整套课件教程：电机控制技术

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1、电机控制技术 项目一 变压器极性判定任务一 变压器的工作原理及结构 任务二 单相变压器同名端判定 任务三 三相变压器连接组别判定 下一页返回项目二 变压器参数测定 任务一 单相变压器的空载运行 任务二 单相变压器的负载运行 任务三 变压器参数测定实验 上一页 下一页返回项目三 认识交、直流电机 任务一 认识直流电机 任务二 认识交流电机 上一页 下一页返回项目四 直流电机改善换向方法选择 任务一 直流电机的磁场 任务二 直流电机的换向 上一页 下一页返回项目五 直流电动机机械特性绘制 任务一 直流电动机的基本方程 任务二 直流电动机的机械特性 上一页 下一页返回项目六 三相异步电动机参数测定

2、任务一 三相异步电动机运行分析 任务二 三相异步电动机参数测定实验 上一页 下一页返回项目七 三相异步电动机固有机械特性绘制 任务一 三相异步电动机的基本方程 任务二 三相异步电动机的机械特性 上一页 下一页返回项目八 交、直流电动机的启动 任务一 直流电动机的启动方法 任务二 三相异步电动机的启动方法 任务三 三相异步电动机启动控制线路 上一页 下一页返回项目九 交、直流电动机的调速 任务一 直流电动机的调速方法 任务二 三相异步电动机的调速方法 任务三 三相异步电动机的调速控制电路 上一页 下一页返回项目十 交、直流电动机的制动 任务一 他励直流电动机的制动方法 任务二 三相异步电动机的制

3、动方法 任务三 三相异步电动机的制动控制电路 上一页 下一页返回项目十一 三相异步电动机综合控制电路 任务一 三相异步电动机典型控制环节 任务二 C650-2卧式车床电气控制电路 任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 上一页 下一页返回项目十二 认识几种控制电机 任务一 伺服电动机 任务二 步进电动机 任务三 测速发电机 上一页返回项目一 变压器极性判定任务一 变压器的工作原理及结构 任务二 单相变压器同名端判定 任务三 三相变压器连接组别判定 下一页返回项目一 变压器极性判定变压器是一种静止的电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能转变成另一种电压等级的交流电能。变压器按用途

4、一般分为电力变压器和特种变压器及仪用互感器(电压互感器和电流互感器)。电力变压器按冷却介质可分为油浸式和干式两种。在电力系统中，电力变压器(以下简称变压器)是一个重要的设备发电厂的发电机输出电压由于受发电机绝缘水平限制，通常为6. 3 kV , 10. 5 kV，最高不超过20 kV。在远距离输送电能时，须将发电机的输出电压通过升压变压器将电压升高到几万伏或几十万伏，以降低输电线电流，从而减少输电线路上的能量损耗返回上一页下一页项目一 变压器极性判定输电线路将几万伏或几十万伏的高压电能输送到负荷区后，须经降压变压器将高电压降低，以适合于用电设备的使用。故在供电系统中需要大量的降压变压器，将输电

5、线路输送的高压变换成不同等级的电压，以满足各类负荷的需要由多个电站联合组成电力系统时，要依靠变压器将不同电压等级的线路连接起来。所以，变压器是电力系统中不可缺少的重要设备上一页返回任务一 变压器的工作原理及结构一、变压器的工作原理变压器是根据电磁感应原理工作的。图1一1是单相变压器的原理图。图中所示的闭合的铁芯上，绕有两个互相绝缘的绕组，其中，接入电源的一侧叫一次侧绕组，输出电能的一侧为二次侧绕组。当交流电源电压 加到一次侧绕组后，就有交流电流 通过该绕组，在铁芯中产生交变磁通 ，这个交变磁通不仅穿过一次侧绕组，同时也穿过二次侧绕组，两个绕组分别产生感应交变电势 和 。这时，如果二次侧绕组与外

6、电路的负荷接通，便有交流电流 流入负荷，即二次侧绕组有电能输出。下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构根据电磁感应定律:一次侧绕组感应电势为二次侧绕组感应电势为式中，N1为一次侧绕组匝数;N2为二次侧绕组匝数; 为铁芯中主磁通变化率。由式(1一1)、式(1 -2)得出上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构由此可见，变压器一、二次侧感应电势之比等于一、二次侧绕组匝数之比由于变压器一、二次侧的漏电抗和电阻都比较小，可以忽略不计，因此可近似地认为:一次电压有效值: ，二次电压有效值: 。于是式中，k为变压器的变比上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构变压器一、二次侧绕组因匝数不

7、同将导致一、二次侧绕组的电压高低不等，匝数多的一侧电压高，匝数少的一侧电压低，这就是变压器能够改变电压的道理。如果忽略变压器的内损耗，可认为变压器二次输出功率等于变压器一次输人功率，即式中，I1、I2分别为变压器一次、二次电流的有效值由此可得出上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构由此可见，变压器一、二次电流之比与一、二次绕组的匝数比成反比。即变压器匝数多的一侧电流小，匝数少的一侧电流大，也就是电压高的一侧电流小，电压低的一侧电流大。二、变压器的结构中小型油浸电力变压器典型结构如图1 -2所示。(一)铁芯1.铁芯结构变压器的铁芯是磁路部分。由铁芯柱和铁扼两部分组成。绕组套装在铁芯柱上

8、，而铁扼则用来使整个磁路闭合。铁芯的结构一般分为心式和壳式两类。上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构心式铁芯的特点是铁扼靠着绕组的顶面和底面，但不包围绕组的侧面。壳式铁芯的特点是铁扼不仅包围绕组的顶面和底面，而且还包围绕组的侧面。由于心式铁芯结构比较简单，绕组的布置和绝缘也比较容易，因此我国电力变压器主要采用心式铁芯，只在一些特种变压器(如电炉变压器)中才采用壳式铁芯。常用的心式铁芯如图1 -3所示。近年来，大量涌现的节能性配电变压器均采用卷铁芯结构。上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构2.铁芯材料由于铁芯为变压器的磁路，所以其材料要求导磁性能好，导磁性能好，才能使铁损

9、小。故变压器的铁芯采用硅钢片叠制而成。硅钢片有热轧和冷轧两种。由于冷轧硅钢片在沿着辗轧的方向磁化时有较高的磁导率和较小的单位损耗，其性能优于热轧的，国产变压器均采用冷轧硅钢片。国产冷轧硅钢片的厚度为0. 35 mm,0. 30 mm,0. 27 mm等几种。片厚则涡流损耗大。片薄则叠片系数小，因为硅钢片的表面必须涂覆一层绝缘漆以使片与片之间绝缘。上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构(二)绕组绕组是变压器的电路部分，一般用绝缘纸包的铝线或铜线烧制而成。根据高、低压绕组排列方式的不同，绕组分为同心式和交叠式两种。对于同心式绕组，为了便于绕组和铁芯绝缘，通常将低压绕组靠近铁芯柱。对于交叠

10、式绕组，为了减小绝缘距离，通常将低压绕组靠近铁扼。(三)绝缘变压器内部主要绝缘材料有变压器油、绝缘纸板、电缆纸、皱纹纸等上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构(四)分接开关为了供给稳定的电压、控制电力潮流或调节负载电流，需要对变压器进行电压调整。目前，变压器调整电压的方法是在其某一侧绕组上设置分接，以切除或增加一部分绕组的线匝，以改变绕组的匝数，从而达到改变电压比的有级调整电压的方法。这种绕组抽出分接以供调压的电路，称为调压电路;变换分接以进行调压所采用的开关，称为分接开关。一般情况下是在高压绕组上抽出适当的分接。这是因为高压绕组一则常套在外面，引出分接方便;二则高压侧电流小，分接引

11、线和分接开关的载流部分截面小，开关接触触头也较容易制造。变压器二次侧不带负载，一次侧也与电网断开(无电源励磁)的调压，称为无励磁调压，带负载进行变换绕组分接的调压，称为有载调压上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构(五)油箱油箱是油浸式变压器的外壳，变压器的器身置于油箱内，箱内灌满变压器油。油箱结构，根据变压器的大小分为吊器身式油箱和吊箱壳式油箱两种。(六)冷却装置变压器运行时，由绕组和铁芯中产生的损耗会转化为热量，必须及时散热，以免变压器过热造成事故。变压器的冷却装置是起散热作用的。根据变压器容量大小不同，采用不同的冷却装置对于小容量的变压器，绕组和铁芯所产生的热量经过变压器油与油

12、箱内壁的接触，以及油箱外壁与外界冷空气的接触而自然地散热冷却，无须任何附加的冷却装置。若变压器容量稍大些，可以在油箱外壁上焊接散热管，以增大散热面积。上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构对于容量更大的变压器，则应安装冷却风扇，以增强冷却效果。当变压器容量在50 000 kV A及以上时，则采用强迫油循环水冷却器或强迫油循环风冷却器。与前者的区别在于循环油路中增设了一台潜油泵，对油加压以增加冷却效果。这两种强迫循环冷却器的主要差别为冷却介质不同，前者为水，后者为风(七)储油柜(又称油枕)储油柜位于变压器油箱上方，通过气体继电器与油箱相通，如图1 -4所示。当变压器的油温变化时，其体积

13、会膨胀或收缩。储油柜的作用就是保证油箱内总是充满油，并减小油面与空气的接触面，从而减缓油的老化上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构(八)安全气道(又称防爆管)安全气道位于变压器的顶盖上，其出口用玻璃防爆膜封住。当变压器内部发生严重故障，而气体继电器失灵时，油箱内部的气体便冲破防爆膜从安全气道喷出，保护变压器不受严重损害。(九)吸湿器为了使储油柜内上部的空气保持干燥，避免工业粉尘的污染，储油柜通过吸湿器与大气相通。吸湿器内装有用氯化钙或氯化钻浸渍过的硅胶，它能吸收空气中的水分。当它受潮到一定程度时，其颜色由蓝色变为粉红色(十)气体继电器气体继电器位于储油柜与箱盖的联管之间。在变压器内

14、部发生故障(如绝缘击穿、匝间短路、铁芯事故等)产生气体或油箱漏油等使油面降低时，接通信号或跳闸回路，保护变压器上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构(十一)高、低压绝缘套管变压器内部的高、低压引线是经绝缘套管引到油箱外部的，它起着固定引线和对地绝缘的作用。套管由带电部分和绝缘部分组成。带电部分包括导电杆、导电管、电缆或铜排。绝缘部分分外绝缘和内绝缘。外绝缘为瓷管，内绝缘为变压器油、附加绝缘和电容性绝缘。上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构 三、电力变压器的型号及技术参数(一)型号变压器的技术参数一般都标在铭牌上。按照国家标准，铭牌上除标出变压器名称、型号、产品代号、标准代

15、号、制造厂名、出厂序号、制造年月以外，还需标出变压器的技术参数数据。变压器除装设标有以上项目的主铭牌外，还应装设标有关于附件性能的铭牌，需分别按所用附件(套管、分接开关、电流互感器、冷却装置)的相应标准列出。变压器的型号表示方法如图1一5所示。上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构电力变压器可以按绕组藕合方式、相数、冷却方式、绕组数、绕组导线材质和调压方式分类。但是，这种分类还不足以表达变压器的全部特征，所以在变压器型号中除要把分类特征表达出来外，还需标记其额定容量和高压绕组额定电压等级。图1一5是电力变压器型号的表示方式一些新型的特殊结构的配电变压器，如非晶态合金铁芯、卷绕式铁芯和

16、密封式变压器，在型号中分别加以H , R和M表示上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构 (二)相数变压器分单相和三相两种，一般均制成三相变压器以直接满足输配电的要求。小型变压器有制成单相的，特大型变压器做成单相后，组成三相变压器组，以满足运输的要求。(三)额定频率变压器的额定频率就是所设计的运行频率，我国为50 Hz (四)额定电压额定电压是指变压器线电压(有效值)，它应与所连接的输变电线路电压相符合。我国输变电线路的电压等级(即线路终端电压)为0. 38 kV , 3 kV , 6 kV ,10 kV , 35 kV , 63 kV , 110 kV , 220 kV , 330

17、kV , 500 kV。故连接于线路终端的变压器(称为降压变压器)其一次侧额定电压与上列数值相同。上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构 考虑线路的电压降，线路始端(电源端)电压将高于等级电压，35 kV以下的要高5 % , 35 kV及以上的高10%，即线路始端电压为0. 4 kV , 3. 15 kV , 6. 3 kV ,10. 5 kV , 38. 5 kV , 69 kV , 121 kV , 242 kV , 363 kV , 550 kV。故连接于线路始端的变压器(即升压变压器)，其二次侧额定电压与上列数值相同。变压器产品系列是以高压的电压等级区分的，分为10 kV及以

18、下、20 kV ,35 kV , 66 kV , 110 kV和220 kV等系列上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构 (五)额定容量额定容量是指在变压器铭牌所规定的额定状态下，变压器二次侧的输出能力(kV A)。对于三相变压器，额定容量是三相容量之和。变压器额定容量与绕组额定容量有所区别:双绕组变压器的额定容量即绕组的额定容量;多绕组变压器应对每个绕组的额定容量加以规定，其额定容量为最大的绕组额定容量;当变压器容量由于冷却方式而变更时，则额定容量是指最大的容量。变压器额定容量的大小与电压等级也是密切相关的。电压低、容量大时电流大，损耗增大;电压高、容量小时绝缘比例过大，变压器尺寸

19、相对增大。因此，电压低的容量必小，电压高的容量必大。上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构 (六)额定电流变压器的额定电流为通过绕组线端的电流，即线电流(有效值)。它的大小等于绕组的额定容量除以该绕组的额定电压及相应的相系数(单相为1，三相为3)。单相变压器额定电流为式中，I N分别为一、二次额定电流;S N为变压器的额定容量; UN分别是一、二次额定电压。上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构三相变压器额定电流为三相变压器绕组为Y连接时，线电流为绕组电流;D连接时线电流等于1. 732倍的绕组电流(七)绕组连接组标号变压器同侧绕组是按一定形式连接的。三相变压器或组成三相变

20、压器组的单相变压器，则可以连接为星形、三角形等。星形连接是各相线圈的一端接成一个公共点(中性点)，其余接端子接到相应的线端上;三角形连接是三个相线圈互相串联形成闭合回路，由串联处接至相应的线端上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构星形、三角形、曲拆形等连接，现在对于高压绕组分别用符号Y, D, Z表示;对于中压和低压绕组分别用符号y, d, z表示。有中性点引出时则分别用符号YN、ZN和y n、z n表示变压器按高压、中压和低压绕组连接的顺序组合起来就是绕组的连接组上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构 (八)调压范围变压器接在电网上运行时，变压器二次侧电压将由于种种原因发

21、生变化，影响用电设备的正常运行。因此变压器应具备一定的调压能力。根据变压器的工作原理，当高、低压绕组的匝数比变化时，变压器二次侧电压也随之变动，改变变压器匝数比即可达到调压的目的。变压器调压方式通常分为无励磁调压和有载调压两种方式。二次侧不带负载，一次侧又与电网断开时的调压为无励磁调压，二次侧带负载时的调压为有载调压。 (九)空载电流当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率的额定电压时，一次绕组中所流过的电流称空载电流I，变压器空载合闸时有较大的冲击电流。上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构 (十)阻抗电压和短路损耗当变压器二次侧短路，一次侧施加电压使其电流达到额定值，此时所施加

22、的电压称为阻抗电压U z ，变压器从电源吸取的功率即短路损耗，以阻抗电压U z ，与额定电压U N之比的百分数表示，即上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构(十一)电压调整率变压器负载运行时，由于变压器内部的阻抗压降，二次电压将随负载电流和负载功率因数的改变而改变。电压调整率即表示变压器二次电压变化的程度大小，为衡量变压器供电质量的数据，其定义为:在给定负载功率因数下(一般取0. 8，二次空载电压 U 2N和二次负载电压U 2之差与二次额定电压队U 2N的比，即:式中， U 2N为二次额定电压，即二次空载电压; U 2为二次负载电压电压调整率是衡量变压器供电质量好坏的数据。上一页 下

23、一页返回任务一 变压器的工作原理及结构(十二)效率变压器的效率刀为输出的有功功率与输入的有功功率之比的百分数。通常，中小型变压器的效率约为90%以上，大型变压器的效率在95%以上(十三)温升和冷却方式1.温升变压器的温升，对于空气冷却变压器是指测量部位的温度与冷却空气温度之差;对于水冷却变压器是指测量部位的温度与冷却器入口处水温之差。上一页 下一页返回任务一 变压器的工作原理及结构油浸式变压器绕组和顶层油温升限值:因为A级绝缘在98时产生的绝缘损坏为正常损坏，而保证变压器正常寿命的年平均气温是20，绕组最热点与其平均温度之差为13，所以绕组温升限值为98 - 20一13=65(0C)油正常运行

24、的最高温度为95，最高气温为40，所以顶层油温升限值为95一40=55()。2.冷却方式变压器的冷却方式有多种，如干式自冷、油浸风冷等，不同方式适用于不同种类的变压器。上一页返回任务二 单相变压器同名端判定同名端:是指在同一交变磁通的作用下任一时刻两个(或两个以上)绕组中都具有相同电动势极性的端头彼此互为同名端。用“”来表示原、副绕组感应电动势的相位，原、副绕组均带“”的两对应端，表示该两端感应电动势的相位相同，称为同名端。一端带“”而另一端不带“”的两对应端，表示该两端感应电动势相位相反，则称为非同名端，亦称为异名端变压器绕组的极性指的是变压器原、副边绕组的感应电动势之间的相位关系。如图1

25、-6所示，1, 2为原边绕组，3, 4为副边绕组，它们的绕向相同，在同一交变磁通的作用下，两绕组中同时产生感应电动势，在任何时刻两绕组同时具有相同电动势极性的两个端头互为同名端。1, 3互为同名端，2, 4互为同名端;1, 4互为异名端变压器同名端的判断方法较多，分别叙述如下。下一页返回任务二 单相变压器同名端判定一、交流电压法一单相变压器原、副边绕组连线如图1 -7所示，在它的原边加适当的交流电压，分别用电压表测出原、副边的电压U1, U2，以及1, 3之间的电压U3。如果U3 = U1+ U2，则相连的线头2, 4为异名端，1, 4为同名端，2, 3也是同名端。如果U3 = U1一U2，则

26、相连的线头2, 4为同名端，1, 4为异名端，1, 3也是同名端二、直流法(又叫干电池法)用干电池一节、万用表一块接成如图1 -8所示电路。将万用表挡位打在直流电压低挡位，如5 V以下或者直流电流的低挡位(如5 mA )，当接通SB的瞬间，表针正向偏转，则万用表的正极、电池的正极所接的为同名端;如果表针反向偏转，则万用表的正极、电池的负极所接的为同名端。注意:断开SB时，表针会摆向另一方向;SB不可长时间接通上一页 下一页返回任务二 单相变压器同名端判定三、测电笔法如图1 -9所示，为了提高感应电动势，使氖管发光，可将电池接在匝数较少的绕组上，测电笔接在匝数较多的绕组上，按下按钮突然松开，在匝

27、数较多的绕组中会产生非常高的感应电动势，使氖管发光。注意观察哪端发光，发光的那一端为感应电动势的负极。此时与电池正极相连的以及与氖管发光那端相连的为同名端上一页返回任务三 三相变压器连接组别判定三相变压器的连接组别的表示方法是:大写字母表示一次侧(或原边)的接线方式，小写字母表示二次侧(或副边)的接线方式。Y(或v)为星形接线，D(或d)为三角形接线。数字采用时钟表示法，用来表示一、二次侧线电压的相位关系，一次侧线电压相量作为分针，固定指在时钟12点的位置，二次侧的线电压相量作为时针。如“Y n, d11，其中11就是表示:当一次侧线电压相量作为分针指在时钟12点的位置时，二次侧的线电压相量在

28、时钟的11点位置。也就是，二次侧的线电压Il ,滞后一次侧线电压U,;3300( 或超前300) .变压器接线方式有4种基本连接形式:”Y, y”、”D, y”、. Y”和“D, d我国只采用“Y,y ”和“Y , d”由于Y连接时还有带中性线和不带中性线两种，不带中性线则不增加任何符号表示，带中性线则在字母Y后面加字母N表示。下一页返回任务三 三相变压器连接组别判定变压器绕组的连接组，是变压器原、次边三相绕组连接方式不同，使得原、副边之间各个对应线电压的相位关系有所不同，来划分连接组别。通常是采用线电压矢量图对三相变压器的各种连接组别进行接线和识别，对初学者和现场操作者来说不易掌握。而利用相

29、电压矢量图来对三相变压器各种连接组别进行接线和识别，此种方法具有易学懂、易记牢，在使用中既简便又可靠的特点，特别是对Y/和/Y(即Y, d和D , y)的连接组，更显示出它的优越性。下面以实例来说明用相电压矢量图对三相变压器的连接组别的接线和识别的方法。上一页 下一页返回任务三 三相变压器连接组别判定一、用相电压矢量图画出Y/0(Y, d)接法的接线图首先画出原边三相相电压矢量A, B, C，以原边A相相电压为基准，顺时针旋转到所要求的连接组。如图1一10所示，Y/一II(y y , d11)的连接组别，顺时针旋转了3300后再画出次边a相的相电压矢量，此a相相电压矢量在原边A相与B相反方向一

30、B的合成矢量上。由于原、次边三相绕组A, B, C和a, b, c相对应，我们把次边a相绕组的头连接次边b相绕组尾，作为次边a相的输出线，由此在三角形接法中，只要确定了次边a相的连接，其他两相的头尾连接顺序和引出线就不会弄错。因此根据原、次边相电压矢量便可画出Yi一y y , d11)组接线图，如图1一11所示上一页 下一页返回任务三 三相变压器连接组别判定二、用相电压矢量图来识别Y/0(Y, d)接法的连接组别如要识别图1一12所示的Y/接法的连接组别，首先画出原边相电压矢量A, B, C，根据图1一12的接线图可以看出，次边a相绕组的尾连接c.相绕组的头作为次边a相的输出线，由于次边a与原

31、边A同相位，我们把次边a相相电压矢量画在原边相电压矢量C和一A的中间，以原边A相电压矢量为基准，顺时针旋转次边a相电压矢量，它们之间的夹角为2100，由此这个接线图是Y/ -7(Y , d7)组，见图1一13上一页 下一页返回任务三 三相变压器连接组别判定三、用相电压矢量图画出/Y ( D, y)接法的接线图首先画出次边a、b、c三相相电压矢量图，以次边a相相电压矢量为基准，逆时针旋转到所要求连接组，再根据此矢量图画出该组别的接线图、如图1一14所示，先画出/Y一5(D, y5)组的矢量图，再逆时针旋转1500,画出原边A相相电压矢量，此A相相电压矢量在次边C相相电压矢量与a相相电压矢量反方向

32、一a的合成矢量上，因此根据此矢量图便可画出/Y一5(D,y5 )组的接线图。可知，次边a, b, c三个头作为a, b, c三相的输出端，原边A的尾连接C的头，B的尾接A的头，C的尾接B的头，分别作为A, B, C三相的输出端，见图1一15上一页 下一页返回任务三 三相变压器连接组别判定四、用相电压矢量图来识别/Y ( D, y)接法的连接组别首先画出以次边a、 b , c三相电压为基准的矢量图，再根据原边绕组的接法，只要将A相画在次边矢量上，以原边A相顺时针旋转到次边a相之间的夹角是多少，就知道该/Y的接线图属于第几组。如图1一16所示，识别图中/Y的接线图属于几组，根据上面的方法，画出次边

33、a, b, c三相相电压矢量图，从接线图中可以看出原边A相绕组的头连接B相绕组的尾，作为原边A相引出线，因此我们把原边相电压矢量A画到次边矢量a和一b中间，而次边c.相绕组的头作为次边a相输出，因此我们把次边矢量。当成是矢量a的调相来使用，然后以原边A相顺时针旋转到次边c.相，它们的夹角为2700，因此这个接线图为/Y一9(D, y9)连接组，见图1一17上一页返回图1一1 单相变压器的原理返回图1一2 变压器结构示意返回图1一3 常用的心式铁芯返回(a)三相三柱式截面三相三柱式截面;(b)单相卷铁芯截面单相卷铁芯截面图1 -4 防爆管与变压器油枕间的连通返回 1一油枕一油枕;2一防爆管一防爆

34、管;3一油机与安全气道的连通管一油机与安全气道的连通管;4-吸湿器吸湿器;5一防爆膜一防爆膜;6一气体继电器一气体继电器;7-蝶形阀蝶形阀;8一箱盖一箱盖图1一5 电力变压器的型号表示方法返回图1 -6 同名端返回图1一7 交流法判断同名端返回图1一8 干电池法测同名端返回图1一9 测电笔法测变压器同名端返回图1一10 Y/-11相电压矢量返回图1一11 Y/一11接线返回图1一12 Y/ 接线返回图1一13 Y/ 接线图的相电压矢量返回图1一14 /Y一5相电压矢量返回图1一15 /Y一5接线返回图1一16 /Y接线返回图1一17 /Y接线图的相电压矢量返回项目二 变压器参数测定 任务一 单

35、相变压器的空载运行 任务二 单相变压器的负载运行 任务三 变压器参数测定实验 任务一 单相变压器的空载运行一、空载运行时的电磁过程(一)空载时的电磁过程图2一1所示为单相变压器空载运行示意，图中各正弦量用相量表示。当一次绕组接到电压为 ，的交流电源后，一次绕组便流过空载电流 ，建立空载磁动势 ，并产生交变的空载磁通。空载磁通可分为两部分:一部分称为主磁通 ，它沿主磁路(铁芯)闭合，同时交链一、二次绕组;另一部分称为漏磁通 ，它沿漏磁路(空气、油)闭合，只交链一次绕组本身。根据电磁感应原理，主磁通 分别在一、二次绕组内产生感应电动势 和 ;漏磁通 仅在一次绕组内产生漏磁感应电动势 。另外，空载电

36、流 流过一次绕组时，将在一次绕组的电阻R1上产生电压降 。变压器空载运行时的电磁过程可用图2-2表示下一页返回任务一 单相变压器的空载运行 变压器空载时，一次绕组中的 三者与外加电压 相平衡;因二次绕组开路， ，故 与空载电压队 相平衡，即(二)主磁通和漏磁通主磁通和漏磁通的磁路、大小、性质和作用都是不同的，表2一1给出了二者的比较。 (三)各电磁量参考方向的规定变压器中的电压、电流、磁通和电动势等都是随时间变化的物理量，通常是时间的正弦量。对变压器进行分析或计算时，首先要选取它们的参考方向(正方向)。参考方向的选取是任意的，但选取不同的参考方向时，同一电磁过程所列出的方程式的正、负号是不同的

37、。本书对变压器各电磁量的参考方向统一规定如下(见图2一1):上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行 (1)将一次绕组看成是一次侧电源的负载，按负载惯例规定一次测电压和电流的参考方向，即电流方向与电压方向一致(2)将二次绕组看成是二次侧负载的电源，按电源惯例规定二次侧电动势和电流的参考方向，即电流方向与电动势方向一致 (3)无论一次侧还是二次侧，电流与其产生磁通的参考方向符合右手螺旋定则;磁通与其产生电动势的参考方向也符合右手螺旋定则。因此，电动势和电流的参考方向一致。(4)二次侧负载端电压的参考方向与其电流的参考方向一致，这也符合负载惯例。上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行

38、 图2-1中各电磁量的参考方向就是按照上述规定画出的。需要强调的是，电压参考方向是由高电位指向低电位;而电动势参考方向是由低电位指向高电位。在列写回路电压方程时必须清楚这一点。另外，磁通与电动势的参考方向符合右手螺旋定则时，电磁感应定律表达式中带有“一号，即 ，其中“-”号表示的物理意义是:感应电动势总是阻碍磁通变化的上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行二、感应电动势与变比(一)主磁通感应电动势设主磁通随时间按正弦规律变化，即式中， 为主磁通的幅值; 可为磁通变化的角频率(与一次侧电压的角频率相同)。按照图2-1中参考方向的规定，一、二次绕组的主磁通感应电动势瞬时值为上一页 下一页返

39、回任务一 单相变压器的空载运行 由以上两式可知，当主磁通按正弦规律变化时，它所产生的感应电动势也按正弦规律变化，且二者频率相同，但感应电动势在时间相位上滞后于主磁通900。感应电动势e1和e2的有效值为上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行感应电动势e1和e2的相量表达式为 (二)漏磁通感应电动势与主磁通感应电动势的分析方法相同，参见式(2一4)，可以直接写出一次绕组的漏磁通感应电动势的有效值为上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行式中， 为一次绕组漏磁通幅值。同理，漏磁通感应电动势在时间相位上滞后于漏磁通900，故漏磁通感应电动势的相量表达式为由于漏磁路呈线性，即漏磁通 与空

40、载电流 I。成正比，故可将式(2 -9)改写为式中， 为一次绕组的漏感系数;X1称为一次绕组漏电抗上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行 式(2一10)表明，一次绕组的漏磁通感应电动势 可用漏电抗压降 表示。其中X1的大小反映了 的大小，这说明磁路参数 可用电路参数X1来描述。由于漏磁路是线性的，故 和X1为常数，由于漏磁通很少，故漏电抗X1也很小。(三)变比变比k的定义是:一、二次绕组的主电动势之比，即上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行式(2一11)表明，变压器的变比等于一、二次绕组的匝数比，近似等于一、二次额定电压比。需要注意，三相变压器的变比是指一、二次相电动势之比，

41、近似等于一、二次额定相电压比。由于三相变压器的额定电压指线电压，所以在计算变比时，必须根据一、二次绕组的连接法，先求出额定相电压，然后用额定相电压来计算变比。上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行三、空载电流和空载损耗(一)空载电流变压器空载时，若不计磁场饱和，磁通和空载电流均为正弦波。此时一次绕组就是一个带铁芯的电感线圈，所以空载电流 滞后于电压 接近900。由于电动势 滞后主磁通 ，故 超前 。由于磁滞和涡流的影响， 超前 一个小角度 ,称为铁耗角，因此 滞后于 ，接近900， 如图2一3所示可将空载电流 分解为两个分量，即上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行式中， 为滞

42、后 的无功分量，其作用是建立主磁通 （ 与 同相位)，所以 又称为励磁电流; 为与 ，同相位的有功分量，其作用是供给铁芯损耗，所以 又称为铁耗电流电力变压器空载电流的无功分量远大于有功分量，或励磁电流远大于铁耗电流，即 ，当忽略 时，则 ,所以通常把空载电流就称为励磁电流空载电流的大小与磁路的饱和程度及磁阻大小有关。电力变压器的铁芯由导磁性能良好的硅钢片叠成，其磁阻很小，所以空载电流也很小，通常为额定电流的2%10%。变压器容量越大，空载电流越小，大型变压器的空载电流小于额定电流的1 %上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行 (二)空载损耗变压器空载运行时，二次侧没有功率输出，一次侧从

43、电源吸取的有功功率 ，全部转化为空载损耗P0。空载损耗P0包括两部分:一部分是空载电流在一次绕组电阻上产生的铜损耗 ;另一部分是空载电流产生的交变磁通在铁芯中引起的铁芯损耗 由于 和R1都很小，PCuO。可忽略不计，因此可认为空载损耗近似等于铁芯损耗，即上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行四、空载时的电动势方程式、等效电路和相量图(一)空载时的电动势平衡方程式由图2一1并根据基尔霍夫电压定律，可得一次绕组的电动势平衡方程式为式中， 为一次绕组的漏阻抗。 变压器空载时， 二次绕组的开路电压队。就等于感应电动势 ，即二次绕组的电动势平衡方程式为上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运

44、行式(2一14)中的漏阻抗压降 很小，分析一些问题时可以忽略不计，即上式表明，变压器主磁通幅值由电源的电压、频率和绕组匝数决定。当变压器接到固定频率的电源上运行时，主磁通幅值仅与外施电压成正比。若外施电压不变，则主磁通幅值基本不变上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行 (二)空载时的等效电路前面介绍过，空载电流 流过一次绕组产生的漏磁通 感应出的电动势 ，在数值上可用空载电流 在漏电抗X1上的压降 ，表示。同理，空载电流 产生的主磁通 。感应出的电动势 ，在数值上也可以用 在某一参数上的压降来表示。但考虑到交变主磁通在铁芯中引起铁芯损耗，因此不能单纯地引入一个电抗X m参数，还需要引入

45、一个电阻Rm参数，用 来反映铁芯损耗。这样，可引入一个阻抗参数 ，把主磁通产生的感应电动势E，用空载电流I 在Z m上的压降 来表示，即上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行式中， 称为励磁阻抗;Rm 称为励磁电阻，是反映铁芯损耗的等效电阻，铁芯损耗可表示为 称为励磁电抗，是反映主磁通大小的电抗。将式(2一18)代入式(2一14)得上式对应的电路如图2 -4所示，它就是变压器空载时的等效电路上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行 应当清楚，由于 ，故 ，一次绕组漏阻抗Z1=R1+jX1为常数。虽然 ，但主磁通 m与空载电流I。却是非线性(饱和特性)关系，所以励磁阻抗不为常数，它

46、与铁芯的饱和程度及电源电压的高低有关。当电压升高，铁芯饱和程度增大时，从磁化曲线可以看出，比值 m /I。减小，即 减小。但变压器正常运行时，外施电压为额定值不变，主磁通幅值基本不变，磁路饱和程度也不变，所以可认为Z m为常数对于电力变压器， ，当忽，时，变压器空载电流I。的大小主要取决于励磁阻抗Z m的大小，而 ，因此I。的大小最主要是由X m的大小决定的。不难证明 , ，其中A m为主磁路的磁导。因此增大主磁路的磁导A m和一次绕组的匝数N1，可以增大励磁电抗弋1。所以变压器铁芯采用高导磁率的硅钢片叠成，而且一次绕组具有较多的匝数，其目的就是为了增大励磁电抗，减小励磁电流和铁芯损耗上一页

47、下一页返回任务一 单相变压器的空载运行(三)空载时的相量图变压器空载运行时的基本方程式归纳如下:上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行 根据基本方程式，可以画出空载时的相量图，如图2一5所示。从相量图上可以直观地看出变压器各电磁量之间的相位关系。作相量图步骤如下:(1以 为参考相量，画在水平线上， ，同相(设 ) ;(2)根据基本方程式，作 超前于 (3)将 反向得到 ，作空载电流 ，超前 一个铁耗角 (4)作出 ，其中 与 同相， 超前 上一页 下一页返回任务一 单相变压器的空载运行相量图中，各相量应按比例画出，但为了清楚起见，图中把量 ，和 放大了。由图可见，变压器空载运行时的功率

48、因数角，即 与 之间的夹角甲。接近90，说明变压器空载运行时的功率因数 很低。一般。 在0. 10. 2.上一页返回任务二 单相变压器的负载运行变压器的一次绕组接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次绕组接上负载时的运行状态，称为变压器的负载运行，此时，二次绕组有电流 流过，电能从变压器一次侧传递到了二次侧。一、负载时的电磁过程图2 -6为单相变压器负载运行示意图。变压器负载运行时的电磁过程将在空载的基础上发生如下变化: 二次绕组接上负载后，在电动势 作用下，二次绕组便有电流 流过，从而建立二次绕组磁动势 。 也作用在主磁路铁芯上，它将使空载主磁通 趋于变化。但事实上 基本上是由外施电压 决定

49、的，当 不变时，下一页返回任务二 单相变压器的负载运行主磁通 基本不变。因此 的出现将导致一次绕组电流由空载时的 增大到负载时的 ，一次绕组磁动势由空载时的 增大到负载时的 ，称为一次绕组磁动势的负载分量，它恰好与二次绕组磁动势凡相抵消，从而保持主磁通基本不变变压器负载运行时，由合成磁动势 产生主磁通 ，并在一、二次绕组中产生感应电动势 和 ，同时 和 还分别产生只交链自身绕组的漏磁通 和z,.，并分别在一、二次绕组中产生感应漏磁电动势 和 了。另外，一、二次绕组电流 和 分别在各自绕组的电阻上产生电阻压降 和 变压器负载运行时的电磁过程可用图2 -7表示。上一页 下一页返回任务二 单相变压器

