–參考方向U+–

<0U假設(shè)高電位指向低電位的方向。問題+實(shí)際方向–+實(shí)際方向–2、電壓與電位電壓參考方向的三種表示方式(1)用箭頭表示：(2)用正負(fù)極性表示(3)用雙下標(biāo)表示UU+ABUAB定義：衡量電源做功能力的物理量電源中的局外力（非電場(chǎng)力即電源力）將單位正電荷從電源的負(fù)極移至正極所轉(zhuǎn)換而來的電能。用E表示。單位：伏[特]（V）。電動(dòng)勢(shì)方向：電源負(fù)極→正極，即電位升高方向。直流電動(dòng)勢(shì)的兩種表示符號(hào)E=W/Q電動(dòng)勢(shì)只存在電源內(nèi)部3、電動(dòng)勢(shì)小結(jié)：電路基本物理量的實(shí)際方向物理量實(shí)際方向電流I正電荷運(yùn)動(dòng)的方向電動(dòng)勢(shì)E

(電位升高的方向)

電壓U(電位降低的方向)高電位

低電位

單位kA、A、mA、μA低電位

高電位kV、V、mV、μVkV、V、mV、μV3、電動(dòng)勢(shì)1.1.3、電路的三種狀態(tài)開關(guān)閉合,接通電源與負(fù)載負(fù)載端電壓U=IR1、通路--有載IR0R+

-EU+

-I①

電流的大小由負(fù)載決定。②在電源有內(nèi)阻時(shí)，I

U

?；騏=E–IR0電源的外特性EUI0當(dāng)

R0<<R

時(shí)，則U

E

，表明當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，電源的端電壓變化不大，即帶負(fù)載能力強(qiáng)。負(fù)載端電壓U=RI①

電流的大小由負(fù)載決定。②在電源有內(nèi)阻時(shí)，I

U

。或U=E–RoIUI=EI–RoI2P=PE–

P負(fù)載取用功率電源產(chǎn)生功率內(nèi)阻消耗功率③電源輸出的功率由負(fù)載決定。負(fù)載大小的概念:

負(fù)載增加指負(fù)載取用的電流和功率增加(電壓一定)。IR0R+

-EU+

-I特征:開關(guān)斷開2、電源開路I=0電源端電壓

(開路電壓)負(fù)載功率U

=U0=EP

=01.開路處的電流等于零；

I

=02.開路處的電壓U

視電路情況而定。電路中某處斷開時(shí)的特征:I+–U有源電路IRoR+

-EU0+

-電源外部端子被短接3、電源短路特征:電源端電壓負(fù)載功率電源產(chǎn)生的能量全被內(nèi)阻消耗掉短路電流（很大）U

=0

PE=

P=I2R0P

=01.

短路處的電壓等于零；

U

=02.短路處的電流I

視電路情況而定。電路中某處短路時(shí)的特征:I+–U有源電路IR0R+

-EU0+

-1.2電路的基本定律U、I參考方向相同時(shí)，U、I參考方向相反時(shí)，RU+–IRU+–I

表達(dá)式中有兩套正負(fù)號(hào)：①式前的正負(fù)號(hào)由U、I

參考方向的關(guān)系確定；②

U、I

值本身的正負(fù)則說明實(shí)際方向與參考方向之間的關(guān)系。通常取

U、I

參考方向相同。U=IR

U=–IR1.2.1歐姆定律1.2.2基爾霍夫定律

1、基爾霍夫電流定律

(KCL)令流出為“+”，有：例在電路中，任意時(shí)刻，對(duì)任意節(jié)點(diǎn)流出（或流入）該節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。例三式相加得：KCL可推廣應(yīng)用于電路中包圍多個(gè)節(jié)點(diǎn)的任一閉合面。1

32表明2、基爾霍夫電壓定律U3U1U2U4標(biāo)定各元件電壓參考方向選定回路繞行方向，順時(shí)針或逆時(shí)針.I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_

在電路中，任一時(shí)刻，沿任一回路，所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零。–U1–US1+U2+U3+U4+US4=0U2+U3+U4+US4=U1+US1

或：–R1I1+R2I2–R3I3+R4I4=US1–US4U3U1U2U4I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_KVL也適用于電路中任一假想的回路。注意KCL、KVL小結(jié)：KCL是對(duì)支路電流的線性約束，KVL是對(duì)回路電壓的線性約束。KCL、KVL與組成支路的元件性質(zhì)及參數(shù)無關(guān)。KCL表明在每一節(jié)點(diǎn)上電荷是守恒的；KVL是能量守恒的具體體現(xiàn)(電壓與路徑無關(guān))。1.3單相交流電路正弦量：隨時(shí)間按正弦規(guī)律做周期變化的量。Ru+_

_

_iu+_正弦交流電的優(yōu)越性：

便于傳輸；易于變換便于運(yùn)算；有利于電器設(shè)備的運(yùn)行；

.....正半周負(fù)半周Ru+_1.3.1正弦交流電的概念設(shè)正弦交流電流：角頻率：決定正弦量變化快慢幅值：決定正弦量的大小幅值、角頻率、初相角成為正弦量的三要素。初相角：決定正弦量起始位置

Imi01、正弦交流及其三要素周期、頻率與角頻率周期T：變化一周所需的時(shí)間（s）角頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)正弦函數(shù)輻角的增長(zhǎng)值。（rad/s）頻率f：（Hz）T*

無線通信頻率：

30kHz~30GHz*電網(wǎng)頻率：我國(guó)

50Hz

，美國(guó)

、日本

60Hz*高頻爐頻率：200~300kHz*中頻爐頻率：500~8000HziO

給出了觀察正弦波的起點(diǎn)或參考點(diǎn)。

:2、初相位與相位差

相位：

初相位：

表示正弦量在t=0時(shí)的相位角。

反映正弦量變化的進(jìn)程。iO如：若電壓超前電流

兩同頻率的正弦量之間的初相位之差。相位差

：ui

電流滯后電壓

uiωt0②不同頻率的正弦量比較無意義。注意:

tO

①兩同頻率的正弦量之間的相位差為常數(shù)，與計(jì)時(shí)起點(diǎn)的選擇無關(guān)。則有交流直流同理：有效值必須大寫

均方根值

有效值：與交流熱效應(yīng)相等的直流定義為交流電的有效值。3、有效值1.3.2正弦交流電路的計(jì)算方法瞬時(shí)值表達(dá)式前兩種不便于運(yùn)算，重點(diǎn)介紹相量表示法。波形圖

１.正弦量的三種表示方法重點(diǎn)必須小寫相量uO+j+1Abar02.復(fù)數(shù)及其表示形式設(shè)A為復(fù)數(shù)，其表示形式有:(1)代數(shù)式A=a+jb復(fù)數(shù)的模復(fù)數(shù)的輻角實(shí)質(zhì)：用復(fù)數(shù)表示正弦量式中:(2)三角式由歐拉公式:可得:

(3)指數(shù)式

設(shè)正弦量:相量:表示正弦量的復(fù)數(shù)稱相量電壓的有效值相量(4)極坐標(biāo)式相量表示:相量的模=正弦量的有效值

相量輻角=正弦量的初相角2.復(fù)數(shù)及其表示形式3.正弦量的相量表示電壓的幅值相量①相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。注意:？=②只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不能用相量表示。相量的模=正弦量的最大值

相量輻角=正弦量的初相角或：③相量的兩種表示形式

相量圖:

把相量表示在復(fù)平面的圖形相量式:⑤相量的書寫方式

模用最大值表示，則用符號(hào)：

實(shí)際應(yīng)用中，模多采用有效值，符號(hào)：如：已知?jiǎng)t或④只有同頻率的正弦量才能畫在同一相量圖上?？刹划嬜鴺?biāo)軸，參考相量畫在水平方向。旋轉(zhuǎn)90°因子：⑥“j”的數(shù)學(xué)意義和物理意義設(shè)相量+1+jo相量乘以，將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，得到相量乘以，將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)

90°，得到（1）電壓與電流的關(guān)系設(shè)②大小關(guān)系：③相位關(guān)系：u、i

相位相同根據(jù)歐姆定律:①頻率相同相位差：相量圖Ru+_相量式：4、電阻電路（2）功率關(guān)系①瞬時(shí)功率

p：瞬時(shí)電壓與瞬時(shí)電流的乘積小寫結(jié)論:

（耗能元件）,且隨時(shí)間變化。piωtuOωtpOiu瞬時(shí)功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值大寫②平均功率(有功功率)P單位:瓦（W）PRu+_ppωtO注意：通常銘牌數(shù)據(jù)或測(cè)量的功率均指有功功率。

基本關(guān)系式：①頻率相同②U=IL

③電壓超前電流90

相位差（1）電壓與電流的關(guān)系5、電感元件設(shè)：+-eL+-LuωtuiiO或則:

感抗(Ω)

電感L具有通直阻交的作用直流：f=0,XL=0，電感L視為短路定義：有效值:交流：fXL感抗XL是頻率的函數(shù)可得相量式：電感電路復(fù)數(shù)形式的歐姆定律相量圖超前根據(jù)：則：（2）功率關(guān)系①瞬時(shí)功率②平均功率

L是非耗能元件用以衡量電感電路中雙向能量交換的規(guī)模。用瞬時(shí)功率達(dá)到的最大值表征，即單位：var(乏)③無功功率Q瞬時(shí)功率

：例:把一個(gè)0.1H的電感接到f=50Hz,U=10V的正弦電源上，求I，如保持U不變，而電源

f=5000Hz,這時(shí)I為多少？（2）當(dāng)f=5000Hz時(shí)所以電感元件具有通低頻阻高頻的特性解：(1)當(dāng)f=50Hz時(shí)電流與電壓的變化率成正比。

基本關(guān)系式：（1）電流與電壓的關(guān)系①頻率相同②I=UC

③電流超前電壓90

相位差則：6、電容元件uiC+_設(shè)：iuiu或則:容抗（Ω）定義：有效值所以電容C具有隔直通交的作用XC直流：XC，電容C視為開路交流：f容抗XC是頻率的函數(shù)可得相量式則：電容電路中復(fù)數(shù)形式的歐姆定律相量圖超前O由（2）功率關(guān)系①瞬時(shí)功率uiC+_②平均功率Ｐ由C是非耗能元件同理，無功功率等于瞬時(shí)功率達(dá)到的最大值。③無功功率Q單位：var為了同電感電路的無功功率相比較，這里也設(shè)則：指出下列各式中哪些是對(duì)的，哪些是錯(cuò)的？在電阻電路中：在電感電路中：在電容電路中：【練習(xí)】√×√√√√√√×××××√×7、RLC串聯(lián)電路設(shè)（參考相量）則總電壓與總電流的相量關(guān)系式RjXL-jXC+_+_+_+_（1）電壓與電流的關(guān)系令則

Z的模∣Z∣表示u、i的大小關(guān)系，輻角（阻抗角）

為u、i的相位差。Z

是一個(gè)復(fù)數(shù)，不是相量，上面不能加點(diǎn)。阻抗復(fù)數(shù)形式的歐姆定律注意根據(jù)電路參數(shù)與電路性質(zhì)的關(guān)系：阻抗模：阻抗角：當(dāng)XL>XC

時(shí)，

>0

，u

超前i

呈感性當(dāng)XL<XC

時(shí)，

<0

，u

滯后i

呈容性當(dāng)XL=XC

時(shí)，

=0

，u.

i同相呈電阻性

由電路參數(shù)決定。相量圖(

>0感性)XL

>

XC參考相量電壓三角形(

<0容性)XL

<

XCRjXL-jXC+_+_+_+_(

=0阻性)XL

=XC由阻抗三角形：電壓三角形阻抗三角形由電壓三角形可得:（2）功率關(guān)系儲(chǔ)能元件上的瞬時(shí)功率耗能元件上的瞬時(shí)功率在每一瞬間,電源提供的功率一部分被耗能元件消耗掉,一部分與儲(chǔ)能元件進(jìn)行能量交換。①瞬時(shí)功率設(shè)：RLC+_+_+_+_②平均功率P

（有功功率）單位:W總電壓總電流u與i

的相位差cos

稱為功率因數(shù)，用來衡量對(duì)電源的利用程度。③無功功率Q單位：var總電壓總電流u與i

的相位差根據(jù)電壓三角形可得：電阻消耗的電能根據(jù)電壓三角形可得：電感和電容與電源之間的能量互換④視在功率S電路中總電壓與總電流有效值的乘積。單位：V·A注：SN＝UNIN稱為發(fā)電機(jī)、變壓器等供電設(shè)備的容量，可用來衡量發(fā)電機(jī)、變壓器可能提供的最大有功功率。

P、Q、S

都不是正弦量，不能用相量表示。阻抗三角形、電壓三角形、功率三角形SQP將電壓三角形的有效值同除I得到阻抗三角形將電壓三角形的有效值同乘I得到功率三角形R例已知:求:(1)電流的有效值I與瞬時(shí)值i;(2)各部分電壓的有效值與瞬時(shí)值；(3)作相量圖；(4)有功功率P、無功功率Q。在RLC串聯(lián)交流電路中，解：(1)(2)方法1：方法1：通過計(jì)算可看出：而是(3)相量圖(4)或或(4)呈容性方法2：相量計(jì)算解：1.3.3功率因數(shù)及其改善的方法1.功率因數(shù):對(duì)電源利用程度的衡量。X

+-的意義：電壓與電流的相位差，阻抗的輻角時(shí),電路中發(fā)生能量互換,出現(xiàn)無功當(dāng)功率這樣引起兩個(gè)問題:(1)電源設(shè)備的容量不能充分利用若用戶：則電源可發(fā)出的有功功率為：若用戶：則電源可發(fā)出的有功功率為：而需提供的無功功率為:所以

