第3章電動(dòng)機(jī)與常用電氣控制3.1變壓器3.1.1變壓器工作原理3.1.2三相變壓器3.1.3自耦變壓器3.2三相異步電動(dòng)機(jī)3.2.1三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)3.2.2三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

3.2.3三相異步電動(dòng)機(jī)使用

3.3常用電氣控制

3.3.1常用低壓控制電器3.3.2電動(dòng)機(jī)常用電氣控制電路13.1變壓器3.1.1變壓器工作原理1.變壓器的基本結(jié)構(gòu)1、鐵心2、繞組接電源原繞組接負(fù)載副繞組N1N2

鐵損渦流損耗磁滯損耗2討論：當(dāng)Φ↑時(shí)，感應(yīng)電勢(shì)的“+”極性端在哪端？abΦ答：b+，a－當(dāng)Φ↓時(shí)a+，b-32.變壓器工作原理e1

N1u1AX

N2e2u20axSZL

1e

提問：如將原繞組通入直流電，變壓器是否能正常工作？答：否!!!～～～～～～～～～～4基本計(jì)算：例如已知：N1N25說明：1)變壓器名牌上標(biāo)有U1N/U2N標(biāo)明額定電壓標(biāo)明變換比2)U2N—原邊加U1N時(shí)，副繞組的高出2

3%0U2I2開路電壓（空載），U2N應(yīng)比滿載運(yùn)行時(shí)的輸出電壓U263.阻抗變換7阻抗變換舉例：已知：信號(hào)電壓的有效值:RsRL信號(hào)源U1=50V;信號(hào)內(nèi)阻：Rs=100

；負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻：RL=8

。求：負(fù)載上得到的功率解：（1）將負(fù)載直接接到信號(hào)源上，得到的輸出功率為：8（2）將負(fù)載通過變壓器接到信號(hào)源上。設(shè)變比則：U1=50VRs=100

RL=8

Rs信號(hào)源Rs輸出功率為：94.變壓器繞組的極性同名端：鐵心中磁通所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)在各繞組端有相同的瞬時(shí)極性，用記號(hào)“·”或“*”表示。同名端判斷方法：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)流入端互為同名端（同極性端）。AXax**AXax**異名端：10舉例：123i1i2***11線圈的接法電源電壓為220V

需將2、3端接在一起，電源加到1、4兩端

電源電壓為110V

1、3兩端接在一起，2、4兩端接在一起，（即兩原繞組并聯(lián)），電源加到（1、3）和（2、4）上～220V～110V原邊：副邊：欲得到12V時(shí)

將6和8接一起，從5、7兩端引輸出

或?qū)?和7接一起，從6、8兩端引輸出

～12V欲得到6V時(shí)

將6和7接一起，從5、8兩端引輸出

或?qū)?和8接一起，從6、7兩端引輸出

～6V123.1.2三相變壓器1.三相變壓器繞組的連接方式Y(jié)—Yn連接

Y—△連接

132.變壓器的額定值（1）額定電壓U1N和U2NU1N——原邊應(yīng)加的電源電壓

U2N——原邊加上U1N時(shí)副繞組的空載電壓

在三相變壓器中，原、副邊的額定電壓都是指其線電壓。（2）額定電流I1N和I2N

原邊額定電流I1N

，副邊額定電流I2N。在三相變壓器中I1N和I2N

都是指其線電流。

（3）額定容量SNSN——副邊的額定視在功率單相變壓器為：三相變壓器為：

14（4）額定頻率fN變壓器額定運(yùn)行時(shí)的頻率，我國(guó)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工頻頻率為50HZ。3.1.3自耦變壓器1.自耦變壓器152.儀用互感器(1)電壓互感器：用低量程的電壓表測(cè)高電壓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。使用注意：VR

N1（匝數(shù)多）保險(xiǎn)絲

N2（匝數(shù)少）~u（被測(cè)電壓）電壓表被測(cè)電壓=電壓表讀數(shù)

N1/N216(2)電流互感器：用低量程的電流表測(cè)大電流（被測(cè)電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2電流表被測(cè)電流=電流表讀數(shù)