50、的负载运行二、负载时的基本方程式(一)电动势平衡方程式由图2 -6并根据基尔霍夫电压定律，可得一、二次绕组电动势平衡方程式为上一页 下一页返回任务二 单相变压器的负载运行式中，一、二次绕组的漏磁通感应电动势采用漏电抗压降表示，即X1, X2是一、二次绕组的漏电抗，分别反映了一、二次绕组漏磁通的大小二次绕组的漏阻抗分别为变压器负载阻抗ZL上的电压，即二次端电压为上一页 下一页返回任务二 单相变压器的负载运行(二)磁动势平衡方程式 由电磁过程分析可知，当Il,不变时，空载和负载时的主磁通 基本不变空载时 由 ，产生;负载时 由产生，因此可得如下磁动势平衡方程式 式(2一27)表明，变压器负载运行时

51、，一次绕组磁动势 由两个分量组成:一个是励磁磁动势 用来产生负载时的主磁通 ，另一个是负载分量磁动势 ，用以抵消二次绕组磁动势对主磁通的影响，以保持主磁通不变。上一页 下一页返回任务二 单相变压器的负载运行磁动势平衡方程式可用电流表达为与磁动势相对应，变压器负载运行时的一次绕组电流 也由两个分量组成:一个是用来建立负载主磁通的励磁电流 ;另一个是与二次绕组电流相平衡的负载分量电流 上一页 下一页返回任务二 单相变压器的负载运行由此可见，一次绕组电流I1将随二次绕组电流I2正比变化。二次绕组电流的增加或减少，必然引起一次绕组电流的增加或减少;相应地，二次输出功率的增加或减少，必然引起一次侧从电网

52、吸收功率的增加或减少。变压器通过磁动势平衡，将一、二次电流紧密联系起来，实现了电能由一次侧向二次侧的传递综合空载和负载电磁过程分析，可归纳出如下变压器负载运行时的基本方程式上一页 下一页返回任务二 单相变压器的负载运行变压器的基本方程式综合地反映了变压器内部的电磁关系，利用它可以对变压器进行定量计算。但是求解复数方程是相当困难和烦琐的，对变压器进行定量计算，通常采用变压器的等效电路三、负载时的等效电路根据电压平衡方程，可以画出变压器的一、二次等效电路，如图2一8所示表面上看，一、二次等效电路是两个分离的电路，但事实上，二者之间通过磁藕合(主磁通)相互联系在一起。如果能将它体现在电路中，并将两个

53、分离的电路画在一起，则可得到描述变压器内部电磁关系的一个纯电路，即变压器的等效电路。为此，需要进行绕组折算上一页 下一页返回任务二 单相变压器的负载运行(一)绕组折算绕组拆算的目的是:将变比为k的变压器等效成变比为1的变压器，从而可以把一、二次两个分离的电路画在一起。在进行绕组拆算时，既可把二次绕组拆算成一次绕组，也可把一次绕组拆算成二次绕组，通常都是把二次绕组拆算成一次绕组。绕组拆算的概念可从物理意义和数学变换两方面来解释。1.绕组折算的物理解释从物理意义上来说，将二次绕组拆算成一次绕组，就是用匝数为 的绕组来等效实际匝数为N2的二次绕组，达到变比等于1的目的。当然，在匝数变换的同时，二次绕

54、组的各物理量也将变为新值，称其为拆算值，拆算值右上角加撇以和实际值相区别。上一页 下一页返回任务二 单相变压器的负载运行拆算应以等效为原则。拆算的原则是:保持拆算前、后二次绕组产生的电磁作用不变，即保持变压器内部的电磁关系不变。具体地讲，就是二次绕组产生的磁动势、有功损耗、无功损耗、视在功率以及变压器的主磁通等均保持不变。下面根据拆算原则确定二次侧各物理量的拆算值。根据析算前、后磁动势不弯.可得则上一页 下一页返回任务二 单相变压器的负载运行根据折算前、后主磁通不变，可得则根据拆算前、后二次绕组有功损耗不变，可得则上一页 下一页返回任务二 单相变压器的负载运行根据折算前、后二次绕组无功功率不变

55、，可得则二次绕组漏阻抗的折算值为同理，负载阻抗的折算值为则上一页 下一页返回任务二 单相变压器的负载运行可见，二次绕组向一次绕组拆算有如下规律:(1)单位为v的物理量，其拆算值等于实际值乘以k(2)单位为A的物理量，其拆算值等于实际值除以k;(3)单位为的物理量，其拆算值等于实际值乘以k22.绕组折算的数学解释从数学意义上来说，将二次绕组拆算成一次绕组，就是对二次侧方程式进行变量替换。将式(2 -21)和式(2 -26)两边同乘以变比k，得上一页 下一页返回任务二 单相变压器的负载运行对上式作如下变量替换显然，上式中的各变量替换关系即为拆算关系，新变量(右上角加一撇)即为折算值。经过变量替换后

56、的二次侧方程变为上一页 下一页返回任务二 单相变压器的负载运行综上所述，无论是采用数学变量替换的方法，还是从物理概念出发进行绕组折算，其结果是完全相同的。对二次绕组折算后，变压器的基本方程式变为根据这组方程式，可以方便地画出变压器的等效电路上一页 下一页返回任务二 单相变压器的负载运行(二)负载时的等效电路1.T形等效电路根据拆算后的基本方程式(2一39)可以画出变压器的T形等效电路，如图2 -9所示。由于变压器内部的阻抗参数Z1、 Z2、Z m构成了T形，故称为T形等效电路T形等效电路综合反映了变压器的基本方程式，它集电动势平衡方程式、磁动势平衡方程式于一体，完整地表达了变压器内部的电磁关系

57、。它是分析和计算变压器的有效工具。上一页 下一页返回任务二 单相变压器的负载运行2.近似等效电路T形等效电路是复阻抗的串、并混联电路，计算比较繁杂为了便于计算，可对T形等效电路作如下近似处理。因为 ，当忽略时， 。又因为 ，当忽略时， ，故基于以上两点，可将T形等效电路中的励磁支路(Z m支路)移到电源端，得到近似等效电路，如图2一10所示。由于变压器内部的阻抗参数Z 1, Z 2 , Z m,构成了T形，故称为T形等效电路上一页 下一页返回任务二 单相变压器的负载运行3.简化等效电路由于电力变压器的空载电流很小(仅占额定电流的2%10 %)，在有些计算中可忽略不计，此时可将等效电路中励磁支路

58、去掉，得到简化等效电路，如图2一11所示。图中式中，RS称为短路电阻;Xs称为短路电抗;Zs称为短路阻抗上一页返回任务二 单相变压器的负载运行短路阻抗Zs是变压器的重要参数之一，其大小直接影响着变压器的运行性能。当变压器发生短路时，稳态短路电流Is = U i / Zs ， Zs越大， Is就越小，所以从限制稳态短路电流的角度来看， Zs越大越好。但是，从变压器作为电源对负载供电的角度看，电源的内阻抗Zs越小越好。因为Zs越小，内阻抗压降 就越小，输出的端电压就越稳定上一页 下一页返回任务三 变压器参数测定实验变压器的参数有:励磁参数R m、X m;短路参数Rs、X s。在用等效电路计算变压器

59、运行性能时，必须首先知道这些参数值。在设计变压器时，通过计算可以确定出这些参数;对于已经制成的变压器，可以通过空载试验和短路试验求取这些参数一、空载试验空载试验的目的是求取:变压器的变比k;空载电流百分值I0%;铁芯损耗P Fe,励磁参数R m、X m。下一页返回任务三 变压器参数测定实验单相变压器空载试验的接线图及其等效电路如图2一12所示。空载试验可以在变压器的任何一侧进行，但为了安全和仪表选择方便，通常在低压侧进行，即低压侧加电压，高压侧开路。接线时需要注意:因空载功率因数很低，为减小功率的测量误差，应选用低功率因数瓦特表来测量空载损耗P0;因空载电流I0很小，为了减小电流的测量误差，应

60、把电流表串联在变压器线圈侧。试验时，调节外加电压U1为额定值，读取电压表读数U1, U20;电流表读数I0功率表读数P。由空载等效电路 图2一12(b)可以看出，在忽略相对较小的空载铜损耗 条件下，变压器的空载损耗等于铁芯损耗，即.二在忽略相对较小的漏阻抗压降 条件下，空载阻抗即为励磁阻抗。上一页 下一页返回任务三 变压器参数测定实验根据测量结果可以计算出:变压器变比空载电流百分比铁芯损耗励磁阻抗励磁电阻励磁电抗上一页 下一页返回任务三 变压器参数测定实验需要指出，在低压侧做空载试验求得的励磁参数为低压侧的数值，如果需要高压侧的参数，应将低压侧的参数拆算到高压侧，即将低压侧的参数乘以k2即可。

61、对于三相变压器，应根据试验测得的三相功率、线电压和线电流，分别求出每相的数值后，再用式(2一44)一(2一46)来计算变压器的励磁参数，变压器变比也需要用相电压来计算。上一页 下一页返回任务三 变压器参数测定实验二、短路试验短路试验的目的是求取:变压器的短路电压百分值U s%;铜损耗P c u；短路参数Rs、X单相变压器短路试验的接线如图2-13(a)所示。短路试验也可以在变压器的任何一侧进行，但为了安全和仪表选择方便，通常在高压侧进行，即高压侧加电压，低压侧短路。由于变压器的短路阻抗很小，为了避免过大的短路电流损坏绕组，外加电压必须很低 。为了减小电压的测量误差，接线时应注意把电压表和功率表

62、的电压线圈并联在变压器线圈侧。由于外加电压队很低，铁芯中主磁通很小，故励磁电流和铁芯损耗可忽略不计，即等效电路中的励磁支路相当于开路，从而得到短路时的等效电路图2-13(b) 上一页 下一页返回任务三 变压器参数测定实验试验时，缓慢升高外加电压Us，直到短路电流Is达到额定值时，立即读取电压表读数Us 、电流表读数Is和功率表读数Ps ，然后切断电源。测得的输入功率Ps称为短路损耗，又称为负载损耗，它等于一、二次绕组电阻上的铜损耗，即 测得的一次侧电压Us称为短路电压，又称为阻抗电压，它等于额定电流在短路阻抗上产生的压降，即 根据测量结果可以计算出短路参数:短路阻抗短路电阻短路电抗上一页 下一

63、页返回任务三 变压器参数测定实验和空载试验一样，对于三相变压器，在应用式(2一47)(2一49)时，Us、Ps、Is应该采用一相值来计算在T形等效电路中可近似认为上一页 下一页返回任务三 变压器参数测定实验由于绕组电阻随温度升高而增大，而短路试验一般在室温下进行，故测得的电阻值应该换算到基准工作温度时的数值。国家标准规定，油浸电力变压器的基准工作温度为75。设短路试验时的室温为B，则换算到75时的短路电阻和短路阻抗分别为上一页 下一页返回任务三 变压器参数测定实验式中，常数235对应铜线绕组，若为铝线绕组则为228,铜损耗P c u和短路电压Us也应换算到75时的数值，即短路电压通常以额定电压

64、的百分值表示，即短路电压短路电压有功分量短路电压无功分量上一页 下一页返回任务三 变压器参数测定实验短路电压的大小反映了变压器额定运行时其内部阻抗压降的大小，对变压器运行性能有很大影响。从正常运行角度看，希望它小些，这样，负载变化时二次电压波动就小些;但从限制短路电流角度考虑，则希望它大些，相应的短路电流就小些。一般中、小型电力变压器的Us=4%10. 5 %，大型电力变压器的Us=12. 5%17. 5%.上一页返回图2-1 单相变压器空载运行示意返回图2 -2 变压器空载时的电磁关系返回表2 -1 主磁通和漏磁通的比较返回图2一3 变压器空载电流相量返回图2-4 变压器空载等效电路返回图2

65、-5 变压器空载相量图返回图2一6 单相变压器负载运行示意图返回图2 -7 变压器负载时的电磁过程返回图2-8 变压器的一、二次等效电路返回(a)一次电路一次电路;(b)二次电路二次电路图2-9 变压器T形等效电路(续)下一页返回图2-9 变压器T形等效电路(续)上一页返回图2-10 变压器的近似等效电路返回图2-11 变压器的简化等效电路返回图2-12 单相变压器空载试验返回(a)接线图接线图;(b)等效电路等效电路图2-13 单相变压器短路试验返回(a)接线图接线图;(b)等效电路等效电路项目三 认识交、直流电机 任务一 认识直流电机 任务二 认识交流电机 任务一 认识直流电机一、直流电机

66、的工作原理(一)直流发电机的工作原理直流电机可分为直流电动机和直流发电机两大类。将机械能转化为电能的直流电机是直流发电机，将电能转化为机械能的直流电机是直流电动机。直流电机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过载能力，一般应用于对启动和调速要求较高的场合。另外，结构复杂、成本较高、维护较困难是直流电机的不足之处。具体工作原理通过模型电路加以说明。下一页返回任务一 认识直流电机 图3一1是一台直流发电机的最简单模型。N和S是一对固定的磁极，可以是电磁铁，也可以是永久磁铁。磁极固定不动，称为直流电机的定子。磁极之间有一个可以转动的导磁圆柱体，称为电枢铁芯。铁芯表面固定一个用绝缘导体构成的电枢线圈a

67、bed，线圈连同导磁圆柱体是直流电机可以转动的部分，称为电机转子(又称电枢)。线圈的两端分别接到相互绝缘的两个半圆形铜片(换向片)上，在每个半圆铜片上又分别放置一个固定不动而与之滑动接触的电刷A和B，线圈abed通过换向片和换向片上固定不动的电刷与外电路连接。在定子与转子间有间隙存在，称为空气隙，简称气隙在直流发电机的模型中，当有原动机(如汽轮机等)拖动转子以一定的转速逆时针旋转时，根据电磁感应定律可知，在线圈abed中将产生感应电动势上一页 下一页返回任务一 认识直流电机设每边导体中的感应电动势为。，则线圈电动势为2e，电动势。的瞬时值为式中，e为导体感应电动势，单位为V;及为导体所在处的磁

68、通密度，单位为W b/m2 ; L为导体a b或c d的有效长度，单位为m;:为导体。b或。d与B、间的相对线速度，单位为m/s 上一页 下一页返回任务一 认识直流电机导体中感应电动势的方向可用右手定则确定。在逆时针旋转情况下，如图3一1(a)所示，导体在N极下，感应电动势的极性为a点高电位，b点低电位;导体cd在5极下，感应电动势的极性为c.点高电位，d点低电位。在此状态下电刷A的极性为正，电刷B的极性为负。当线圈旋转1800后，如图3一1(b)所示，导体ab在S极下，导体cd则在N极下，此时导体中的感应电动势的方向已改变，但由于原来与电刷A接触的换向片已经与换向片B接触，而与电刷B接触的换

69、向片同时换到与电刷A接触，因此电刷A的极性仍为正，电刷B的极性仍为负。上一页 下一页返回任务一 认识直流电机从图3一1中可以看出，和电刷A接触的导体总是位于N极下，和电刷B接触的导体总是位于S极下，因此电刷A的极性总为正，电刷B的极性总为负，在电刷两端可获得直流电动势。实际直流发电机的电枢是根据实际应用情况需要有多个线圈。线圈分布于电枢铁芯表面的不同位置上，并按照一定的规律连接起来，构成发电机的电枢绕组。磁极也是根据需要N,S极交替放置多对上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 (二)直流电动机的工作原理将外部直流电源加于电刷A(正极)和B(负极)上，则线圈abed中流过电流，在导体a b中，

70、电流由a指向b，在导体c d中，电流由c.指向d。导体a b和c d分别处于N,S极磁场中，受到电磁力的作用，其大小为式中，f为电磁力，单位为N; Bx为导体所在处的磁通密度，单位为W b/m2,l为导体ab或cd的有效长度，单位为m, i为导体中流过的电流，单位为A上一页 下一页返回任务一 认识直流电机导体受力方向由左手定则确定。在图3-2(a)的情况下，位于N极下的导体ab受力方向为从右向左，而位于S极下的导体cd的受力方向是从左到右。导体所受电磁力对转轴产生转矩作用，这种由于电磁力作用产生的转矩称为电磁转矩，图中所示电磁转矩的方向为逆时针。当电磁转矩大于阻转矩时，线圈按逆时针方向旋转，当

71、电枢旋转到图3 -2(b)所示位置时，原位于S极下的导体cd转到N极下，其受力方向变为从右向左;原位于N极下的导体ab转到5极下，导体ab受力方向变为从左向右，该电磁转矩的方向仍为逆时针方向，线圈在此转矩作用下继续按逆时针方向旋转。上一页 下一页返回任务一 认识直流电机由此可见，加于直流电动机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电动机电枢线圈中流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，确保直流电动机朝确定的方向连续旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。同直流发电机相同，实际的直流电动机，电枢圆周上均匀地嵌放许多线圈，相应的换向器由许多换向片组成，使电枢线圈所产生

72、的总的电磁转矩足够大并且比较均匀，电动机的转速也就比较均匀。上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 (三)电机的可逆原理任何一台电机既可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行，这一性质称为电机的可逆原理。电机的可逆原理不仅适用于直流电机，也适用于交流电机电机的实际运行方式由外施条件决定，如果电机转子输入机械能，而电枢绕组输出电能，电机作为发电机运行;如果在电枢绕组中输入电能，电机转子输出机械能，则电机作为电动机运行上一页 下一页返回任务一 认识直流电机二、直流电机的结构直流电动机和直流发电机的结构基本是相同的，都有转动部分和静止部分。转动部分称为转子，静止部分称为定子，在定子和转子之间存在着气

73、隙。以小型直流电动机结构为例讲述，其剖面结构如图3一3所示。 (一)定子部分定子的主要作用一是产生磁场和构成磁路，二是整个电机的支撑，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 1.主磁极主磁极的作用是产生气隙磁场。主磁极由主磁极铁芯和励磁绕组两部分组成。铁芯一般用0. 51. 5 mm厚的硅钢板冲片叠压铆紧而成，分为极身和极靴两部分，上面套励磁绕组的部分称为极身，下面扩宽的部分称为极靴，极靴宽于极身，既可以调整气隙中磁场的分布，又便于固定励磁绕组。励磁绕组用绝缘铜线绕制而成，套在主磁极铁芯上，用来产生主磁通。整个主磁极用螺钉固定在机座上，如图3一

74、4所示上一页 下一页返回任务一 认识直流电机当给励磁绕组通入直流电时，各主磁极均产生一定的极性，相邻两主磁极的极性是N,S交替出现的2.换向极换向极的作用是改善换向，减小电机运行时电刷与换向器之间可能产生的换向火花，一般装在两个相邻主磁极之间，用螺钉固定在机座上。一般电机容量超过1 kW时均应安装换向极。其结构如图3一5所示上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 换向极是由换向极铁芯和换向极线圈组成。换向极铁芯根据换向要求用整块钢制成，也可用厚11. 5 mm钢板或硅钢片叠成，所有的换向极线圈串联后称换向绕组，换向绕组与电枢绕组串联。换向极的数目与一般与主磁极数目相等。但在功率很小的直流电机中

75、，只装主磁极数一半的换向极或不装换向极。换向极的极性根据换向要求确定。上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 3.电不弓装置电刷装置的作用是通过电刷和换向器表面的滑动接触，把转动的电枢绕组和外电路连接起来，用来引入(或引出)直流电压和直流电流。电刷装置由电刷、刷握、刷杆和刷杆座等组成。如图3一6所示。电刷是用石墨做成的导电块，放在刷握内，用弹簧压紧，使电刷与换向器之间有良好的滑动接触，刷握固定在刷杆上，刷杆装在圆环形的刷杆座上，相互之间必须绝缘。刷杆座装在端盖或轴承内盖上，圆周位置可以调整，调好以后加以固定上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 4.机座直流电机的机座有两种形式，一种为整体机座

76、，另一种为叠片机座。整体机座是用导磁率效果较好的铸钢材料制成的，该种座机能同时起到导磁和机械支撑的作用。由于机座起导磁作用，因此机座是主磁路的一部分，称为定子铁扼。主磁极、换向极和端盖均固定在机座上，机座起支撑作用。一般直流电机均采用整体机座。叠片机座是用薄钢板冲片叠压成定子铁扼，再把定子铁扼固定在一个专起支撑作用的机座里，这样定子铁扼和机座是分开的，机座只起支撑作用，可用普通钢板制成。叠片机座主要用于主磁通变化快、调速范围较高的场合上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 5.端盖电机中的端盖主要起支撑作用。端盖固定在机座上，其上放置轴承支撑直流电机的转轴，使直流电机能够旋转 (二)转子部分转

77、子又称电枢，是电机的转动部分，其作用是产生感应电动势和产生电磁转矩，从而实现能量的转换。转子由电枢铁芯、换向器、电枢绕组、电机转轴、轴承和风扇组成。如图3一7所示上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 1.电枢铁芯电枢铁芯是主磁路的主要部分，同时用以嵌放电枢绕组。为了降低电机运行时电枢铁芯中产生的涡流损耗和磁滞损耗，一般电枢铁芯由0. 35 mm或0. 5 mm厚的硅钢片叠成，叠片两面涂有绝缘漆。叠成的铁芯固定在转轴或转子支架上铁芯的外圆开有电枢槽，槽内嵌放电枢绕组。中小型电机的电枢铁芯通常直接压装在轴上;大型电机中，由于转子直径较大，电枢铁芯压装在套于轴上的转子支架上。电枢铁芯冲片上有放置电

78、枢绕组的电枢齿槽、轴孔和通风孔。小型直流电机的电枢冲片形状如图3一8所示。上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 2.电枢绕组电枢绕组安放在电枢铁芯槽内，其作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量变换的关键部件。它是由许多线圈(以下称元件)按一定规律连接而成，线圈采用高强度漆包线或玻璃丝包扁铜线绕成，不同线圈的线圈边分上下两层嵌放在电枢槽中。放置在铁芯槽内的直线部分在电机旋转时将产生感应电动势或电磁转矩，称为元件的有效部分;在电枢槽两端把有效部分连接起来的部分称为端接部分，端接部分仅起连接作用，在电机运行过程中不产生感应电动势或电磁转矩。线圈与铁芯之间以及上、下两层线圈边之间都必须妥

79、善绝缘为防止离心力将线圈边甩出槽外，槽口用槽楔固定，如图3 -9所示，槽楔可用竹片或酚醛玻璃板制成。上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 (1)基本知识电枢绕组根据连接规律的不同，可分为单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组及混合绕组等几种型式。下面介绍绕组的基本知识。元件:线圈是构成绕组的基本单元，又称绕组元件(线圈单元)，元件分为单匝绕组和多匝绕组两种。元件的首末端:每一个元件不管是单匝还是多匝，均引出两根线与换向片相连，其中一根称为首端，另一根称为末端实槽和虚槽:直流电机的电枢绕组放置在电枢铁芯上的槽内，通常采用双层绕组，沿槽深方向每槽有两个元件边，为了避免各线圈互相交叠，每一元件有一

80、个有效边放在槽的上层，称为上层边;另一有效边放在另一槽的下层，称为下层边。与上层边相连的出线端称为始端，与下层边相连的出线端称为末端图3一10表示元件在槽内的放置情况。上一页 下一页返回任务一 认识直流电机为了改善电机性能，希望用较多的线圈来组成电枢绕组。由于工艺等原因，电枢铁芯上不便开太多的槽，只能使每个线圈内包含有若干个线圈单元，所以，每个槽内的上下层各放置若干个线圈单元边，这时，为了确切地说明这些单元边的具体位置，引入虚槽的概念。每一个虚槽由一个上层线圈单元边和一个下层线圈单元边组成。设电枢槽内每层有拜个线圈单元边，则把每一个实际的槽看作包含拜个虚槽。图3一11表示一个实槽内包含一个、两

81、个和三个虚槽的情况。实际槽数Z与虚槽数Z u的关系为: Z u = Z上一页 下一页返回任务一 认识直流电机元件数5和换向片数K:每个元件有两个出线端，每个换向片又与两个不同元件的两个出线端相连接，因而元件数等于换向片数，即S=K当一个线圈只有一个元件( =1)时，元件数等于槽数Z，这时，每槽上下层各放一个线圈单元边，即S=Z=K;当一个线圈中有拜个元件时，每槽上下层各放拜个元件边，此时，元件数和虚槽数相等，即极距:相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离称为极距，用z表示。可用下式计算式中，D为电枢铁芯外直径，P为直流电机磁极对数上一页 下一页返回任务一 认识直流电机叠绕组:指串联的两个元件总

82、是后一个元件端接部分紧贴在前一个元件端接部分，整个绕组以折叠式进行波绕组:指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串联起来，像波浪似的前进。直流电机的绕组如图3一12所示 第一节距:一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的元件边数称为第一节距，第一节距用 表示第二节距:连至同一换向片上的两个元件中的第一个元件的下层边与第二个元件的上层边间的距离。第二节距用 表示上一页 下一页返回任务一 认识直流电机合成节距:连至同一换向片上两个元件对应边之间的距离，即第一个元件的上层边与第二个元件的上层边间的距离或第一个元件的下层边与第二个元件的下层边间的距离。合成节距用 表示，合成节距与第一节距、第二节距的

83、关系为单叠绕组 换向节距:同一元件首、末端连接的换向片之间的距离。换向节距用 表示。单叠绕组和单波绕组的节距如图3一13所示上一页 下一页返回任务一 认识直流电机单叠绕组和单波绕组的节距如图3一13所示(2)单叠绕组单叠绕组的特点是相邻元件相互叠压，合成节距与换向节距均为1，即: y k =1。单叠绕组的节距计算。第一节距计算公式如下上一页 下一页返回任务一 认识直流电机式中，Z为电机槽数;二为使)1为整数而加的一个小数。当二前面为负号时，线圈为短距线圈;当二前面为正号时，线圈为长距线圈。长短距线圈的有效边是一样的，但由于长距线圈连接部分比短距线圈要长，使用铜导线较多，因此通常是用短距线圈。单

84、叠绕组的合成节距和换向节距相同，即 ，一般取 ,此时的单叠绕组称为右行绕组，元件的连接顺序为从左向右进行。单叠绕组的第二节距):由第一节距和合成节距之差计算，第二节距):计算公式如下上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 单叠绕组的展开图。电机的绕组展开图是把放在铁芯槽里、构成绕组的所有元件均取出来，画在同一展开图里，其作用是展示元件相互间的电气连接关系。除元件外，展开图中还包括主磁极、换向片及电刷以表示元件间、电刷与主磁极间的相对位置关系。在画展开图前应根据所给定的电机极对数P、槽数Z、元件数5和换向片数K,算出各节距值，然后根据计算值画出单叠绕组的展开图。下面通过一个具体的例子说明绕组展开

85、图的画法。上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 单叠绕组的元件连接顺序及并联支路图。根据图3一14可以直接看出绕组中各元件之间连接规律。在图3一14中，根据第一节距值可知第一槽元件1的上层边，连接到第5槽的元件1的下层边，构成了第1个元件;根据换向节距，第一元件的首、末端分别接到第1, 2两个换向片上;根据合成节距求得，第5槽的元件1的下层边连接到第2槽元件2的上层边，这样就把第1, 2两个元件连接起来。其余元件的连接依此类推，如图3-15所示。从图中可看出，从第一元件开始，绕电枢一周，把全部元件边都串联起来之后，又回到第一元件的起始点1。可见，整个绕组是一个闭路绕组上一页 下一页返回任务一

86、 认识直流电机根据图3一14和图3-15可得到绕组的并联支路电路图，见图3- 16.电刷短接元件为元件1, 5, 9和13，并联支路对数a与主磁极对数相同，根据图3一14和图3-15可得到绕组的并联支路电路图，即a= 由此可见，单叠绕组具有以下特点:同一磁极下的元件串联在一起组成一个支路，这样有几个主磁极就有几条支路。电刷数等于主磁极数，电刷位置应使支路感应电动势最大，电刷间电动势等于并联支路电动势。电枢电流等于各并联支路电流之和。上一页 下一页返回任务一 认识直流电机应当指出，单叠绕组为保证两电刷间感应电动势最大，被电刷所短路的元件里感应电动势最小，电刷应放置在换向器表面主磁极的中心线位置上

87、，虽然对准主磁极的中心线，但被电刷所短路的元件边仍然位于几何中心线处(所谓几何中心线是指电机空载时磁感应强度为零的线，即两个主磁极之间的极间中心线)。为了简单，今后称电刷放在几何中心线上，就是指被电刷所短路的元件，它的元件边位于几何中心线处。 上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 通过相同的分析可以得到，单波绕组具有以下的特点:同极性下的各元件串联起来组成一个支路，支路对数a=1，与磁极对数无关。当元件的几何形状对称时，电刷在换向器表面上的位置对准主磁极中心线，支路电动势最大(即正、负电刷间电动势最大)。电刷杆数也应等于极数(采用全额电刷)。电刷电动势等于支路感应电动势。电枢电流等于两条支路

88、电流之和。上一页 下一页返回任务一 认识直流电机单叠绕组和单波绕组是直流电机基本的绕组形式，两者的根本差别在于它们的换向器节距和合成节距不同，所以在相同的极数下，两种绕组的支路对数不同。绕组的适用范围，主要决定于绕组的并联支路数，原则上，电流较大，电压较低的电机，选用并联支路数较多，串联线圈数较少的单叠绕组;电流较小，电压较高的电机选用并联支路数较少，串联线圈数较多的单波绕组。实际应用中还有复叠、复波以及混合绕组等，这里不一一介绍上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 3.换向器在直流电动机中，换向器配以电刷，能将外加直流电源转换为电枢线圈中的交变电流，使电磁转矩的方向恒定不变;在直流发电机中

89、，换向器配以电刷，能将电枢线圈中感应产生的交变电动势转换为正、负电刷上引出的直流电动势。换向器结构如图3一17所示。换向器是由换向片组合而成，是直流电机的关键部件，也是最薄弱的部分上一页 下一页返回任务一 认识直流电机换向器采用导电性能好、硬度大、耐磨性能好的紫铜或铜合金制成。换向片的底部做成燕尾形状，换向片的燕尾部分嵌在含有云母绝缘的V形钢环内，拼成圆筒形套在钢套筒上，相邻的两换向片间以0. 61. 2 mm的云母片作为绝缘，最后用螺旋压圈压紧。换向器固定在转轴的一端。换向片靠近电枢绕组一端的部分与绕组引出线相焊接。 4.转轴转轴起转子旋转的支撑作用，需有一定的机械强度和刚度，一般用圆钢加工

90、而成。上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 (三)气隙主极极靴和电枢间的间隙称为空气隙。气隙既保证了电机的安全运行，又是磁路的重要组成部分。由于空气磁阻远大于铁磁物质的磁阻，而电机的能量转换是依靠气隙磁通为媒介进行的，所以气隙的大小和形状对电机的性能有很大影响。直流电机的气隙是不均匀的。极靴中部气隙较小，两侧气隙逐渐扩大，极尖处气隙最大。小型电机气隙为13 mm;大型电机气隙可达10 12 mm上一页 下一页返回任务一 认识直流电机三、直流电机的铭牌铭牌钉在电动机机座的外边面上，其上标明电机主要额定数据及电机产品数据，供使用者使用时参考。铭牌数据主要包括:电机型号、电机额定功率、电机额定电压

91、、额定电流、额定转速和额定励磁电流及励磁方式等，此外还有电机的出厂数据如出厂编号、出厂日期等电机的产品型号表示电机的结构和使用特点，国产电机型号一般采用大写的汉语拼音字母和阿拉伯数字表示，其格式为:第一部分用大写的拼音表示产品代号，第二部分用阿拉伯数字表示设计序号，第三部分用阿拉伯数字表示机座代号，第四部分用阿拉伯数字表示电枢铁芯长度代号。以Z2-92为例说明如下:上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 Z2-92中Z表示一般用途直流电机;表示机座序号;2表示电枢铁芯长度序号第一部分字符的含义如下:Z系列:一般用途直流电动机(如Z2 , Z3 , Z4等系列);zJ系列:精密机床用直流电动机;

92、zT系列:广调速直流电动机;ZQ系列:直流牵引电动机;ZH系列:船用直流电动机;2表示设计序号，第二次改型设计;9上一页 下一页返回任务一 认识直流电机zA系列:防爆安全型直流电动机;zKJ系列:挖掘机用直流电动机;zzJ系列:冶金起重机用直流电动机;电机制造厂按照国家标准，根据电机的设计和试验数据而规定的每台电机的主要性能指标称为电机的额定值。电机铭牌上所标的额定数据的具体含义如下:额定功率PN:指在额定条件下电机所能供给的功率。对于电动机额定功率是指电动机轴上输出的最大机械功率;对于发电机是指电刷间输出的最大电功率。额定功率的单位为kW上一页 下一页返回任务一 认识直流电机额定功率、额定电

93、压和额定电流的关系为:发电机电动机额定电压UN:是指额定工况条件下，电机出线端的平均电压。对于电动机是指输入额定电压，对于发电机指输出额定电压。额定电压的单位为V额定电流IN:指电机在额定电压下，运行于额定功率时对应的电流值。额定电流的单位为A。额定转速N:指对应于额定电流，额定电压，电机运行于额定功率时所对应的转速。额定转速的单位为:/min上一页 下一页返回任务一 认识直流电机 额定励磁电流IfN :指对应于额定电压、额定电流、额定转速及额定功率时的励磁电流。额定励磁电流的单位为A励磁方式:指直流电机的励磁线圈与其电枢线圈的连接方式。根据电枢线圈与励磁线圈的连接方式不同，直流电机励磁有并励

94、、串励、他励、复励等方式此外，电机的铭牌上还标有其他数据，如励磁电压、出厂日期、出厂编号等。额定值是选用或使用电机的主要依据。电机在运行时的各种数据可能与额定值不同，由负载的大小决定。若电机的电流正好等于额定值，称为满载运行;若电机的电流超过额定值，称为过载运行;若比额定值小得多，称为轻载运行。长期过载运行将使电机过热，降低电机寿命甚至损坏;长期轻载运行使电机的容量不能充分利用。故在选择电机时，应根据负载的要求，尽可能使电机运行在额定值附近。上一页返回任务二 认识交流电机交流电机的分类比较广泛。通常按能量转换可分为交流电动机和交流发电机;按工作电源种类可分为单相电机和三相电机;交流电动机按结构

95、和工作原理还可继续分为同步电动机和异步电动机。异步电动机主要用作电动机，去拖动各种生产机械。和其他电动机比较，它具有结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、维护方便、效率较高等一系列优点，所以异步电动机得到极其广泛的应用。异步电动机的缺点是不能在较大范围内平滑调速和必须从电网吸收滞后的无功功率，使电网功率因数降低。后续内容主要以三相异步电动机为例讲述交流电机的特性。下一页返回任务二 认识交流电机一、三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的定子绕组是一个空间位置对称的三相绕组，如果在定子绕组通入三相对称的交流电流，就会在电动机内部建立起一个恒速旋转的磁场，称为旋转磁场，它是异步电动机工作的基本条

96、件。接下来先说明旋转磁场是如何产生的，有什么特性，然后再讨论异步电动机的工作原理上一页 下一页返回任务二 认识交流电机(一)旋转磁场1.旋转磁场的产生图3一18为最简单的三相异步电动机的定子绕组，每相绕组只有一个线圈，三个相同的线圈U1-U2 , V1-V2 , W1-W2在空间的位置彼此互差1200，分别放在定子铁芯槽中。当把三相线圈接成星形，并接通三相对称电源后，那么在定子绕组中便产生三个对称电流，即其波形如图3一19所示上一页 下一页返回任务二 认识交流电机电流通过每个线圈要产生磁场，而现在通过定子绕组的三相交流电流的大小及方向均随时间而变化，那么三个线圈所产生的合成磁场是怎样的呢?这可

97、由每个线圈在同一时刻各自产生的磁场进行叠加而得到。假如电流由线圈的始端流入、末端流出为正，反之则为负。电流流入端用“ ”表示，流出端用“ ”表示。下面就分别取t = 0 , T/6 , T/3 , T/2四个时刻所产生的合成磁场作定性的分析(其中T为三相电流变化的周期)。上一页 下一页返回任务二 认识交流电机当t=0时，由三相电流的波形可见，电流瞬时值iu=0, iv为负值，i w为正值。这表示U相无电流，V相电流是从线圈的末端V2流向首端V1, W相电流是从线圈的始端W1流向末端W2，这一时刻由三个线圈电流所产生的合成磁场如图3 -20(a)所示。它在空间形成二极磁场，上为S极，下为N极(对