提高可使發(fā)電設(shè)備的容量得以充分利用無需提供的無功功率。（2）增加線路和發(fā)電機(jī)繞組的功率損耗(費(fèi)電)設(shè)輸電線和發(fā)電機(jī)繞組的電阻為:要求:(Ｐ、Ｕ定值)時(shí)所以提高可減小線路和發(fā)電機(jī)繞組的損耗。(導(dǎo)線截面積)2.功率因數(shù)cos

低的原因日常生活中多為感性負(fù)載---如電動(dòng)機(jī)、日光燈，其等效電路及相量關(guān)系如下圖。相量圖+-+-+-感性等效電路40W220V白熾燈

例40W220V日光燈

供電局一般要求用戶的

否則受處罰。

常用電路的功率因數(shù)純電阻電路R-L-C串聯(lián)電路純電感電路或純電容電路電動(dòng)機(jī)空載電動(dòng)機(jī)滿載日光燈（R-L串聯(lián)電路）(2)

提高功率因數(shù)的措施:3.功率因數(shù)的提高

必須保證原負(fù)載的工作狀態(tài)不變。即：加至負(fù)載上的電壓和負(fù)載的有功功率不變。

在感性負(fù)載兩端并電容I(1)

提高功率因數(shù)的原則：+-結(jié)論并聯(lián)電容C后：(2)

原感性支路的工作狀態(tài)不變:不變感性支路的功率因數(shù)不變感性支路的電流(3)

電路總的有功功率不變因?yàn)殡娐分须娮铔]有變，所以消耗的功率也不變。(1)電路的總電流，電路總功率因數(shù)I電路總視在功率S4.

并聯(lián)電容值的計(jì)算相量圖:由相量圖可得：即:+-1.4

三相交流電路1.三相電壓的產(chǎn)生工作原理：動(dòng)磁生電++__eeU1U2?定子鐵心（作為導(dǎo)磁路經(jīng)）三相繞組尺寸、匝數(shù)相同空間排列互差120

:直流勵(lì)磁的電磁鐵定子轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)W2U1U2V2NSW1-+V1???轉(zhuǎn)子三相電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)表示式三相交流電到達(dá)正最大值的順序稱為相序。供電系統(tǒng)三相交流電的相序?yàn)閁

V

W。波形圖ee1e2e3tO相量式相量圖E1

·E2

·1200E3

·12001200對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值之和為0最大值相等頻率相同相位互差120°稱為對(duì)稱三相電動(dòng)勢(shì)三個(gè)正弦交流電動(dòng)勢(shì)滿足以下特征(尾端)+e1e2e3U2U1V1V2W1W2(首端)++––

–電動(dòng)勢(shì)參考方向：繞組尾端→首端U2U1e1+–W2W1e3+–V2V1e2+–發(fā)電機(jī)三相繞組的連接可以接成三個(gè)單相電路，但不經(jīng)濟(jì)。2.三相電源的星形聯(lián)結(jié)(1)聯(lián)接方式中性線(零線、地線)中性點(diǎn)端線(相線、火線)在低壓系統(tǒng),中性點(diǎn)通常接地，所以也稱地線。相電壓：端線與中性線間（發(fā)電機(jī)每相繞組）的電壓線電壓：端線與端線間的電壓、Up–+–++–、UlNL2L3L1e1+–e3+–e2+––+–+–+(2)

線電壓與相電壓的關(guān)系根據(jù)KVL定律由相量圖可得相量圖

30°L1NL2L3e1+–e3+–e2+–+–+–+––+–+–+同理3.三相電源的三角形聯(lián)結(jié)–++–+L2L1L3–1.4.2三相負(fù)載組成與連接三相負(fù)載不對(duì)稱三相負(fù)載：不滿足Z1=Z2

=

Z3

如由單相負(fù)載組成的三相負(fù)載對(duì)稱三相負(fù)載：Z1=Z2=

Z3

如三相電動(dòng)機(jī)1.三相負(fù)載分類單相負(fù)載：只需一相電源供電

照明負(fù)載、家用電器負(fù)載三相負(fù)載：需三相電源同時(shí)供電

三相電動(dòng)機(jī)等三相負(fù)載的聯(lián)接

三相負(fù)載也有Y和兩種接法。

2.負(fù)載星形聯(lián)結(jié)的三相電路線電流：流過端線的電流相電流：流過每相負(fù)載的電流結(jié)論：負(fù)載Y聯(lián)結(jié)時(shí)，線電流等于相電流。(1)聯(lián)結(jié)形式+Z2Z3Z1N'N++–––N電源中性點(diǎn)N′負(fù)載中性點(diǎn)中線電流：流過中性線的電流三相四線制(2)負(fù)載Y聯(lián)結(jié)三相電路的計(jì)算1)負(fù)載端的線電壓＝電源線電壓2)負(fù)載的相電壓＝電源相電壓3)線電流＝相電流Y

聯(lián)結(jié)時(shí)：4)中線電流負(fù)載Y聯(lián)結(jié)帶中性線時(shí),可將各相分別看作單相電路計(jì)算+Z2Z3Z1N'N++–––負(fù)載對(duì)稱時(shí),中性線無電流,

可省掉中性線。這就是三相三線制所以負(fù)載對(duì)稱時(shí)，三相電流也對(duì)稱。負(fù)載對(duì)稱時(shí)，只需計(jì)算一相電流，其它兩相電流可根據(jù)對(duì)稱性直接寫出。+Z2Z3Z1N'N++–––（1）聯(lián)結(jié)形式3、負(fù)載三角形聯(lián)結(jié)線電流:

流過端線的電流相電流:

流過每相負(fù)載的電流

、、Z12Z23Z31L1L3L2+++–––線電流不等于相電流②相電流①負(fù)載相電壓=電源線電壓即:UP

=UL一般電源線電壓對(duì)稱，因此不論負(fù)載是否對(duì)稱，負(fù)載相電壓始終對(duì)稱,即（2）分析計(jì)算相電流：線電流：UAB=UBC=UCA=Ul=UPZ12Z23Z31L1L3L2+++–––23123123123130°負(fù)載對(duì)稱時(shí),

相電流對(duì)稱，即23③線電流為此線電流也對(duì)稱，即。

線電流比相應(yīng)的相電流滯后30

。1.4.3

三相功率無論負(fù)載為Y或△聯(lián)結(jié)，每相有功功率都應(yīng)為

Pp=Up

Ip

cosp對(duì)稱負(fù)載

聯(lián)結(jié)時(shí)：對(duì)稱負(fù)載Y聯(lián)結(jié)時(shí)：相電壓與相電流的相位差當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)：P=3UpIpcosp所以總有功功率為P=P1+P2+P3同理：無論負(fù)載為Y或△聯(lián)結(jié)，每相無功功率都應(yīng)為

Qp=Up

Ip

sinp總無功功率為Q=Q1+Q2+Q3當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)視在功率當(dāng)負(fù)載對(duì)稱時(shí)1.5.1

磁路的基本物理量及基本定律1.