N2/N1

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。使用注意事項(xiàng)：173.2三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械，礦山機(jī)械等。交流電動(dòng)機(jī)的作用是將交流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能同步電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用非常廣泛：在工業(yè)方面：中、小型軋鋼設(shè)備，機(jī)床、輕工機(jī)械、起重2.按電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分：籠型異步電動(dòng)機(jī)、繞線型異步電動(dòng)機(jī)。在農(nóng)業(yè)方面：脫粒機(jī)、粉碎機(jī)、排灌機(jī)械及加工機(jī)械。在家用電器方面：電風(fēng)扇、空調(diào)機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱等。電動(dòng)機(jī)的分類：1.按電機(jī)定子相數(shù)分：三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)。(P21)18電動(dòng)機(jī)應(yīng)用視頻193.2.1三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)這是電動(dòng)機(jī)的外形20短片：21結(jié)構(gòu)定子轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)主要部件是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。此外，還有端蓋、機(jī)座、軸承、風(fēng)扇等部件。定子轉(zhuǎn)子軸承端蓋機(jī)座221.定子組組成。定子繞組機(jī)座鐵心三相異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座、定子鐵心和定子繞23定子鐵心是由沖有槽孔的硅鋼片疊壓而這是定子硅鋼片U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1W224U1V1W1W2U2V2定子繞組角接U1V1W1U2V2W2定子繞組星接端子U1V1W1U2V2W2定子繞組星接端子在定子槽孔中放置三相彼此獨(dú)立的繞組。U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1W2U1U2V1V2W1W225續(xù)：U1W2V1U2W1V2定子繞組在定子槽孔中放置三相彼此獨(dú)立的繞組,圖中所示在空間互成120

放置設(shè)：電流的流入端用表示電流的流出端用表示定子Y連接連線圖262.轉(zhuǎn)子線繞式鼠籠式外接電阻電刷滑環(huán)轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子繞組RRR線繞式轉(zhuǎn)子27轉(zhuǎn)子鐵心是由相互絕緣的硅鋼片疊壓而成u1u2v1v2w1w2u1u2v1v2w1w228鼠籠轉(zhuǎn)子：籠型轉(zhuǎn)子是由嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)鼠籠轉(zhuǎn)子用一個(gè)導(dǎo)電端環(huán)把所有的導(dǎo)電條連接的導(dǎo)電條組成，在轉(zhuǎn)子鐵心的兩端各起來。29定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組設(shè)：電流的流入端用表示

電流的流出端用表示定子繞組轉(zhuǎn)子繞組U1W2V1U2W1V2303.2.2三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)iL1=ImsintiL2=Imsin(t-120

)iL3=Imsin(t+120

)iL1iL2iL3相序1-2-3-1對(duì)稱三相電流流入對(duì)稱三相繞組。

ti0U1W2V1U2W1V2iL1iL2iL3U1V1W1U2V2W231一對(duì)極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生iL1

t=0°

tiiL2iL3iL1iL2iL3U1V1W1U2V2W2U1W2V1U2W1V2iL1=

0iL2為負(fù)值iL3為正值NS0°32

t=60°

t

t=60°iiL1iL2iL30iL1iL2iL3U1V1W1U2V2W2U1W2V1U2W1V2NS60°iL1

=

正值iL2為負(fù)值iL3為033

t=90°

t=90°

ti0iL1iL2iL3iL1iL2iL3U1V1W1U2V2W2U1W2V1U2W1V2NS90°iL1為正值iL2為負(fù)值iL3為負(fù)值34

t=180°

t=180°

ti0iL1iL2iL3iL1iL2iL3U1V1W1U2V2W2U1W2V1U2W1V2iL1=0iL2為正值iL3為負(fù)值180°NS35匯總：U1W2V1U2W1V2NS0°

t=0°U1W2V1U2W1V2NS90°

t=90°

t=60

t=180U1W2V1U2W1V2180°NSU1W2V1U2W1V2NS60°36改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向U1V1W1U2V2W2iL1iL3U1W2V1U2W1V2NS0°相序1-3-2-1iL2

ti090

60°0

iL1iL2iL3U1W2V1U2W1V2NS60°U1W2V1U2W1V2NS90°37兩對(duì)極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)iL1iL2iL3U1V1W1U2V2W2

t=0°U1V1NSU2W1V2W20°SN60°0°

t=60°NS30°SN0°

ti0iL1iL2iL3U138兩對(duì)極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)iL1iL2iL3U1V1W1U2V2W2