98、定子而言)。设此时N,S极的轴线(即合成磁场的轴线)为零度。上一页 下一页返回任务二 认识交流电机当t = T/6时，U相电流为正，由U1端流向U2端，V相电流为负，由V2端流向V1端，W相电流为零。其合成磁场如图3 -20(b)所示，也是一个两极磁场，但N, S极的轴线在空间顺时针方向转了6000当t=T/3时，i为正，由U1端流向U2端， iv =0, i w为负，由W 2端流向W1端，其合成磁场比上一时刻又向前转过了600，如图3 -20(c)所示用同样的方法可得出当t = T/2时，合成磁场比上一时刻又转过了60。空间角，如图3 -20(d)所示。由此可见，图3 -20描述的是一对磁极

99、的旋转磁场但电流经过一个周期的变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转一周，即在空间旋转的角度为3600上一页 下一页返回任务二 认识交流电机上面分析说明，当空间互差120。的线圈通入对称的三相交流电流时，在空间就产生了一个旋转磁场。国产的异步电动机的电源频率通常为50 Hz。对于已知磁极对数的异步电动机，可得出对应的旋转磁场的转速，如表3一1所示2.旋转磁场的转向由图3 -20中各个瞬间磁场变化，可以看出，当通入三相绕组中电流的相序为 ，旋转磁场在空间是沿绕组始端 方向旋转的，在图中即按顺时针方向旋转。如果把通入三相绕组中的电流相序任意调换其中两相，例如，调换V , W两相，此时通入三相绕组电流的相

100、序为 ，则旋转磁场按逆时针方向旋转。由此可见，旋转磁场的方向是由三相电流的相序决定的，即把通入三相绕组中的电流相序任意调换其中的两相，就可改变旋转磁场的方向。上一页 下一页返回任务二 认识交流电机(二)三相异步电动机的工作原理1.异步转动原理由上面分析可知，如果在定子绕组中通入三相对称电流，则定子内部产生某个方向转速为n，的旋转磁场。这时转子导体与旋转磁场之间存在着相对运动，切割磁力线而产生感应电动势。电动势的方向可根据右手定则确定。由于转子绕组是闭合的，于是在感应电动势的作用下，绕组内有电流流过，如图3 -21所示。转子电流与旋转磁场相互作用，便在转子绕组中产生电磁力F0力F的方向可由左手定

101、则确定。该力对转轴形成了电磁转矩孔11，使转子按旋转磁场方向转动。异步电动机的定子和转子之间能量的传递是靠电磁感应作用的，故异步电动机又称感应电动机。上一页 下一页返回任务二 认识交流电机转子的转速n是否会与旋转磁场的转速n，相同呢?回答是不可能的。因为一旦转子的转速和旋转磁场的转速相同，二者便无相对运动，转子也不能产生感应电动势和感应电流，也就没有电磁转矩了。只有二者转速有差异时，才能产生电磁转矩，驱使转子转动。可见，转子转速n总是略小于旋转磁场的转速n1。正是由于这个关系，这个电动机被称为异步电动机上一页 下一页返回任务二 认识交流电机 2.转差率由上式可知n1与n有差异是异步电动机运行的

102、必要条件。通常把同步转速n1与转子转速n二者之差称为“转差”，“转差”与同步转速n1的比值称为转差率(也叫滑差率)，用、表示，即 s=(n1 x n)/ n1转差率是异步电机的一个基本物理量，它反映电机的各种运行情况。转子未转动时，n=0, ,s=1;电机理想空载时 ;作为电动机，转速在0 n1范围内变化，转差率在01范围内变化负载越大，转速越低，转差率越大;反之，转差率越小。转差率的大小能够反映电机的转速大小或负载大小。电机的转速为 n=(1-s) n1 ( 3一12额定运行时，转差率一般在0. 01 0. 05之间，即电机转速接近同步速上一页 下一页返回任务二 认识交流电机3.三相异步电动

103、机的运行状态如图3一22(a)中所示，如果作用在异步电动机转子的外转矩使转子逆着旋转磁场的方向旋转，即，n1，此时转子导条中的电动势与电流方向仍和电动机时一样，电磁转矩方向仍与旋转磁场方向一致，但与外转矩方向相反。即电磁转矩是制动性质，在这种情况下，一方面电动机吸取机械功率，另一方面因转子导条中电流方向并未改变，对定子来说，电磁关系和电动机状态一样，定子绕组中电流方向仍和电动机状态相同，也就是说，电网还对电动机输送电功率，因此异步电动机在这种情况下，同时从转子输入机械功率、从定子输入电功率，两部分功率一起变为电动机内部的损耗。异步电动机的这种运行状态称为“电磁制动”状态，又称“反接制动”状态上

104、一页 下一页返回任务二 认识交流电机如果用一原动机，或者由其他转矩(如惯性转矩、重力所形成的转矩)去拖动异步电动机，使它的转速超过同步转速，这时在异步电动机中的电磁情况有所改变，因nn1,s0，旋转磁场切割转子导条的方向相反，导条中的电动势与电流方向都反向。根据左手定则所决定的电磁力及电磁转矩方向都与旋转磁场及转子的旋转方向相反。这种电磁转矩是一种制动性质的转矩，如图3一22(c)所示，这时原动机就对异步电动机输入机械功率。以后会讲述，在这种情况下，异步电动机通过电磁感应由定子向电网输送电功率，电动机就处在发电运行状态 上一页 下一页返回任务二 认识交流电机如图3一22(b)所示，0 s1异步

105、电动机电磁转矩和旋转磁场及转子的旋转方向相同，与外转矩方向相反，即电磁转矩是驱动性质。电网对电动机输送电功率，异步电动机通过转子向外输出机械能，电动机处于电动运行状态根据转差率的大小和正负，异步电动机的三种运行状态，总结如表3一2所示上一页 下一页返回任务二 认识交流电机二、三相异步电动机的结构三相异步电动机按转子结构的不同分为笼型和绕线型转子异步电动机两大类。笼型异步电动机由于结构简单、价格低廉、工作可靠、维护方便，已成为生产上应用得最广泛的一种电动机。绕线型转子异步电动机由于结构较复杂、价格较高，一般只用在要求调速和启动性能好的场合，如桥式起重机上。异步电动机由两个基本部分组成:定子(固定

106、部分)和转子(旋转部分)。笼型和绕线型转子异步电动机的定子结构基本相同，所不同的只是转子部分。笼型异步电动机的主要部件如图3 -23所示;绕线型转子异步电动机的结构如图3一24所示。上一页 下一页返回任务二 认识交流电机(一)定子定子部分由机座、定子铁芯、定子绕组及端盖、轴承等部件组成1.机座机座用来支承定子铁芯和固定端盖。中、小型电动机机座一般用铸铁浇成，大型电动机多采用钢板焊接而成。2.定子铁芯定子铁芯是电动机磁路的一部分为了减小涡流和磁滞损耗，通常用0. 5 mm厚的硅钢片叠压成圆筒，硅钢片表面的氧化层(大型电动机要求涂绝缘漆)作为片间绝缘，在铁芯的内圆上均匀分布有与轴平行的槽，用以嵌放

107、定子绕组上一页 下一页返回任务二 认识交流电机3.定子绕组三相绕组是用绝缘铜线或铝线绕制成三相对称的绕组按一定的规则连接嵌放在定子槽中。过去用A, B, C表示三相绕组始端，X, Y, Z表示其相应的末端，这六个接线端引出至接线盒。按现国家标准，始端标以U1 , V1 , W1，末端标以U2 , V2 , W 2。三相定子绕组可以接成如图3一25所示的星形或三角形，但必须视电源电压和绕组额定电压的情况而定。一般电源电压为380 V(指线电压)，如果电动机定子各相绕组的额定电压是220 V，则定子绕组必须接成星形，如图3-25(a)所示;如果电动机各相绕组的额定电压为380 V，则应将定子绕组接

108、成三角形，如图3-25(b)所示上一页 下一页返回任务二 认识交流电机(1)对三相交流绕组的基本要求。每相绕组的阻抗要求相等，即每相绕组的匝数、形状都是相同的。在一定数目的导体下，能获得较大的电动势和磁动势电动势和磁动势的波形力求接近正弦波，为此要求电动势和磁动势中的谐波分量应尽可能小。对基波而言，三相电动势和磁动势必须对称。用铜少，绝缘性能可靠，制造、维修方便上一页 下一页返回任务二 认识交流电机(2)三相交流绕组的分类异步电动机定子绕组的种类很多，按相数分，有单相、二相和三相绕组;按槽内层数分，有单层、双层和单双层混合绕组;按绕组端接部分的形状分，单层绕组又有同心式、交叉式和链式之分，双层

109、绕组又有叠绕组和波绕组之分;按每极每相所占的槽数是整数还是分数分，有整数槽和分数槽绕组之分，等等。但构成绕组的原则是一致的。本节仅以三相单层和双层绕组为例说明绕组的排列和连接上一页 下一页返回任务二 认识交流电机(3)关于三相交流绕组的一些基本量。极距相邻两个磁极轴线之间的距离，称为极距，用字母“”表示。极距的大小可以用长度表示，或用在铁芯上的线槽数表示，也可以用电角度表示。由于各磁极是均匀分布的，所以极距在数值上也等于每极所占有的线槽数，但极距与磁极所占有槽的空间位置不同。以24槽4极电动机为例，每极所占槽数是24/4 = 6槽，各极中心轴线到与它相邻的磁极中心轴线的距离，也就是极距，显然也

110、是6槽一般地说，总槽数为Z1、有2p个磁极的电动机，其极距为 =Z1/2P上一页 下一页返回任务二 认识交流电机 电角度与槽距角 。一个圆周的机械角度是3600，在研究电动机问题时，把这种定义的角度称为空间机械角度，用表示。如果铁芯圆周上分布有一对磁极，那么沿铁芯圆周转1周，则经过了空间机械角3600 ，同时从磁场变化方面来说也完成了一个周期的变化，即N-s-N或S-N-S，为了更加清晰地描述磁场，我们沿用机械角度变化1周为3600空间机械角的描述，就说磁场变化1周在电空间也变化3600电角度。这种情况(指有1对磁极情况)下，电角度(用表示)和空间机械角度数是相等的，即 = 上一页 下一页返回

111、任务二 认识交流电机如果是四极电动机，就是定子内圆上均匀分布着两对磁极，沿铁芯圆周转动，每经过1对磁极，从电的方面讲就完成了1对磁场周期的变化，也就是转过了3600电角度。沿铁芯圆周转1周，转过的空间机械角仍是3600 ，但在电角度的方面完成2周变化，转过的电角度就是 = 3600 x2 - 7200对于有P对磁极的电动机来说，铁芯圆周的空间机械角当然还是3600 ，而对应的电角度则是 = 3600 x p上一页 下一页返回任务二 认识交流电机需要注意的是，按式求得的电角度a是铁芯整个圆周的电角度。在后面的分析中，更多用到的是“槽间电角度”，即铁芯上相邻两槽中心间隔的电角度，它也等于每一个槽子

112、所占据的电角度。槽间电角度的计算公式为 a= 3600 x p/Z1 式中，Z1为电动机铁芯总槽数 节距一个绕组的两条有效边之间相隔的槽数称为节距(也有称跨距、开档的)，用y表示，一般用槽数表示，yT的称为长距绕组。常用的是短距与整距绕组 p= Z1 / 2 p m=T/m,式中， Z1为槽数;2 p为磁极数;m,为相数;z为极距上一页 下一页返回任务二 认识交流电机相带每相绕组在每一对极下所连续占有的宽度(用电角度表示)称为相带。在三相交流电动机中，一般将每相所占有的槽数均匀地分布在每个磁极下，因为每个磁极所占有的电角度是1800，对三相绕组而言，每相占有600的电角度，称为600相带。由于

113、三相绕组在空间彼此相距1200电角度，所以相带的划分沿定子内圆应依次为U1, W1, V1, U2, W2, V2，只要掌握了相带的划分和线圈的节距，就可以掌握绕组的排列规律。上一页 下一页返回任务二 认识交流电机 (4)三相交流绕组排列的基本原则。一个极距内所有导体的电流方向必须一致;相邻两个极距内所有导体的电流方向必须相反;若为双层绕组，以上层绕组为准，或以下层绕组为准(5)单层三相交流绕组的展开图。计算参数。根据电动机的相数m,，已有的槽数Z1与极对数P，计算极距以及每极每相槽数q，即极距(槽)T= Z1/2每极每相槽数(槽/极相)q = Z1 /2 pm关于绕组的节距以及绕组所采用的形

114、式，可以根据原电动机或手册获得。上一页 下一页返回任务二 认识交流电机 编绘电动机的槽号。根据电动机的槽数，按照展开的形式画出每个槽，即将所有线槽等距离地画出，每一小竖线(竖线中间空出)代表一个线槽(也代表该槽内的导体)，并且按顺序在每个槽(竖线中间空出部分)编上相应的号码，在画槽的时候，一般要多画几个，编号时要考虑到电动机槽的圆周整体性，所以要在展开槽的两端，同时绘出首尾号码。注意在竖线中间上部留出每极每相槽数的位置。划定极距。在已编绘好槽号的基础上，从第一槽的前面半槽地方起，到最后一槽后面半槽止，在槽的上面画一长线，并根据电动机极距的具体数值，将它分为2p份，每份下面的槽数就是一个极距。注

115、意在划定极距的时候，要预留出一定空间，即为绕组展开图上部绕组绘制留出相应的位置。确定各极距相应的位置，为确定每极每相槽数的位置打下了基础。上一页 下一页返回任务二 认识交流电机 确定每极每相槽的位置。在一个极距下，按照相数m,，首先分成m,等份(也称作整体分布绕组)，然后根据每极每相槽数的具体数值，在已划定极距相应位置的基础上，确定每个槽属于哪相绕组的位置。三相单层绕组分别用“u”“v”“W”表示各槽相绕组边的位置;若为双层绕组，则只标上层边所在槽的位置。可以为后期绕组嵌线，确定各相绕组具体绕组所嵌的位置提供方便，不至于搞混标定电流方向。按照交流电动机绕组排列原则的第、两条，即一个极距内所有导

116、体的电流方向必须一致，相邻两个极距内所有导体的电流方向必须相反的原则。在已划定各极距相应位置的基础上，标定出每个极距内各槽导体的电流方向。为后期各相绕组中绕组与绕组间、绕组组与绕组组间的连接提供理论依据，以及操作上的便利上一页 下一页返回任务二 认识交流电机 绕组展开图成图。根据电动机的工作原理，一台交流电动机可以有很多种嵌排方式，但一般都要按照原电动机的绕组形式，即是单层绕组，还是双层绕组以及是叠式，还是波式;是链式，还是交叉式等具体情况。先确定绕组的节距y，再绕制绕组。一组绕组之间的连接取决于同属绕组中电流的方向，绕组组之间的连接也取决于绕组中的电流方向，但同时也取决于同属一相绕组的并联支

117、路数。在设计绕组排列时没有考虑电流的因素。有些电动机，尤其是大功率低速电动机，绕组中电流很大，这就要求选用很粗的绕组导线。但粗导线绕组嵌线很困难为解决这一问题，可以将每相绕组分成两条支路并联起来，再接引出线。同一相绕组中各并联支路必须对称，也就是说各并联支路中串联的绕组数必须相等。上一页 下一页返回任务二 认识交流电机总的来说，在前面各步已绘好的基础上可完成绕组展开图。具体操作中，首先按照绕组的节距，把绕组展开图上部，同属于一相绕组的绕组边，有规则的连接起来构成绕组。然后在绕组展开图的下部，为确保绕组边中的电流方向，连接各相绕组端部线头，以及各相绕组组的端部线头。上一页 下一页返回任务二 认识

118、交流电机 (二)转子转子部分是由转子铁芯和转子绕组组成的。转子铁芯也是由相互绝缘的硅钢片叠成的。转子冲片如图3-27(a)所示。铁芯外圆冲有槽，槽内安装转子绕组根据转子绕组结构不同可分为两种形式:笼型转子和绕线型转子。 1.笼型转子笼型转子的绕组是在铁芯槽内放置铜条，铜条的两端用短路环焊接起来，绕组的形状如图3-27(b)所示。它像个鼠笼，故称之为笼型转子。转子绕组与铁芯装配在一起如图3-27(c)所示为了简化制造工艺，小容量异步电动机的笼型转子都是熔化的铝浇铸在槽内而成，称为铸铝转子。在浇铸的同时，把转子的短路环和端部的冷却风扇也一样用铝铸成，如图3 - 28所示上一页 下一页返回任务二 认

119、识交流电机 2.绕线型转子绕线型转子绕组和定子绕组一样，也是一个用绝缘导线绕成的三相对称绕组，被嵌放在转子铁芯槽中，接成星形。绕组的三个出线端分别接到转轴端部的三个彼此绝缘的铜制滑环上。通过滑环与支持在端盖上的电刷构成滑动接触，把转子绕组的三个出线端引到机座上的接线盒内，以便与外部变阻器连接，故绕线式转子又称滑环式转子，其外形如图3 - 29所示上一页 下一页返回任务二 认识交流电机 (三)气隙异步电机的气隙比同容量直流电机的气隙小得多，在中、小型异步电动机中，一般为0. 22. 5 mm。气隙大小对电机性能影响很大，气隙愈大则建立磁场所需励磁电流就越大，从而降低电机的功率因数。如果把异步电机

120、看成变压器，显然，气隙愈小则定子和转子之间的相互感应(即藕合)作用就愈好。因此应尽量让气隙小些，但也不能太小，否则会使加工和装配困难，运转时定转子之间易发生扫膛。上一页 下一页返回任务二 认识交流电机三、三相异步电动机的铭牌每台异步电动机的机座上都有一个铭牌，它标记着电动机的型号、各种额定值和连接方法等，如图3一30所示。按电动机铭牌所规定的条件和额定值运行，称作额定运行状态。下面以三相异步电动机Y112M-6铭牌为例来说明各数据的含义。 (一)型号型号指电动机的产品代号、规格代号和特殊环境代号:电机产品型号一般采用大写印刷体的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。其中汉语拼音字母是根据电机全名称选择

121、有代表意义的汉字，再用该汉字的第一个拼音字母组成。它表明了电机的类型、规格、结构特征和使用范围。上一页 下一页返回任务二 认识交流电机我我国目前生产的异步电动机种类很多，现有老系列和新系列之别。老系列电机已不再生产，现有的将逐步被新系列电机所取代。新系列电机符合国际电工协会标准，具有国际通用性，技术、经济指标更高。表3一4是几种常用系列异步电动机新旧代号对照表。国生产的异步电动机的主要产品系列有:Y系列为一般的小型鼠笼型全封闭自冷式三相异步电动机，主要用于金属切削机床、通用机械、矿山机械和农业机械等YD系列是变极多速三相异步电动机。YR系列是三相绕线型异步电动机上一页 下一页返回任务二 认识交

122、流电机 YZ和YZR系列是起重和冶金用三相异步电动机，YZ是鼠笼型，YZR是绕线型。YB系列是防爆式鼠笼异步电动机YCT系列是电磁调速异步电动机其他类型的异步电动机可参阅有关产品目录。(二)额定值1.额定功率P、额定功率是指电动机在额定运行时，轴上输出的机械功率，单位为kW上一页 下一页返回任务二 认识交流电机 2.额定电压UN和接法额定电压是指电动机额定运行状态时，定子绕组应加的线电压，单位为V有的铭牌上给出两个电压值，这是对应于定子绕组三角形和星形两种不同的连接方式。当铭牌标为220D/380YV时，表明当电压为220 V时，电动机定子绕组用三角形连接;而电源为380 V时，电动机定子绕组

123、用星形连接。两种方式都能保证每相定子绕组在额定电压下运行。为了使电动机正常运行，一般规定电源电压波动不应超过额定值的5%。上一页 下一页返回任务二 认识交流电机 3.额定电流IN额定电流是指电动机在额定电压下运行，输出功率达到额定值，流入定子绕组的线电流，单位为A4.额定频率 f N额定频率是指加在电动机定子绕组上的允许频率。我国电力网的频率规定为50HZ5.额定转速n N额定转速是指电动机在额定电压、额定频率和额定输出的情况下，电动机的转速。单位为r/min上一页 下一页返回任务二 认识交流电机6.绝缘等级绝缘等级是指电动机内部所有绝缘材料允许的最高温度等级，它决定了电动机工作时允许的温升。

124、本节电动机为B级绝缘，定子绕组的容许温度不能超过130。7.定额按电动机在额定运行时的持续时间，定额分为连续S1 ,短时S2及断续S3三种。“连续”表示该电动机可以按铭牌的各项定额长期运行。“短时”表示只能按照铭牌规定的工作时间短时使用。“断续”表示该电动机短时运行，但每次周期性断续使用。本例电动机为S1连续工作方式上一页 下一页返回任务二 认识交流电机8.防护等级防护等级是提示电动机防止杂务与水进入的能力。它是由外壳防护标志字母IP后跟2位具有特定含义的数字代码进行表定的。例如某电动机的防护等级为IP44, IP后第一位“4”表示该电机能防止直径大于1 mm的固体侵入，第二位“4表示该电机防

125、止任何方向溅水，具体每一数字含义参考相关电机手册。9.噪声器为了降低电动机运输时带来的噪声，目前电动机都规定噪声指标，该指标随电动机容量及转速的不同而不同(容量及转速相同的电动机，噪声指标又分“12”两段)。中小型电动机噪声量的大致范围在50 100 dB之间，本例电动机噪声为67 dB上一页 下一页返回任务二 认识交流电机10.震动量表示电动机震动的情况，本例电动机震动为每秒轴向移动不超过1. 8 mm在铭牌上除了给出的以上主要数据外，有的电动机还标有额定功率因数 。电动机是感性负载，定子相电流滞后定子相电压一个角，所以功率因数 是指额定负载下定子电路的相电压与相电流之间相位差的余弦。异步电

126、动机的 随负载的变化而变化，满载时 cos 为0. 70. 9，轻载时cos 较空载时只有0.2 0.3。实际使用时要根据负载的大小来合理选择电动机容防止“大马拉小车”。低量上一页返回图3一1 直流发电机的模型返回图3一2 直流电动机的模型返回 图3一3 直流电动机纵向剖视图返回1一换向器一换向器;2一电刷装置一电刷装置;3一机座一机座;4一主磁极一主磁极;5一换向极一换向极;6-端盖端盖;7一风扇一风扇;8一电枢绕组一电枢绕组;9一电枢铁芯一电枢铁芯图3一4 主磁极的结构返回1一主磁极一主磁极;2-励磁绕组励磁绕组;3一机座一机座 图3一5 换向极返回1一换向极铁芯一换向极铁芯;2一换向极绕

127、组一换向极绕组 图3一6 电刷装置返回1一刷握一刷握;2一电刷一电刷;3一压紧弹簧一压紧弹簧;4一刷辫一刷辫图3一7 转子结构返回图3一8 电枢冲片返回1一齿一齿;2-槽槽;3一轴向通风孔一轴向通风孔图3一9 电枢槽的结构返回1一槽楔一槽楔;2一线圈绝缘一线圈绝缘;3一电枢导体一电枢导体;4一层间绝缘一层间绝缘;5一槽绝缘一槽绝缘;6一槽底绝缘一槽底绝缘图3-10 线圈元件边在槽内的放置情况返回图3一11 实槽与虚槽返回图3一12 直流电机的绕组返回图3一13 绕组节距示意图返回 (a)单叠绕组单叠绕组;(b)单波绕组单波绕组图3一14 单叠绕组的完整展开返回图3一15 单叠绕组元件连接顺序返

128、回图3-16 单叠绕组并联支路返回图3一17 换向器结构返回(a)换向片换向片;(b)换向器换向器图3一18 单项异步电动机最简单的定子绕组返回图3一19 三相电流的波形返回图3-20 两极旋转磁场返回表3一1 异步电动机磁极对数和对应的旋转磁场的转速关系表返回图3一21 异步电动机工作原理返回图3一22 异步电动机的3种运行状态返回表3 -2 异步电动机的三种运行状态返回图3一23 三相笼型异步电动机的结构返回图3一24 三相绕线型异步电动机的结构返回图3一25 三相绕组的连接返回表3 -3 相带与槽号对照表返回图3一26三相单层链式绕组展开图(U相)返回图3 -27 转子冲片和笼型转子返回

129、图3一28 铸铝转子返回图3一29 绕线型转子与外变阻器的连接图返回图3一30 三相异步电动机的铭牌返回表3 -4 异步电动机新旧代号对照表返回项目四 直流电机改善换向方法选择 任务一 直流电机的磁场 任务二 直流电机的换向 任务一 直流电机的磁场一、直流电机的空载磁场直流电机空载时，电枢电流为零，只有励磁绕组中存在电流。因此，空载时电机的气隙磁场就是励磁绕组的电流所产生的主磁场。如图4一1所示。二、直流电机负载时的磁场和电枢反应当直流电机负载时，电枢绕组中的电枢电流将产生电枢磁势，电枢磁势对主磁场的分布和主磁通的大小将产生一定的影响，这种影响称为电枢反应。 (一)电枢磁场电枢磁场是由电枢电流

130、所产生的。在直流电机中，电枢电流的分界线是电刷，在电刷轴线两侧对称分布，所以电枢磁场的分布情况与电刷的位置有关图4 -2所示是以电刷在几何中性线上时的电枢磁场分布。下一页返回任务一 直流电机的磁场 由于电刷和换向器的作用，尽管电枢是旋转的，但是每极下元件边中的电流方向是不变的，因此电枢磁通势以及由它建立的电枢磁场是不动的。电枢磁场的轴线总是与电刷轴线重合，并与励磁磁通势产生的主磁场轴线相互垂直 (二)负载时的合成磁场和电枢反应以直流电动机为例，将合成磁场与主磁场比较，便可看出电枢反应的作用:(1)使气隙磁场发生畸变。每一磁极下，因为电枢磁场使主磁场一半被削弱，另一半被加强，物理中性线与几何中性

131、线不再重合上一页 下一页返回任务一 直流电机的磁场(2)对主磁极磁场有去磁作用。在磁场不饱和时，主磁极磁场被削弱数量与加强数量恰好相等，每极下的合成磁通量与空载时相同，这时电枢反应的结果是不增磁也不去磁。实际上电机一般工作在磁化曲线的膝部，磁路总是饱和的。这样，因磁饱和的影响，主磁极的增磁部分要小于不饱和时的增磁部分，因此合成时的磁通量比空载时略有减少。上一页返回任务二 直流电机的换向一、直流电机的定义与过程(一)直流电机换向的定义直流电机的电枢绕组是一闭合绕组，电刷把这一闭合电路分成几个支路，每个支路的元件数相等。一个电刷两边所连接的两条支路中电流方向相反，电枢旋转时，绕组元件从一个支路经电

132、刷，进入另一个支路时，电流方向改变。绕组元件中电流改变方向的过程称为换向。(二)直流电机换向过程从换向开始到换向结束的过程就称为换向过程。电枢绕组中每个元件都要经过换向过程。图4 -3表示1号元件的换向过程。设电刷的宽度等于一个换向片的宽度，电刷不动，元件和换向器以速度/自右向左运动。下一页返回任务二 直流电机的换向电刷只与换向片1接触，如图4-3(a)所示，此时元件1处于电刷右边的支路，元件中的电流等于支路电流+ i，电流方向如图，1号元件即将开始换向。元件移动，电刷同时与换向片1和2接触，如图4-3(b)所示，此时1号元件被电刷短接，表明该元件正在换向，其电流从+i逐渐减小到零。元件继续移

133、动，电刷只与换向片2接触，如图4-3(c)所示，此时元件1属于电刷左边的支路，元件中的电流方向改变且从零逐渐增大到-i，则1号元件结束换向。换向过程所需的时间称为换向周期TK,通常只有千分之几秒上一页 下一页返回任务二 直流电机的换向二、直流电机的换向问题换向是换向器电机的一个专门问题，如果换向不良，将会在电刷与换向片之间产生有害的火花。当火花超过一定程度，就会烧坏电刷和换向器表面，使电机不能正常工作。此外，电刷下的火花也是一个电磁波的来源，对附近无线电通信有干扰。产生火花的原因是多方面的，其电磁原因主要有以下几种。(一)电抗电动势ex在换向过程中，由于换向元件中电流从+ i到- i的变化，在

134、换向元件中产生自感电动势，其方向由楞次定律可知它总是阻碍原电流的变化，即方向应与换向前电流+i方向相同上一页 下一页返回任务二 直流电机的换向 (二)旋转电动势er由于电枢反应使几何中性线上电刷处的磁场并不为零，换向元件旋转移动到此处时切割磁场产生的感应电动势，其方向可用右手定则判断，也是与绕组元件中原来电流方向相同。总的感应电动势为由于有e的存在，使得电流变化受到阻碍而延迟，电刷后刷边电流密度大，更易损坏。上一页 下一页返回任务二 直流电机的换向三、改善换向的方法如果换向不理想，在电刷处会产生火花。产生火花的原因除了电磁原因外，还可能因为换向器表面不平整、不清洁、换向片间有绝缘突出、电刷与换

135、向器接触压力不适当等，这里主要从电磁原因入手，介绍一些改善换向的方法。要减小火花就要减小附加电流，即要减小换向元件的合成电势e，或增大电刷接触电阻。常用以下的方法(一)装配换向极由换向元件的感应电动势可知，当电刷放在几何中心线上时，换向元件只切割电枢磁场，如果在该处用换向磁极产生一个与电枢磁场反方向的换向磁场，使换向元件切割换向磁场产生的旋转电动势，正好可以抵消换向元件切割电枢磁场产生的旋转电动势er和换向元件的电抗电动势er上一页 下一页返回任务二 直流电机的换向电枢磁场与电枢电流成正比，所以换向磁极绕组与电枢绕组串联，换向极的极性必须正确，发电机的换向极极性与旋转的方向前方的主极性相同，电

136、动机的换向极极性与旋转方向的后方的主极性相同。(二)正确选用电刷增加电刷的接触电阻可以减少附加电流。电刷的接触电阻主要与电刷材料有关，目前常用的电刷有石墨电刷、电化石墨电刷和金属石墨电刷等。石墨电刷的接触电阻较大，金属石墨电刷的接触电阻最小。从改善换向的角度来看似乎应该采用接触电阻大的电刷，但接触电阻大，则接触压降也增大，使能量损耗和换向器发热加剧，对换向也不利，所以合理选用电刷是一个重要的问题。根据长期运行经验，对于换向并不困难，负载均匀，电压在80120 V的中小型电机通常采用石墨电刷，一般正常使用的中小型电机和电压在220 V以上或换向较困难的电机采用电化石墨电刷，而对于低压大电流的电机

137、则采用金属石墨电刷。上一页 下一页返回任务二 直流电机的换向(三)装配补偿绕组在直流电机中，除了上述的电磁性火花外，有时还因某些换向片的片间电压过高而产生所谓的电位差火花。在换向不利的条件下，电磁性火花与电位差火花连成一片，在换向器上形成一条长电弧，将正、负电刷连通，这种现象称为“环火”，如图4 -4所示，是一种十分危险的现象，它不仅会烧坏电刷和换向器，而且将使电枢绕组受到严重损害。上一页 下一页返回任务二 直流电机的换向为防止电位差火花和环火，在大容量和工作繁重的直流电机中，在主磁极极靴上专门冲出一些均匀分布的槽，槽内嵌放补偿绕组，如图4一5所示。补偿绕组与电枢绕组串联，并使补偿绕组磁通势与

138、电枢磁通势相反，以保证在任何负载下电枢磁通势都能被抵消，从而减少了因电枢反应而引起气隙磁场的畸变，也就减少了产生电位差火花和环火的可能性。但是装置补偿绕组使电机的结构变得复杂，成本较高，所以一般直流电机不采用，仅在负载变动大的大、中型电机中才用。还应指出的是环火的发生除了上述的电气原因外，因换向器外圆不圆，表面不干净也可能形成环火，因此加强对电机的维护工作，对防止环火的发生有着重要作用。上一页 下一页返回任务二 直流电机的换向补偿绕组嵌放在主磁极极靴上专门冲出的槽内或励磁绕组外面，该绕组与电枢绕组串联，产生的磁场方向与电枢反应的磁通势方向相反，用以抵消电枢反应的磁通势。装配补偿绕组使电机结构复

139、杂，成本增加。因此，只在负载变化很大的大、中型直流电机中使用上一页返回图4一1 直流电机空载磁场返回图4 -2 电刷在几何中性线上时的电枢磁场分布返回图4一3 元件1中的电流换向过程返回图4一4 环火返回图4一5 补偿绕组返回项目五 直流电动机机械特性绘制 任务一 直流电动机的基本方程 任务二 直流电动机的机械特性 任务一 直流电动机的基木方程一、直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型。(一)他励直流电机励磁绕组与电枢绕组无连接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机，接

140、线如图5-1(a)所示。图中M表示电动机，若为发电机，则用G表示。永磁直流电机也可看做他励直流电机下一页返回任务一 直流电动机的基木方程(二)并励直流电机并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，接线如图5-1(b)所示。作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电;作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。 (三)串励直流电机串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源，接线如图5-1(c)所示这种直流电机的励磁电流就是电枢电流上一页 下一页返回任务一 直流电动机的基木方程 (四)复励直流电机复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组，接

141、线如图5-1(d)所示。若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同，则称为积复励。若两个磁通势方向相反，则称为差复励不同励磁方式的直流电机有着不同的特性。一般情况直流电动机的主要励磁方式是并励式、串励式和复励式，直流发电机的主要励磁方式是他励式、并励式和复励式。上一页 下一页返回任务一 直流电动机的基木方程二、直流电机的电枢电动势和电磁转矩直流电机运行时，其电枢中产生电磁转矩和感应电动势。当直流电机作为电动机运行时，电磁转矩为拖动转矩，通过电机轴带动负载，电枢感应电动势为反向电动势与电枢所加外电压相平衡;当其作为发电机运行时，电磁转矩为阻转矩，电枢感应电动势为发生电动势向外输出电压，

142、供给直流负载(一)电枢电动势电枢绕组中的感应电动势称为电枢电动势。电枢电动势是指直流电机正、负电刷之间的感应电动势，也就是每个支路里的感应电动势。上一页 下一页返回任务一 直流电动机的基木方程每条支路所含的元件数是相等的，而每个支路里的元件都是分布在同极性下的不同位置上。这样，先求出一根导体在一个极距范围内切割气隙磁通密度的平均感应电动势。再乘上一个支路里总的导体数，就是电枢电动势。因此，电枢电动势可用下式表示式中， 为电动势常数，N为电枢导体总数;中为磁通，单位为W b ;n为转速，单位为r/min ;Ea为感应电动势，单位为V式(5一1)表明直流电机的感应电动势与电机结构、气隙磁通和电机转

143、速有关。当电机制造好以后，与电机结构有关的常数C e不再变化，因此电枢电动势仅与气息磁通和转速有关，改变转速和磁通均可改变电枢电动势的大小。上一页 下一页返回任务一 直流电动机的基木方程 (二)电磁转矩根据电磁力定律，当电枢绕组有电枢电流流过时，在磁场内将受到电磁力的作用，该力与电机电枢铁芯半径之积称为电磁转矩。电磁转矩的表达式为式中, 为转矩常数，其大小取决于电机的结构;I a为电枢电流，单位为A; 为磁通，单位为W b电动势常数C e和转矩常数C T ，之间的关系为上一页 下一页返回任务一 直流电动机的基木方程三、直流电动机的基本方程(一)功率平衡方程电机是进行能量转换的装置，因而功率关系

144、是电机运行中最基本的关系。电机在运行中，存在着输入功率、输出功率和各种损耗，它们之间应满足能量守恒定律。以他励直流电动机为例，输入电功率 中的一小部分供给励磁绕组电阻上的铜耗 ，大部分 提供给电枢电路，电枢电路存在铜耗 ，电枢电流入与电枢电势双方向相反，产生电磁功率 电与磁的相互作用，转换成机械功率，即上一页 下一页返回任务一 直流电动机的基木方程电磁功率中扣除机械损耗P mec和铁损耗P Fe,剩下的功率为直流电动机的输出功率P2。并励直流电动机的功率流程图如图5一2所示并励直流电动机的功率平衡方程式为式中， P0 ，称为空载损耗，也是不变损耗上一页 下一页返回任务一 直流电动机的基木方程(

145、二)电势平衡方程根据电动机电动运行状态惯例或者从功率平衡方程中都可以推出电动势平衡方程说明:并励直流电动机稳定运行时，电枢电阻很小，电枢绕组电阻上的压降不大，电枢电动势方向与外加电压方向相反，其数值略小于端电压U, Ea为反电势。(三)转矩平衡方程将功率平衡方程 两边同时除以机械角速度月，得到转矩平衡方程上一页 下一页返回任务一 直流电动机的基木方程直流电动机稳定运行时，作用在电枢转轴上的电磁转矩Tem.为驱动转矩，其方向与转速的方向相同。由空载损耗产生的空载转矩T0 ，其方向与转速的方向相反， T0起制动作用，且T0的数值较小，可忽略不计，则TemT2;而电动机实际输出转矩T2的大小由负载转

146、矩的数值来决定。所以当电磁转矩与负载转矩大小相等、方向相反时， Tem T2 =TL，电动机以恒定的转速稳定运行上一页返回任务二 直流电动机的机械特性一、他励(并励)直流电动机的工作特性直流电动机的工作特性是指供给电机额定电压、额定励磁电流时，转速与负载电流之间的关系、转矩与负载电流之间的关系及效率与负载电流之间的关系。这三个关系分别称为电动机的转速特性、转矩特性和效率特性。他励直流电动机的工作特性与并励直流电动机的工作特性相同。(一)转速特性他励直流电动机的转速特性可表示为 把 代入 整理得下一页返回任务二 直流电动机的机械特性 此式即为转速特性的表达式。如果忽略电枢反应的去磁效应，则转速与

147、负载电流按线性关系变化，当负载电流增加时，转速有所下降。并励直流电动机的工作特性如图5一3所示(二)转矩特性当U=UN If=I f N时，T e m=f (I a)的关系为转矩特性。根据直流电机转矩公式可得电动机转矩特性表达式如图5一3所示，忽略电枢反应的情况下电磁转矩与电枢电流成正比，若考虑电枢反应使主磁通略有下降，电磁转矩上升的速度比电流的上升的速度要慢一些，曲线的斜率略有下降上一页 下一页返回任务二 直流电动机的机械特性(三)效率特性从前面叙述可知，空载损耗P0是不随负载电流变化的，当负载电流较小时效率较低，输入的功率大部分消耗在空载损耗上;当负载电流增大时效率也增大，输入的功率大部分

148、消耗在机械负载上;但当负载电流大到一定程度时铜损快速增大，此时效率又开始变小。如图5一3所示。上一页 下一页返回任务二 直流电动机的机械特性二、他励(并励)直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性是指在电动机的电枢电压、励磁电流、电枢回路电阻为恒值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电动机的转速n与电磁转矩T e m之间的关系:n =f(T e m)(一)固有机械特性由图5 -4可知，电动机的电压平衡方程为式中，R是电枢回路总电阻上一页 下一页返回任务二 直流电动机的机械特性将电枢电动势 ，和电磁转矩 带入式(5一8)，可得他励直流电动机的机械特性方程为式中，n为电磁转矩T e m=0时的转速，

149、称为理想空载转速，为机械特性斜率， W，为转速降， 上一页 下一页返回任务二 直流电动机的机械特性由公式 可知，电磁转矩T e m与电枢电流I，成正比，所以只要励磁磁通保持不变，则机械特性方程(5一9)也可用转速特性来代替，即由式(5一10)可知，当U, , R为常数时，他励直流电动机的机械特性是一条以刀为斜率，向下倾斜的直线，如图5一5所示上一页 下一页返回任务二 直流电动机的机械特性需要说明的是，电动机的实际空载转速n。比理想空载转速略低。这时因为电动机有摩擦等原因，存在一定的空载转矩T 0 ，空载运行时，电磁转矩不可能为零，它必须克服空载转矩，即T e m =T0 ，故实际空载转速应为当

150、U=UN, = N, R= R a ，(R s =0)时的机械特性称为固有机械特性。其方程为因为电枢电阻R a很小，特性斜率很小，通常额定转速降 nN、只有额定转速的百分之几到百分之十几，所以他励直流电动机的机械特性是硬特性。上一页 下一页返回任务二 直流电动机的机械特性 (二)人为机械特性人为机械特性可用改变电动机参数的方法获得，他励直流电动机有电枢回路串电阻、降低电枢电压和减弱励磁磁通三种人为机械特性。1.电枢回路串电阻时的人为机械特性保持 U=UN 、 = N不变，只在电枢回路中串入电阻Rs时的人为特性为上一页 下一页返回任务二 直流电动机的机械特性与固有机械特性相比，电枢回路串电阻时人

151、为机械特性的理想空载转速不变，但斜率随串联电阻Rs增大而增大，所以特性变软。改变Rs大小，可以得到一簇通过理想空载点n,，并具有不同斜率的人为机械特性，如图5一6所示。2.降低电源电压时的人为机械特性保持= N ， R= R a ，(R=0)不变，只改变电枢电压U时的人为机械特性为上一页 下一页返回任务二 直流电动机的机械特性由于电动机的工作电压以额定电压为上限，因此改变电压时，只能在低于额定电压的范围内变化，与固有特性相比较，降低电压时人为特性的斜率不变，但理想空载转速n。随电压的降低而正比减小。因此，降低电压时的人为机械特性是位于固有特性下方，且与固有特性平行的一组直线，如图5一7所示3.