磁感應(yīng)強(qiáng)度

表示磁場(chǎng)內(nèi)某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小:磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向:

與電流的方向之間符合右手螺旋定則。磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位:

特斯拉(T)，1T=1Wb/m2

均勻磁場(chǎng):

各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同的

磁場(chǎng)，也稱勻強(qiáng)磁場(chǎng)。1.5磁路與變壓器2.

磁通穿過垂直于B方向的面積S中的磁力線總數(shù)。

說明:

如果不是均勻磁場(chǎng)，則取B的平均值。在均勻磁場(chǎng)中

=BS或

B=/S磁感應(yīng)強(qiáng)度B在數(shù)值上可以看成為與磁場(chǎng)方向垂直的單位面積所通過的磁通,故又稱磁通密度。磁通

的單位:韋[伯](Wb)3.

磁場(chǎng)強(qiáng)度介質(zhì)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與介質(zhì)磁導(dǎo)率

之比。磁場(chǎng)強(qiáng)度H的單位：安培/米（A/m)任意選定一個(gè)閉合回線的圍繞方向，凡是電流方向與閉合回線圍繞方向之間符合右螺旋定則的電流作為正、反之為負(fù)。

式中：是磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量沿任意閉合線(常取磁通作為閉合回線)的線積分；

I

是穿過閉合回線所圍面積的電流的代數(shù)和。安培環(huán)路定律電流正負(fù)的規(guī)定：安培環(huán)路定律（全電流定律）IH安培環(huán)路定律將電流與磁場(chǎng)強(qiáng)度聯(lián)系起來。

在均勻磁場(chǎng)中

Hl=IN真空的磁導(dǎo)率為常數(shù)，用

0表示，有：4.

磁導(dǎo)率表示磁場(chǎng)媒質(zhì)磁性的物理量，衡量物質(zhì)的導(dǎo)磁能力。相對(duì)磁導(dǎo)率

r：

任一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率

和真空的磁導(dǎo)率

0的比值。磁導(dǎo)率

的單位：亨/米（H/m）5.物質(zhì)的磁性（1）非磁性物質(zhì)

非磁性物質(zhì)分子電流的磁場(chǎng)方向雜亂無章，幾乎不受外磁場(chǎng)的影響而互相抵消，不具有磁化特性。非磁性材料的磁導(dǎo)率都是常數(shù)，有：所以磁通

與產(chǎn)生此磁通的電流I成正比，呈線性關(guān)系。當(dāng)磁場(chǎng)媒質(zhì)是非磁性材料時(shí)，有：即B與H成正比，呈線性關(guān)系。由于OHB

0

，r

1B=

0H(

)(I)（2）磁性物質(zhì)磁性物質(zhì)內(nèi)部形成許多小區(qū)域，其分子間存在的一種特殊的作用力使每一區(qū)域內(nèi)的分子磁場(chǎng)排列整齊，顯示磁性，稱這些小區(qū)域?yàn)榇女?。在外磁?chǎng)作用下，磁疇方向發(fā)生變化，使之與外磁場(chǎng)方向趨于一致，物質(zhì)整體顯示出磁性來，稱為磁化。即磁性物質(zhì)能被磁化。磁疇外磁場(chǎng)在沒有外磁場(chǎng)作用的普通磁性物質(zhì)中，各個(gè)磁疇排列雜亂無章，磁場(chǎng)互相抵消，整體對(duì)外不顯磁性。磁疇1.5.2變壓器1．變壓器變壓器是利用電磁感應(yīng)原理，把一種電壓等級(jí)(大小)的交流電能變換成相同頻率的另一種電壓等級(jí)(大小)的交流電能的一種靜止的電氣設(shè)備。2．變壓器的作用(1)電壓變換(2)電壓變換(3)阻抗變換3．變壓器的分類（1）按用途可分為：電力變壓器、儀用變壓器、特種變壓器。（2）按繞組數(shù)目可分為：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器和自耦變壓器等。（3）按磁路系統(tǒng)可分為：心式變壓器和殼式變壓器等。（4）按相數(shù)可分為：?jiǎn)蜗嘧儔浩鳌⑷嘧儔浩骱投嘞嘧兿嗥鞯取?．變壓器的結(jié)構(gòu)組成（1）電力變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器最主要的部件是鐵心和繞組，鐵心和繞組裝在一起稱為器身。油浸式電力變壓器的器身放在油箱里。（2）變壓器的基本結(jié)構(gòu)

變壓器的基本結(jié)構(gòu)分為四部分：

1）鐵心，該部分構(gòu)成變壓器的磁路

2）繞組，該部分構(gòu)成變壓器的電路

3）絕緣結(jié)構(gòu)

4）油箱等其他部分（電力變壓器）構(gòu)成變壓器主體（器身）。（3）心式變壓器的器身特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配及絕緣容易，我國(guó)電力變壓器廣泛采用心式結(jié)構(gòu)。

（4）殼式變壓器的器身特點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度高、用材教多、工藝復(fù)雜，常用于低壓、大電流或小容量的電信變壓器。1）繞組的作用：構(gòu)成傳遞交流電能的電路部分。2）繞組的材料：繞組常用包有絕緣材料的銅線或鋁線繞制而成。3）繞組的繞制方式：同心式交疊式（5）變壓器繞組的結(jié)構(gòu)6）高壓繞組和低壓繞組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①高壓繞組的匝數(shù)多、導(dǎo)體細(xì)；低壓繞組的匝數(shù)少、導(dǎo)體粗。②為了使套在鐵心柱上的繞組具有良好的機(jī)械性能，其外形一般為圓筒形狀，如圖6-2所示。③同心式繞組的高、低壓繞組同心地套在鐵心柱上。一般低壓繞組靠近鐵心柱，高壓繞組套在低壓繞組外面；交疊式繞組的高、低壓繞組沿鐵心柱高度方向交替放置，為減小絕緣距離，通常低壓繞組靠近鐵軛。5．變壓器的鐵心材料和疊裝方式6．變壓器的工作原理（1）變壓器的電壓變換原理

1）電壓變換2）變壓器的電壓變比

當(dāng)KU>1時(shí)，變壓器為降壓變壓器當(dāng)KU<1時(shí)，變壓器為升壓變壓器（2）變壓器的電流變換原理

1）電流變換2）變壓器的電流變比

（3）變壓器的阻抗變換原理

結(jié)論：同樣的負(fù)載，接到變壓器的副邊與直接接到變壓器的原邊，其阻抗差倍。(1)額定容量SN：額定容量是指變壓器額定運(yùn)行時(shí)的視在功率，由于變壓器的效率很高，通常一、二次側(cè)的額定容量設(shè)計(jì)成相等。對(duì)于三相變壓器而言是指三相的總功率。(2)一、二次側(cè)額定電壓U1N和U2N：正常運(yùn)行時(shí)加在一次側(cè)的端電壓的允許值稱為變壓器一次側(cè)的額定電壓U1N。二次側(cè)的額定電壓U2N是指變壓器一次側(cè)加額定電壓時(shí)二次側(cè)的空載電壓。對(duì)三相變壓器而言，額定電壓是指線電壓。7．變壓器的額定值