t=0°U1V1NSU2W1V2W20°SN60°0°

t=60°NS30°SN0°

ti0iL1iL2iL3U1392.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速—電源的頻率—磁極對(duì)數(shù)單位：轉(zhuǎn)/分(r/min)一對(duì)極p=1二對(duì)極p=21周期1轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)2周期2轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)………………p對(duì)極:定子電流匯總(20)403.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向通入定子繞組電流的相序?yàn)閁1、V1、W1、U1……，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向?yàn)閁1→V1→W1→U1……通入定子繞組電流的相序改為U1→W1→V1→U1……，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向變?yōu)閁1→W1→V1→U1……414.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理和轉(zhuǎn)差率1.轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)???SN

n1ne(i)ff轉(zhuǎn)子導(dǎo)體旋轉(zhuǎn)磁極形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速也稱為同步轉(zhuǎn)速n1。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下也轉(zhuǎn)動(dòng)起來，其轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n會(huì)高于提問：同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n1嗎？為什么？422.轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速：兩極磁場(chǎng)P=1四極磁場(chǎng)P=2（1）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度n1—電源的頻率—磁極對(duì)數(shù)P=1n1=3000r/minP=2n1=1500r/minP=3n1=1000r/min（2）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)差率S定義:轉(zhuǎn)差率0<S

<

S

N=0.02~0.08435.轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理可知，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向相同，因此如果要改變轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向，需要改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向，即把定子繞組接到三相電源上的三根導(dǎo)線中的任意兩根對(duì)調(diào)一下即可。???SN

n1ne(i)ff轉(zhuǎn)子導(dǎo)體443.2.3三相異步電動(dòng)機(jī)使用

1.三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

一、轉(zhuǎn)矩平衡

負(fù)載產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為阻轉(zhuǎn)矩---TL

電磁力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，叫做電磁轉(zhuǎn)矩，為主轉(zhuǎn)矩---TT>TLnT<TLnT=TLn達(dá)到穩(wěn)定勻速TTLn45二、電磁轉(zhuǎn)矩46三、機(jī)械特性—指在電源U1不變的條件下n=f(T)機(jī)械特性nn1T0Snm01nNTmTNTstSTn………………n=0，S=1n=n1，S=047機(jī)械特性nn1T0Snm01nNTmTNTst②臨界轉(zhuǎn)速點(diǎn)：③額定轉(zhuǎn)速點(diǎn)：④同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)：幾個(gè)特殊點(diǎn)：①啟動(dòng)瞬間：48機(jī)械特性nn1T0Snm01TmTst討論：求解不變1、492、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst:啟動(dòng)時(shí)n=0機(jī)械特性nn0T0Snm01nNTmTNTstSm適當(dāng)增大轉(zhuǎn)子電阻，可提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst502.名牌和技術(shù)數(shù)據(jù)

(1)型號(hào)Y132M－4三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座中心高磁極數(shù)(p=2)機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)S—短機(jī)座M—中機(jī)座L—長(zhǎng)機(jī)座Y代表異步電動(dòng)機(jī)YR代表繞線式異步電動(dòng)機(jī)YB代表隔爆型異步電動(dòng)機(jī)YZ代表為起重冶金用異步電動(dòng)機(jī)YZR代表起重冶金繞線式用異步電動(dòng)機(jī)YQ代表高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)51(2)額定功率PN額定功率指電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的功率(P2)

，不等于從電源吸收的功率(P1)。兩者的關(guān)系為：(3)額定電壓UN定子繞組在指定接法下應(yīng)加的線電壓。線電壓L1L2L3線電壓L1L2L3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。機(jī)械功率52說明：如：n=1440轉(zhuǎn)/分一般規(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％。(4)額定電流IN定子繞組在指定接法下的線電流。如：表示三角接法下，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。(5)額定轉(zhuǎn)速nN額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)速（n)。53（6）額定頻率fN指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)加在定子三相繞組上的電壓頻率。(7)

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)允許的極限溫度來劃分的絕緣等級(jí)AEB允許最高溫度/0C105120130(8)工作方式連續(xù)、短時(shí)、斷續(xù)543.三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)電流為額定電流的5~7倍。頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累電機(jī)過熱大電流使電網(wǎng)電壓降低影響其他負(fù)載工作