152、减弱励磁磁通时的人为机械特性在图5 -4中，改变励磁回路调节电阻就可以改变励磁电流，进而改变励磁磁通。由于电动机额定运行时磁路已经开始饱和，即使再增加励磁电流，磁通也不会有明显增加，何况由于励磁绕组发热条件的限制，励磁电流也不允许大幅度地增加，因此只能在额定值以下调节励磁电流，即只能减弱励磁磁通。上一页 下一页返回任务二 直流电动机的机械特性保持U=UN, R= R a，R =0不变，只减弱磁通时的人为特性为改变磁通可以调节转速，从图5一8可看出，当负载转矩不太大时，磁通减小使转速升高;当负载转矩特别大时，减弱磁通才会使转速下降。然而，这时的电枢电流已经过大，电动机不允许在这样大的电流下工作。

153、因此，实际运行条件下，人为磁通越小，稳定转速越高上一页返回图5一1 直流电机的励磁方式返回(a)他励他励;(b)并励并励;(c)串励串励;( d )复励复励图5一2 并励电动机功率流程返回图5一3 他励(并励)直流电动机运行特性返回图5一4 他励直流电动机电路原理返回图5一5 他励直流电动机的机械特性返回图5 -6 电动机的固有特性和电枢串电阻的人为特性返回图5一7 电动机的固有特性和降低电压的人为特性返回图5一8 电动机的固有特性和减弱磁通时的人为特性返回项目六 三相异步电动机参数测定 任务一 三相异步电动机运行分析 任务二 三相异步电动机参数测定实验 任务一 三相异步电动机运行分析一、三相

154、异步电动机的空载运行空载运行是指三相异步电动机的定子接三相交流电源，转轴不带机械负载的运行状态。(一)空载运行时的电磁关系1.主磁通和漏磁通根据磁通经过的路径和性质的不同，异步电动机内部的磁通主要分为主磁通和漏磁通两大类。下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析(1)主磁通0异步电动机空载运行时，定子绕组通入三相对称交流电，将产生旋转磁动势，该磁动势产生的磁通绝大部分穿过气隙，并同时交链于定、转子绕组，这部分磁通称为主磁通，用0表示。其路径为:定子铁芯气隙转子铁芯气隙定子铁芯，构成闭合回路，如图6一1(a)所示主磁通少。穿过气隙，同时交链定子、转子绕组，并分别在定子、转子绕组中产生感应电动势。

155、转子感应电动势产生的转子电流，又与定子磁场相互作用产生电磁转矩，并驱动转子旋转，从而实现将异步电动机定子侧的电能传递给转子并转换成机械能输出。因此，主磁通起到了能量传递与转换的媒介作用上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析(2)漏磁通 除主磁通外的磁通称为漏磁通，它包括定子绕组的槽部漏磁通和端部漏磁通，以及由高次谐波磁动势所产生的谐波漏磁通。前两项漏磁通只交链定子绕组，而不交链于转子绕组，而高次谐波磁通实际上穿过气隙，同时交链定、转子绕组。由于高次谐波磁通对转子不产生有效转矩，另外它在定子绕组中感应电动势又很小，且其频率和定子前两项漏磁通在定子绕组中感应电动势频率又相同，它也具有漏磁

156、通的性质，所以就把它当作漏磁通来处理上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析2.空载运行时的电磁关系异步电动机的空载运行时的电磁关系如图6一2所示。定子三相绕组接三相对称电压，产生三相对称空载电流 I0。于是，定子三相绕组便产生一个以同步转速n，旋转的磁动势F0 。 F0将产生一个以同步转速n1，旋转的主磁通0 ，同时还产生少量只交链定子绕组本身的漏磁通少 。旋转的主磁通0切割定子绕组，在每相绕组中产生感应电动势E1 ，而漏磁通 1在每相定子绕组中产生漏电动势E1 ，空载电流I。流过每相定子绕组时，在绕组电阻上还将产生电压降I0Ra。这样，在定子一相绕组上，外加电压U1与绕组中的 E1

157、 、 E1、I0R1 ，相平衡。其电磁关系如图6一2所示上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析电动机空载运行时，转子转速非常接近同步转速n1 ，此时定子旋转磁场几乎不切割转子，所以转子绕组中的感应电动势E2 0，转子感应电流I2 0 ，所以空载时转子绕组几乎不产生磁动势。 3.空载电流与空载磁动势异步电动机空载运行时的定子电流称为空载电流，用 表示与变压器空载运行一样，异步电动机的空载电流 由两部分组成:一是用来产生主磁通的无功分量电流I ,另一是用来供给铁芯损耗的有功分量电流 即上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析由于 ，故空载电流基本上为一无功性质的电流，即 (二)空

158、载运行时的定子电压平衡方程和等效电路由于空载运行时的 ，因此只讨论定子电路1.定子电压平衡方程如图6一3所示，空载运行时，在定子每相绕组中，主电动势E,、漏电动势E,、电阻压降IR,与外加电源电压Il,相平衡。按照变压器一次侧各电磁量的正方向规定，可以写出定子每相电压方程式上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析1.定子电压平衡方程如图6一3所示，空载运行时，在定子每相绕组中，主电动势 、漏电动势 、电阻压降 与外加电源电压 相平衡。按照变压器一次侧各电磁量的正方向规定，可以写出定子每相电压方程式式中，感应电动势 的表达式为上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析与分析变压器相

159、似，感应电动势 ，可用励磁阻抗压降表示，漏电动势 可用漏电抗压降表示，分别为于是得到定子每相电压方程式为或上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析式中，Z m为励磁阻抗， Z m = R m + j X m, ; R m为励磁电阻，反映铁芯损耗的等效电阻; X m为励磁电抗，反映主磁通少。大小的等效电抗; Z 1为定子漏电抗， Z 1 = R 1 + j X 1; R1为定子每相绕组电阻; X 1为定子每相绕组漏电抗，反映定子漏磁通 大小的等效电抗。2.定子等效电路根据上面的公式可画出异步电动机空载运行时的等效电路，如图6 -4所示。可见，与变压器空载时的等效电路相同。但由于异步电动机

160、定子、转子之间存在气隙，致使各电抗的大小与变压器有较大的差别。异步电动机的励磁阻抗比变压器的小，而漏电抗比变压器的大上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析二、三相异步电动机的负载运行所谓三相异步电动机的负载运行是指异步电动机的定子外接三相交流电压，转子带上机械负载时的运行状态。(一)负载运行时的电磁关系异步电动机空载运行时，转子转速接近同步转速，转子侧此时转子绕组几乎不产生磁场，气隙主磁通 ，主要由定子磁动势 产生。上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析当异步电动机转轴带上机械负载后，因负载阻力矩的作用，将使转子转速下降，定子旋转磁场切割转子绕组的相对速度 增大，于是转子感

161、应电动势 和转子电流 增大。此时，转子多相(笼型转子)或三相(绕线转子)对称绕组也将产生基波旋转磁动势。此时的电磁关系如图6 -5所示。上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析 通过分析可得，转子磁动势 与定子磁动势 的转向相同，且均以同步转速n1旋转，二者在空间相对静止，形成合成磁动势因此负载运行时主磁通 是由合成磁动势 产生的，即由 和共同产生的。 以同步转速n1旋转，分别在定子、转子绕组中产生感应电动势 。同时， 还产生仅交链定子绕组的漏磁通并在定子绕组中产生漏电动势 ， 也产生仅交链转子绕组的漏磁通 ，并在转子绕组中产生漏电动势 。此外定子电流在定子绕组中引起电阻压降 ;转子电

162、流在转子绕组中引起电阻压降 这样， 在定子一相绕组中，外加电压II，与绕组中的相平衡;在闭合的转子一相绕组中， 三者自相平衡上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析(二)转子绕组各电磁量的特点1.转子感应电动势的频率感应电动势的频率正比于导体与磁场的相对切割速度，故转子电动势的频率为因为电网频率f 1=50 Hz为一定值，故转子感应电动势的频率f 2与转差率,s成正比，即与转子转速有关，当转子不转时，n =0, ,s =1, f2 =f 1=50 Hz;理想空载时，n n 1 ,s 0，则f 2 0;异步电动机在额定运行时，转差率,s通常在0. 01 0. 06之间，此时转子感应电动势

163、的频率仅在0. 53 Hz之间。上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析2.转子绕组的感应电动势转子旋转时，转子每相感应电动势为E2s若转子不转，其感应电动势频率 f2=f1，故此时的感应电动势E2与f1的关系于是得到上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析当电源电压U1一定时，0基本不变， E2近似为常值，但E2s却与转差率,s成正比变化。当转子不转时，转差率s=1，此时转子感应电动势凡最大，即E2s = E2;当转速增加时，转差率,s减小，转子电动势E2s随之减小;正常运行时的转差率,s很小，故转子感应电动势E2s很小上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析3.转子

164、绕组的漏阻杭由于电抗与频率成正比，故转子旋转时的转子绕组漏电抗X2s为转子不转时， f2=f1 ，此时转子绕组漏电抗为因此，转子旋转与转子不转时，二者转子绕组漏电抗关系为式中， X2为转子绕组的漏电感常数，故凡为常数，但X2却与转差率,s成正比变化。上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析同样，在转子不转时，,s = 1，转子绕组漏电抗X2s最大，即X2s = X2。当转子转动时， X2s随转子转速的升高、转差率的减小而减小综上所述，转子电流的频率f2、感应电动势E2s 、漏电抗X2s均与转差率,s有关，因此说转差率、是异步电动机的一个重要参数转子绕组的漏阻抗为式中，R2为转子绕组电阻

165、上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析 4.转子绕组的电流异步电动机的转子绕组为闭合绕组，转子电流为 转子绕组电流L,也与转差率,s有关。当,s = 0时，I2= 0;当转子转速降低时，转差率,s增大，转子电流也随之增大5.转子绕组的功率因数上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析 公式说明，转子功率因数与转差率有关，当转差率增大时，转子功率因数则减小。6.转子旋转磁动势转子绕组流过三相或多相对称电流时产生圆形旋转磁动势。其特点为:(1)转向与转子电流相序一致可以证明，转子电流相序与定子旋转磁动势方向相同，由此可知，转子旋转磁动势的方向与转子电流相序一致。(2)转子磁动势相对

166、于转子的转速为上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析即转子磁动势的转速也与转差率成正比。转子旋转磁动势相对定子的速度为由此可见，无论转子转速怎样变化，定、转子磁动势总是以同速、同向在空间旋转，两者在空间上总是保持相对静止。上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析 (三)负载时的磁动势平衡方程式异步电动机负载运行时，定子电流产生定子磁动势 ，转子电流产生转子磁动势 。有这两个磁动势在空间同速、同向旋转，相对静止。 与 的合成磁动势即为励磁磁动势，则有磁动势平衡方程式，即上式改写为上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析表明:定子旋转磁动势包括两个分量:一个是励磁磁动势，

167、它用来产生气隙磁通;另一个是负载分量，它用来平衡转子磁动势，即用来抵消转子磁动势对主磁通的影响。将多相对称绕组磁动势公式带入式(6一19)中，整理后可得式中， 为异步电动机的变流比。 所以，当异步电动机空载运行时，转子电流 ，定子电流 主要为励磁电流;负载运行时，定子电流将随负载增大而增大。显然，异步电动机定子、转子之间的电流关系与变压器一次、二次绕组之间的电流关系相似上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析(四)负载时的电动势平衡方程在定子电路中，主电动势 、漏电动势 、定子绕组电阻压降与外加电源电压 相平衡，此时定子电流为 。在转子电路中，由于转子为短路绕组，故主电动势 、漏电动势

168、 ;和转子绕组电阻压降 相平衡。因此，根据基尔霍夫电压定律可写出定子侧电动势平衡方程为转子侧电动势平衡方程为上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析式中， ，转子不动时的转子绕组感应电动势 两者之比用k e来表示，称为电动势变比，即(五)负载时的等效电路1.折算(1)频率拆算频率拆算就是用一个等效的转子电路代替实际旋转的转子系统，而等效的转子电路应与定子电路有相同的频率。根据前面的分析可知，只有当转子静止时，转子电路才与定子电路有相同的频率。所以频率拆算的实质就是把旋转的转子等效成静止的转子。上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析在拆算的过程中，需要电机的电磁效应不变，因而有

169、两个条件:一个是保持转子电路对定子电路的影响不变，而这一影响是通过转子磁动势 来实现的，所以进行频率拆算时，应保持转子磁动势 不变，要达到这一点，只要使被等效静止的转子的电流大小和相位与原转子旋转时的电流大小和相位一样即可;二是被等效的转子电路的功率和损耗与原转子旋转时一样。上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析转子电路电流根据公式(6一24)可知，频率拆算方法只要把原转子电路的R2变换为 即,在原转子旋转的电路中串入一个 的附加电阻即可，实际的旋转转子轴上有机械损耗和机械功率输出。频率拆算后，转子静止，没有机械损耗和机械功率输出，但电路中多了一个附加电阻 根据能量守恒关系，该电阻消

170、耗的功率等效机械损耗和机械功率之和总的机械功率。上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析从等效电路角度，可以把 看成是异步电动机的“电阻负载”，其上的压降可以看成是转子回路的端电压(2)绕组拆算转子绕组拆算的目的是使转子绕组与定子绕组相同。即用一个和定子绕组具有相同相数m1、匝数N1和绕组系数k w1的等效转子绕组，来代替实际具有相数m 2、匝数N2和绕组系数k w2的转子绕组。绕组拆算的原则仍然是要保持 不变，转子各功率不变。上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析下面分别对转子的电流、电动势、漏阻抗进行折算转子电流的拆算根据拆算前、后转子磁动势F2不变的原则，可得拆算后的转

171、子电流为式中 为异步电动机的变流比。上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析转子电动势的拆算根据拆算前、后转子视在功率不变原则，得折算后的转子电动势为同理，转子端电压的折算值为上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析式中. 为异步电动机的变电动势比。转子漏阻抗的拆算。根据拆算前、后转子电阻消耗有功、无功功率不变原则，得折算后的转子电阻为上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析根据折算前、后转子无功功率不变的原则，可得折算后的漏电抗为式中，k e k i为异步电动机的变阻比上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析2.等效电路经过转子拆算后的等效电路如图6一6所示。

172、经过转子拆算后，将转子各量用拆算值表示，异步电动机的基本方程式为定子电压方程转子电压方程磁动势平衡方程定子感应电动势上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析转子感应电动势转子端电压(1)T形等效电路由基本方程可以作出等效电路，如图6 -7所示上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析由等效电路分析可知:当转子不转(如堵转)时，n=0, s=1，则附加电阻 总机械功率为零，此时异步电动机处于短路运行状态，定、转子电流均很大当转子处于同步转速旋转 等效电路近乎开路，转子电流很小，总机械功率也很小，相当于异步电动机空载运行上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机运行分析 (2)简化等效

173、电路T形等效电路为串、并联混联电路，计算比较麻烦，因此实际应用时常需进行简化。变压器的简化等效电路是把励磁电流完全略去，即直接去掉励磁支路而得到的。在异步电动机中，由于气隙的存在，励磁电流较大，把励磁电流完全略去会带来较大误差。此时可以把励磁支路移到等效电路的输入端，同时在励磁支路中串入R1和X,1用来校正因励磁支路电压升高对励磁电流的影响，这样得到一个并联的简化等效电路，如图6一8所示。当然，利用简化等效电路计算会引起一定的误差，但对容量较大的异步电动机而言，这种误差是不大的，能够满足工程上所需求的准确度。上一页返回任务二 三相异步电动机参数测定实验一、空载试验空载试验的目的是确定电动机的励

174、磁参数R m、 X m以及铁损耗P Fe. 机械损耗P m e c (一)实验过程如图6 -9所示，试验时，电动机轴上不带任何负载，定子接到额定频率的对称三相电源上，将电动机运转一段时间(30 min)使其机械损耗达到稳定值，然后用调压器TC改变电源电压的大小，使定子端电压从(1. 11.3)U1N开始，逐渐降低到转速开始波动，定子电流也开始波动时所示对应的最低电压(约为0. 2 UN)为止，测取8一10点。每次记录电动机的端电压U1 ，空载电流I 0 ，空载输入功率P 0和转速n，即可得电动机的空载特性 ，如图6-10所示下一页返回任务二 三相异步电动机参数测定实验(二)铁耗与机械损耗的分离

175、空载时，转子铜损耗和附加损耗很小，可忽略不计。此时电动机的三相输入功率全部用以补偿定子铜损耗、铁损耗和转子的机械损耗，即所以从空载功率减去定子铜损耗，就可得到铁损耗和机械功率损耗两项之和上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机参数测定实验由于铁损耗P Fe与磁通密度的平方成正比，因此可认为它与 成正比，而机械损耗的大小仅与转速有关，与端电压高低无关，可认为P m e c是个常数。因此，把不同电压下的机械损耗和铁损耗两项之和与端电压的平方值画成曲线 ，并把这一曲线延长到 U1 处，如图6一11虚线所示。则虚线以下部分就表示与电源电压大小无关的机械损耗，虚线以上部分就是铁损耗。上一页 下一页返回任

176、务二 三相异步电动机参数测定实验(三)励磁参数的计算如图6一12所示，在空载实验测得的数据中，取U1 = UN对应的I。和P。值可以算出式中， P。是测得的三相功率， U1 、 IN分别为定子相电压和相电流 励磁电阻和励磁电抗为上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机参数测定实验式中，定子每相电阻R1可用电桥测得，定子每相漏电抗X1可由下面短路实验测得。二、短路试验(一)试验过程试验前，如果是绕线转子异步电动机，转子绕组应予以短路(笼型异步电动机转子本身已短路)，并将转子堵住不转，故短路试验又称为堵转试验上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机参数测定实验如图6一13所示，试验时，定子外施对称

177、三相低电压(约0.4 UN)，控制定子短路电流Is不超过1. 2 IN 。用调压器TC逐渐减小外加电压，使Is从1. 2 IN 逐渐减小到0. 3 IN左右为止，测量5一7次，每次记录电动机的外加电压U1 、定子短路电流Is和短路功率Ps 。从而可画出电动机的短路特性曲线 ，如图6一14所示上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机参数测定实验(二)短路损耗异步电动机堵转时，转差率堵转试验时外加电压很低，铁损耗可忽略，考虑到 ，或励磁电流远小于短路电流，可认为励磁支路开路。故堵转时等效电路如图6一15所示。由于堵转试验时，转速n =0，机械损耗P mec = 0，所以定子输入的功率P都消耗在定子

178、、转子的电阻上，即上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机参数测定实验(三)短路参数计算如图6-15所示，在短路试验测得的数据中，取I s= I N对应的U1和Ps值，可以算出短路阻抗Zs 、短路电阻Rs和短路电抗Xs即式中，P是测得的三相功率， U1, I N分别为定子相电压和相电流转子电阻为对于X1 、和 无法用实验的方法分开，对大、中型异步电动机，可认为上一页返回 图6一1 主磁通和漏磁通返回(a)主磁通和槽漏磁通主磁通和槽漏磁通;(b)槽漏磁通槽漏磁通;(c)端部漏磁通端部漏磁通图6一2 空载运行时的电磁关系返回图6一3 定子电路各量正方向返回图6一4 空载时的定子每相等效电路返回图6

179、一5 负载运行时的电磁关系返回图6一6 转子折算后的定子、转子等效电路返回(a)定子电路定子电路;(b)转子电路转子电路(静止的静止的)图6一7 异步电动机的T形等效电路返回图6一8 异步电动机简化等效电路返回图6 -9 三相异步电动机空载试验接线图返回图6-10 异步电动机的空载特性返回图6一11 铁损耗与机械损耗的分离返回图6一12 异步电动机空载等效电路返回图6一13 三相异步电动机短路试验接线图返回图6一14 感应电动机的短路特性返回图6-15 异步电动机堵转时的等效电路返回项目七 三相异步电动机固有机械特性绘制 任务一 三相异步电动机的基本方程 任务二 三相异步电动机的机械特性 任务

180、一 三相异步电动机的基木方程一、功率平衡方程式异步电动机的功率传递过程可用T形等效电路来分析，如图7一1所示。由于等效电路为一相电路，且拆算后的转子相数与定子相数相同，均为m1相，所以异步电动机的各项功率及损耗应等于等效电路中的计算值再乘以相数m1 。下面从定子输入端开始，按功率传递过程依次写出各项功率及损耗的计算公式。下一页返回任务一 三相异步电动机的基木方程 (1)输入功率P 1 由电网供给异步电动机的电功率。设 为定子的功率因素，则(2)定子铜耗P C u 1、:定子电流I 1在定子绕组电阻R 1上产生的铜损耗(3)定子铁耗P Fe旋转磁场在定子铁芯中产生的涡流和磁滞损耗 由于旋转磁场切

181、割转子的速度很低，转子铁芯中磁通交变的频率很低，通常仅为13 Hz，所以转子铁耗很小，可以忽略不计上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机的基木方程 (4)电磁功率P e m由气隙旋转磁场通过电磁感应传递到转子的功率，称为电磁功率P e m 。(5)转子铜损耗P C u 2转子电流I 2在转子绕组电阻R 2上产生的铜损耗(6)总机械功率P m e c :电磁功率P e m减去转子铜损耗P C u 2后余下的功率，是由电能转换成机械能所对应的功率，称为总机械功率。即上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机的基木方程(7)机械损耗P m e c:电动机运行时，转轴旋转会产生轴承及风阻摩擦等损耗，这

182、些损耗称为机械损耗。机械损耗在等效电路中没有体现出来，但它是由总机械功率P m e c来提供的。(8)附加损耗P ad:由于电动机的定子、转子开槽以及电机中存在高次谐波磁场等原因，会产生少量的附加损耗。附加损耗一般不容易计算，往往根据经验估算。在大型异步电动机中， P ad约为额定功率的0.5%;在中、小型异步电动机中， P ad可达额定功率的1%3 %，或更大些。附加损耗P ad也是由总机械功率P m e c以来提供的。(9)输出功率P 2:总机械功率已减去机械损耗P m e c以和附加损耗P ad以后，即为电动机转轴输出的机械功率。即机械功率平衡关系为上一页 下一页返回任务一 三相异步电动

183、机的基木方程式中， P 0= P m e c + P ad称为电动机的空载损耗综上分析，可以归纳出异步电动机的功率平衡方程式式中 为电动机的总损耗。异步电动机的功率流程图如图7 -2所示上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机的基木方程电动机的效率为输出功率与输入功率之比，即异步电动机的额定运行时的效率在72 %93 %，电动机的容量越大，效率越高。根据前面的公式，可得电磁功率P e m、转子铜耗PCu2、总机械功率P m e c三者之间的关系为上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机的基木方程上面的公式说明，通过气隙由定子传递到转子的电磁功率，只有一小部分被转子电阻消耗掉了，其余绝大部分转换

184、成了机械功率。转差率越大，转子铜耗所占比例越大，总机械功率越小，电动机效率就越低。因此，电动机正常运行时转差率很小，通常,s=0. 020. 06二、转矩平衡方程式由动力学可知，旋转体的机械功率尸、机械角速度月与转矩T之间的关系为T = Pl,f2所以将机械功率平衡方程式两边同除以机械角速度 可得异步电动机稳态运行时的转矩平衡方程式上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机的基木方程式中 称为电磁转矩，它是驱动电动机旋转的转矩;为电动机转轴输出的机械转矩，也就是负载转矩; 为电动机的空载转矩，它是由机械损耗P m e c和附加损耗P ad所引起的阻转矩。上面的公式说明，电动机稳态运行时，驱动性质

185、的电磁转矩T e m与制动性质的输出转矩T 2及空载转矩T 0 ，相平衡 上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机的基木方程 通过上面的公式可见，电磁转矩用机械量表示时，它等于总机械功率除以转子的机械角速度;用电磁量表示时，它等于电磁功率除以磁场的同步角速度。为了计算的方便，通常将电磁转矩的公式写成上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机的基木方程三、三相异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性是指在额定电压和额定频率下，电动机的转速n，输出转矩兀、定子电流I,、功率因素 ,、效率 等随输出功率P2变化的关系曲线，工作特性可以通过试验测得，也可以利用等效电路计算得到。如图7一3所示为三相异步电

186、动机的工作特性曲线。下面分别加以说明。上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机的基木方程(一)转速特性n=f ( P2 )空载时，输出功率P2 = 0，转子转速接近于同步转速，即n n1 。负载增加时，转速n将下降，旋转磁场以较大的转差速度 切割转子，使转子导体中的感应电动势及电流增加，以便产生较大的电磁转矩与机械负载转矩相平衡。额定运行时，转差率很小，一般SN=0.01 0.06，相应的转速n N =( 1-SN) n 1 =( 0. 99 - 0. 94 ) n 1 。这表明负载由空载增加到额定值时，转速n仅下降1 %6 %，故转速特性， n=f ( P2 )是一条稍微向下倾斜的曲线上一页

187、 下一页返回任务一 三相异步电动机的基木方程(二)转矩特性T2=f(P2)由输出转矩 可知，如果，n为常数，则T2与P2成正比，即T2=f(P2)应该是通过原点的一条直线。但随负载增加，转速n略有下降，故转矩特性T2=f(P2)是一条略微上翘的曲线。(三)定子电流特性I2=f(P2)由磁动势平衡方程式 可知，空载时，转子电流定子电流 。当负载增加时，转速下降，转子电流增大，定子电流也相应增加因此定子电流 随输出功率P2增加而增加。 (四)定子功率因素特性 空载时，定子电流主要是无功性质的励磁电流，故功率因素很低，约为0. 2。上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机的基木方程负载后，由于要输出

188、一定的机械功率，根据功率平衡关系可知，输入功率将随之增加，即定子电流中的有功分量随之增加，所以功率因素逐渐提高。在额定负载附近，功率因素将达到最大数值，一般为0. 80. 9。负载超过额定值后，由于转速下降较多，转差率、增大较多，转子漏抗迅速增大，转子功率因素角 增大较快，故转子功率因素 将下降，于是转子电流无功分量增大，与之相平衡的定子电流无功分量也增大，致使电动机功率因素 下降(五)效率特性=f ( P2 )电动机在正常运行范围内，其主磁通和转速变化很小，铁芯损耗 P F e和机械损耗P m e c基本不变，故称为不变损耗;而铜损耗P Cu1+ P m e c和附加损耗P ad是随负载变化

189、而变化的，所以称为可变损耗上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机的基木方程根据效率公式 可知，空载时， P2=0，=0负载运行时，随着P2增加，也随之增加。当负载增加到可变损耗与不变损耗相等时，效率达最大值。此后负载增加，由于定子、转子的电流增加，可变损耗增加很快，效率反而降低。对中小型异步电动机，工作在( 0. 751)PN范围内效率最高。异步电动机的效率通常在74%94%之间，电动机的容量越大，其额定效率越高。由于额定负载附近的功率因素和效率均较高，因此电动机应运行在额定负载附近。所以电动机容量的选择要与负载容量相匹配，若电动机容量选择过大，电动机长期处于轻载运行，效率和功率因素均较低，

190、很不经济上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性一、三相异步电动机机械特性的三种表达式 三相异步电动机的机械特性是指电动机电磁转矩T e m与转速n之间的关系，即n=f (T e m )。因为异步电动机的转速n与转差率,s之间存在着一定的关系，所以异步电动机的机械特性通常也用, n=f (T e m )的形式表示。(一)物理表达式根据T形等效电路，电磁功率可以表示为再考虑到转子电动势 则可推得异步电动机电磁转矩的物理表达式为下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性式中 为转矩常数，对于已制成的电机，CT为一常数公式表明，异步电动机的电磁转矩是由主磁通 和转子电流的有功分量形 相互作

191、用产生的，它是电磁力定律在异步电动机中的具体体现。物理表达式反映了异步电动机电磁转矩产生的物理本质，但没有直接反映出电磁转矩与电动机参数之间的关系。在分析或计算电磁转矩特性时，通常采用下面介绍的参数表达式。 上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性(二)参数表达式用电动机参数表示的电磁转矩为根据简化等效电路，可得转子电流有效值为上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性代入可以得到异步电动机电磁转矩的参数表达式公式表明，电磁转矩与电源电压的平方成正比，与电源的频率成反比。对于制造好的电机来说，电机的各阻抗参数都是常数，如果外加电压及频率不变，则电磁转矩Tem只是转差率的函数。

192、当取不同的转差率,s时，可以计算出相应的电磁转矩Tem ，由此可画出异步电动机的转矩特性曲线 ，如图7 -4所示。如果以转速n为纵坐标，转矩Tem为横坐标，得到的n =f(Tem)曲线称为电动机的机械特性，如图7一5所示上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性异步电动机的转矩特性是一条非线性曲线，以转差率、.为界分为两部分:(1)线性段:nssm，为异步电动机的稳定运行区。电动机稳定运行时，工作点在该段上。(2)非线性段:s m s 1，通常为不稳定运行区。电动机在非线性段通常不能稳定运行。(三)实用表达式机械特性的参数表达式清楚地表示了转矩与转差率、参数之间的关系，用它分析各种参数

193、对机械特性的影响是很方便的。但是，针对电力拖动中的具体电动机而言，其参数是未知的，欲求得其机械特性的参数表达式显然是困难的。因此希望能够利用电动机的技术数据和铭牌数据求得电动机的机械特性，即机械特性的实用表达式。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性在忽略R1的条件下，根据前面公式可以推导出，电动机机械特性的实用表达式工程上常根据电机的额定功率、额定转速、过载能力来求出实用表达式。方法是上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性公式中，PN的单位为kW ; n N 的单位为r/min。最大转矩为额定转差率为代入后可以得出求出T m和s m后，实用表达式便成为已知的机械特性方

194、程式。只要给定一系列的,s值，便可求出相应的T e m值，即可画出机械特性曲线。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性上述异步电动机机械特性的三种表达式，虽然都能用来表征电动机的运行性能，但其应用场合各有不同。一般来说，物理表达式适用于对电动机的运行作定性分析;参数表达式适用于分析各种参数变化对电动机运行性能的影响;实用表达式适用于电动机机械特性的工程计算。二、三相异步电动机的固有机械特性(一)固有机械特性的分析三相感应电动机的固有机械特性是指感应电动机工作在额定电压和额定频率下，按规定的接线方式接线，定、转子外界电阻为零时，n与Tem的关系。根据电磁转矩的参数表达式可绘出感应电动

195、机的固有机械特性，如图7一6所示。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性当同步转速n1为正时，机械特性曲线跨越第一、二、四象限在第一象限，旋转磁场的转向与转子转向一致，而0nn1，转差率0s n1，故s 0, T e m 0，电动机处于发电运行状态;第四象限，旋转磁场的转向与转子转向相反， n1 0, n 1，此时T e m0，电动机处于电磁制动运行状态三相异步电动机的第一象限的机械特性曲线有3个运行点值得关注，即图中的A、B, C 3点上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性1.同步转速点A同步转速点是电动机的理想空载点，即转子转速达到了同步转速。此时 转子电流I 2

196、=0，显然，如果没有外界转矩的作用，异步电动机是不可能运行于这一点的。2.最大转矩点B最大转矩点是机械特性曲线中线性段(A-B)与非线性段(B-C)的分界点，此时，电磁转矩为最大值T max ，相应的转差率为s m 。通常情况下，电动机在线性段上工作是稳定的，而在非线性段上工作是不稳定的，因此，称s m为临界转差率。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性T max点由于是T e m -s曲线的最大点，所以可用对上式求导，并令其导数为0的力、法求得临界转差率为把上式代入转矩方程中，得最大转矩式中，“+”号适用于电动运行状态(第一象限);“-”号适用于发电运行状态或回馈制动运行状态(第