(3)額定電流I1N和I2N：

變壓器一、二次的額定電流，是根據(jù)額定容量和計(jì)算出來的電流。對(duì)三相變壓器而言，額定電流是指線電流。對(duì)單相變壓器：SN=U1NI1N=U2NI2N對(duì)三相變壓器：

(4)額定頻率fN

我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定工業(yè)頻率fN=50Hz。

8．變壓器的外特性（1）變壓器的外特性曲線。（2）電壓調(diào)整率△U%變壓器空載電壓減去實(shí)際工作電壓（即電壓降）與空載電壓比值的百分比。用公式描述為：1.6.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)上一頁下一頁1.定子鐵心：由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成。U1----U2V1----V2W1----W2三相繞組機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵端蓋：固定、支撐、防護(hù)1.6三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子:在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流。2.轉(zhuǎn)子鼠籠轉(zhuǎn)子鐵心：由外周有槽的硅鋼片疊成。(1)鼠籠式轉(zhuǎn)子

鐵心槽內(nèi)放銅條，端部用短路環(huán)形成一體?；蜩T鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。(2)繞線式轉(zhuǎn)子

同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形。鼠籠式繞線式上一頁下一頁

另一端分別接滑環(huán)，可外接電阻鼠籠式電動(dòng)機(jī)與繞線式電動(dòng)機(jī)的的比較：鼠籠式：

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。繞線式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。上一頁下一頁異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)上一頁下一頁

三相籠式異步電動(dòng)機(jī)的部件圖1.6.2三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)

三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S－6

功率3kW

頻率

50Hz電壓380V

電流7.2A

聯(lián)結(jié)Y轉(zhuǎn)速960r/min

功率因數(shù)0.76

絕緣等級(jí)

B1.型號(hào)

Y132S－6Y系列異步機(jī)機(jī)座中心高度機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)

2p=6→n0=1000r/min2.額定功率PN

PN=3kW→軸上輸出機(jī)械功率的額定值3.額定電壓UN

UN=380V→定子三相繞組應(yīng)施加的線電壓磁極數(shù)上一頁下一頁4.額定電流IN

IN=7.2A

三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S－6

功率3kW

頻率

50Hz電壓380V

電流7.2A

聯(lián)結(jié)Y轉(zhuǎn)速960r/min

功率因數(shù)0.76

絕緣等級(jí)

B→定子三相繞組的額定線電流上一頁下一頁6.額定轉(zhuǎn)速nN電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。5.聯(lián)結(jié)方式通常三相異步電動(dòng)機(jī)3kW以下者，聯(lián)結(jié)成星形，4kW以上者，聯(lián)結(jié)成三角形。

三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S－6

功率3kW

頻率

50Hz電壓380V

電流7.2A

聯(lián)結(jié)Y轉(zhuǎn)速960r/min

功率因數(shù)0.76

絕緣等級(jí)

B8.絕緣等級(jí)指電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級(jí)，分為A、E、B、F、H五級(jí)，A級(jí)最低(105oC)，H級(jí)最高(180oC)。7.額定功率因數(shù)λN=cos

NP1N=√3

UNINcos

NPN=ηNP1N=√3

UNINcos

NηN上一頁下一頁1.6.3三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理上一頁下一頁（1）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生（一）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是三相異步電動(dòng)機(jī)工作的基礎(chǔ)。電機(jī)是利用電與磁的相互轉(zhuǎn)化和相互作用制成的。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由三相電流通過三相對(duì)稱繞組產(chǎn)生。對(duì)稱：三相對(duì)稱負(fù)載空間對(duì)稱分布上一頁下一頁

二極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)▲極對(duì)數(shù)（p）的概念：（2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速

n0

—同步轉(zhuǎn)速如何改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速？以Y型接法為例，當(dāng)每相繞組只有一個(gè)線圈時(shí)，按右圖放入定子槽內(nèi)，合成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)只有一對(duì)磁極，則極對(duì)數(shù)為1。即p=1U1U2V1V2W2W1上一頁下一頁U1U2V1V2W1W2i3i1i2以Y型接法為例，將每相繞組都改用兩個(gè)線圈串聯(lián)組成。按下圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場(chǎng)則是兩對(duì)磁極。即

p=2

U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3上一頁下一頁i2W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i3

三相繞組

四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電流變化一周→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一圈電流每秒鐘變化50周→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)50圈→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)3000圈電流每分鐘變化(50×60)周p=1

時(shí)：電流變化一周→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)半圈電流每秒鐘變化50周→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)25圈→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)1500圈電流每分鐘變化(25×60)周p=2

時(shí)：上一頁下一頁三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速600pf1n=min）r/

(

p12

3456n0/(r/min)300015001000750600500

f

1=50Hz

時(shí),不同極對(duì)數(shù)時(shí)的同步轉(zhuǎn)速如下:同步轉(zhuǎn)速p為任意值時(shí)：上一頁下一頁旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。（3）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是沿著：U1V1W1U1U2V1V2W2W1i1i2上一頁下一頁L1L2L3U1U2V1V2W1W2i3i1i2ImOti3i1→U1，i2→V1，i3→W1◆與三相繞組中的三相電流的相序：L1→

L2→

L3一致，通入導(dǎo)前電流的繞組→通入滯后電流的繞組。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是沿著：U1W1V1U1U2V1V2W2W1L1L2L3U1U2V1V2W1W2i2i1i3i1→U1，i2→W1，i3→V1任意對(duì)調(diào)兩根電源進(jìn)線，磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)。上一頁下一頁（二）工作原理對(duì)稱三相繞組通入對(duì)稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)能量)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生e和i轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來三相交流電能輸出機(jī)械能量上一頁下一頁NS（1）電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生▲

用右手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流的方向▲

用左手定則判斷轉(zhuǎn)子繞組受到的電磁力的方向電磁力→電磁轉(zhuǎn)矩TT與n0同方向。上一頁下一頁

工作原理示意圖▲電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速n0的關(guān)系：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n<n0轉(zhuǎn)差率

:起動(dòng)時(shí):

n=0，s=1額定運(yùn)行時(shí):

s=0.01~0.09稱異步電動(dòng)機(jī)或感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上一頁下一頁0﹤s≤1轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速亦可由轉(zhuǎn)差率求得

例：一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速

nN

=975r/min，電源頻率f1=50Hz。試求電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。解：根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n0=1000r/min,即p=3額定轉(zhuǎn)差率為轉(zhuǎn)差率

:上一頁下一頁起動(dòng)時(shí)：n=0,△n=n0

→

轉(zhuǎn)子電磁感應(yīng)最強(qiáng)