影響：雖然剛起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流較大，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst不大。保險(xiǎn)絲IU55（1）直接啟動(dòng)二三十千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般采用直接起動(dòng)。直接起動(dòng)是在起動(dòng)時(shí)把電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接接入電網(wǎng)。特點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩??；起動(dòng)電流大，比額定值大4~7倍；影響同一電網(wǎng)上其它負(fù)載的正常工作。優(yōu)點(diǎn)：中小型籠型異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單、方便、經(jīng)濟(jì)、起動(dòng)過程快，適用于（2）降壓?jiǎn)?dòng)

起動(dòng)時(shí)降低電動(dòng)機(jī)的輸入電壓，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)，再把電壓恢復(fù)正常。561)星形—三角形啟動(dòng)

起動(dòng)

正常運(yùn)行設(shè)：起動(dòng)瞬間電機(jī)每相阻抗為Z僅適用于正常運(yùn)行時(shí)為Δ接的電機(jī)57轉(zhuǎn)子定子繞組58Y－

起動(dòng)：正常運(yùn)行Ul起動(dòng)UP——Y-△起動(dòng)適用于空載或輕載啟動(dòng)Tn592)自耦變壓器啟動(dòng)Q1Q2運(yùn)轉(zhuǎn)起動(dòng)三相自耦變壓器1/K2。如:變壓器自耦變壓器抽頭有0.55,0.64,0.73等變比倒數(shù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流Ist和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst均為直接起動(dòng)的~~M3

~60（3）繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組串電阻啟動(dòng)RRR線繞式轉(zhuǎn)子起動(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。機(jī)械特性nn0T0Snm01nNTmTNTstSm614.三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1)變極調(diào)速—有級(jí)調(diào)速P=1n1=3000r/minP=2n1=1500r/minP=3n1=1000r/min123654p=2:1,2,3接電源；4,5,6懸空p=1:4,5,6接電源；1,2,3

短接：n1=15003000r/m只適用于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)3000622)轉(zhuǎn)子繞組串電阻調(diào)速繞線式電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻R2,可改變轉(zhuǎn)差率S和轉(zhuǎn)速n。機(jī)械特性nn0T0S01nTmTLTst特點(diǎn)A.小范圍無級(jí)調(diào)速B.R2大→特性變軟(1)U1(33)633、變頻調(diào)速

f1

n0TTmnNTNnN'nN"

f1>

f1

>

f1'"由U1=4.44f1N1K1

為保證

不變，在調(diào)整電源頻率f1

時(shí),應(yīng)同時(shí)調(diào)整電源電壓U1。A.大范圍無級(jí)平滑調(diào)速；B.調(diào)速后機(jī)械特性平行，帶負(fù)載能力(硬度)不變；特點(diǎn)C.需要專門的變頻調(diào)速設(shè)備，且成本較高。643.3常用電氣控制3.3.1常用低壓控制電器1.按鈕圖3-18按鈕的結(jié)構(gòu)與圖形符號(hào)(a)動(dòng)斷按鈕(b)動(dòng)合按鈕(c)復(fù)合按鈕652.自動(dòng)空氣斷路器663.交流接觸器~~~線圈鐵芯銜鐵主觸頭彈簧輔助觸頭M3~電機(jī)動(dòng)作過程線圈通電銜鐵被吸合觸頭閉合電機(jī)接通電源67接觸器（KM）有關(guān)符號(hào)：接觸器線圈接觸器主觸頭－－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頭－－用于控制電路（流過的電流小，無需加滅弧裝置）接觸器控制對(duì)象：電動(dòng)機(jī)及其它電力負(fù)載接觸器技術(shù)指標(biāo)：額定工作電壓、電流、觸點(diǎn)數(shù)目等。68簡(jiǎn)單的接觸器控制ABCM3~刀閘起隔離作用自保持（自鎖）停止按鈕起動(dòng)按鈕特點(diǎn)：小電流控制大電流。694.熔斷器熔斷器是短路保護(hù)裝置，通常串接在被保護(hù)的電路中，一旦電路出現(xiàn)短路或嚴(yán)重超載時(shí)，熔斷器中的低熔點(diǎn)熔體（熔絲或熔片）會(huì)迅速熔斷，把電路斷開，使電路得到保護(hù)。(a)管式熔斷器(b)插入式熔斷器(c)螺旋式熔斷器(d)螺旋式熔斷器(e)熔斷器符號(hào)705.熱繼電器發(fā)熱元件功能：過載保護(hù)結(jié)構(gòu)：常閉觸頭雙金屬片I工作原理：發(fā)熱