197、二象限)。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性从以上两式可得出以下结论:(1)最大转矩T max与定子电压U1的平方成正比，而s m与U1无关;(2)最大转矩T max与转子电阻无关，. s m与 成正比;(3)最大转矩T max和s m都近似与 成反比;(4)若忽略R1，最大转矩 T max随频率增加而减小，且正比于为了保证电动机的稳定运行，不至于因短时过载而停止运转，要求电动机有一定的过载能力。异步电动机的过载能力用最大转矩T max与额定转矩T N之比来表示，称为过载能力或过载倍数，用 m表示，即上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性过载倍数入，是异步电动机的主

198、要性能技术指标。通常异步电动机的过载倍数 m =1. 82.2,起重冶金用电动机 m = 2. 22. 8 3.启动点C启动点C，,s=1,n=0电磁转矩为启动转矩T st 。把,s = 1代入参数表达式中可得由上式可得以下结论:(1) T s t与电压U1的二次方成正比;(2)在一定范围内，增加转子回路电阻 ，可以增大启动转矩T s t;(3)电抗参数 越大， T s t就越小异步电动机的启动转矩T s t与额定转矩T N之比用启动转矩倍数K m来表示，即上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性启动转矩倍数K m也是笼型异步电动机的重要性能指标之一。启动时，当T s t大于负载转矩

199、T 2电动机才能启动一般将异步电动机的特性曲线分为两部分:(1)转差率0、 s m部分:在这一部分， T e m与,s的关系近似成正比，即,s增大时， T e m也随之增大，根据电力拖动系统稳定运行的条件，可知该部分是异步电动机稳定运行区。只要负载转矩小于电动机的最大转矩T e m ，电动机就能在该区域中稳定运行。(2)转差率 s m1部分:在这一部分， T e m与s的关系近似成反比，即s增大时， T e m反而减小，与0 s m部分的结论相反，该部分为异步电动机的不稳定运行区(风机、泵类负载除外)。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性(二)人为机械特性的分析人为改变电动机的某

200、个参数后所得到的机械特性，称为人为机械特性，如改变U1,f1、P，改变定子回路电阻或电抗，改变转子回路电阻或电抗，等等1.降低定子端电压的人为特性电动机的其他参数都与固有特性相同，仅降低定子端电压，这样所得到的人为特性，称为降低定子端电压的人为特性，其特点如下。(1)降压后同步转速n1不变，即不同U1的人为特性都通过固有特性上的同步转速点。(2)降压后，最大转矩T m ax,随 成比例下降，但是临界转差率S m不变，为此，不同U 1时的人为特性的临界点的变化规律如图7一7所示。(3)降压后的启动转矩 也随 成比例下降上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的机械特性2.转子回路串对称三相电阻的

201、人为特性对于绕线转子异步电动机，如果其他参数都与固有特性时一样，仅在转子回路中串入对称三相电阻R ，所得的人为特性，称转子回路串对称三相电阻的人为特性。转子串电阻的人为特性曲线的特点如下。(1)同步转速n1,不变，所以不同R的人为特性都通过固有特性的同步转速点(2)临接转差率s m,会随转子电阻的增加而增加，但是T max不变为此，不同R，时的人为特性如图7一8所示。(3) 时，启动转矩T s t随着R的增加而增加;但是当时，启动转矩T s t随R的增加反而减小。上一页返回图7一1 异步电动机功率传递示意返回图7一2 异步电动机的功率流程返回图7一3 异步电动机的工作特性返回图7一4 三相异步

202、电动机的转矩特性曲线返回图7一5 三相异步电动机的机械特性曲线返回图7一6 感应电动机的固有机械特性返回图7一7 感应电动机降低电压时的人为特性返回图7一8 转子回路串接对称电阻时的人为特性返回项目八 交、直流电动机的启动 任务一 直流电动机的启动方法 任务二 三相异步电动机的启动方法 任务三 三相异步电动机启动控制线路 任务一 直流电动机的启动方法电动机的启动是指电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。电动机在启动瞬间(n =0)的电磁转矩称为启动转矩T s t，启动瞬间的电枢电流称为启动电流 I s t。启动转矩为 如果他励直流电动机在额定电压下直接启动，由于启动瞬间n =0

203、,E a=0故启动电流为下一页返回任务一 直流电动机的启动方法 因为电枢电阻尺很小，所以，直接启动电流将达到很大的数值，通常可达到(10 20) I N。过大的启动电流会引起电网电压下降，影响电网上其他用户;使电动机的换向严重恶化，甚至会烧坏电动机;同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。因此，除了个别容量很小的电动机外，一般直流电动机是不允许直接启动的。对直流电动机的启动，一般有如下要求:(1)要有足够大的启动转矩(2)启动电流要限制在一定的范围内。(3)启动设备要简单、可靠上一页 下一页返回任务一 直流电动机的启动方法 为了限制启动电流，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻启动或降低电

204、枢电压启动。无论采用哪种启动方法，启动时都应保证电动机的磁通达到最大值。这是因为在同样的电流下，大则T st大;而在同样的转矩下，大则T st可以小一些一、电枢回路串电阻启动电枢回路串电阻启动，主要应用于小容量电动机中。启动时，在电枢回路中串入启动变阻器，随着转速升高，逐渐切除变阻器的电阻，启动结束后切除全部启动电阻上一页 下一页返回任务一 直流电动机的启动方法电阻回路串电阻启动时的启动电流为式中， R st值应使大， I st不大于允许值。对于普通直流电动机，一般要求 I st (1.52) I N在启动电流产生的启动转矩作用下，电动机开始转动并逐渐加速，随着转速的升高，电枢电动势(反电动势

205、)Ea逐渐增大，使电枢电流逐渐减小，这样转速的上升就逐渐缓慢下来。为了缩短启动时间，保持电动机在启动过程中的加速不变，就要求在启动过程中电枢电流维持不变，因此随着电动机转速的升高，应将启动电阻平滑地切除，最后使电动机转速达到运行值。上一页 下一页返回任务一 直流电动机的启动方法 实际上，平滑地切除电阻是不可能的，一般是在电阻回路中串入多级(通常是2 5级)电阻，在启动过程中逐级加以切除。启动电阻的级数越多，启动过程就越快且越平稳，但所需要的控制设备就越多，投资也越大。图8一1所示是采用三级电阻启动时电动机的电路原理图及其机械特性。上一页 下一页返回任务一 直流电动机的启动方法 启动开始时，接触

206、器的触点5闭合，而S1 , S2 , S3断开，如图8-1 ( a)所示，额定电压加在电枢回路总电阻上，启动电流为 此时启动电流I 1和启动转矩T1均达到最大值(通常取额定值的两倍左右)。接入全部启动电阻时的人为特性如图8一1 (b)中的曲线1所示。启动瞬间对应的a点，因为启动转矩T1大于负载转矩TL ，所以电动机开始加速，电动势E a逐渐增大，电枢电流和电磁转矩逐渐减小，工作点沿曲线1箭头方向移动。当转速升高到n1、电流降至I 2、转矩减至兀(图中b点)时，触点S3闭合，切除电阻R st3; I 2称为切换电流，一般取。切除R st3后，电枢回路电阻减小为与之对应的人为特性如图8一1 (b)

207、中的曲线2。上一页 下一页返回任务一 直流电动机的启动方法在切除电阻瞬间，由于机械惯性，转速不能突变，所以电动机的工作点由h点沿水平方向跃变到曲线2上的c点。选择适当的各级启动电阻，可使c点的电流仍为I 1 ，这样电动机又处在最大转矩T1下进行加速，工作点沿曲线2箭头方向移动。当到达d点时，转速升至n 2，电流又降至I 2 ，转矩也降至兀，此时触点S2闭合，将R st2切除，电枢回路电阻变为R1= Ra + R st1 ，工作点由d点平移到人为特性曲线3上的e点。e点的电流和转矩仍为最大值，电动机又在最大转矩T1的作用下加速，工作点在曲线3上移动。当转速升至n3时，即在f点切除最后一级电阻R

208、st1后，电动机将过渡到固有特性上，并加速到h点处于稳定运行，启动过程结束上一页 下一页返回任务一 直流电动机的启动方法二、降压启动当直流电源电压可调时，可以采用降压方法启动。启动时，以较低的电源电压启动电动机，启动电流便随电压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电压，使启动电流和启动转矩保持在一定的数值上，从而保证电动机按需要的加速度升速降压启动虽然需要专用电源，设备投资较大，但它启动平稳，启动过程中能量损耗小，因而得到了广泛的应用。上一页返回任务二 三相异步电动机的启动方法 三相异步电动机在接通电源后，在启动的瞬间，由于转子尚未加速，此时n2=0, .s

209、 =1，旋转磁场以最大的相对速度切割转子导体，转子感应电动势的电流最大，致使定子启动电流I,.也很大，其值为额定电流的4 7倍。尽管启动电流很大，但因功率因数甚低，所以启动转矩T.较小过大的启动电流会引起电网电压明显降低，而且还影响接在同一电网的其他用电设备的正常运行，严重时连电动机本身也转不起来。如果是频繁启动，不仅使电动机温度升高，还会产生过大的电磁冲击，影响电动机的寿命。启动转矩小会使电动机启动时间拖长，既影响生产效率又会使电动机温度升高，如果小于负载转矩，电动机就根本不能启动下一页返回任务二 三相异步电动机的启动方法根据异步电动机存在着启动电流很大，而启动转矩却较小的问题，必须在启动瞬

210、间限制启动电流，并应尽可能的提高启动转矩，以加快启动过程对于容量和结构不同的异步电动机，考虑到性质和大小不同的负载，以及电网的容量，解决启动电流大启动转矩小的问题，要采取不同的启动方式。下面对笼型异步电动机和绕线转子异步电动机常用的几种启动方法进行讨论。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的启动方法一、三相笼型异步电动机的启动(一)直接启动所谓直接启动，就是利用刀开关或接触器将电动机定子绕组直接接到额定电压的电流上，故又称全压启动。直接启动的优点是启动设备和操作都比较简单，其缺点就是启动电流大、启动转矩小。对于小容量异步电动机，因电动机启动电流较小，且体积小、惯性小、启动快。一般说来，对电

211、网、对电动机本身都不会造成影响。因此，可以直接启动，但必须根据电源的容量来限制直接启动电动机的容量。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的启动方法在工程实践中，直接启动可按下列公式核定式中， I s t为电动机的启动电流; I N为电动机的额定电流; P N为电动机的额定功率，单位为kW ; PH为电源的总容量，单位为kV A如果不能满足式(8 -4)的要求，则必须采取限制启动电流的方法进行启动 (二)降压启动对中、大型笼型异步电动机，可采用降压启动方法，以限制启动电流。待电动机启动完毕，再恢复全压工作。但是降压启动的结果，会使启动转矩下降较多，因为Ts t与电源电压U1的平方成正比。所以

212、，降压启动只适用于在空载或轻载情况下启动电动机。下面介绍几种常用的降压启动方法。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的启动方法 1.定子电路串接电阻启动在定子电路中串接电阻启动线路如图8一2所示。启动时，先合上电源隔离开关SQ1，将SQ2扳向“启动”位置，电动机即串入电阻RQ启动。待转速接近稳定值时，将SQ2扳向“运行”位置， RQ被切除，使电动机恢复正常工作情况由于启动时，启动电流在RQ上产生一定的电压降，使得加在定子绕组的电压降低了，因此限制了启动电流。调节电阻R.的大小可以将启动电流限制在允许的范围内。采用定子串电阻降压启动时，虽然降低了启动电流，但也使启动转矩大大减小。上一页 下一

213、页返回任务二 三相异步电动机的启动方法假设定子串电阻启动后，定子端电压由U 1降低到 时，电动机参数保持不变，则启动电流与定子绕组端电压成正比，于是有式中， I 1st为直接启动电流; 为降压后的启动电流; Ku为启动电压降低的倍数，即电压比，Ku1因为在电动机参数不变的情况下，启动转矩与定子端电压平方成正比，故有显然启动转矩将大大减小。定子串电阻降压启动，只适用于空载和轻载启动。由于采用电阻降压启动时损耗较大，它一般用于低电压电动机启动中。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的启动方法2.星形/三角形(Y一)降压启动对于正常运行时定子绕组规定是三角形连接的三相异步电动机，启动时可以采用星

214、形连接，使电动机每相所承受的电压降低，因而降低了启动电流，待电动机启动完毕，再接成三角形，故称这种启动方式为星形/三角形降压启动，其接线原理线路如图8一3所示启动时，先将控制开关SA2投向星形位置，将定子绕组接成星形(电源电压如图8-4 (a)所示)，然后合上电源控制开关SA1，这时当转速上升后，再将SA2切换到三角形运行的位置上(电源电压如图8 -4 (b)所示)，电动机便接成三角形在全压下正常工作。Y一启动时，定子绕组承受的电压只“作三角形连接时的 ，启动电流为直接启动时的启动电流的1/3，而启动转矩也是未直接启动时的1/3上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的启动方法星形/三角形启动

215、转矩降低的倍数与电流降低的倍数相同。由于高电压电动机引出6个出线端子有困难，故星形/三角形启动一般仅用于500 V以下的低压电动机，且又限于正常运行时定子绕组作三角形连接。常见的额定电压标为380/220 V的电动机，其意思是:当电源线电压为380 V时用星形连接，线电压为220 V时用三角形连接。显然，当电源线电压为380 V时，这一类电动机就不能采用星形/三角形降压启动。星形/三角形降压启动的优点是启动设备简单，成本低，运行比较可靠，维护方便，所以广为应用上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的启动方法 3.自锅变压器降压启动自藕降压启动是利用自藕变压器将电网电压降低后再加到电动机定子绕

216、组上，待转速接近稳定值时再将电动机直接接到电网上。原理如图8 -5所示。设自藕变压器的电压比 则启动时，电动机所承受的电压为 启动电流为全压启动时的 启动转矩为全压启动时的1/3，与定子串电阻降压启动不同的是，定子串电阻降压启动时，电动机的启动电流就是电网电流;而自藕变压器降压启动时，电动机的启动电流与电网电流的关系则是自藕变压器一、二次电流的关系因一次电流 因此这时电网电流为电动机启动电流的毛，只有直接启动时的上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的启动方法上一页 下一页返回可见，采用自藕变压器降压启动，启动电流和启动转矩都降低 k2倍自藕变压器一般有23组抽头，其电压可以分别为原边电压U

217、1的80% , 65%或80 %、60 %、40 %。该种方法对定子绕组采用Y形或形接法的电动机都可以使用，缺点是体积大，重量重，价格较高，维修麻烦，且不允许频繁移动任务二 三相异步电动机的启动方法二、三相绕线型异步电动机的启动对于笼型异步电动机，无论采用哪一种降压启动方法来减小启动电流，电动机的启动转矩都随着减小。所以，对某些重载下启动的生产机械(如起重机、带运输机等)不仅要限制启动电流，而且还要求有足够大的启动转矩，在这种情况下就基本上排除了采用笼型转子异步电动机的可能性，而采用启动性能较好的绕线型异步电动机。通常绕线型转子异步电动机用转子电路串接电阻或串接频敏变阻器的方法实现启动。上一页

218、 下一页返回任务二 三相异步电动机的启动方法 (一)转子串电阻启动启动时，在转子电路串接启动电阻器，借以提高启动转矩，同时因转子电阻增大也限制了启动电流;启动结束，切除转子所串电阻为了在整个启动过程中得到比较大的启动转矩，需分几级切除启动电阻。启动接线图和特性曲线如图8一6所示启动开始时，先将启动电阻全部串入转子回路，然后合上电源开关，电动机开始转动。随着转速越来越大，经过串电阻调节后，电磁转矩随转速的变化如图8 -6 (b)中曲线4所示。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的启动方法例如启动后转速沿曲线4变化，转速由零升到a点转速时，切除一段电阻，此时电动机的转速跳变到曲线3的A点，转速

219、将沿曲线3的规律上升到h点，之后将串入的电阻逐渐切除，直到全部切除完毕，转速上升到正常转速，此时电动机稳定运行在曲线1的D点。启动结束后，要用举刷装置把电刷举起，同时把集电环短接。当电动机停止时，应把电刷放下，将电阻全部接入，为下一次启动做好准备上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的启动方法 绕线型转子异步电动机不仅能在转子回路串入电阻减小启动电流，增大启动转矩，而且还可以在小范围内进行调速，因此，广泛地应用于启动较困难的机械(如起重吊车、卷扬机等)上。但它的结构比笼型异步电动机复杂，造价高，效率也稍低。在启动过程中，当切除电阻时，转矩突然增大，会在机械部件上产生冲击。当电动机容量较大时，

220、转子电流很大，启动设备也将变得庞大，操作和维护工作量大。为了克服这些缺点，目前多采用频敏变阻器作为启动电阻上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的启动方法 (二)转子串频敏变阻器启动频敏变阻器的结构特点:它是一个三相铁芯线圈，其铁芯不用硅钢片而用厚钢板叠成。铁芯中产生涡流损耗和一部分磁滞损耗，铁芯损耗相当于一个等值电阻，其线圈又是一个电抗，故电阻和电抗都随频率变化而变化，故称频敏变阻器，它与绕线转子异步电动机的转子绕组相接，如图8 -7所示。电动机启动时，电阻绕组中的三相交流电通过频敏变阻器，在铁芯中便产生交变磁通，该磁通在铁芯中产生很强的涡流，使铁芯发热，产生涡流损耗，频敏变阻器线圈的等效

221、电阻随着频率的增大而增加，由于涡流损耗与频率的平方成正比，当电动机启动时(s=1)，转子电流(即频敏变阻器线圈中通过的电流)频率最高(f 2=f1)，因此频敏变阻器的电阻和感抗最大。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的启动方法启动后，随着转子转速的逐渐升高，转子电流频率(f 2= sf1)便逐渐降低，于是频敏变阻器铁芯中的涡流损耗及等效电阻也随之减小。实际上频敏电阻器相当于一个电抗器，它的电阻是随交变电流的频率而变化的，故称为频敏变阻器，它正好满足了绕线型转子异步电动机启动的要求。由于频敏变阻器在工作时总存在着一定的阻抗，使得机械特性比固有机械特性软一些。因此，在启动完毕后，可用接触器将

222、频敏变阻器短接，使电动机在固有特性上运行。频敏变阻器是一种静止的无触点变阻器，它具有结构简单、启动平滑、运行可靠、成本低廉、维护方便等优点。上一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路一、低压电器的定义和分类(一)低压电器定义凡是自动和手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象进行切换、控制、保护、检测、变换和调节目的的电器元件统称为电器。低压电器是指用于交流额定电压1 200 V及以下、直流额定电压1 500 V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。(二)低压电器的分类1.按用途分类(1)控制电器。用于各种控制电路和控制系统的电器。例如接触器、控制器、启动器等(2)主令电

223、器。用于自动控制系统中发送控制指令的电器。如按钮开关、主令开关、行程开关等下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路(3)保护电器。用于保护电路及用电设备的电器。如熔断器、热继电器、避雷器等。(4)配电电器。用于电能输送和分配的电器。如断路器、刀开关等(5)执行电器。用于完成某种动作或传动功能的电器。如电磁铁、电磁离合器等。2.按工作原理分类(1)电磁式电器。依据电磁感应原理来工作的电器。如交、直流接触器，各种电磁式继电器等。(2)非电量控制电器。电器的工作是靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器。如刀开关、速度继电器、压力继电器、温度继电器等上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控

224、制线路二、低压电器介绍(一)开关低压开关电器主要用作电源的隔离、线路的保护与控制。常用的开关电器有刀开关、组合开关、低压断路器等1.刀开关刀开关又称闸刀开关，是一种结构最简单、应用最广泛的手动电器。在低压电路中，作为不频繁接通和分断电路用，或用来将电路与电源隔离如图8 -8所示，刀开关由操作手柄、触刀、静插座和绝缘底板组成。推动手柄来实现触刀插入插座与脱离插座的控制，已达到接通电路和分断电路的要求。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路常见刀开关有单极、双极和三极，其图形表示符号见图8一9。刀开关的分类很多，下面只介绍负荷开关。负荷开关包括开启式负荷开关和封闭式负荷开关两种。2.

225、开启式负荷开关开启式负荷开关又称为瓷底胶盖刀开关，简称闸刀开关。生产中常用的是HK系列开启式负荷开关，适用于照明和小容量电动机控制线路中，供手动不频繁地接通和分断电路，并起短路保护作用。HK系列负荷开关由刀开关和熔断器组合而成，结构如图8一10 (a)所示开关的瓷底座上装有进线座、静触点、熔体、出线座和带瓷质手柄的刀式动触点，上面盖有胶盖以防止操作时触及带电体或分断时产生的电弧飞出伤人。开启式负荷开关在电路图中的符号如图8一10 (b)所示上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 3.组合开关组合开关又称转换开关，常用于交流50 Hz , 380 V以下及直流220 V以下的电气线

226、路中，供手动不频繁的接通和分断电路、电源开关或控制5 kW以下小容量异步电动机的启动、停止和正反转组合开关的外形与结构如图8一11所示。它实际上就是由多节触点组合而成的刀开关。与普通闸刀开关的区别是转换开关用动触片代替闸刀，操作手柄在平行于安装面的平面内可左右转动。开关的三对静触点分别装在三层绝缘垫板上，并附有接线柱，用于与电源及用电设备相接。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路动触点是用磷铜片(或硬紫铜片)和具有良好灭弧性能的绝缘钢纸板铆合而成，并和绝缘垫板一起套在附有手柄的方形绝缘转轴上。手柄和转轴能在平行于安装面的平面内沿顺时针或逆时针方向每次转动900，带动三个动触点分

227、别与三对静触点接触或分离，实现接通或分断电路的目的。开关的顶盖部分是由滑板、凸轮、扭簧和手柄等构成的操作机构由于采用了扭簧储能，可使触点快速闭合或分断，从而提高了开关的通断能力。组合开关有单极、双极和多极之分。普通类型的转换开关各极是同时通断的;特殊类型的转换开关是各极交替通断，以满足不同的控制要求。其表示方法类似于万能转换开关组合开关的常用产品有:HZ6 , HZ10 , HZ15系列。一般在电气控制线路中普遍采用的是HZ10系列的组合开关上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 4.低压断路器低压断路器即低压自动空气开关，又称自动空气断路器。它既能带负荷通断电路，又能在失压、短

228、路和过负荷时自动跳闸，保护线路和电气设备，是低压配电网络和电力拖动系统中常用的重要保护电器之一。低压断路器具有操作安全、工作可靠、动作值可调、分断能力较强等优点，因此得到广泛应用。以小电流系列中DZS-20型低压断路器为例，其外形和结构如图8一12所示。断路器主要由动触点、静触点、灭弧装置、操作机构、热脱扣器、电磁脱扣器及外壳等部分组成。其结构采用立体布置，操作机构在中间，上面是由加热元件和双金属片等构成的热脱扣器，用于过载保护。热脱扣器还配有电流调节装置，可以调节整定电流。下面是由线圈和铁芯等组成的电磁脱扣器，作短路保护，它也有一个电流调节装置，调节瞬时脱扣整定电流。上一页 下一页返回任务三

229、 三相异步电动机启动控制线路主触点在操作机构后面，由动触点和静触点组成，配有栅片灭弧装置，用以接通和分断主回路的大电流。另外还有动合辅助触点、动断辅助触点各一对。动合触点、动断触点指的是在电器没有外力作用、没有带电时触点的自然状态。当接触器未工作或线圈未通电时处于断开状态的触点称为动合触点(有时称常开触头)，处于接通状态的触点称为动断触点(有时称常闭触头)。辅助触点可作为信号指示或控制电路用。主触点、辅助触点的接线柱均伸出壳外，以便于接线。在外壳顶部还伸出接通(绿色)和分断(红色)按钮，通过储能弹簧和杠杆机构实现断路器的手动接通和分断操作上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路断路

230、器的工作原理如图8一13所示。使用时断路器的三副主触点串联在被控制的三相电路中，按下接通按钮时，外力使锁扣克服反作用弹簧的反力，将固定在锁扣上面的动触点与静触点闭合，并由锁扣锁住搭钩使动静触点保持闭合，开关处于接通状态。当线路发生过载时，过载电流流过热元件产生一定的热量，使双金属片受热向上弯曲，通过杠杆推动搭钩与锁扣脱开，在反作用弹簧的推动下，动、静触点分开，从而切断电路，使用电设备不致因过载而烧毁上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路当线路发生短路故障时，短路电流超过电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流，电磁脱扣器产生足够大的吸力将衔铁吸合，通过杠杆推动搭钩与锁扣分开，从而切断电路，实

231、现短路保护。低压断路器出厂时，电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流一般整定为101(IN为断路器的额定电流)。欠压脱扣器的动作过程，与电磁脱扣器恰好相反。需手动分断电路时，按下分断按钮即可。低压断路器的符号如图8一14所示。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 (二)熔断器熔断器是一种主要用作短路保护的电器。由于它具有结构简单、价格便宜、使用维护方便等优点，因此得到广泛应用。熔断器一般由熔体和底座组成。熔体是熔断器的主要组成部分，常做成丝状、片状或栅状。熔体的材料通常有两种，一种是由铅、铅锡合金或锌等低熔点材料制成，多用于小电流电路;另一种是由银、铜等较高熔点的金属制成，多用于大电流电

232、路。熔管是熔体的保护外壳，用耐热绝缘材料制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。熔座是熔断器的底座，作用是固定熔管和外接引线。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 熔断器的工作原理是:使用时利用金属导体作为熔体串联在被保护的电路中，当电路发生过载或短路故障时，通过熔断器的电流超过某一规定值时，以其自身产生的热量使熔体熔断，从而自动分断电路，起到保护作用。下面介绍两种比较简单的熔断器，瓷插式熔断器和螺旋式熔断器。1. RC1A系列插入式熔断器(瓷插式熔断器)RCIA插入式熔断器是将熔丝用螺丝固定在瓷盖上，然后插入底座，它由瓷座、瓷盖、动触点、静触点及熔丝五部分组成，其结构如图8一15所示

233、 RC1A系列插入式熔断器一般用在交流50 Hz、额定电压380 V及以下，额定电流200 A及以下的低压线路末端或分支电路中，为电气设备提供短路保护及一定程度的过载保护。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 2. RL1系列螺旋式熔断器RL1系列螺旋式熔断器属于有填料封闭管式，其外形和结构如图8一16所示。它主要由瓷帽、熔断管、瓷套、上接线座、下接线座及瓷座等部分组成当熔断器的熔体熔断的同时，金属丝也熔断，弹簧释放，把指示件顶出，以显示熔断器已经动作，透过瓷帽上的玻璃可以看见。熔体熔断后，只要旋开瓷帽，取出已熔断的熔体，装上与此相同规格的熔体，再旋入瓷座内即可正常使用，操作安

234、全方便RL1系列螺旋式熔断器广泛应用于控制箱、配电屏、机床设备及震动较大的场合，在交流额定电压500 V、额定电流200 A及以下的电路中，作为短路保护器件。各种熔断器在电路图中的符号如图8一17所示。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 (三)主令电器主令电器主要用于接通或断开控制电路以发出指令或信号，达到对电力拖动系统的控制。主令电器主要有按钮开关、位置开关和万能转换开关等。1.按钮开关按钮开关是一种用人力(一般为手指或手掌)操作，并具有储能(弹簧)复位的一种控制开关。按钮的触点允许通过的电流较小，一般不超过5 A，因此一般情况下它不直接控制主电路，而是在控制电路中发出指令

235、或信号去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路的通断、功能转换或电气联锁按钮开关一般由按钮帽、复位弹簧、桥式动触点、动合静触点、支柱连杆及外壳等部分组成，如图8一18所示上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 操作时，将按钮帽往下按，桥式动触点就向下运动，先与动断静触点分断，再与动合静触点接通，一旦操作人员的手指离开按钮帽，在复位弹簧的作用下，动触点向上运动，恢复初始位置。在复位的过程中，先是动合触点分断，然后是动断触点闭合。 2.位置开关位置开关包括行程开关(限位开关)、微动开关、接近开关等(1)行程开关行程开关是用以反映工作机械的行程，发出命令以控制其运动方向和行程大

236、小的开关，主要用于机床、自动生产线和其他机械的限位及程序控制。各系列行程开关的基本结构大体相同，都是由触点系统、操作机构和外壳组成。常见的有直动式和滚轮式。以JLXKI系列行程开关为例，它的外形如图8-19所示。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 行程开关的工作原理如图8 - 20所示。当运动部件的挡铁碰压行程开关的滚轮时，杠杆连同转轴一起转动，使凸轮推动撞块，当撞块被压到一定位置时，推动微动开关快速动作，使其动断触点断开，动合触点闭合。 行程开关的触点动作方式有蠕动型和瞬动型两种。蠕动型的触点结构与按钮相似，其特点是结构简单，价格便宜，触点的分合速度取决于生产机械挡铁的移动

237、速度。当挡铁的移动速度小于0.47 m/min时，触点分合太慢，易产生电弧灼烧触点，从而减少触点的使用寿命，也影响动作的可靠性及行程控制的位置精度。为克服这些缺点，行程开关一般都采用具有快速换接动作机构的瞬动型触点。瞬动型行程开关的触点动作速度与挡铁的移动速度无关，性能显然优于蠕动型上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 行程开关动作后，复位方式有自动复位和非自动复位两种，如图8一19(a)、(b)所示的直动式和单轮旋转式均为自动复位式。但有的行程开关动作后不能自动复位，如图8一19 (c)所示的双轮旋转式行程开关。只有运动机械反向移动，挡铁从相反方向碰压另一滚轮时，触点才能复位

238、(2)接近开关接近开关又称为无触点位置开关，是一种非接触型检测开关。它采用了无触点电子结构形式，克服了有触点位置开关可靠性差、使用寿命短和操作频率低的缺点。当运动的物体靠近开关到一定位置时，开关发出信号，达到行程控制、计数及自动控制的作用。它的用途除了行程控制和限位保护外，还可作为检测金属体的存在、高速计数、测速、定位、变换运动方向、检测零件尺寸、液面控制及用作无触点按钮等。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路与行程开关相比，接近开关具有定位精度高、工作可靠、寿命长、操作频率高以及能适应恶劣工作环境等优点。但在使用接近开关时，仍要用有触点继电器作为输出器。接近开关是通过其感应头

239、与被测物体间介质能量的变化来取得信号的。接近开关的种类很多，在此只介绍高频振荡型接近开关。高频振荡型接近开关电路结构可以归纳为如图8 -21所示的几个组成部分。高频振荡型接近开关的工作原理为:当有金属物体靠近一个以一定频率稳定振荡的高频振荡器的感应头附近时，由于感应作用，该物体内部会产生涡流及磁滞损耗，以致振荡回路因电阻增大、能耗增加而使振荡减弱，直至停止振荡。检测电路根据振荡器的工作状态控制输出电路的工作，输出信号去控制继电器或其他电器，以达到控制目的接近开关的符号如图8 - 22所示上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 (四)接触器接触器是一种自动的电磁式开关，适用于远距离

240、频繁地接通或断开交直流主电路及大容量控制电路。其主要控制对象是电动机，也可用于控制其他负载。它不仅能实现远距离自动操作和欠电压释放保护功能，而且具有控制容量大、工作可靠、操作频率高、使用寿命长等优点。接触器按主触点通过的电流种类，分为交流接触器和直流接触器两种。在机床电气控制线路中，主要采用的是交流接触器1.交流接触器交流接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧装置及辅助部件等组成。以CJ10-20型交流接触器为例，其结构如图8一23所示。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 (1)电磁系统交流接触器的电磁系统主要由线圈、静铁芯和衔铁(动铁芯)三部分组成其作用是利用电磁线圈的通电或

241、断电，使衔铁和静铁芯吸合或释放，从而带动动触点与静触点闭合或分断，实现接通或断开电路的目的。CJ10系列交流接触器的衔铁运动方式有两种，对于额定电流为40 A及以下的接触器，采用如图8一24 ( a)所示的衔铁直线运动的螺管式;对于额定电流为60 A及以上的接触器，采用如图8一24 ( b)所示的衔铁绕轴转动的拍合式上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路为了减少工作过程中交变磁场在铁芯中产生的涡流及磁滞损耗，避免铁芯过热，交流接触器的铁芯和衔铁一般用E形硅钢片叠压铆成。尽管如此，铁芯仍是交流接触器发热的主要部件为增大铁芯的散热面积，避免线圈与铁芯直接接触而受热烧损，交流接触器的线

242、圈一般做成粗而短的圆筒形，并且绕在绝缘骨架上，使铁芯与线圈之间有一定间隙。另外，E形铁芯的中柱端面需留有0. 1 0. 2 mm的气隙，以减小剩磁影响，避免线圈断电后衔铁粘住不能释放上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 (2)触点系统触点按接触情况可分为点接触式、线接触式和面接触式三种，分别如图8-25 (a)、(b)和(c)所示。按触点的结构形式划分，有双断点桥式触点和指形触点两种，如图8一26所示 CJ10系列交流接触器的触点一般采用双断点桥式触点。按通断能力划分，交流接触器的触点分为主触点和辅助触点。主触点用以通断电流较大的主电路，一般由三对接触面较大的动合触点组成。辅助

243、触点用以通断电流较小的控制电路，一般由两对动合触点和两对动断触点组成。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路交流接触器的工作原理如图8 -23 (b)所示。当接触器的线圈通电后，线圈中流过的电流产生磁场，使铁芯产生足够大的吸力，克服反作用弹簧的反作用力，将衔铁吸合，通过传动机构带动三对主触点和动合辅助触点闭合，动断辅助触点断开。当接触器线圈断电或电压显著下降时，由于电磁吸力消失或过小，衔铁在反作用弹簧力的作用下复位，带动各触点恢复到原始状态。交流接触器在电路图中的符号如图8 - 27所示。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 2.直流接触器直流接触器的结构及工作原

244、理与交流接触器基本相同，在电路图中的符号与交流接触器相同。这里仅从电磁系统和触点系统两方面，对交、直流接触器的不同点做一简单比较。线圈通过的是直流电，铁芯中不会因产生涡流和磁滞损耗而发热，因此铁芯可用整块铸钢或铸铁制成，铁芯端面也不需嵌装短路环。为保证线圈断电后衔铁能可靠释放，在磁路中常垫有非磁性垫片，以减少剩磁影响。直流接触器线圈的匝数比交流接触器多，电阻值大，铜损大，是接触器中发热的主要部件为使线圈散热良好，通常把线圈做成长而薄的圆筒形;且不设骨架，使线圈与铁芯间距很小，以借助铁芯来散发部分热量。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路直流接触器的主触点接通和断开的电流较大，多

245、采用滚动接触的指形触点，以延长触点的使用寿命。其结构如图8 - 28所示，在触点闭合过程中，动触点与静触点先在A点接触，然后经B点滑动过渡到C点。断开时作相反方向的运动，这样就自动清除触点表面的氧化膜，保证了实现可靠的接触。辅助触点的通断电流小，多采用双断点桥式触点，可有若干对。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 (五)继电器继电器是一种根据某种输入信号接通或断开小电流电路，实现远距离自动控制和保护的自动控制电器。其输入量可以是电流、电压等电量，也可以是温度、时间、速度、压力等非电量。而输出则是触点的动作或者是电路参数的变化。继电器不直接控制电流较大的主电路，而是通过接触器或

246、其他电器对主电路进行控制。同接触器相比，继电器具有触点分断能力小、结构简单、体积小重量轻、反应灵敏、动作准确、工作可靠等特点。继电器的分类方法有多种，按输入信号的性质可分为:电压继电器、电流继电器、时间继电器、速度继电器、压力继电器等;按工作原理可分为:电磁式继电器、电动式继电器、感应式继电器、热继电器和电子式继电器等;按输出方式可分为:有触点式和无触点式;按用途可分为:控制用与保护用继电器等。下面介绍几种在电气控制系统中常用的继电器。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 1.电磁式电压、电流、中间继电器电磁式继电器结构简单、价格低廉、使用维护方便，广泛地用在控制系统中。电磁式

247、继电器的结构和工作原理与接触器类似，也是由电磁机构和触点系统等组成。主要的区别在于:继电器可对多种输入量的变化做出反应，而接触器只有在一定的电压信号下才动作;接触器是用于切换小电路的控制电路和保护电路，而接触器是用来控制大电流电路;继电器没有灭弧装置，也无主辅触点之分等(1)电流继电器根据继电器线圈中电流的大小而接通或断开电路的继电器叫作电流继电器使用时，电流继电器的线圈串联在被测电路中。为了在串入电流继电器线圈后不影响电路正常工作，电流继电器线圈的匝数要少，导线要粗，阻抗要小上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路电流继电器分为过电流继电器和欠电流继电器两种。过电流继电器当继电器