→轉(zhuǎn)子電路電量的頻率：

f2=f1

當(dāng)n↑→

△n↓

→轉(zhuǎn)子電路電量的頻率

f2

↓（＜

f1）穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)：

△n=n0－n

很小▲轉(zhuǎn)子電路頻率的變化：

f2=ｓf1

很小上一頁下一頁（2）電磁轉(zhuǎn)矩的方向轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同。電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向一致。上一頁下一頁任意對(duì)調(diào)兩根電源進(jìn)線，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。（3）電磁轉(zhuǎn)矩T的大小T=KTsR2U1p2R22+(sX2)

2

T∝U1p2上一頁下一頁常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下,受到電磁力形成轉(zhuǎn)矩。R2

的大小對(duì)

T有影響（三）轉(zhuǎn)矩平衡上一頁下一頁轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩為:

T2=T

－T0

電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，即勻速轉(zhuǎn)動(dòng):

T2=T

L

轉(zhuǎn)矩平衡:

T

=T

L+T0

T

≈T

L≈T2

若TL↑→T＜TL→n↓→(n0–n)↑→切割加快→E2

↑→I2

↑→F

↑→T

↑→至T’=TL’→以較原轉(zhuǎn)速低的n’

重新勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（四）功率關(guān)系P1=√3U1lI1lcos

1輸出的機(jī)械功率:P2=T2

2πn60=T2TN=9550PN

nN空載損耗:

P0=PCu+PFe+PMe電動(dòng)機(jī)的效率:上一頁下一頁P(yáng)2P1η=

100%輸入的電功率:

P2=P1－P0PN：kWnN：r/minTN：NmT2=9550P2

n

例：

某三相異步電動(dòng)機(jī)，極對(duì)數(shù)

p=2，定子繞組三角形聯(lián)結(jié)，接于50Hz、380V的三相電源上工作，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=91N·m時(shí)，測(cè)得I1l

=30A，P1=16kW，n=1470r/min，求該電動(dòng)機(jī)帶此負(fù)載運(yùn)行時(shí)的s

、P2

、?

和λ。=87.5%60f12n0

==1500

r/min==0.021500－14701500

P2=T2=2πn602×3.1460×91×1470W=14kWλ=P1√3U1lI1l=0.81解：上一頁下一頁P(yáng)2P1η=

100%固有特性:人為特性:在額定電壓、額定頻率，轉(zhuǎn)子電路不外串電阻或電抗時(shí)的

T=f(s)和n=f(T)在改變電壓、頻率及轉(zhuǎn)子電路參數(shù)時(shí)的

T=f(s)和n=f(T)

n=f(T)T=f(s)

轉(zhuǎn)矩特性:

異步機(jī)的T與s之間的關(guān)系機(jī)械特性:

異步機(jī)n

與T之間的關(guān)系1.6.4三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性上一頁下一頁T=kTsR2U1p2R22+(sX2)

2

和

n=(1－s)n0（一）固有特性轉(zhuǎn)矩特性機(jī)械特性

固有特性

TNsN1TsTMsMTOsn0TnOTNnNTsTMnM上一頁下一頁（1）額定狀態(tài)

在額定

UN

下，以額定轉(zhuǎn)速nN

運(yùn)行、輸出額定功率PN

時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩為機(jī)械特性M額定狀態(tài)說明了電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行能力。上一頁下一頁n0TnOTsTNnNTMnMNS額定狀態(tài)、臨界狀態(tài)、起動(dòng)狀態(tài)代表三個(gè)重要的工作狀態(tài)。TN=9550PN

nN臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)差率sM:Y系列:

KM=2～2.2（2）臨界狀態(tài)過載倍數(shù)KM：R2

X2sM=TM

TNKM=上一頁下一頁Mn0TnOTsTNnNTMnMNS機(jī)械特性最大轉(zhuǎn)矩TM:電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力轉(zhuǎn)軸上機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩不能大于TM

，否則將造成堵轉(zhuǎn)(停車)(3)

起動(dòng)狀態(tài)

TS體現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的能力。若TS>TL

電機(jī)能起動(dòng)，否則將起動(dòng)不了。TS

TNKS=Y系列:

KS=1.6～2.2KC=5.5～7.0上一頁下一頁機(jī)械特性Mn0TnOTSTNnNTMnMNS起動(dòng)電流倍數(shù)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：IS

INKC=（二）人為特性（1）降低定子電壓時(shí)的人為特性UN0.9UN0.81TM0.81TS上一頁下一頁n0nMnOT定子電壓降低時(shí)的人為機(jī)械特性

T∝U1p2（2）增加轉(zhuǎn)子電阻時(shí)的人為特性R2R2+RTS

+△T

n0nOT

轉(zhuǎn)子電阻增加時(shí)的人為機(jī)械特性◆轉(zhuǎn)子串聯(lián)合適的電阻，可使TS

=TM上一頁下一頁（三）機(jī)械特性的軟硬硬特性：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)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速下降較快，起動(dòng)特性好。硬特性軟特性不同場(chǎng)合應(yīng)選用不同的電機(jī)。如金屬切削，選硬特性電機(jī)；重載起動(dòng)則選軟特性電機(jī)。上一頁下一頁n0nTO

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。（四）電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)負(fù)載能力

電動(dòng)機(jī)工作在特性曲線的哪一點(diǎn)上？應(yīng)當(dāng)運(yùn)行于與負(fù)載機(jī)械特性的交點(diǎn)上。上一頁下一頁n0nTOTLTL’n0nTOn0nTO工作段

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）。a點(diǎn)→TL↑→n↓→I2↑→T↑直至新的平衡I1

↑→P1↑TLaTL’→

a'點(diǎn)a'上一頁下一頁異步機(jī)的起動(dòng)特性：起動(dòng)電流大:

IS=KCIN=（5～7）IN

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小:TS=KSTN=（1.6～2.2）TN

影響：

頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累,易使電動(dòng)機(jī)過熱。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響其他負(fù)載工作。1.6.5三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

不好!良好的起動(dòng)性能:

起動(dòng)電流小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大上一頁下一頁（一）鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)（1）直接起動(dòng)（全壓起動(dòng)）

(a)小容量的電動(dòng)機(jī)（二三十千瓦以下）；

(b)

電源容量足夠大時(shí)。（2）減壓起動(dòng)(a)Y－

減壓起動(dòng)：適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)時(shí)運(yùn)行時(shí)上一頁下一頁UVWUNI1lYUVWUNI1l

△設(shè)：定子每相阻抗為Z√3U1p△I1l

△

=│Z││Z│UN√3=│Z│I1lY

=U1pY│Z│UN√3=

T∝Up2▲

Y接起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：▲

Y接起動(dòng)的起動(dòng)電流：1√3U1p△U1pY=上一頁下一頁IS△IsY=1313TS△TsY=

Y起動(dòng)△起動(dòng)Y起動(dòng)與△全壓起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比較UVWUNI1lYUVWUNI1l

△√3▲

Y－

減壓起動(dòng)的特點(diǎn)：

(1)電源電壓不變，定子繞組接法改變；

(2)降壓比為。1

(1)IsY＜Imax（線路中允許的最大電流）；

(2)TsY＞TL，適用于輕載或空載起動(dòng)