248、中的电流超过预定值时，引起开关电器有延时或无延时动作的继电器叫过电流继电器。它主要用于频繁启动和重载启动的场合，作为电动机和主电路的过载和短路保护。以JT4系列过电流继电器为例，如图8 - 29所示。它主要由线圈、圆柱形静铁芯、衔铁、触点系统和反作用弹簧等组成上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路当线圈通过的电流为额定值时，它所产生的电磁吸力不足以克服弹簧的反作用力，此时衔铁不动作。当线圈通过的电流超过整定值时，电磁吸力大于弹簧的反作用力，铁芯吸引衔铁动作，带动动断触点断开，动合触点闭合。调整反作用弹簧的作用力，可整定继电器的动作电流值。该系列中有的过电流继电器带有手动复位机构，

249、这类继电器过电流动作后，当电流再减小甚至到零时，衔铁也不能自动复位，只有当操作人员检查并排除故障后，手动松掉锁扣机构，衔铁才能在复位弹簧作用下返回，从而避免重复过电流事故的发生上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路JT4系列为交流通用继电器，在这种继电器的磁系统上装设不同的线圈，便可制成过电流、欠电流、过电压或欠电压等继电器。JT4都是瞬动型过电流继电器，主要用于电动机的短路保护欠电流继电器当通过继电器的电流减小到低于其整定值时动作的继电器称为欠电流继电器。在线圈电流正常时这种继电器的衔铁与铁芯是吸合的。它常用于直流电动机励磁电路和电磁吸盘的弱磁保护。常用的欠电流继电器有J14-

250、Q等系列产品，其结构与工作原理和JT4系列继电器相似。当通过欠电流继电器线圈的电流降低到额定电流的10 %20%时，继电器即释放复位，其动合触点断开，动断触点闭合，给出控制信号，使控制电路作出相应的反应。欠电流继电器在电路图中的符号如图8 - 30所示上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 (2)电压继电器反应输入量为电压的继电器叫电压继电器。使用时电压继电器的线圈并联在被测量的电路中，根据线圈两端电压的大小而接通或断开电路。因此这种继电器线圈的导线细、匝数多、阻抗大根据实际应用的要求，电压继电器分为过电压继电器、欠电压继电器和零电压继电器。过电压继电器是当电压大于其整定值时动作

251、的电压继电器，主要用于对电路或设备做过电压保护，常用的过电压继电器为JT4-A系列，其动作电压可在105%120%的额定电压范围内调整。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 欠电压继电器是当电压降至某一规定范围时动作的电压继电器;零电压继电器是欠电压继电器的一种特殊形式，是当继电器的端电压降至0或接近消失时才动作的电压继电器。可见欠电压继电器和零电压继电器在线路正常工作时，铁芯与衔铁是吸合的，当电压降至低于整定值时，衔铁释放，带动触点动作，对电路实现欠电压或零电压保护。常用的欠电压继电器和零电压继电器有JT4-P系列，欠电压继电器的释放电压可在40%70%的额定电压范围内整定，

252、零电压继电器的释放电压可在10%35%的额定电压范围内调节电压继电器的选择，主要依据继电器的线圈额定电压、触点的数目和种类进行电压继电器在电路图中的符号如图8 -31所示。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 (3)中间继电器中间继电器实质上是一个电压线圈继电器，是用来增加控制电路中的信号数量或将信号放大的继电器。其输入信号是线圈的通电和断电，输出信号是触点的动作。它具有触点多，触点容量大，动作灵敏等特点。由于触点的数量较多，所以用来控制多个元件或回路。中间继电器的结构及工作原理与接触器基本相同，但中间继电器的触点对数多，且没有主辅之分，各对触点允许通过的电流大小相同，多数为5

253、 A。因此，对于工作电流小于5 A的电气控制线路，可用中间继电器代替接触器实施控制。中间继电器的图形符号如图8一32所示。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 2.时间继电器时间继电器是一种利用电磁原理或机械地动作原理实现触点延时接通和断开的自动控制电器。它广泛用于需要按时间顺序进行控制的电气控制线路中。常用的时间继电器主要有电磁式、电动式、空气阻尼式、电子式等。延时方式有通电延时和断电延时两种。其中，电磁式时间继电器的结构简单，价格低廉，但体积和重量较大，延时较短，主要用在配电系统;电动式时间继电器的延时精度高，延时可调范围大，但结构复杂，价格贵。目前在电力拖动线路中应用较多

254、的是空气阻尼式时间继电器。下面以J57 -A系列为例介绍空气阻尼式时间继电器。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 (1)通电延时型时间继电器工作原理如图8 -33 ( a)所示，当线圈通电后，铁芯产生吸力，衔铁克服反力弹簧的阻力与铁芯吸合，带动推板立即动作，压合微动开关SQ2，使其动断触点瞬时断开，动合触点瞬时闭合。同时活塞杆在宝塔形弹簧的作用下向上移动，带动与活塞相连的橡皮膜向上运动，运动的速度受进气孔进气速度的限制。这时橡皮膜下面形成空气较稀薄的空间，与橡皮膜上面的空气形成压力差，对活塞的移动产生阻尼作用。活塞杆带动杠杆只能缓慢地移动。经过一段时间，活塞才完成全部行程而压

255、动微动开关SQ1，使其动断触点断开，动合触点闭合。由于从线圈通电到触点动作需延时一段时间，因此SQ1的两对触点分别被称为延时闭合瞬时断开的动合触点和延时断开瞬时闭合的动断触点。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路这种时间继电器延时时间的长短取决于进气的快慢，旋动调节螺钉可调节进气孔的大小，即可达到调节延时时间长短的目的。J57 -A系列时间继电器的延时范围有0. 4 60 5和0. 4180 s两种当线圈断电时，衔铁在反力弹簧的作用下，通过活塞杆将活塞推向下端，这时橡皮膜下方腔内的空气通过橡皮膜、弱弹簧和活塞局部所形成的单向阀迅速从橡皮膜上方的气室缝隙中排掉，使微动开关SQ1、

256、SQ2的各对触点均瞬时复位。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路(2)断电延时型时间继电器的工作原理。JS7 -A系列断电延时型和通电延时型时间继电器的组成元件是通用的。如果将通电延时型时间继电器的电磁机构翻转1800安装即成为断电延时型时间继电器。如图8一33 (b )所示空气阻尼式时间继电器的优点是:延时范围较大(0. 4180 s)，且不受电压和频率波动的影响;可以做成通电和断电两种延时形式;结构简单、寿命长、价格低。其缺点是:延时误差大，难以精确地整定延时值，且延时值易受周围环境温度、尘埃等的影响。因此，对延时精度要求较高的场合不宜采用。时间继电器在电路图中的符号如图8

257、 - 34所示。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路3.热继电器热继电器是电流通过发热元件加热使双金属片弯曲，推动执行机构动作的继电器。主要用于电动机的过载保护、断相保护、三相电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。热继电器的形式有多种，其中双金属片式热继电器应用最多。按极数划分热继电器可分为单极、两极和三极三种，其中三极的又包括带断相保护装置的和不带断相保护装置的;按复位方式分，有自动复位式(触点动作后能自动返回原来位置)和手动复位式。本书只介绍三极不带断相保护装置的热继电器以JR16系列热继电器为例，其外形和结构如图8 - 35所示。它主要由热元件、动作机构、触点

258、系统、电流整定装置、复位机构和温度补偿元件等部分组成。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路热元件是热继电器的主要组成部分，由主双金属片和绕在外面的电阻丝组成。主双金属片是由两种热膨胀系数不同的金属片复合而成，金属片的材料多为铁镍铬合金和铁镍合金。电阻丝一般用康铜或镍铬合金等材料制成。触点的动作利用杠杆传递及弓簧式瞬跳机构来保证，触点为单断点弓簧跳跃式动作，一般为一个动合触点、一个动断触点。通过旋钮和电流调节凸轮调节推杆间隙，改变推杆移动距离，从而调节整定电流值。采用温度补偿元件保证热继电器的动作特性在-20+40的环境温度范围内基本上不受周围介质温度的影响。它也为双金属片，其受

259、热弯曲的方向与主双金属片一致。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路可根据使用要求通过复位调节螺钉来自由调整选择手动复位和自动复位，一般自动复位的时间不大于5 min，手动复位时间不大于2 min具体工作原理如下:使用时，将热继电器的三相热元件分别串接在电动机的三相主电路中，动断触点串接在控制电路的接触器线圈回路中。当电动机过载时，流过电阻丝的电流超过热继电器的整定电流，电阻丝发热，主双金属片向右弯曲，推动导板向右移动。通过温度补偿双金属片推动推杆绕轴转动，从而推动触点系统动作，动触点与动断静触点分开，使接触器线圈断电，接触器触点断开，将电源切除起保护作用。电源切除后，主双金属片

260、逐渐冷却恢复原位，于是动触点在失去作用力的情况下，靠弹簧的弹性自动复位。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路这种热继电器也可采用手动复位，以防止故障排除前设备带故障再次投入运行。将复位调节螺钉向外调节到一定位置，使动触点弹簧的转动超过一定角度失去反弹性，此时即使主双金属片冷却复原，动触点也不能自动复位，必须采用手动复位。按下复位按钮，动触点弓簧恢复到具有弹性的角度，推动动触点与静触点恢复闭合。热继电器在电路图中的符号如图8 -35 (c)所示4.速度继电器速度继电器是反映转速和转向的继电器，其主要作用是以旋转速度的快慢为指令信号，与接触器配合实现对电动机的反接制动控制，故又称为

261、反接制动继电器。以JY1型速度继电器为例，其结构和工作原理如图8一36所示上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路JY1型速度继电器主要由定子、转子、可动支架、触点系统及端盖等部分组成。当电动机旋转时，带动与电动机同轴连接的速度继电器的转子旋转，相当于在空间中产生一个旋转磁场，从而在定子笼型短路绕组中产生感应电流，感应电流与永久磁铁的旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，使定子随永久磁铁转动的方向偏转，与定子相连的胶木摆杆也随之偏转。当定子偏转到一定角度，胶木摆杆推动簧片，使继电器的触点动作当转子转速低于某一数值时，定子的电磁转矩减小，胶木摆杆恢复原状态，触点在簧片作用下复位。速度继电器

262、的动作转速一般为120 r/min，复位转速约在100 r/min以下。速度继电器在电路图中的符号如图8 -36 (c)所示上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路三、电气控制系统图将各种低压电气元件的连接形式用一定图形表示出来，这就是电气控制系统图。它主要有电气原理图、电器布置图、电气接线图等(一)电气原理图电气原理图是指用国家标准规定的图形符号和文字符号代表各种元件，依据控制要求和各电器的动作原理，用线条代表导线连接起来。它包括所有电气元件的导电部件和接线端子，但不按电气元件的实际位置来画，也不反映电气元件的尺寸及安装方式。绘制电气原理图应遵循以下原则:(1)电气控制电路一般分

263、为主电路和辅助电路。辅助电路又可分为控制电路、信号电路、照明电路和保护电路等上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路主电路是指从电源到电动机有大电流通过的电路，其中电源电路用水平线绘制，受电动力的设备支路及其保护电器，其支路应垂直于电源电路画出。控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等应垂直地绘于两条水平电源线之间。耗能元件的一端应直接连接在电位低的一端，控制触点连接在上方水平线和耗能元件之间。不论主电路还是辅助电路，各元件一般应按动作顺序从上到下，从左到右依次排列，电路可以水平布置，也可以垂直布置(2)在电气原理图中，所有电器元件的图形、文字符号、接线端子标记必须采用国家规定的统

264、一标准。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路(3)采用电器元件展开图的画法。同一电器元件的各部分可以不画在一起，但需用同一文字符号标出。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号，例如KM 1、KM2 (4)在原理图中，所有电器按自然状态画出。所有按钮、触点均按电器没有通电或没有外力操作、触点没有动作的原始状态画出。(5)在原理图中，有直接电联系的交叉导线连接点，要用黑圆点表示。无直接联系的交叉导线连接点不画黑圆点。(6)在原理图上将图分成若干个图区，并标明该区电路的用途和作用。在继电器、接触器线圈下方列出触点表，说明线圈和触点的从属关系。如图8一37所示为某车床的

265、电气原理图。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路(二)电器布置图电器布置图是表示电气设备上所有电器元件的实际位置，为电气控制设备的安装、维修提供必要的技术资料。电气元件均用粗实线绘制出简单的外形轮廓，机床的轮廓线用细实线或点画线。如图8一38所示为一车床的电器布置图。(三)电气接线图电气接线图主要用于安装接线、线路检查、线路维修和故障处理。绘制接线图的原则是:(1)应将各电气元件的组成部分画在一起，布置尽量符合电器的实际情况(2)各电器的图形符号、文字符号及接线端子标记均与电气原理图一致。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 (3)同一控制柜上的电气元件可直接相

266、连，控制柜与外部器件相连，必须经过接线端子板，且互连线应注明规格，一般不表示实际走线。图8一39为某机床电气接线图。四、三相笼型异步电动机启动控制电路(一)手动控制直接启动控制电路手动控制直接启动可通过操纵刀开关、转换开关、组合开关或自动开关等手动电器来实现电动机电源的接通与断开，如所示。这种启动电路只有主启动电路，没有控制电路，无法实图8 - 40现自动控制上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路用刀开关控制电动机的启动时，不能用热继电器对电动机实现过载保护，只能采用熔断器实现短路保护，且电路无失压与欠压保护，对电动机的保护性能较差。同时，由于直接对主电路进行操作，安全性能也较差

267、，操作频率低，只适合电动机容量较小，启动、换向不频繁的场合(二)接触器控制的直接启动控制电路接触器是一种自动控制电器，电流通断能力大，操作频率高且可实现远距离控制。接触器和按钮组成的控制电路是目前广泛采用的电动机控制方式。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路电气设备工作时常常需要进行点动调整，如车刀与工件位置的调整，因此需要用点动控制电路来完成。点动控制是指按下按钮时，电动机通电启动、运行，松开按钮电动机断电、停止。点动是最简单的控制电路，如图8 -41所示工作过程为:合上电源开关QS按下按钮SB接触器线圈KM得电，主点KM吸合，电动机得电转动;释放SB接触器线圈KM失电主触点

268、KM断开电动机电源从回路切除，电动机停止转动，形成点动上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 2.电动机单向连续运行控制电路实现电动机的连续转动，在电路上要用“自锁”环节来保证。自锁常见的结构是将控制电动机转动的接触器的常开辅助触点并联在启动按钮上。如图8-42所示为接触器控制的电动机单向连续运行控制电气原理图。电路图分为主电路和控制电路两部分。主电路由接触器的主触点接通或断开三相交流电源，它所流过的电流为电动机的电流;控制电路由按钮和接触器触点等组成，用来控制接触器线圈的通断电，所流过的电流较小，实现对主电路的控制。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路启动过程如

269、下:合上电源开关QS一按下按钮SB2 KM线圈通电 KM主触点闭合，电动机得电启动运行，同时KM辅助动合触点闭合，使按钮松开后，KM线圈继续得电。停止过程:按下SB1 KM线圈失电主触点断开电机失电，同时KM辅助动合触点断开，切断自锁回路使线圈得电，电机启动的按钮SB2称为启动按钮;使线圈断电，电机失电、停止的按钮SB1称为停止按钮。如图8-42所示，接触器通过自身动合辅助触点保证线圈继续通电的电路称为自锁电路，起自锁作用的动合辅助触点称为自锁触点。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路电路所具有的保护环节:(1)短路保护。主电路和控制电路分别由熔断器FU1和FU2实现短路保护。

270、当控制回路和主回路出现短路故障时，能迅速有效地断开电源，实现对电器和电动机的保护。(2)过载保护。由热继电器FR实现对电动机的过载保护。当电动机出现过载且超过规定时间时，热继电器的双金属片过热变形，推动导板，经过传动机构，使动断辅助触点断开，从而使接触器线圈失电，电机停转，实现过载保护上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路(3)欠压保护。当电源电压由于某种原因而下降时，电动机的转矩将显著下降，将使电动机无法正常运转，甚至引起电动机堵转而烧毁。采用具有自锁的控制线路可避免出现这种事故。因为当电源电压低于接触器线圈额定电压的75%左右时，接触器就会释放，自锁触点断开，同时动合主触点也

271、断开，使电动机断电，起到保护作用。(4)失压保护。电动机正常运转时，电源可能停电，当恢复供电时，如果电动机自行启动，很容易造成设备和人身事故。采用带自锁的控制线路后，断电时由于自锁触点已经打开，当恢复供电时，电动机不能自行启动，从而避免了事故的发生。欠压和失压保护作用是按钮、接触器控制连续运行的控制线路的一个重要特点。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路3.电动机点动与连续运行控制电路电气设备工作时常常需要进行点动调整，如车刀与工件位置的调整，因此需要用点动控制电路来完成。点动控制是指按下按钮时，电动机通电启动、运行，松开按钮电动机断电、停止。它是最简单的控制电路图8 - 43

272、是两种常用的具有点动与连续运行控制的电路上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路图8一43 ( a)中，将转换开关SA接通时，自锁电路有效，电路为单向连续运行控制;SA断开时，自锁电路被断开，电路为点动控制。图8一43 (b)中，SB2为连续控制的启动按钮，SB3为点动控制的按钮。按下SB3时，接触器动断辅助触点KM断开，切断了自锁回路，然后动合主触点KM接通，使KM线圈通电。松开SB3时，动合主触点KM先断开，KM线圈断电后，接触器的动断辅助触点才接通。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路4.电动机正反向连续运行控制电路生产机械的运动部件往往要求实现正反两个方向的

273、运动，这就要求拖动电动机能正反向旋转。从电机原理可知，改变电动机三相电源的相序即可改变电动机的旋转方向。而改变三相电源的相序只需任意调换电源的两根进线。图8 - 44所示为接触器控制的电动机正反转连续运行控制电路。从图中分析可知，当正反向启动按钮同时按下时，接触器KM1, KM2将同时得电，造成主回路相间短路。因此，该电路由于可靠性很差，实际中一般不采用上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路图8 - 45 ( a)所示，将KM1 , KM2正反转接触器的动断辅助触点互相串联接在对方线圈电路中，形成相互制约的关系，使KM1 , KM2的线圈不能同时得电。这种相互制约的关系称为互锁控

274、制。这种由接触器(或继电器)动断辅助触点构成的互锁称为电气互锁。其动断辅助触点称为互锁触点。但此电路必须先按下停止按钮SB1，然后才能进行反向的操作。因此，此电路只能构成正一停-反(或反一停一正)的操作顺序上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 当要求电动机直接由正转变反转或反转变正转时，可采用图8 - 45 (b)所示电路。它是在图8 - 45 ( a)的基础上将正转启动按钮和反转启动按钮的动断辅助触点串联在对方电路中，构成相互制约的关系。这种方式称为机械互锁。这种电路既有机械互锁，又有电气互锁，可实现正一停一反的控制，也可实现正-反一停的控制。但是，这种直接正反转控制电路仅适

275、用于小容量电动机且正反向转换不频繁、拖动的机械装置惯量较小的场合。当然，还可以在正反转的电路中添加点动的环节，使得电动机可以实现正、反两个方向的点动和连续转动。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路 (三)三相笼型异步电动机降压启动控制1.定子绕组串电阻降压启动控制电路(1)手动控制电路图8 - 46所示为按钮控制的手动切换电路。图中R为启动电阻，SB2为启动按钮，SB3为停止按钮控制过程如下:合上电源开关QS，按下启动按钮SB2 , KM1线圈通电自锁，电动机定子回路串电阻进行降压启动。当电动机转速上升至一定值时，按下SB3 , KM2通电自锁，KM2主触点闭合短接电阻R，电动

276、机进入全压运行上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路该电路从启动到全压运行都是由操作人员掌握，很不方便。且若由于某种原因导致KM2不能动作时，电阻不能被短接，电动机将长期在低电压下运行，严重时将烧毁电动机。因此，应对此电路进行改进，如加互锁或信号电路(2)按时间原则控制的降压启动电路电气控制电路中需要自动实现电路的切换时常使用时间继电器，此种控制称为时间控制原则。图8 - 47是使用时间继电器实现从降压至全压自动切换的控制电路，且时间可调。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路但图8 - 47 ( a)电路在电动机运行时，接触器KM1 , KM2和时间继电器KT线圈

277、都通电，消耗功率为了避免这一缺点，可改进为图8 - 47 (b)所示电路电路的控制过程如下:合上电源开关QS、按下启动按钮SB2- KM1 , KT线圈同时通电，KT辅助触点自锁 KM 1主触点接通电源，电动机串电阻启动一时间继电器KT延时结束一KT动合触点延时闭合接触器KM2线圈通电 KM2动合辅助触点闭合自锁，动断辅助触点断开使KM 1线圈断电，继而KT线圈断电。KM2主触点闭合，切除启动电阻R，电动机转入全压运行该电路在正常运行时只保留KM2通电，使电路的可靠性增加，能量损耗减少，显然比图8 - 47 ( a)要合理上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路电路中时间继电器的延

278、时时间根据电动机启动时间的长短进行调整。由于启动时间的长短与负载大小有关，负载越大，启动时间越长。对负载经常变化的电动机，若对启动时间控制要求较高时，需要经常调整时间继电器的整定值，就显得很不方便。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路2.定子串自锅变压器降压启动控制电路自藕变压器降压启动是指电动机启动时，利用自藕变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。当电动机启动，转速上升到接近一定值时，短接自藕变压器，电动机进入全压运行。采用自藕变压器降压启动时，由于用于电动机降压启动的自藕变压器通常有三个不同的中间抽头(匝数比一般为65% , 73% ,85% )，使用不同的中间抽头，

279、可以获得不同的限流效果和启动转矩等级，因此，有较大的选择余地。常用于大容量的电动机上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路(1)手动控制电路如图8 - 48所示，该电路控制过程如下:合上Qs，按下启动按钮sB2-KM1 , KM2线圈通电，KM2自锁触点闭合自锁。主回路中KM1 , KM2主触点闭合，电动机接入自藕变压器降压启动一转速上升至一定值时，按下按钮SB3-KA得电，动断辅助触点断开，KM1断电;KM1动合辅助触点断开，使KM2断电。KM 1动断辅助触点闭合，与已经闭合的KA动合辅助触点一起使KM3通电且自锁该电路的优点是:启动时若误按SB3 , KM3线圈不会通电，避免了

280、由于误操作造成直接启动的情况。启动完毕后，接触器KM1, KM2线圈均断电，即使KM3出现故障无法使电动机全压运行，也不会使电动机长期运行在低压下。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路(2)按时间原则控制的降压启动电路图8 - 49是按时间原则控制的自藕变压器控制电路。其控制过程如下:合上开关QS，按下启动按钮SB2 KM1, KT线圈通电，KM 1自锁触点闭合;主回路中KM1主触点闭合，电动机接入自藕变压器降压启动电动机转速上升到一定值后，此时时间继电器KT结束延时 KT动合触点延时闭合，KA通电自锁 KA动断辅助触点断开，KM 1断电，电动机失电 KA动合辅助触点闭合，经已

281、经复位的KM 1动断辅助触点使KM2通电。主回路中KM2动断辅助触点首先断开，然后KM2动合主触点闭合，电动机进入全压运行。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路3.星形/三角形降压启动控制电路凡是正常运行时定子绕组接成三角形接法的三相笼型感应电动机，都可采用星形/三角形降压启动。启动时，定子绕组先接成Y形，由于每相绕组的电压下降为正常工作电压的 ，故启动电流下降为全压启动的1/3当转速接近一定值时，电动机定子绕组改接成D形，进入正常运行。此种降压启动方式简便、经济，可用于操作较频繁的场合，但其启动转矩只有全压启动时的1/3上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路(1

282、)手动控制电路手动星形/三角形启动电路如图8 -50所示其控制过程为:按下启动按钮SB2 KM1 , KM3线圈同时通电 KM 1辅助触点自锁，KM 1主触点接通电源;KM3主触点将电动机三相绕组尾端短接，电动机星形启动一电动机转速上升至一定值时，按下SB3 KM3线圈断电 KM3主触点断开;KM3动断辅助触点闭合，为KM2线圈通电做好准备 SB3按钮动合辅助触点闭合，KM2线圈通电自锁 KM2主触点闭合，电动机“”接法运行;KM2动断辅助触点断开，使KM3线圈不能通电此电路采用按钮手动控制星形/三角形的切换，同样存在操作不方便，切换时间不易掌握的缺点。可采用时间继电器控制的自动“Y一”降压启

283、动控制。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路(2)按时间原则控制的星形/三角形降压启动控制电路图8 -51为使用三个接触器和一个时间继电器的按时间原则控制的电动机“Y-”降压启动控制电路电路的控制过程如下:合上开关QS，接通电源，按下启动按钮SB2 KM1 ,KM3 , KT线圈同时通电 KM 1动合辅助触点闭合自锁;KM1 , KM3动合主触点闭合，电动机接成星形启动电动机转速上升至一定值时，时间继电器延时结束一KT延时动断触点断开，KM3断电，电动机断开星形接法;KM3动断辅助触点闭合，为KM2通电做好准备 KT延时动合触点闭合，KM2线圈通电自锁，电动机接成三角形运行。同

284、时KM2的动断辅助触点断开，使KM3和KT线圈都断电。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路以上三个接触器控制的电路适合控制功率为13 kW以上的电动机，对13 kW以下的电动机的控制可以采用两个接触器实现，此时主回路中KM3主触点其中一对直接用导线接通，另外两对用KM2的动断辅助触点代替。在实现控制时，必须注意:由于辅助触点允许断开的电流较小，因此，从星形切换至三角形时，必须让KM 1主触点断开，使电动机断开电源后，才能使KM2通电，主触点闭合，电动机接成三角形。最后再由KM 1通电，使电动机再次接通电源电动机采用星形/三角形降压启动的电路简单、成本低。但由于启动时启动电流降低

285、为直接启动电流的 ，启动转矩也降为直接启动转矩的 ，因此，这种方法仅仅适合于电动机轻载或空载启动的场合。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路五、三相绕线转型子异步电动机启动控制电路(一)转子回路串电阻启动控制电路三相绕线型异步电动机串电阻启动的方式为:启动时，在转子回路中接入作星形连接的三相启动变阻器，启动过程中逐段切除。当启动结束时，可变电阻也减小到零，转子绕组被直接短接，电动机就在额定状态下正常运转。三相电阻短接的方式有平衡短接法与不平衡短接法。平衡短接法是指每相启动电阻被同时短接相同阻值，不平衡短接是每相的启动电阻轮流被短接。采用接触器控制短接电阻时，一般为平衡短接法上一

286、页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路1.电流原则控制电路如图8 - 52所示。图中R1、 R2、R3为转子外接电阻;KA2 , KA3 , KA4为电流继电器，其线圈串联在电动机转子回路中。三个电流继电器的动作电流相同，但释放电流不同，KA2释放电流最大，KA3次之，KA4释放电流最小。KA1为中间继电器。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路电动机启动过程如下:合上隔离开关Q S，按下启动按钮SB2- KM 1通电并自锁，KA1通电动作。电动机全压启动，刚启动时，启动电流很大，三个电流继电器全部动作，控制电路中，KA2, KA3, KA4的动断辅助触点断开，KM2

287、,KM3 , KM4不通电，电动机转子回路串入所有电阻一随着电动机转速上升，转子电流减少，KA2最先释放，其动断辅助触点闭合，KM2线圈通电，主回路中，KM2主触点闭合短接电阻 R1 电流再减少时，KM3 , KM4依次动作，切除电阻R2、R3启动完毕，转子回路所串电阻全部切除，电动机进入正常运行KA1的作用:保证刚启动时，转子回路串入全部电阻上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路2.时间原则控制电路如图8一53所示，由时间继电器KT1, KT2, KT3控制三段电阻的切除电动机启动过程如下:合上开关QS，按下启动按钮SB2-KM1通电自锁，KT 1线圈通电，开始延时 KT 1延

288、时时间到，延时动合辅助触点闭合，KM2线圈通电自锁 KM2主触点闭合，切除电阻R, ; KM2动断辅助触点断开，使KT 1线圈失电;KM2另一动合辅助触点闭合使KT2通电开始延时当KT2延时时间到时，KM3通电自锁，其主触点短接电阻R1、 R2 。动断辅助触点使K Tl , KM2 ,KT2失电;另一动合辅助触点闭合使KT3通电开始延时。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路同理，KT3延时结束时，KM4动作，短接转子回路串入的全部电阻，并使K T l , KM2 , KT2 , KM3 , KT3线圈都失电。最后，电机短接所有电阻进入正常运行。正常工作时，只有KM1 , KM4

289、两接触器通电采用转子回路串电阻启动，在启动过程中，电阻分级切除会造成电流和转矩的突变，产生机械冲击(二)转子回路串频敏变阻器启动控制电路频敏变阻器的阻抗能随着转子电流的频率下降而自动下降，所以能克服串电阻分级启动过程中产生机械冲击的缺点，实现平滑启动。转子回路串频敏变阻器常用于大容量绕线转子型异步电动机的启动控制。如图8 - 54所示为转子绕组串频敏变阻器的启动控制电路上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路电路启动过程如下:合上开关QS，按下启动按钮SB2KT, KM1相继通电并自锁，KT通电后开始延时，此时电动机转子回路串频敏变阻器启动随着转速的上升，频敏变阻器的阻抗逐渐减少当

290、转速上升到一定值时，时间继电器延时结束，延时动合触点闭合，使KM2 , KA通电，并保持一KM2动断辅助触点断开，使KT线圈失电。主电路中，KM2主触点闭合，频敏变阻器被短接，同时KA动断辅助触点断开，使热元件接入电流互感器二次回路，进行过载保护。电动机进入正常运行。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机启动控制线路启动过程中，KA的动断辅助触点将热继电器发热元件短接，以免启动时间过长而使热继电器产生误动作。图8一54中，KM 1线圈通电需KT能正常动作、KM2动断辅助触点处于闭合状态。若发生KT , KM2触点粘连等故障，KM 1将无法得电，从而避免了电动机直接启动和转子长期串接频敏变阻器

291、的不正常现象。上一页返回图8-1 他励直流电动机三级电阻启动返回图8 -2 定子串接电阻降压启动线路返回图8一3 三相异步电动机星形/三角形降压启动原理接线返回图8一4 三角形与星形连接时的电压返回图8 -5 自藕变压器降压启动原理返回图8一6 绕线式异步电动机启动接线图和特性曲线返回图8 -7 频敏变阻器降压启动原理图返回图8一8 刀开关的结构返回图8一9 刀开关的符号返回图8一10 HK系列开启式负荷开关 (a)结构结构;(b)符号符号返回图8一11 HZ10-10/3型组合开关(a)外形外形;(b)结构结构;(c)符号符号返回图8一12 低压断路器结构图 (a)外形外形;(b)结构结构返

292、回图8一13 低压断路器工作原理示意图返回图8一14 低压断路器的符号返回图8一15 RC1A系列插入式熔断器返回图8-16 RL1系列螺旋式熔断器返回图8一17熔断器的符号返回图8一18 按钮开关的结构与符号返回图8一19 J LXKI系列行程开关返回图8一20 JLXK1-111型行程开关的结构和工作原理 (a)结构结构;(b)工作原理工作原理;(c)符号符号返回图8一21 接近开关原理框图返回图8一22 接近开关的符号返回图8一23 交流接触器的结构和工作原理返回图8 24 交流接触器电磁系统结构图(a)衔铁直线运动式衔铁直线运动式;(b)衔铁绕轴转动拍合式衔铁绕轴转动拍合式返回图8一2

293、5 触点的三种接触形式(a)点接触点接触;(b)线接触线接触;c)面接触面接触返回图8一26 触点的结构形式(a)双断点桥式触点双断点桥式触点;(b)指形触点指形触点返回图8一27 接触器的符号(a)线圈线圈;(b)主触点主触点;(c)辅助触点辅助触点返回图8一28 滚动接触的指形触点(a)外形结构外形结构;(b)触点接触过程示意触点接触过程示意返回图8一29 JT4系列l过电流继电器(a)外形外形;(b)结构结构;(c)符号符号返回图8一30 欠电流继电器的符号返回图8一31 电压继电器的符号返回图8一32 中间继电器图形符号返回图8一33 JS7-A型空气阻尼式时间继电器的结构下一页返回(

294、a)断电延时型断电延时型图8一33 JS7-A型空气阻尼式时间继电器的结构返回 (b)通电延时型通电延时型;上一页图8一34 时间继电器的符号返回图8一35 JR16系列热继电器返回(a)外形外形;(b)结构结构;(c)符号符号图8一36 JYI型速度继电器返回(a)外形外形;(b)结构结构;(c)符号符号图8一37 车床电气原理返回图8一38 电器布置返回图8一39 电气接线返回图8 40 刀开关控制的电动机直接启动控制电路返回图8 -41点动控制电路返回图8 42 接触器控制的电动机单向连续运行控制电气原理返回图8 43 点动与连续运行控制电路返回图8一44 接触器控制的电动机正反转连续运

295、行控制电路返回图8 45 具有互锁的电动机正反转运行控制电路返回图8 46 按钮控制的手动切换电路返回图8 47 按时间原则控制的串电阻降压启动控制电路返回图8 48 手动控制的自祸变压器降压启动电路返回图8 49 按时间原则控制的自祸变压器降压启动控制电路返回图8 -51 按时间原则控制的“Y一”降压启动控制电路返回图8 52 电流原则控制转子电路串电阻启动控制电路返回图8 -53 时间原则控制的转子电路串电阻启动控制电路返回图8 54 转子回路串频敏变阻器启动电路返回项目九 交、直流电动机的调速 任务一 直流电动机的调速方法 任务二 三相异步电动机的调速方法 任务三 三相异步电动机的调速控

296、制电路 任务一 直流电动机的调速方法在生产过程中，许多生产机械都需要调速，以提高生产效率或满足加工工艺的要求。电力拖动系统的调速可以采用机械调速、电气调速或二者配合起来调速。通过改变传动机构速度比进行调速的方法称为机械调速;通过改变电动机参数进行调速的方法称为电气调速。本书在直流部分只介绍他励直流电动机的电气调速。改变电动机的参数就是人为地改变电动机的机械特性，从而使负载工作点发生变化，转速随之变化。可见，在调速前后，电动机必然运行在不同的机械特性上如果机械特性不变，因负载变化而引起电动机转速的改变，则不能称为调速。根据他励直流电动机的转速公式下一页返回任务一 直流电动机的调速方法可知，当电枢

297、电流I a，不变时(即在一定的负载下)，只要改变电枢电压U、电枢回路串联电阻R s及励磁磁通少三者之中的任意一个量，就可改变转速n。因此，他励直流电动机具有三种调速方法:调压调速、电枢串电阻调速和调磁调速为了评价各种调速方法的优缺点，对调速方法提出了一定的技术经济指标，称为调速指标。下面先对调速指标做一介绍，然后讨论他励电动机的三种调速方法及其与负载类型的配合问题。上一页 下一页返回任务一 直流电动机的调速方法一、评价调速的指标评价调速性能好坏的指标有以下4个方面。(一)调速范围调速范围是指电动机在额定负载下可能运行的最高转速n max与最低转速n min之比，通常又用D表示，即不同的生产机械

298、对电动机的调速范围有不同的要求。要扩大调速范围，必须尽可能地提高电动机的最高转速和降低电动机的最低转速。电动机的最高转速受电动机的机械强度、换向条件、电压等级等方面的限制，而最低转速则受到低速运行时转速的相对稳定性的限制。上一页 下一页返回任务一 直流电动机的调速方法(二)静差率(相对稳定性)转速的相对稳定性是指负载变化时，转速变化的程度。转速变化小，其相对稳定性好。转速的相对稳定性用静差率 表示。当电动机在某一机械特性上运行时，由理想空载增加到额定负载，电动机的转速降落 与理想空载转速n0，之比，就称为静差率，用百分数表示为上一页 下一页返回任务一 直流电动机的调速方法显然，电动机的机械特性

299、越硬，其静差率越小，转速的相对稳定性就越高。但是静差率的大小不仅仅是由机械特性的硬度决定的，还与理想空载转速的大小有关。静差率与调速范围两个指标是相互制约的，设图9一1中曲线1和曲线4为电动机最高转速和最低转速时的机械特性，则电动机的调速范围D与最低转速时的静差率 关系如下式中， 为最低转速机械特性上的转速降;b为最低转速时的静差率，即系统的最大静差率。上一页 下一页返回任务一 直流电动机的调速方法从式中可知，若对静差率这一指标要求过高，即 值越小，则调速范围D就越小;反之，若要求调速范围D越大，则静差率 也越大，转速的相对稳定性越差 不同的生产机械，对静差率的要求不同，普通车床要求 ，而高精