否則不能采用此法?！?/p>

Y－

減壓起動(dòng)的使用條件：▲

Y接起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：▲

Y接起動(dòng)的起動(dòng)電流為：13TS△TsY=上一頁下一頁IS△IsY=13(b)自耦變壓器減壓起動(dòng)M3~Ul′降壓比為:KA=Ul′UNUl′=KAUNKAIs定子電壓：定子電流：

KAIsKAIsKA線路電流：KA2IsIsa=KA2Is▲

自耦變壓器降壓起動(dòng)的起動(dòng)電流為：Tsa=KA2Ts▲

自耦變壓器降壓起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：UN上一頁下一頁返回上一節(jié)下一節(jié)▲自耦變壓器降壓起動(dòng)的特點(diǎn)：①定子繞組接法不變，改變定子繞組的電壓；②降壓比KA可調(diào):0.5、0.65、0.8；

0.55、0.64、0.73▲自耦變壓器降壓起動(dòng)的使用條件：①Isa＜Imax（線路中允許的最大電流）；②Tsa＞TL，適用于輕載或空載起動(dòng)

否則不能采用此法?！?/p>

選擇KA的方法：

KA2Is＜ImaxKA2Ts＞TL需要兩者均滿足上一頁下一頁(二)繞線式異步機(jī)的起動(dòng)：RRR滑環(huán)電刷定子轉(zhuǎn)子起動(dòng)電阻?起動(dòng)時(shí)將適當(dāng)?shù)腞

串入轉(zhuǎn)子電路中，起動(dòng)后將R短路。上一頁下一頁(1)轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)

減小起動(dòng)電流增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩(2)轉(zhuǎn)子電路串頻敏變阻器起動(dòng)

▲

頻敏變阻器：頻率高，損耗大，電阻大；頻率低，則反之。

▲

轉(zhuǎn)子電路起動(dòng)時(shí):R2R2′n0TnOTsTs′▲

轉(zhuǎn)子電路運(yùn)行時(shí):f2高，電阻大，Ts′大，Is′小。f2低，電阻小，自動(dòng)切除變阻器。R2′＞R2上一頁下一頁例1:

1)解:

一臺(tái)Y225M-4型的三相異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組△型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：PN=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，

N=92.3%，cos

N=0.88，KC=7.0,Ks=1.9，KM=2.2求：1)額定電流IN?2)額定轉(zhuǎn)差率sN?3)額定轉(zhuǎn)矩TN

、最大轉(zhuǎn)矩TM

和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TS

。上一頁下一頁

2）由nN=1480r/min，可知p=2（四極電動(dòng)機(jī)）

3）上一頁下一頁解：

在上例中(1)如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為510.2N?m,試問在U=UN

和U′=0.9UN兩種情況下電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？（2）采用Y-

換接起動(dòng)時(shí)，求起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（3）

當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%和50%時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否Y-

換接起動(dòng)？

(1)在U=UN時(shí)

TS=551.8N?m>510.2N.m不能起動(dòng)

(2)IS

=KCIN=784.2=589.4A

在U′=0.9UN時(shí)能起動(dòng)例2:上一頁下一頁在80%額定負(fù)載時(shí)在50%額定負(fù)載時(shí)可以起動(dòng)(3)不能起動(dòng)上一頁下一頁1.改變磁極對(duì)數(shù)p2.改變轉(zhuǎn)差率s

3.改變電源頻率f1(變頻調(diào)速)調(diào)速方法：1.6.6三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

有級(jí)調(diào)速無級(jí)或有級(jí)調(diào)速無級(jí)調(diào)速

n=(1－s)n0=(1－s)

p60f1上一頁下一頁在負(fù)載不變的前提下，人為改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（一）變頻調(diào)速

U、f可變M3~3~整流電路逆變電路50Hz控制電路n0TnOfNf1＜fN

直流f2＜f1上一頁下一頁

變頻調(diào)速TL頻率降低，轉(zhuǎn)速下降（二）變極調(diào)速U1U2U3U4U1U2U3U4××××(a)p=2(b)p=1SSNNSN上一頁下一頁每相繞組由兩個(gè)線圈組成，可串聯(lián)、并聯(lián)（三）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速（1）變壓調(diào)速UNn0TnOsMTL上一頁下一頁電壓降低，轉(zhuǎn)速下降（2）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速R2R2+RCn0TnOTMM3~3~RCTL上一頁下一頁電阻增大，轉(zhuǎn)速下降謝謝！第二章