300、度的造纸机则 。保证一定静差率指标的前提下，要扩大调速范围，就必须减小转速降 n N上一页 下一页返回任务一 直流电动机的调速方法 (三)调速的平滑性在一定的调速范围内，调速的级数越多，就认为调速越平滑，相邻两级转速之比称为平滑系数，即值越接近1，则平滑性越好，当 = 1时，称为无级调速，即转速可以连续调节。调速不连续时，调速有限，称为有级调速(四)调速的经济性主要指调速设备的投资、运行效率及维修费用等。上一页 下一页返回任务一 直流电动机的调速方法二、他励直流电动机的调速方法(一)电枢回路串电阻调速电枢回路串电阻调速的原理及调速过程可用图9 -2说明。设电动机拖动恒转矩负载的负载转矩TL在固

301、有特性上A点运行，其转速为n N。若电枢回路串入电阻R st ，则达到新的稳态后，工作点变为人为特性上的B点，转速下降到n 1 从图中可以看出，串入的电阻值越大，稳态转速就越低上一页 下一页返回任务一 直流电动机的调速方法现以转速由n N降至n1为例，说明其调速过程。电动机原来在A点稳定运行时，T e m =TL，n = n N，当串入R s t后，电动机的机械特性变为直线n0B，因串电阻瞬间转速不突变，故Ea不突变，于是I a及T e m突变减小，工作点平移到A点。在A点， T e m T L，所以电动机开始减速，随着n的减小， E a减小，I a及T e m增大，即工作点沿AB方向移动，当

302、到达B点时， T e m = T L ，达到了新的平衡，电动机便在n 1转速下稳定运行。调速过程中转速n和电流I a(或Tem)随时间的变化规律如图9一3所示上一页 下一页返回任务一 直流电动机的调速方法电枢串电阻调速的优点是设备简单，操作方便;缺点是:(i)由于电阻只能分段调节，所以调速的平滑性差(2)低速时特性曲线斜率大，静差率大，所以转速的相对稳定性差(3)轻载时调速范围小，额定负载时调速范围一般为D,2(4)如果负载转矩保持不变，则调速前和调速后因磁通不变而使电动机的T, ,和I、不变，输入功率 也不变，但输出功率 却随转速的下降而减小，减小的部分被串联的电阻消耗掉了，所以损耗较大，效

303、率较低。而且转速越低，所串电阻越大，损耗越大，效率越低，所以这种调速方法是不太经济的因此，电枢串电阻调速多用于对调速性能要求不高的生产机械上，如起重机、电车等上一页 下一页返回任务一 直流电动机的调速方法(二)降低电源电压调速电动机的工作电压不允许超过额定电压，因此电枢电压只能在额定电压以下进行调节。降低电源电压调速的原理及调速过程如图9 -4所示。设电动机拖动恒转矩负载的负载转矩T L在固有特性上A点运行，其转速为n N。若电源电压由U N下降至U 1，则达到新的稳态后，工作点将移到对应人为特性曲线上的B点，其转速下降为n 1。从图中可以看出，电压越低，稳态转速也越低上一页 下一页返回任务一

304、 直流电动机的调速方法转速由n N下降至n 1的调速过程如下:电动机原来在A点稳定运行时， 。当电压降至U1后，电动机的机械特性变为直线n 01B。在降压瞬间，转速n不突变，E a不突变，所以I a和T e m突变减小，工作点平移到A点。在A点， T e m T L，电动机开始加速，随着n上升， E a增大，I a和T e m减小，工作点沿AB方向移动，到达B点时， T e m = T L ，出现了新的平衡，此时电动机便在较高的转速n 1下稳定运行。上一页 下一页返回任务一 直流电动机的调速方法对于恒转矩负载，调速前后电动机的电磁转矩不变，因为磁通减小，所以调速后的稳态电枢电流大于调速前的电枢

305、电流，这一点与前两种调速方法不同。当忽略电枢反应影响和较小的电阻压降R a I a的变化时，可近似认为转速与磁通成反比变化弱磁调速的优点:由于在电流较小的励磁回路中进行调节，因而控制方便，能量损耗小，设备简单，而且调速平滑性好。虽然弱磁升速后电枢电流增大，电动机的输入功率增大，但由于转速升高，输出功率也增大，电动机的效率基本不变，因此弱磁调速的经济性是比较好的。上一页 下一页返回任务一 直流电动机的调速方法弱磁调速的缺点:机械特性的斜率变大，特性变软;转速的升高受到电机换向能力和机械强度的限制，因此升速范围不可能很大，一般D2为了扩大调速范围，常常把降压和弱磁两种调速方法结合起来。在额定转速以

306、下采用降压调速，在额定转速以上采用弱磁调速上一页返回任务二 三相异步电动机的调速方法一、变极调速在电源频率恒定条件下，改变定子绕组形成的磁场极对数P，就可以改变同步转速n1和相应的转子转速n，称为变极调速。此法只适用于笼型电动机，因为笼型转子绕组的极对数是感应产生的，随定子磁场极对数改变而自动改变，使两磁场极对数保持一致，从而形成有效的平均电磁转矩。交流电机定子绕组磁动势的极对数，取决于绕组中电流的方向，因此改变绕组接线使绕组内电流方向改变，就能够改变极对数P。常用的单绕组变极电机，其定子上只装一套三相绕组，就是利用改变绕组连接方式，来达到改变极对数P的目的。如图9-7 (b)所示的绕组连接方

307、式，可获得图9-7 (a)所示的2p =4的极对数;若改变成图9 -8 (b)所示的连接方式，使半数绕组中的电流方向改变，则得到图9 -8 (a)所示的2p =2的极对数下一页返回任务二 三相异步电动机的调速方法单绕组变极，可以使定子绕组磁动势极对数成倍数关系改变，从而获得倍极比(如2/4极，4/8极)的双速电机，也可以获得非倍极比(如4/6极，6/8极)的双速电机，还可以获得极数比为2/4/8和4/6/8的三速电机二、变频调速根据转速公式可知，当转差率,S变化不大时，异步电动机的转速n基本上与电源频率fi成正比。连续调节电源频率，就可以平滑地改变电动机的转速。但是，单一地调节电源频率，将导致

308、电动机运行性能的恶化，其原因可分析如下:上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的调速方法电动机正常运行时，定子漏阻抗压降很小，可以认为若端电压U1不变，则当频率f1减小时，主磁通 将增加，这将导致磁路过分饱和，励磁电流增大，功率因数降低，铁芯损耗增大;而当f1增大时， 将减小，电磁转矩及最大转矩下降，过载能力降低，电动机的容量也得不到充分利用。因此，为了使电动机能保持较好的运行性能，要求在调节五的同时，改变定子电压U1 ，以维持 不变，或者保持电动机的过载能力不变。U1随五按什么样的规律变化最为合适呢?一般认为，在任何类型负载下变频调速时，若能保持电动机的过载能力不变，则电动机的运行性能较为

309、理想。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的调速方法(一)从基频向下调的变频调速，保持U1/f1=恒值，即恒转矩调速如果频率下调，而端电压U1为额定值，则随着f1下降，气隙每极磁通0增加，使电动机磁路进入饱和状态。过饱和时，会使激磁电流迅速增大，使电机运行性能变差。因此，变频调速应设法保证0不变。若保持U1/f1=恒值，电动机最大电磁转矩T m在基频附近可视为恒值，在频率更低时，随着频率f1下调，最大转矩式T m将变小。其机械特性如图9一9 (a)所示，可见它是一种近似于恒转矩调速的类型。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的调速方法(二)从基频向上调的变频调速电动机端电压是不允许升高

310、的，因此升高频率f 1向上调节电动机转速时，其端电压仍应保持不变。这样， f 1增加，则磁通 0降低，属减弱磁场调速类型，此时电动机最大电磁转矩T m及其临界转差率s m与频率f 1的关系，可近似表示为其机械特性如图9一9 (b)所示，其运行段近似是平行的，这种调速方式，可近似认为是恒功率调速类型。把基频以下和基频以上两种情况合起来，可以得到图9一10所示的异步电动机变频调速控制特性，图中曲线1为不带定子电压补偿时的控制特性，曲线2为带定子电压补偿时的控制特性。如果电动机在不同转速下都具有额定电流，则电上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的调速方法动机都能在温升允许条件下长期运行，这时转矩

311、基本上随磁通变化而变化，即在基频以下属于恒转矩调速，而在基频以上属于恒功率调速;如果f1是连续可调的，则变频调速是无级调速三、改变转差率调速异步电动机的改变转差率调速包括:绕线型转子异步电动机的转子串接电阻调速、串级调速和改变异步电动机的定子电压调速上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的调速方法 (一)绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速如图9一11所示，从机械特性上看，转子串入附加电阻时，n1、Tm不变，但,s增大，特性斜率增大。当负载转矩一定时，工作点的转差率随转子串联电阻的增大而增大，电动机的转速随转子串联电阻的增大而减小。这种调速方法的优点是:设备简单、易于实现。缺点是:调速是有级

312、的，不平滑;低速时转差率较大，造成转子铜损耗增大，运行效率降低，机械特性变软;当负载转矩波动时，将引起较大的转速变化，所以低速时静差率较大，这种调速方法多应用在起重机一类对调速性能要求不高的恒转矩负载上。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的调速方法(二)降压调速当改变外加电压时，由于 ，所以最大转矩随外加电压 而改变。当负载转矩T 2 不变，电压由U 1下降至 时，转速将由n降为n(转差率由,s上升至s)。所以通过改变电压U 1可实现调速。这种调速方法，当转子电阻较小时，能调节速度的范围不大;当转子电阻大时，可以有较大的调节范围，但又增大了损耗调压调速既非恒转矩调速，也非恒功率调速，它最

313、适用于转矩随转速降低而减小的负载(如通风机负载)，也可用于恒转矩负载，最不适用于恒功率负载上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的调速方法(三)串级调速在负载转矩不变的条件下，异步电动机的电磁功率转子铜损耗 与转差率成正比，所以转子铜损耗又称转差功率。转子串接电阻调速时，转速调得越低，转差功率越大，输出功率越小，效率就越低，所以转子串接电阻调速经济性差。所消耗，而其余大部分被附加电动势 所吸收，利用产生 的装置可以把这部分转差功率回馈到电网，使电动机在低速运行时仍具有较高的效率。这种在绕线转子异步电动机转子回路串联加附加电动势的调速方法称为串级调速。上一页返回任务三 三相异步电动机的调速控制

314、电路一、双速异步电动机定子绕组的连接双速异步电动机的形式有两种:星形一双星形(Y - YY)和三角形一双星形(D一YY)。这两种形式都能使电动机级数减少一半。图9一12 (a)所示为电动机定子绕组是星形连接，图(b)所示为双星形绕组接法。其中，U1, V1,W1为定子绕组首端，U2 , V2 , W2为定子绕组尾端，U3 , V3 , W3为定子绕组中间端子当变极前后绕组与电源的接线如图9一12所示时，变极前后电动机转向相反，因此，若要使变极后电动机保持原来转向不变，应调换电源相序。上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机的调速控制电路二、双速电动机控制电路双速电动机从低速转换成高速有手动和自

315、动两种控制方法。(一)手动控制手动切换可采用按钮。如图9一13所示为双速异步电动机按钮控制电路其控制过程是:合上开关QS，引入电源，按下启动按钮SB2-KM1线圈通电自锁，KM1主触点闭合，使电动机定子绕组接成Y形(或D形，D一YY形)启动、运行当需将电动机变成高速运行时，按下按钮SB3 , KM1线圈断电解除自锁，KM 1主触点断开，SB3按至底时，SB3动合触点闭合，KM2, KM3线圈通电自锁，电动机接成YY形式，电动机转入高速运行上一页 下一页返回任务三 三相异步电动机的调速控制电路 (二)自动控制利用时间继电器可使电动机在低速启动后自动切换至高速状态。图9-14所示为双速异步电动机自

316、动加速控制电路。电路控制过程是:合上电源开关Q S，按下启动按钮SB2-KM1线圈通电自锁，KM 1主触点闭合，电动机接成Y(或D)形启动、运行。同时，KM1辅助动合触点闭合，使KT线圈通电自锁，开始延时一当延时时间到，一方面，KT延时辅助动断触点断开，KM 1线圈断电解除自锁，电动机断开电源;另一方面KT延时辅助动合触点闭合，KM2 , KM3线圈通电自锁。主回路中，KM2 , KM3主触点闭合，电动机YY连接进入高速运行。上一页返回图9一1 不同机械特性的静差率返回图9 -2 电枢串电阻调速返回返回图9 -3 恒转矩负载时电枢串电阻调速过程图9 -4 降低电压调速返回图9一5 G一M系统示

317、意返回图9一6 减弱磁通调速返回图9-7 2p -4的绕组和极数返回图9-8 2p -2的绕组和极数返回图9一9 变频调速机械特性返回(a)基频下调时基频下调时;(b)基频上调时基频上调时图9一10 异步电动机变频调速控制特性返回1一不带定子电压补偿一不带定子电压补偿;2一带定子电压补偿一带定子电压补偿图9一11 转子串接对称电阻的机械特性返回图9一12 双速异步电动机定子绕组接线返回图9一13 按钮控制的双速异步电动机控制电路返回图9一14 双速异步电动机自动加速控制电路返回项目十 交、直流电动机的制动 任务一 他励直流电动机的制动方法 任务二 三相异步电动机的制动方法 任务三 三相异步电动

318、机的制动控制电路 任务一 他励直流电动机的制动方法 一、能耗制动图10一1是能耗制动的接线图。开关S接电源侧为电动状态运行，此时电枢电流I a、电枢电动势E a 、转速n及驱动性质的电磁转矩Tem的方向如图10一1所示。当需要制动时，将开关S投向制动电阻R,。上，电动机便进入能耗制动状态下一页返回任务一 他励直流电动机的制动方法初始制动时，因为磁通保持不变、电枢存在惯性，其转速，不能马上降为零，而是保持原来的方向旋转，于是n和E a的方向均不改变。但是，由E a在闭合的回路内产生的电枢电流I a B 却与电动状态时电枢电流I a的方向相反，由此而产生的电磁转矩T e m B;也与电动状态时T

319、e m的方向相反，变为制动转矩，于是电机处于制动运行。制动运行时，电机靠生产机械惯性力的拖动而发电，将生产机械储存的动能转换成电能，并消耗在电阻上，直到电机停止转动为止，所以这种制动方式称为能耗制动。能耗制动时的机械特性，就是在条件下的一条人为机械特性，即上一页 下一页返回任务一 他励直流电动机的制动方法或可见，能耗制动时的机械特性是一条通过坐标原点的直线，其理想空载转速为零，特性的斜率 与电动状态下电枢串电阻RB。时人为机械特性的斜率相同，如图10 -2中的直线B C所示 能耗制动时，电机工作点的变化情况可用机械特性曲线说明。设制动前工作点在固有特性曲线A点处，其n 0, T e m 0,

320、T e m为驱动转矩。开始制动时，因n不突变，工作点将沿水平方向跃变到能耗制动特性曲线上的B点。在B点，n 0,兀 0，电磁转矩为制动转矩，于是电动机开始减速，工作点沿BO方向移动。若电动机拖动反抗性负载，则工作点到达O点时，n =0, T e m =0，电机便停转。上一页 下一页返回任务一 他励直流电动机的制动方法若电机拖动位能性负载，则工作点到达O点时，虽然n =0, T e m=0，但在位能负载的作用下，电机反转并加速，工作点将沿曲线OC方向移动。此时E a的方向向随n的反向而反向，即n和E a 的方向均与电动状态时相反，而E a产生的I a却与电动状态时相同，随之T e m的方向也与电

321、动状态时相同，即 ,电磁转矩仍为制动转矩。随着反向转速的增加，制动转矩也不断增大，当制动转矩与负载转矩平衡时，电机便在某一转速下处于稳定的制动状态运行，即匀速下放重物，如图10 -2中的C点上一页 下一页返回任务一 他励直流电动机的制动方法改变制动电阻RB的大小，可以改变能耗制动特性曲线的斜率，从而可以改变起始制动转矩的大小以及下放位能负载时的稳定速度。 RB越小，特性曲线的斜率越小，起始制动转矩越大，而下放位能负载的速度越小。减小制动电阻，可以增大制动转矩，缩短制动时间，提高工作效率。但制动电阻太小，将会造成制动电流过大，通常限制最大制动电流不超过22. 5倍的额定电流。选择制动电阻的原则是

322、即上一页 下一页返回任务一 他励直流电动机的制动方法式中，E为制动瞬间的电枢电动势。如果制动前电机处于额定运行，则Ea= 能耗制动操作简单，但随着转速的下降，电动势减小，制动电流和制动转矩也随之减小，制动效果变差。若为了使电机能更快地停转，可以在转速到一定程度时，切除一部分制动电阻，使制动转矩增大，从而加强制动作用上一页 下一页返回任务一 他励直流电动机的制动方法二、反接制动反接制动分为电压反接制动和倒拉反接制动两种。(一)电压反接制动电压反接制动时的接线图如图10一3所示。开关S投向“电动”侧时，电枢接正极性的电源电压，此时电机处于电动状态运行。进行制动时，开关S投向“制动”侧，此时电枢回路

323、串入制动电阻RB后，接上极性相反的电源电压，即电枢电压由原来的正值变为负值。此时，在电枢回路内，U与Ea顺向串联，共同产生很大的反向电流为上一页 下一页返回任务一 他励直流电动机的制动方法反向的电枢电流I a B产生很大的反向电磁转矩T e m B，从而产生很强的制动作用，这就是电压反接制动电动状态时，电枢电流的大小由U N与E a之差决定，而反接制动时，电枢电流的大小由U N与E a之和决定，因此反接制动时电枢电流是非常大的。为了限制过大的电枢电流，反接制动时必须在电枢回路中串接制动电阻R B; R B的大小应使反接制动时电枢电流不超过电动机的最大允许值I max=(22. 5) I N，因

324、此应串入的制动电阻值为上一页 下一页返回任务一 他励直流电动机的制动方法从公式中可以看出，反接制动电阻值要比能耗制动电阻值约大一倍电压反接制动时的机械特性就是在 条件下的一条人为机械特性，即可见，其特性曲线是一条通过-n0点，斜率为 的直线，如图10一4所示上一页 下一页返回任务一 他励直流电动机的制动方法电压反接制动时电机工作点的变化情况可用图10一4说明如下:设电动机原来工作在固有特性上的A点，反接制动时，由于转速不突变，工作点沿水平方向跃变到反接制动特性上的B点，之后在制动转矩作用下，转速开始下降，工作点沿BC方向移动，当到达C点时，制动过程结束。在C点，n =0，但制动的电磁转矩 ，如

325、果负载是反抗性负载，且 时，电动机便停止不转如果这时在反向转矩作用下，电动机将反向启动，并沿特性曲线加速到D点，进入反向电动状态下稳定运行。当制动的目的就是为了停车时，那么在电机转速接近于零时，必须立即断开电源。上一页 下一页返回任务一 他励直流电动机的制动方法反接制动过程中(图10一4中BC段)， 均为负，而n, E a为正。输入功率 ，表明电机从电源输入电功率;输出功率 表明轴上输入的机械功率转变成电枢回路的电功率。由此可见，反接制动时，从电源输入的电功率和从轴上输入的机械功率转变成的电功率一起全部消失在电枢回路的电阻上，其能量损耗是很大的上一页 下一页返回任务一 他励直流电动机的制动方法

326、 (二)倒拉反转反接制动倒拉反转反接制动只适用于位能性恒转矩负载。现以起重机下放重物为例来说明。图10-5 (a)所示为正向电动状态(提升重物)时电动机的各物理量方向，此时电动机工作在固有特性图10-5 (c) 上的A点。如果在电枢回路中串入一个较大的电阻R,;，便可实现倒拉反转反接制动。上一页 下一页返回任务一 他励直流电动机的制动方法串入RB将得到一条斜率较大的人为特性，如图10-5 (c)中的直线n 0D所示，制动过程如下:串电阻瞬间，因转速不能突变，所以工作点由固有特性上的A点沿水平跳跃到人为特性上的B点，此时电磁转矩T,;小于负载转矩TB，于是电机开始减速，工作点沿人为特性由B点向C

327、点变化，到达C点时，n =0，电磁转矩为堵转转矩TK，因TK仍小于负载转矩TL，所以在重物的重力作用下电机将反向旋转，即下放重物。因为励磁不变，所以E，随n的方向而改变方向，由图10-5 (b)所示可以看出I，的方向不变，故T的方向也不变。这样，电机反转后，电磁转矩为制动转矩，电机处于制动状态，如图10-5 (c)中的CD段所示。随着电机反向转速的增加，瓦增大，电枢电流Ia和制动的电磁转矩兀T e m也相应增大，当到达D点时，电磁转矩与负载转矩平衡，电机便以稳定的转速匀速下放重物。电机串入RB越大，最后稳定的转速越高，下放重物的速度也越快。上一页 下一页返回任务一 他励直流电动机的制动方法电枢

328、回路串入较大的电阻后，电机能出现反转制动运行，主要是位能负载的倒拉作用，又因为此时的Ea与U也顺向串联，共同产生电枢电流，这一点与电压反接制动相似，因此把这种制动称为倒拉反转反接制动。倒拉反转反接制动时的机械特性方程式就是电动状态时电枢串联电阻的人为特性方程式，只不过此时电枢串入的电阻值较大，使得n U，电枢电流反向，电磁转矩的方向也随之改变:由驱动转矩变成制动转矩。从能量传递方向看，电机处于发电状态，将机车下坡时失去的位能变成电能回馈给电网，因此这种状态称为回馈制动状态。上一页 下一页返回任务一 他励直流电动机的制动方法 回馈制动时的机械特性方程式与电动状态时相同，只是运行在特性曲线上不同的

329、区段而已。当电动机拖动机车下坡出现回馈制动时，其机械特性位于第二象限，如图10 -6中的n0 A段。当电动机拖动起重机下放重物出现回馈制动时，其机械特性位于第四象限，如图10 -6中的-n0 B段。图10 -6中的A点是电机处于正向回馈制动稳定的运行点，表示机车以恒定的速度下坡。图10 -6中的B点是电机处于正向回馈制动稳定的运行点，表示重物匀速下放。除以上两种回馈制动稳定运行外，还有一种发生在动态过程中的回馈制动过程。如降低电枢电压的调速过程和弱磁状态下增磁调速过程中都将出现回馈制动过程，下面对这两种情况进行说明。上一页 下一页返回任务一 他励直流电动机的制动方法在图10 -7中，A点是电动

330、状态运行工作点，对应电压为U1，转速为n A当进行降压(U 1降为U 2)调速时，因转速不突变，工作点由A点平移到B点，此后工作点在降压人为特性的B n0 2段上变化过程即为回馈制动过程，它起到了加快电机的减速作用，当转速到n0 2时，制动过程结束。从n0 2降到C点转速n为电动状态减速过程。在图10 -8中，磁通由少，增大到少2时，工作点的变化情况与图10 -7相同，其工作点在B n0 2段上变化时也为回馈制动过程。回馈制动时，由于有功率回馈到电网，因此与能耗制动和反接制动相比，回馈制动是比较经济的。上一页返回任务二 三相异步电动机的制动方法一、能耗制动设异步电动机原在图10一9 (b)中的

331、A点运行，此时，图10一9 (a)中KM2的触点断开，KM 1闭合为了迅速停车，断开KM 1使电机脱离电网，并立即闭合KM2，则定子两相绕组通入直流，在定子内形成一个固定磁场。此时转子因惯性继续旋转，导线切割磁场，在转子中产生感应电动势及感应电流。根据左手定则可确定转矩的方向与转速的方向相反(根据定子磁场与转子电流有功分量的方向确定)，故为制动转矩下一页返回任务二 三相异步电动机的制动方法当直流励磁电流不变，转子内电阻增加，对应于最大转矩的转速也增加 ，但最大转矩不变，如图10一9 (b)中曲线1与3所示。曲线3为串较大电阻时的特性。当直流励磁电流增加，转子串电阻不变，对应于最大转矩的转速不变

332、，但最大转矩增大，如图10一9 (c)中曲线1与2所示，曲线2为直流励磁电流较大时的特性由图10一9 (b)所示能耗制动时的机械特性可以看出，改变转子串接电阻或定子直流励磁电流的大小，都可调节制动转矩的大小。当电动机转速下降为零，制动转矩也为零，因此采用能耗制动能准确停车。由图10一9 (b)还可看出，能耗制动机械特性向第四象限延伸，可用于低速下放重物。它广泛应用于矿井提升及起重运输机械等。在绕线型异步电动机的拖动系统中，采用能耗制动可以使系统迅速停车。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的制动方法二、反接制动当异步电动机转子的旋转方向与定子磁场的旋转方向相反时，电动机便处于反接制动状态。

333、它有两种情况，一是在电动机状态下突然将电源两相反接，使定子旋转磁场的方向由原来的顺转子转向改为逆转子转向，这种情况下的制动称为定子两相反接的反接制动;二是保持定子磁场的转向不变，而转子在位能性负载作用下进入倒拉反接，这种情况下的制动称为倒拉反接的反接制动。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的制动方法(一)定子两相反接的反接制动设异步电动机带反抗性负载，原来稳定运行于电动状态如图10一10 (b )的A点，为了迅速停车或反转，可将定子两相反接，并同时在绕线式异步电动机转子回路中接电阻R f，如图10一10 (a )所示，由于定子相序的改变，使旋转磁场的方向发生改变，从而使异步电动机的工作点

334、从原来电动机运行机械特性上的A点，转移到新的机械特性(通过-n1的特性)上的B点。此时，由于转子切割磁场的方向与电动状态时相反，则感应电动势的方向也改变。此时的转差率为由上式可知s1是反接制动的特点(含转速反向和两相反接两种制动)。上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的制动方法两相反接时E 2, s E 2, I 2及T e m都与电动状态时相反，即电机转矩变负，与负载转矩共同作用下，使电动机转速很快下降，如图10一10 (b )中的BC段。当转速降至零(即C点)时如不切除电源，则电动机反向加速而进入反向电动状态(对应于CD段)，当加速到D点，电动机稳定运转，从而实现了反转以上分析是电动机

335、带反抗性负载的情况，当电动机带位能性负载，用两相反接时，负载转矩不变，但电磁转矩T e m变负，在电磁转矩T e m和负载转矩T L的共同作用下，使电动机减速，直到转速为零时，在T e m和T L的作用下，电动机反向启动并加速。随转子反向加速，电磁转矩仍为负，但绝对值减小，直到转速达-n1时， T e m = 0。由于负载的作用，转速继续升高，此时T e m 0 ，直到T e m -TL电动机才稳定运行于图10一10 (b )中的E点上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的制动方法定子两相反接制动，无论负载性质如何，都是指两相反接开始到转速为零为止这个过程。两相反接制动的优点是制动效果好，缺

336、点是能耗大，制动准确度差，如要停车，还须由控制线路及时切除电源。这种制动适用于要求迅速停车并迅速反转的生产机械异步电动机带位能性负载时，两相反接使转速反转后，在图10一10 (b )上D点不能稳定运行，还将继续反向加速，当时，电动机进入反向回馈制动状态。应当指出，上述两种反接制动，虽然电动机轴上都有机械功率输入，但有所不同。在转速反向的反接制动时，这部分机械功率由位能性负载提供;而定子两相反接制动所需的能量，则是由整个转动部分所储存的动能提供。因此，前者可恒速运转，后者只能减速，因为储存的动能随转速的降低而减小，以致不能保持恒速运转上一页 下一页返回任务二 三相异步电动机的制动方法(二)倒拉反

337、接的反接制动这种反接制动适用于绕线转子异步电动机拖动位能性负载的情况，它能够使重物获得稳定的下放速度，如图10一11所示异步电机转子串接较大电阻接通电源，启动转矩方向与重物G产生的负载转矩的方向相反，而且T s t n1时，s n1，当制动转矩与负载位能转矩相等时，电动机在机械特性第二象限的某点稳定运行。由图10一13可知，当异步电动机拖动位能性负载下放重物时，若负载转矩T L不变，转子所串电阻越大，转速越高为了避免因转速高而损坏电机，在回馈制动时，转子回路中不串电阻回馈制动时，异步电动机处于发电状态，不过如果定子不接电网，电机不能从电网吸取无功电流建立磁场，就发不出有功电能。这时，如在异步电

338、动机三相定子出线端并上三相电容器提供无功功率即可发出电来，这便是所谓自励式异步发电机回馈制动常用于高速且要求匀速下放重物的场合。上一页返回任务三三相异步电动机的制动控制电路一、三相异步电动机能耗制动控制电路如前所述，能耗制动是指电动机脱离交流电源后，立即在定子绕组的任意两相中加入一直流电源，在电动机转子上产生一制动转矩，使电动机快速停下来。由于能耗制动采用直流电源，故也称为直流制动。按控制方式有时间原则与速度原则。(一)按速度原则控制的电动机单向运行能耗制动控制电路电路如图10一14所示，由KM2的一对主触点接通交流电源，经整流后，由KM2的另两对主触点通过限流电阻向电动机的两相定子绕组提供直

339、流。下一页返回任务三三相异步电动机的制动控制电路电路工作过程如下:假设速度继电器的动作值调整为120 r/min，释放值为100 r/min。合上开关Q5，按下启动按钮SB2 KM1线圈通电自锁，电动机启动当转速上升至120 r/thin, KV动合触点闭合，为KM2线圈通电作准备。电动机正常运行时，KV动合触点一直保持闭合状态当需停车时，按下停车按钮SB1 SB1动断触点首先断开，使KM 1断电解除自锁，主回路中，电动机脱离三相交流电源 SB1动合触点后闭合，使KM2线圈通电自锁。KM2主触点闭合，交流电源经整流后经限流电阻向电动机提供直流电源，在电动机转子上产生制动转矩，使电动机转速迅速下

340、降当转速下降至100 r/min, KV动合触点断开，KM2线圈断电释放，KM2主触点断开，切断直流电源，制动结束。电动机最后阶段自由停车上一页 下一页返回任务三三相异步电动机的制动控制电路对于功率较大的电动机应采用三相整流电路，而对于10 kW以下的电机，在制动要求不高的场合，为减少设备，降低成本，减少体积，可采用无变压器的单管直流制动。制动电路可参考相关书籍。(二)按时间原则进行控制的电动机可逆运行能耗制动控制电路如图10一15所示为按时间原则进行控制的可逆运行能耗制动控制电路。图中KM1 , KM2分别为电动机正反转接触器，KM3为能耗制动接触器;SB2 , SB3分别为电动机正反转启动

341、按钮。上一页 下一页返回任务三三相异步电动机的制动控制电路如下:合上开关QS，按下启动按钮SB2 KM 1线圈通电自锁，电动机正向启动、运行一若需停车，按下停止按钮SB1 SB1动断触点首先断开，使KM 1(正转时)断电并解除自锁，电动机断开交流电源 SB1动合触点闭合，使KM3 , KT线圈通电并自锁。KM3动断辅助触点断开，进一步保证KM1 , KM2失电。主回路中，KM3主触点闭合，电动机定子绕组串电阻进行能耗制动，电动机转速迅速降低当电动机转速接近零时，KT延时结束，其延时动断触点断开，使KM3 , KT线圈相继断电释放。主回路中，KM3主触点断开，切断直流电源，直流制动结束。电动机最

342、后阶段也可以先按下SB3，使电动机反向启动运行，再经过能耗制动，最后自由停车上一页 下一页返回任务三三相异步电动机的制动控制电路不论电动机正向启动运行，还是反向启动运行，都能用图10一15所示的电路实现能耗制动的目的，所以该电路的制动控制是“可逆”的。按时间原则控制的直流制动，一般适合于负载转矩和转速较稳定的电动机，这样，时间继电器的整定值不需经常调整。二、三相异步电动机反接制动控制电路反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法上一页 下一页返回任务三三相异步电动机的制动控制电路反接制动刚开始时，转子与旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步

343、转速，所以定子绕组流过的制动电流相当于全压直接启动电流的两倍，因此，反接制动的特点是制动迅速，效果好，但冲击大。故反接制动一般用于电动机需快速停车的场合，如撞床上主电动机的停车等为了减小冲击电流，通常要求在电动机主电路中串接一定的电阻以限制反接制动电流。反接制动电阻的接线方法有对称和不对称两种接法。图10 - 16是三相串电阻的对称接法。对反接制动的另一个要求是在电动机转速接近于零时，必须及时切断反相序电源，以防止电动机反向再启动如图10 - 16所示为异步电动机单向运行反接制动电路，KM1为电动机单向旋转接触器，KM2为反接制动接触器，制动时在电动机两相中串入制动电阻用速度继电器来检测电动机

344、转速。上一页 下一页返回任务三三相异步电动机的制动控制电路电路工作过程如下:假设速度继电器的动作值为120 r/min，释放值为100 r/min合上开关QS，按下启动按钮SB2 KM1线圈通电自锁，KM 1主触点闭合，电动机转速很快上升至120 r/min，速度继电器动合触点闭合，电动机正常运转时，此对触点一直保持闭合状态，为进行反接制动作好准备当需要停车时，按下停止按钮5B1 5B1动断触点先断开，使KM 1断电释放。主回路中，KM 1主触点断开，使电动机脱离正相序电源一SB1动合触点后闭合，KM2通电自锁，KM2主触点动作，电动机定子串入对称电阻进行反接制动，使电动机转速迅速下降当电动机

345、转速下降至100 r/min时，KV动合触点断开，使KM2线圈断电解除自锁，KM2主触点断开，电动机断开电源后自由停车上一页 下一页返回任务三三相异步电动机的制动控制电路电动机可逆运行反接制动电路如图10一17所示。图中电阻R既是反接制动电阻，为不对称接法，同时也具有限制启动电流的作用 电路工作过程如下:合上开关Q S、按下正向启动按钮SB2 KM1线圈通电自锁，主回路中电动机两相串电阻启动一当转速上升到速度继电器动作值时，KV-1闭合，KM3线圈通电，主回路中KM3主触点闭合短接电阻，电动机进入全压运行一需要停车时，按下停止按钮SB1 , KM1断电解除自锁。电动机断开正相序电源 SB1动合

346、触点闭合，使KA3线圈通电 KA3动断触点断开，使KM3线圈保持断电;KA3动合触点闭合，KA1线圈通电，KA1的一对动合触点闭合使KA3保持继续通电，另一对动合触点闭合使KM2线圈通电，KM2主触点闭合，主回路中，电动机串电阻进行反接制动反接制动使电动机转速迅速下降，当下降到KV的释放值时，KV-1断开，KA1断电 KA3断电、KM2断电，电动机断开制动电源，反接制动结束上一页 下一页返回任务三三相异步电动机的制动控制电路也可以先按下SB3，电动机反向串电阻启动，当转速上升到速度继电器动作值后进入全压运行。需要停车时，按下停止按钮SB1后，进入反接制动。整个停车过程的分析与正转时相似，可自行

347、分析上一页返回图10一1 能耗制动接线图返回图10一2 能耗制动时的机械特性返回图10一3 电压反接制动接线返回图10一4 电压反接制动时的机械特性返回图10一5 倒拉反转反接制动返回(a)正向电动正向电动;(b)倒拉反转倒拉反转;(c)机械特性机械特性图10一6 回馈制动机械特性返回图10一7 降压调速时产生回馈制动返回图10一8 增磁调速时产生回馈制动返回图10 -9 异步电动机能耗制动的电路图及机械特性返回 (a)电路图电路图;(b)机械特性机械特性图10一10 异步电机定子两相反接的电路图与机械特性返回 (a)电路图电路图;(b)机械特性机械特性图10一11 倒拉反接的反接制动电路图返

348、回图10一12 倒拉反转反接制动时的机械特性返回图10一13 位能负载带动异步电机进入回馈制动返回图10一14 按速度原则控制的电动机能耗制动控制电路返回图10一15 按时间原则控制的可逆运行能耗制动控制电路返回图10一16 电动机单向运行反接制动控制电路返回图10-17 电动机可逆运行反接制动控制电路返回项目十一 三相异步电动机综合控制电路 任务一 三相异步电动机典型控制环节 任务二 C650-2卧式车床电气控制电路 任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 任务一 三相异步电动机典型控制环节 一、多地控制电路在大型机床或生产设备上，为方便操作人员在不同位置均能进行操作，常要求多地控制。一般