常用低壓電氣設(shè)備及其控制電路建筑電氣（第三版）目錄第二章常用低壓電氣設(shè)備及其控制電路2.1低壓電器的基本知識(shí)2.2開關(guān)電氣設(shè)備2.3低壓熔斷器2.4控制電器2.5常見電動(dòng)機(jī)控制電路2.1低壓電器的基本知識(shí)定義：交流1200V以下與直流1500V以下電路中起通斷、控制、保護(hù)和調(diào)節(jié)作用的電氣設(shè)備，以及利用電能來控制、保護(hù)和調(diào)節(jié)非電過程和非電裝置的用電裝備。低壓電器：2.1.1低壓電器分類1、按動(dòng)作方式分：自動(dòng)電器和非自動(dòng)電器。2、按控制作用分：執(zhí)行電器、控制電器、主令電器和保護(hù)電器。3、按工作原理分：電磁式電器和非電量控制電器。2.1.2低壓電器結(jié)構(gòu)型式低壓電器從基本結(jié)構(gòu)上看，大部分由觸頭系統(tǒng)、推動(dòng)機(jī)構(gòu)和滅弧裝置組成。1．觸頭系統(tǒng)觸頭是電器的執(zhí)行部分，用來接通和分?jǐn)嚯娐?。?）觸頭接觸形式：如圖2-1所示，點(diǎn)接觸式：適用于小電流；面接觸式：適用于大電流；線接觸式（又稱指形接觸）：適用于通斷次數(shù)多、大電流的場(chǎng)合。圖2-1觸頭的三種接觸形式a）點(diǎn)接觸b）面接觸c）線接觸2.1.2低壓電器結(jié)構(gòu)型式（2）觸頭分類：如圖2-2所示，靜觸頭和動(dòng)觸頭。動(dòng)斷（又稱常閉）觸頭：電器觸頭在電器未通電或沒有受到外力作用時(shí)所處的閉合位置動(dòng)合（又稱常開）觸頭：常態(tài)時(shí)相互分開的觸頭。2.1.2低壓電器結(jié)構(gòu)型式圖2-2觸頭的分類1-推動(dòng)機(jī)構(gòu)2-復(fù)位彈簧3-連桿4-常閉觸頭5-常開觸頭6-靜觸頭7-動(dòng)觸頭2．推動(dòng)機(jī)構(gòu)電磁機(jī)構(gòu)組成：吸引線圈、鐵心和銜鐵。按鐵心型式分：?jiǎn)危判汀危招?、螺管型、雙Ｅ型等；按動(dòng)作方式分：直動(dòng)式、轉(zhuǎn)動(dòng)式等。按吸引線圈通電電流的性質(zhì)：分為直流電磁鐵和交流電磁鐵。工作原理：吸引線圈通入電流后產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁通經(jīng)鐵心、銜鐵和工作氣隙形成閉合回路產(chǎn)生電磁吸力，銜鐵與鐵心相吸。恒定電流通入吸引線圈，即在外加電壓和線圈電阻Ｒ一定的條件下其電流值Ｉ也一定，與空氣氣隙的大小無關(guān)。作用在銜鐵上的吸力Ｆ與空氣氣隙的大小有關(guān)：當(dāng)電磁鐵剛起動(dòng)時(shí)，空氣氣隙最大，此時(shí)磁路中磁阻最大，磁感應(yīng)強(qiáng)度較小，故吸力最小；當(dāng)銜鐵完全吸合后，空氣氣隙最小，此時(shí)磁路中磁阻最小，磁感應(yīng)強(qiáng)度較大，吸力最大。直流電磁鐵工作原理：原理：交流電磁鐵吸引線圈通入的是交變電流，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，電磁吸力的大小時(shí)刻變化的。缺點(diǎn)：因吸力是脈動(dòng)的，使得銜鐵以兩倍電源頻率在振動(dòng)，既會(huì)引起噪聲，又會(huì)使電器結(jié)構(gòu)松散，觸頭接觸不良，容易被電弧火花熔焊與蝕損。改善措施：使得線圈在交流電變小和過零時(shí)仍有一定的電磁吸力以消除銜鐵的振動(dòng)。為此，在磁極的部分端面上嵌入一個(gè)銅環(huán)（又稱短路環(huán)或分磁環(huán)），如圖2-3所示。交流電磁鐵圖2-3短路環(huán)2.1.2低壓電器結(jié)構(gòu)型式3、滅弧裝置電弧定義：電器觸頭在閉合或斷開的瞬間，都會(huì)在觸頭間隙中由電流產(chǎn)生弧狀的火花。危害：熾熱的電弧會(huì)燒壞觸頭，還會(huì)因電弧造成短路、火災(zāi)或其它事故，故應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┫珉娀?。滅弧方法和裝置：1）電動(dòng)力滅弧。圖2-4為一雙斷口橋式觸頭。2）磁吹滅弧。如圖2-5所示，3）滅弧柵滅弧。圖2-6為滅弧柵示意圖，4）滅弧罩滅弧。圖2-4雙斷口結(jié)構(gòu)1-靜觸頭2-動(dòng)觸頭圖2-5磁吹滅?。保?lián)磁吹線圈2、3－靜、動(dòng)觸頭4－鐵芯5－導(dǎo)磁鋼片圖2－6柵片滅弧示意圖1－滅弧柵片2－弧角3－電弧2.1.2低壓電器結(jié)構(gòu)型式2.2開關(guān)電氣設(shè)備2.2.1刀開關(guān)1．低壓刀開關(guān)：簡(jiǎn)單的手動(dòng)電器

2．熔斷器式刀開關(guān)：低壓刀開關(guān)和低壓熔斷器組合開關(guān)3．低壓負(fù)荷開關(guān)：帶滅弧罩的刀開關(guān)與熔斷器串聯(lián)組合分類最大特點(diǎn)：刀形動(dòng)觸頭組成：閘刀(動(dòng)觸頭)、刀座(靜觸頭)和底板按其操作方式分：?jiǎn)瓮逗碗p投；按極數(shù)分：有單極、雙極和三極；按滅弧結(jié)構(gòu)分：帶滅弧罩的和不帶滅弧罩作用：不頻繁地接通和切斷交流和直流電路，裝有滅弧室的可以切斷負(fù)荷電流，其它的只作隔離開關(guān)使用。

1、低壓刀開關(guān)HD－單投開關(guān)HS－雙投開關(guān)11－手柄式12－側(cè)方杠桿操作機(jī)構(gòu)13－中央杠桿操作機(jī)構(gòu)14側(cè)面手柄式派生代號(hào)B（安裝板尺寸較?。?－不帶滅弧罩1－不帶滅弧罩對(duì)于中央手柄式：8－板前接線式9－板后接線式無數(shù)子表示僅一種接線極數(shù)額定電流/A低壓刀開關(guān)型號(hào)含義如下：熔斷器式刀開關(guān)：具有刀開關(guān)與熔斷器的雙重功能。適用范圍：交流頻率50HZ、額定工作電壓380V或直流440V、額定工作電流至1000A的電路中。作用：可以不頻繁地接通和分?jǐn)嘭?fù)荷電流，并提供線路及用電設(shè)備的過載與短路保護(hù)。HR3系列熔斷器式刀開關(guān)代號(hào)的含義如下頁所示：2、熔斷器式刀開關(guān)HR－熔斷器式刀開關(guān)3－設(shè)計(jì)代號(hào)額定工作電流/A操作方式1－正面?zhèn)确礁軛U傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式2－正面中央杠桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式3－側(cè)面操作手柄式4－無面板正面?zhèn)确礁軛U傳動(dòng)機(jī)構(gòu)式極數(shù)HR3系列熔斷器式刀開關(guān)代號(hào)的含義如下：組成：帶滅弧罩的刀開關(guān)與熔斷器串聯(lián)組合而成，外裝封閉的外殼。作用：有效地通斷負(fù)荷電流，又能進(jìn)行短路保護(hù)。特點(diǎn)：操作方便、安全經(jīng)濟(jì)，在可靠性要求不高、負(fù)荷不大的低壓線路中應(yīng)用廣泛。分類：（1）封閉式負(fù)荷開關(guān)（2）開啟式負(fù)荷開關(guān)3、低壓負(fù)荷開關(guān)：結(jié)構(gòu)：鐵殼開關(guān)，此開關(guān)的閘刀和熔斷器裝在封閉的鋼殼或鐵殼內(nèi)，可以防止電弧濺出；但外殼不密封，不能防水、防爆。組成：由刀形動(dòng)觸頭、靜觸頭座、熔斷器、速斷彈簧、操作手柄組成。速斷彈簧的作用：使開關(guān)在分閘時(shí)刀形動(dòng)觸頭很快地與靜觸頭座分離，電弧被迅速拉長(zhǎng)而熄滅。封閉式負(fù)荷開關(guān)常用的有HH3系列、HH4系列、HH12系列等。（1）封閉式負(fù)荷開關(guān)：HH12系列的代號(hào)含義如下：HR－封閉式負(fù)荷開關(guān)設(shè)計(jì)代號(hào)輔助代號(hào)D：經(jīng)濟(jì)型極數(shù)額定電流/A適用范圍：適用于交流50HZ、額定電壓為220V（單相）和380V（三相）的小容量線路中，作為手動(dòng)不頻繁通斷負(fù)載電路，并提供短路保護(hù)。組成:它由瓷質(zhì)底座、靜觸頭座、帶手柄的閘刀形動(dòng)觸頭、熔絲接頭、