349、多地控制只需增加控制按钮即可。多地控制的原则为:启动按钮并联，停止按钮串联。几个启动按钮或停止按钮分别装在不同的位置。图11-1为最简单的两地控制电路，假设在位置A装有启动按钮SB2,停止按钮SB1，在位置B装有启动按钮SB东停止按钮SB3，则在A, B两位置都能实现对电动机的启停。下一页返回任务一 三相异步电动机典型控制环节 二、顺序启停控制电路实际生产中，某一系统常有多台电动机，而某些电动机的启停要求按一定的顺序进行，如空调设备中，要求压缩机必须在风机之后启动;铣床上启动主电动机后才能启动进给电动机。总之，对几台电动机的启停要求一般有:正序启动，同时停止;正序启动，正序停止;正序启动，逆序

350、停止。图11 -2所示为两台电动机的顺序启停电路。图(a)为主电路，图(b)为正序启动，同时停止或单独停止M2的控制电路。图(c.)为正序启动，逆序停止控制电路。上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机典型控制环节 从几个电路图可归纳出实现顺序启动的方法是:将控制前一台电动机的接触器的动合辅助触点串联在控制后一台电动机的接触器线圈支路中。实现正序启动、逆序停止的方法是:将控制后一台电动机的接触器动合辅助触点与前一台电动机的停止按钮并联。三、间歇运行控制某些生产机械上的电动机要求运行一段时间，停止一段时间，即间歇运行，如车床的润滑电动机。利用两个时间继电器可实现此控制功能，如图11-3所示。利用

351、此方法，只需将SA1换成故障信号接通的触点，KM换成灯泡，即可用于故障报警时的灯光闪烁电路。上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机典型控制环节 四、自动往返控制生产机械的运动部件往往有行程限制，如起重机起升机构的上拉或下放物体必须在一定范围内，否则可能造成危险事故;磨床的工作台带动工件作自动往返，以便旋转的砂轮能对工件的不同位置进行磨削加工。为此常利用行程开关作为控制元件来控制电动机的正反转。图11 -4为电动机带动运动部件自动往返示意图。图中SQ1, SQ2为两端限位行程开关，撞块A, B固定在运动部件上，随着运动部件的移动，在两端分别压下行程开关SQ1, SQ2，改变电路的通断状态，使电

352、动机实现正反转，从而进行往复运动。图中SQ3, SQ4分别为正反向极限保护行程开关。上一页 下一页返回任务一 三相异步电动机典型控制环节 电路工作原理如下:合上电源开关QS，按下正转启动按钮SB2-KM1通电自锁，电动机正转，拖动运动部件向左运动(图11-5所示)、当部件运动到使其上的撞块B压下行程开关SQ2时，SQ2动断触点断开，KM1失电释放，SQ2动合触点闭合，使KM2得电自锁，电动机正转变为反转，拖动运动部件朝右运动、当撞块A压下行程开关SQ1时，电动机又由反转变正转。如此周而复始，运动部件即在受限制的行程范围内进行往返运动。当按下停止按钮时，电动机失电，运动部件停止运动。当SQ1或S

353、Q2失灵时，由极限保护行程开关SQ3, SQ4动作，实现终端位置的限位保护。此电路具有采用接触器动断触点实现的电气互锁和用按钮实现的机械互锁，同时当电动机功率较小时，在运动过程中可利用按钮实现直接反向。上一页返回任务二 C650-2卧式车床电气控制电路 卧式车床是机械加工中广泛使用的一种机床，可以用来加工各种回转表面、螺纹和端面。卧式车床通常由一台主电动机拖动，经由机械传动链，实现切削主运动和刀具进给运动的输出，其运动速度由变速齿轮箱通过手柄操作进行切换。刀具的快速移动、冷却泵和液压泵等，常采用单独电动机驱动。不同型号的卧式车床，其主电动机的工作要求不同，因而由不同的控制电路构成，但是由于卧式

354、车床运动变速是由机械系统完成的，且机床运动形式比较简单，相应的控制电路也比较简单。下一页返回任务二 C650-2卧式车床电气控制电路 0650-2型卧式车床型号的含义为:上一页 下一页返回任务二 C650-2卧式车床电气控制电路 一、车床结构及运动形式0650-2卧式车床属于中型车床，机床的结构形式如图11 -6所示，图11-7所示为加工示意。车床加工时，安装在床身上的主轴箱中的主轴转动，带动夹在其端头的工件转动;刀具安装在刀架上，与滑板一起随溜板箱沿主轴轴线方向实现进给移动。车床的主运动为主轴通过卡盘带动工件的旋转运动;进给运动是溜板带动刀架的纵向和横向直线运动，其中纵向运动是指相对操作者向

355、左或向右的运动，横向运动是指相对于操作者向前或向后的运动;辅助运动包括刀架的快速移动、工件的夹紧与松开等。上一页 下一页返回任务二 C650-2卧式车床电气控制电路 二、电力拖动及控制要求(1)正常加工时一般不需反转，但加工螺纹时需反转退刀，且工件旋转速度与刀具的进给速度要保持严格的比例关系，为此主轴的转动和溜板箱的移动由同一台电动机拖动。主电动机M1(功率为20 kW)，采用直接启动的方式，可正反两个方向旋转，为加工调整方便，还具有点动功能。由于加工的工件比较大，加工时其转动惯量也比较大，需停车时不易立即停止转动，必须有停车制动的功能，0650-2车床的正反向停车采用速度继电器控制的电源反接

356、制动。上一页 下一页返回任务二 C650-2卧式车床电气控制电路 (2)电动机M2拖动冷却泵。车削加工时，刀具与工件的温度较高，需设一冷却泵电动机，实现刀具与工件的冷却。冷却泵电动机M2单向旋转，采用直接启动、停止方式，且与主电动机有必要的联锁保护。(3)快速移动电动机M3。为减轻工人的劳动强度和节省辅助工作时间，利用M3带动刀架和溜板箱快速移动。电动机可根据使用需要，随时手动控制启停。(4)采用电流表检测电动机负载情况。(5)车削加工时，因被加工的工件材料、性质、形状、大小及工艺要求不同，且刀具种类也不同，所以要求切削速度也不同，这就要求主轴有较大的调速范围。车床大多采用机械方法调速，变换主

357、轴箱外的手柄位置，可以改变主轴的转速。上一页 下一页返回任务二 C650-2卧式车床电气控制电路 三、车床电气控制系统分析0650-2型普通车床的电气控制系统电路如图11-8所示。 (一)主电路分析图11 -8所示的主电路中有三台电动机，隔离开关QS将三相电源引入，电动机M1电路接线分为三部分，第一部分由正转控制交流接触器KM1和反转控制交流接触器KM2的两组主触点构成电动机的正反转接线;第二部分为一电流表A经电流互感器TA接在主电动机M1的动力回路上，以监视电动机绕组工作时的电流变化，为防止电流表被启动电流冲击损坏，利用一时间继电器的延时动断触点，在启动的短时间内将电流表暂时短接;上一页 下

358、一页返回任务二 C650-2卧式车床电气控制电路 第三部分为一串联电阻限流控制部分，交流接触器KM3的主触点控制限流电阻R的接入和切除，在进行点动调整时，为防止连续的启动电流造成电动机过载，串入限流电阻R，保证电路设备正常工作。速度继电器KV的速度检测部分与电动机的主轴同轴相连，在停车制动过程中，当主电动机转速接近零时，其动合触点可将控制电路中反接制动相应电路切断，完成停车制动。电动机M2由交流接触器KM4的主触点控制其电源的接通与断开;电动机M3由交流接触器KMS控制。为保证主电路的正常运行，主电路采用熔断器实现短路保护、采用热继电器对电动机进行过载保护。上一页 下一页返回任务二 C650-

359、2卧式车床电气控制电路 (二)控制电路分析1.主电动机M1的点动控制调整车床时，要求主电动机点动控制。线路中KM1为M1电动机的正转接触器;KM2为反转接触器;KA为中间继电器。工作过程如下:按下SB2-KM1线圈通电、主触点闭合，电动机经限流电阻接通电源，在低速下启动松开SB2-KM1断电，电动机断开电源，停车。2.主电动机M1的正、反转控制(1)正转。按下启动按钮SB3-KM3和KT线圈通电、KM3主触点动作使电阻被短接， KM3动合辅助触点闭合使KA通电、KA动合辅助触点闭合(57)使接触器KM1通电，电动机在全压下正向启动。KM1辅助动合触点(511)闭合、KA的动合触点闭合(311,

360、 57)使KM1自锁。上一页 下一页返回任务二 C650-2卧式车床电气控制电路 (2)反转。启动按钮为SB4，控制过程与正转类似。KM1和KM2的动断辅助触点分别串在对方的接触器线圈的回路中，起正反转的互锁作用。3.主电动机M1的反接制动控制0650-2车床采用速度继电器实现主电动机停车的反接制动。下面以正转为例分析反接制动的过程。设主电动机原为正转运行，停车时按下停止按钮SB1、接触器KM3断电、KM3主触点断开，限流电阻R串入主回路、KA断电(311, 57)断开、KM 1断电，电动机断开正相序电源、KA动断触点(327)闭合，由于此时电动机转速较高，KV-2为闭合状态，故KM2通电，实

361、现对电动机的电源反接制动、当电动机转速接近零时，KV-2动合触点断开，KM2断电，电动机断开电源，制动结束。上一页 下一页返回任务二 C650-2卧式车床电气控制电路 电动机反转时的制动与正转相似。4.刀架的快速移动与冷却泵控制转动刀架快速移动手柄、压动限位开关SQ、接触器KMS通电，KMS主触点闭合，M3接通电源启动。M2为冷却泵电动机，它的启动和停止通过按钮SBS和SB6来控制。上一页 下一页返回任务二 C650-2卧式车床电气控制电路 5.其他辅助环节监视主回路负载的电流表通过电流互感器接入。为防止电动机启动、点动和制动电流对电流表的冲击，电流表与时间继电器的延时动断触点并联。如启动时，

362、KT线圈通电，KT的延时动断触点未动作，电流表被短接。启动后，KT延时断开的动断触点打开，此时电流表接入互感器的二次回路对主回路的电流进行监视。控制电路的电源通过控制变压器TS供电，使之更安全。此外，为便于工作，设置了工作照明灯。照明灯的电压为安全电压36 V(图中未画出)。上一页 下一页返回任务二 C650-2卧式车床电气控制电路 四、0650-2型卧式车床常见电气故障的诊断与检修1.主轴电动机不能启动(1) m主电路熔断器FU1和控制电路熔断器FU3熔体熔断，应更换。(2)热继电器FR1已动作过，动断触点未复位。要判断故障所在位置，还要查明引起热继电器动作的原因，并排除。可能有的原因:长期

363、过载;继电器的整定电流太小;热继电器选择不当。按原因排除故障后，将热继电器复位即可。上一页 下一页返回任务二 C650-2卧式车床电气控制电路 (3)控制电路接触器线圈松动或烧坏，接触器的主触点及辅助触点接触不良，应修复或更换接触器。(4)启动按钮或停止按钮内的触点接触不良，应修复或更换按钮。(5)各连接导线虚接或断线。(6)主轴电动机损坏，应修复或更换。2.主轴电动机断相运行按下启动按钮，电动机发出嗡嗡声不能正常启动，这是电动机断相造成的，此时应立即切断电源，否则易烧坏电动机。可能的原因是:(1)电源断相。(2)熔断器有一相熔体熔断，应更换。上一页 下一页返回任务二 C650-2卧式车床电气

364、控制电路 (3)接触器有一对主触点没接触好，应修复。3.主轴电动机启动后不能自锁故障原因是控制电路中自锁触点接触不良或自锁电路接线松开，修复即可。4.按下停止按钮主轴电动机不停止(1)接触器主触点熔焊，应修复或更换接触器。(2)停止按钮动断触点被卡住，不能断开，应更换停止按钮。5.冷却泵电动机不能启动上一页 下一页返回任务二 C650-2卧式车床电气控制电路 (1)按钮SB6触点不能闭合，应更换。(2)熔断器FU2熔体熔断，应更换。(3)热继电器FR2已动作过，未复位。(4)接触器KM4线圈或触点已损坏，应修复或更换。(5)冷却泵电动机已损坏，应修复或更换。6.快速移动电动机不能启动(1)行程

365、开关SQ已损坏，应修复或更换。(2)接触器KMS线圈或触点已损坏，应修复或更换。(3)快速移动电动机已损坏，应修复或更换。上一页返回任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 磨床是用磨具和磨料(如砂轮、砂带、油石、研磨剂等)对工件的表面进行磨削加工的一种机床，它可以加工各种表面，如平面、内外圆柱面、圆锥面和螺旋面等。通过磨削加工，使工件的形状及表面的精度、光洁度达到预期的要求;同时，它还可以进行切断加工。根据用途和采用的工艺方法不同，磨床可以分为平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、工具磨床和各种专用磨床(如螺纹磨床、齿轮磨床、球面磨床、导轨磨床等)，其中以平面磨床使用最多。平面磨床又分为卧轴和立轴、

366、矩台和圆台四种类型，下面以M7130型卧轴矩台平面磨床为例介绍磨床的电气控制电路。下一页返回任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 M7130型平面磨床型号的含义为:上一页 下一页返回任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 一、平面磨床的主要结构和运动形式M7130型卧轴矩形工作台平面磨床的主要结构包括床身、立柱、滑座、砂轮箱、工作台和电磁吸盘，如图11 -9所示。磨床的工作台表面有T形槽，可以用螺钉和压板将工件直接固定在工作台上，也可以在工作台上装上电磁吸盘，用来吸持铁磁性的工件。砂轮与砂轮电动机均装在砂轮箱内，砂轮直接由砂轮电动机带动旋转;砂轮箱装在滑座上，而滑座装在立柱上。上一页 下

367、一页返回任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 磨床的主运动是砂轮的旋转运动，而进给运动则分为以下三种运动。(1)工作台(带动电磁吸盘和工件)做纵向往复运动。(2)砂轮箱沿滑座上的燕尾槽做横向进给运动。(3)砂轮箱和滑座一起沿立柱上的导轨做垂直进给运动。二、平面磨床的电力拖动形式和控制要求M7130型卧轴矩台平面磨床采用多台电动机拖动，其电力拖动和电气控制、保护的要求如下。(1)砂轮由一台笼型异步电动机拖动，因为砂轮的转速一般不需要调节，所以对砂轮电动机没有电气调速的要求，也不需要反转，可直接启动。上一页 下一页返回任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 (2)平面磨床的纵向和横向进给运动

368、一般采用液压传动，所以需要由一台液压泵电动机驱动液压泵，对液压泵电动机也没有电气调速、反转和降压启动的要求。(3)同车床一样，也需要一台冷却泵电动机提供冷却液，冷却泵电动机与砂轮电动机也具有联锁关系，即要求砂轮电动机启动后才能开动冷却泵电动机。(4)平面磨床往往采用电磁吸盘来吸持工件。电磁吸盘要有退磁电路，同时，为防止在磨削加工时因电磁吸盘吸力不足而造成工件飞出，还要求有弱磁保护环节。(5)具有各种常规的电气保护环节(如短路保护和电动机的过载保护);具有安全的局部照明装置。上一页 下一页返回任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 三、M7130型平面磨床电气控制电路分析M7130型平面磨床的

369、电气原理图如图11-10所示。 (一)主电路三相交流电源由电源开关QS引入，由FU1作全电路的短路保护。砂轮电动机M1和液压电动机M3分别由接触器KM卜KM2控制，并分别由热继电器FR卜FR2作过载保护。由于磨床的冷却泵箱是与床身分开安装的，所以冷却泵电动机M2由插头插座X1接通电源，在需要提供冷却液时才插上。M2受M1启动和停转的控制。由于M2的容量较小，因此不需要过载保护。三台电动机均直接启动，单向旋转。上一页 下一页返回任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 (二)控制电路控制电路采用380 V电源，由FU2作短路保护。SB1, SB2和SB3, SB4分别为M1和M3的启动、停止按钮

370、，通过KM卜KM2控制M1和M3的启动、停止。(三)电磁吸盘电路电磁吸盘结构与工作原理示意图如图11-11所示。其线圈通电后产生电磁吸力，以吸持铁磁性材料的工件进行磨削加工。与机械夹具相比较，电磁吸盘具有操作简便、不损伤工件的优点，特别适合于同时加工多个小工件;采用电磁吸盘的另一优点是工件在磨削时发热能够自由伸缩，不至于变形。但是电磁吸盘不能吸持非铁磁性材料的工件，而且其线圈还必须使用直流电。上一页 下一页返回任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 如图11-10所示，变压器T1将220 V交流电降压至127 V后，经桥式整流器VC变成110 V直流电压供给电磁吸盘线圈YH SA2是电磁吸盘

371、的控制开关，待加工时，将SA2扳至右边的“吸合”位置，触点(301303) , (302304)接通，电磁吸盘线圈通电，产生电磁吸力将工件牢牢吸持。加工结束后，将SA2扳至中间的“放松”位置，电磁吸盘线圈断电，可将工件取下。如果工件有剩磁难以取下，可将SA2扳至左边的“退磁”位置，触点(301305 ) , (302303)接通，可见此时线圈通以反向电流产生反向磁场，对工件进行退磁，注意这时要控制退磁的时间，否则工件会因反向充磁而更难取下。上一页 下一页返回任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 R2用于调节退磁的电流。采用电磁吸盘的磨床还配有专用的交流退磁器，如图11-12所示，如果退磁不

372、够彻底，可以使用退磁器退去剩磁，X2是退磁器的电源插座。(四)电气保护环节除常规的电路短路保护和电动机的过载保护之外，电磁吸盘电路还专门设有一些保护环节。1.电磁吸盘的弱磁保护采用电磁吸盘来吸持工件有许多好处，但在进行磨削加工时一旦电磁吸力不足，就会造成工件飞出事故。上一页 下一页返回任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 因此在电磁吸盘线圈电路中串入欠电流继电器KA的线圈，KA的动合触点与SA2的一对动合触点并联，串接在控制砂轮电动机M1的接触器KM1线圈支路中，SA2的动合触点(68)只有在“退磁”挡才接通，而在“吸合”挡是断开的，这就保证了电磁吸盘在吸持工件时必须保证有足够的充磁电流，

373、才能启动砂轮电动机M1;在加工过程中一旦电流不足，欠电流继电器KA动作，能够及时地切断KM1线圈电路，使砂轮电动机M1停转，避免事故发生。如果不使用电磁吸盘，可以将其插头从插座X3上拔出，将SA2扳至“退磁”挡，此时SA2的触点(68)接通，不影响对各台电动机的操作。上一页 下一页返回任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 2.电磁吸盘线圈的过电压保护电磁吸盘线圈的电感量较大，当SA2在各挡间转换时，线圈会产生很大的自感电动势，使线圈的绝缘和电器的触点损坏。因此在电磁吸盘线圈两端并联电阻器R3作为放电回路。3.整流器的过电压保护在整流变压器T1的二次侧并联由R1、C组成的阻容吸收电路，用以吸

374、收交流电路产生的过电压和在直流侧电路通断时产生的浪涌电压，对整流器进行过电压保护。(五)照明电路照明变压器T2将 380 V交流电压降至36 V安全电压供给照明灯EL, EL的一端接地，SA1为灯开关，由FU3提供照明电路的短路保护。上一页 下一页返回任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 四、M7130型平面磨床常见电气故障的诊断与检修M7130型平面磨床电路与其他机床电路的主要不同是电磁吸盘电路，在此主要分析电磁吸盘电路的故障。(一)电磁吸盘没有吸力或吸力不足如果电磁吸盘没有吸力，首先应检查电源，从整流变压器T1的一次侧到二次侧，再检查到整流器VC输出的直流电压是否正常;检查熔断器FU1

375、, FU2,FU4;检查SA2的触点、插头插座X3是否接触良好;检查欠电流继电器KA的线圈有无断路;一直检查到电磁吸盘线圈YH两端有无110 V直流电压。上一页 下一页返回任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 如果电压正常，电磁吸盘仍无吸力，则需要检查YH有无断线。如果是电磁吸盘的吸力不足，则多半是工作电压低于额定值，如桥式整流电路的某一桥臂出现故障，使全波整流变成半波整流，VC输出的直流电压下降了一半;也可能是YH线圈局部短路，使空载时VC输出电压正常，而接上YH后电压低于正常值110 V。 (二)电磁吸盘退磁效果差应检查退磁回路有无断开或元件损坏。如果退磁的电压过高也会影响退磁效果，应

376、调节R2使退磁电压一般为510 V。此外，还应考虑是否有退磁操作不当的原因，如退磁时间过长。上一页 下一页返回任务三 M7130型平面磨床电气控制电路 (三)控制电路接点(68)的电器故障平面磨床电路较容易产生的故障还有控制电路中由SA2和KA的动合触点并联的部分。如果SA2和KA的触点接触不良，使接点(68)间不能接通，则会造成M1和M2无法正常启动，平时应特别注意检查。上一页返回图11-1 电动机两地控制电路返回图11-2 电动机顺序启停控制电路返回图11-3 电动机间歇运行控制电路返回图11-4 运动部件自动往返示意图返回图11-5 电动机自动往返的控制电路返回图11-6 卧式车床结构示

377、意返回图11-7 车床的加工示意返回图11-8 C650-2型卧式车床电气控制系统电路原理返回图11-9 M7130卧轴矩台平面磨床结构示意返回图11-10 M7130平面磨床的电气原理返回图11-11 电磁吸盘结构与工作原理示意图返回图11-12 交流退磁器结构原理图返回项目十二 认识几种控制电机 任务一 伺服电动机 任务二 步进电动机 任务三 测速发电机 任务一 伺服电动机 一、伺服电动机的概念伺服电动机又称为执行电动机，在自动控制系统中作为执行元件。它将输入的电压信号转换为转轴的角位移或角速度输出，以驱动控制对象。改变输入电压的极性和大小，便可改变伺服电动机的转向和转速，故输入的电压信号

378、又称为控制信号或控制电压。当输入的电压为零时，转子静止不动，加上输入电压后，转子马上转动，改变电压的大小和方向，输出转速的大小和方向也跟随变化。由于这种“伺服”( servo，随动)的特性而称为伺服电动机。下一页返回任务一 伺服电动机 二、伺服电动机的结构和分类按伺服电动机使用电源性质不同，可分为直流伺服电动机和交流伺服电动机。(一)直流伺服电动机1.直流伺服电动机的结构和分类按结构，直流伺服电动机(DC Servo Motor)可分为普通型直流伺服电动机、盘形电枢直流伺服电动机、空心杯形转子直流伺服电动机和无槽电枢直流伺服电动机等几种。上一页 下一页返回任务一 伺服电动机 (1)普通型直流伺

379、服电动机。普通型直流伺服电动机的结构形式与普通直流电动机相同，只是它的容量和体积要小得多。它由定子和转子两大部分组成。根据励磁方式，它又分为电磁式和永磁式两种。电磁式伺服电动机的定子铁芯通常由硅钢片冲制叠压而成，励磁绕组直接绕制在定子磁极上，励磁绕组接入励磁控制电压产生磁通;永磁式直流伺服电动机的磁极是永磁铁，它的定子上安装由永久磁钢制成的磁极，经充磁后产生气隙磁场，其磁通是不可控的。直流伺服电动机的转子外圆有槽，槽内装有电枢绕组，绕组通过换向器和电刷与外边电枢控制电路相连接。上一页 下一页返回任务一 伺服电动机 (2)盘形电枢直流伺服电动机。图12-1为盘形电枢直流伺服电动机的结构图。其定子

380、由永久磁钢和前后软磁铁共同组成，磁钢可以在圆盘电枢的一侧，并可产生轴向磁场，它的极数比较多，一般制成6极、8极或10极。在磁钢和另一侧的软铁之间放置盘式电枢绕组。电枢绕组可以是绕线式绕组或印制绕组。绕线式绕组线绕制成单个绕组元件，并将绕制好的全部绕组元件沿圆周径向排列，再用环氧树脂浇制成圆盘形。印制绕组采用制造印制电路板相类似的工艺制成。盘形绕组中通过的电流是径向电流，而磁通为轴向的，径向电流与轴向磁通相互作用产生电磁转矩，使伺服电动机转动。上一页 下一页返回任务一 伺服电动机 (3)空心杯形转子直流伺服电动机。图12-2为空心杯形转子直流伺服电动机的结构图。其定子部分包括一个外定子和一个内定

381、子。外定子由永磁材料构成，其作用是产生磁通，内定子由软磁材料构成，主要起导磁作用。空心杯形转子直流伺服电动机的转子由单个成型线圈沿轴向排列成空心杯形，并用环氧树脂浇注成形。空心杯转子直接固定在转轴上，在内、外定子的气隙间旋转。(4)无槽电枢直流伺服电动机。无槽电枢直流伺服电动机的电枢铁芯上不开槽，电枢绕组直接排列在铁芯圆周表面，再用环氧树脂将它和电枢铁芯固化成一个整体。图12-3为无槽电枢直流伺服电动机的结构图。上一页 下一页返回任务一 伺服电动机 2.直流伺服电动机的运行特性由电机学知道，伺服电动机的转速关系式为式中，Ua为电枢电压;Ra为电枢绕组电阻;Tem为电磁转矩;kE为电动势常数;k

382、T为转矩常数。上一页 下一页返回任务一 伺服电动机 (1)机械特性。定义:指在电枢电压保持不变的情况下，直流伺服电动机的转速n随转矩变化的关系。式中，上一页 下一页返回任务一 伺服电动机 当转矩为零时，电机转速仅与电枢电压有关，此时的转速称为理想空载转速，即当转速为零时，电机转矩仅与电枢电压有关，此时的转矩称为堵转转矩，即上一页 下一页返回任务一 伺服电动机 直流伺服电动机的机械特性如图12 -4所示。从图中可以看出，当电枢电压一定时，不同的负载转矩对应不同的机械转速。(2)调节特性。定义:指负载转矩恒定时，电机转速与电枢电压的关系。直流伺服电动机的调节特性如图12 -5所示。从图中可以看出，

383、当转速为零时，对应不同的负载转矩可得到不同的启动电压。当电枢电压小于启动电压时，直流伺服电动机将不能启动。上一页 下一页返回任务一 伺服电动机 (二)交流伺服电动机1.交流伺服电动机的工作原理交流伺服电动机是两相交流电机，由定子和转子两部分组成。交流伺服电动机的转子有笼型和杯形两种，定子为两相绕组，并在空间相差90电角度，两个定子绕相结构完全相同，使用时一个为励磁绕组，另一个为控制绕组。图12-6交流伺服电动机的工作原理图。图中Uf 为励磁电压，Uc为控制电压，这两个电压均为交流，相位差为90。上一页 下一页返回任务一 伺服电动机 当励磁绕组和控制绕组加上互差90电角度的交流电压时，在空间形成

384、圆旋转磁场(控制电压和励磁电压的幅值相等)或椭圆旋转磁场(控制电压和励磁电压的幅值不等)，转子在旋转磁场作用下旋转。注意:自转现象的产生那么，什么是自转现象呢?当励磁电压不为零，控制电压为零时，伺服电动机相当于一台单相异步电动机，若转子电阻较小，则电机仍然旋转可以通过增大转子电阻值的方法避免自转现象的发生2.交流伺服电动机的控制方式交流伺服电动机的控制方式有三种，分别是幅值控制、相位控制和幅值一相位控制。上一页 下一页返回任务一 伺服电动机 (1)幅值控制。控制电压和励磁电压保持相位差为90，只改变控制电压幅值，这种控制方法称为幅值控制。(2)相位控制。控制电压和励磁电压幅值均为额定值，通过改

385、变控制电压和励磁电压相位差，实现对伺服电动机的控制，这种控制方法称为相位控制。(3)幅值一相位控制。通过改变控制电压的幅值及控制电压与励磁电压的相位差控制伺服电机的转速，这种控制方法称为幅值一相位控制。上一页 下一页返回任务一 伺服电动机 三、伺服电动机应用举例伺服电动机在自动控制系统中作为执行元件，即电动机在控制电压的作用下驱动工作机械工作。它通常作为随动系统、遥测和遥控系统及各种增量运动控制系统的主传动元件。增量运动系统是一种既做间断跃变，又能高速连续运转的数字控制系统，它是随着自动控制理论、计算机控制技术的发展而逐步形成的，如磁盘存储器的磁头驱动结构和计算机打印机的纸带驱动系统等。由伺服

386、电动机组成的伺服驱动系统，按控制对象可分为:(1)转矩控制方式，电动机的转矩是被控制的对象。(2)速度控制方式，电动机的速度是被控制的对象。上一页 下一页返回任务一 伺服电动机 (3)位置控制方式，电动机的位置角是被控制的对象。(4)混合控制方式，此种控制系统是上述几种控制方式的结合，并能从一种控制方式切换到另一种控制方式。在伺服系统中，较多使用的是速度控制和位置控制两种控制方式，图12-7所示为对应的原理框图。图12-7( a)是速度伺服驱动系统，n是转速给定，n是通过测速装置输出的实际速度值，两者的偏差通过速度调节器补偿后作为转矩环的指令信号。相比于图12-7( a)的速度伺服驱动系统，图

387、12 -7( b)的位置伺服系统是将外面的位置环加到速度环上，其中*是位置给定信号，它与实际转子位置的差值通过位置调节器进行调节。上一页返回任务二 步进电动机 一、步进电动机的概念步进电动机(Stepping Motor)是将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移的一种特殊电机。每输入一个电脉冲信号，电机就转动一个角度，它的运动形式是步进式的，所以称为步进电动机。又由于它输入的是脉冲信号，所以也叫脉冲电动机。下一页返回任务二 步进电动机 二、步进电动机的结构与类型根据作用原理和结构不同，步进电动机可以分为两大类型:第一类为电磁型步进电动机。这种电动机通常只有一个绕组，仅靠电磁作用不能使电动机的

388、转子作步进运行，必须加上相应的机械部件，才能产生步进的效果。这种步进电动机有螺线管型和轮型步进电动机两种。第二类为定子和转子之间仅靠电磁作用就可以产生步进作用的电动机。这种电动机一般有多相绕组，在定子和转子之间没有机械联系。这种电动机有良好的可靠性及快速性。工业上大量用作状态伺服元件、状态指示元件功率伺服拖动元件。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 第二类步进电动机的种类很多，根据转子结构形式主要有永磁式、反应式和混合式。近年来有发展有直线步进电动机和平面步进电动机等。其中反应式步进电动机结构比较简单，应用比较普遍，而且其他类型步进电动机的基本原理与它基本相似，所以这里主要介绍反应式步进电动

389、机。三、反应式步进电动机的工作原理图12-8为一台三相反应式步进电动机，它由定子和转子两大部分组成。在定子上有三对磁极，磁极上装有励磁绕组。励磁绕组分为三相，分别为A, B和C三相绕组。步进电动机的转子是由软磁材料制成，在转子上均匀分布4个凸极，极上不装绕组，转子的凸极也称为转子的齿。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 当步进电动机的A相通电，B相和C相不通电时，由于A相绕组产生的磁通要经过磁阻最小的路径形成闭合磁路，这样将使转子齿1、3和定子的A相对齐，如图12-8 (a)所示。当A相断电，改为B相通电时，同A相通电时情况一样，磁通也要经过磁阻最小的路径形成闭合磁路，这样转子顺时针转过一定

390、角度，使转子齿2、4与B相对齐，转子在空间转过的角度为30，如图12-8 (a)所示。当由B相改为C相通电时，同样可使转子逆时针转过30空间角度，如图12-8 (a)所示。若按照A一B一C一A的通电顺序往复下去，则步进电动机的转子将按照一定速度沿逆时针方向旋转，步进电动机的转速取决于三项控制绕组的通、断电源的频率。当按照A一C一B一A的顺序通电时，步进电动机的转动方向将改为顺时针。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 在步进电动机控制过程中，定子绕组每改变一次通电方式，称为一拍。上述的通电控制方式，由于每次只有一项控制绕组通电，称为三相单三拍控制方式。除此种控制方式外，还有三相单、双六拍控制方

391、式和三相双三拍控制方式。在三相单、双六拍工作方式中，控制绕组通电顺序为A一AB一B一BC一C一CA一A(转子逆时针旋转)或者A一AC一C一CB一B一BA一A(转子顺时针旋转)。在三相双三拍控制方式中，控制绕组通电顺序为AB一BC一CA一AB(转子逆时针旋转)或者AC一CB一BA一AC(转子顺时针旋转)。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 步进电动机每改变一次通电状态(一拍)转子所转过的角度称为步进电动机的步距角。从图中可看出，三相单三拍的步距角为30，而三相单、双六拍的步距角为15，三相单、双三拍的步距角为30。步进电动机步距角se可通过下式进行计算上一页 下一页返回任务二 步进电动机 式中

392、，m为步进电动机的相数;C为通电状态系数，单拍或双拍方式工作时C=单双拍混合方式工作时C=2; Zr为步进电动机转子的齿数。步进电动机的转速n可通过下式计算式中，f为步进电动机每秒的拍数(或每秒的步数)，称为步进电动机的通电脉冲频率。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 四、反应式步进电动机的特性(一)反应式步进电动机的静特性步进电动机的静特性是指步进电动机的通电状态不变，电机处于稳定的状态下所表现的性质。步进电动机的静特性包括矩角特性和最大静转矩。1.矩角特性在空载情况下，转子的平衡位置称为初始稳定平衡位置。静态时的反应转矩称为静转矩，在理想空载时静转矩为零。当有扰动作用时，转子偏离初始稳定

393、平衡位置，偏离的电角度称为失调角。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 静转矩与失调角之间的关系，即T =f() ,称为矩角特性。其正方向取失调角增大的方向。矩角特性可通过下式计算由式(12-7)可知，矩角特性为一正弦曲线，如图12 -9所示。由图可知，=0为稳定平衡点， =为不稳定平衡点，所以步进电动机的静态稳定区为- + 。2.最大静转矩矩角特性中，静转矩的最大值称为最大静转矩。当 = 时，T有最大值T sm，最大静转矩T sm = kl2上一页 下一页返回任务二 步进电动机 (二)反应式步进电动机的动特性步进电动机的动特性是指步进电动机从一种通电状态转换到另一种通电状态所表现出来的性质。

394、动特性包括动稳定区、启动转矩、启动频率及频率特性等。1.动稳定区步进电动机的动稳定区是指步进电机从一个稳定状态切换到另一稳定状态而不失步的区域。如图12-10所示，设步进电动机的初始状态的矩角特性为图中曲线1,稳定点为A点，通电状态改变后的矩角特性为曲线2,稳定点为B点。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 由矩角特性可知，起始位置只有在ab点之间时，才能到达新的稳定点B , ab区间称为步进电动机的空载稳定区。用失调角表示的区间为稳定区的边界点a到初始稳定平衡点A的角度，用r表示，称为稳定裕量角。稳定裕量角与步距角之间的关系为稳定裕量角越大，步进电动机运行越稳定，当稳定裕量角趋于零时，电机不

395、能稳定工作。步距角越大，裕量角也就越小。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 2.启动转矩反应式步进电动机的最大启动转矩与最大静转矩之间有如下关系式中，Tst为最大启动转矩。当负载转矩大于最大启动转矩时，步进电动机将不能启动。3.启动频率步进电动机的启动频率是指在一定的负载条件下，电机能够不失步地启动的脉冲最高频率。对于使用者而言，要想增大启动频率，可增大启动电流或减小电路的时间常数。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 4.频率特性步进电动机的频率特性曲线就是启动速度力矩曲线。步进电动机的频率特性曲线的纵坐标为转动力矩，横坐标为转动频率，而根据一个步进电动机的工作频率及其对应的转动力矩所作出

396、的曲线，就是反应步进电动机的频率特性曲线了。通常步进电动机的转矩随频率的增大而减小。在使用步进电动机时应使步进电动机工作于高频稳定区。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 五、步进电动机的控制与应用(一)步进电动机的控制由于步进电动机能直接接收数字信号，所以被广泛应用于数字控制系统中。较简单的控制电路是利用一些数字逻辑单元组成，即采用硬件的方式。但要改变系统的控制功能，一般都要重新设计硬件电路，灵活性较差。以微型计算机为核心的计算机控制系统为步进电动机的控制开辟了新的途径，利用计算机的软件或软、硬件相结合的方法，大大增强了系统的功能，同时也提高了系统的灵活性和可靠性。上一页 下一页返回任务二

397、步进电动机 以步进电动机作为执行元件的数字控制系统，有开环和闭环两种形式。1.开环控制步进电动机系统的主要特点是能够实现精确位移、精确定位，且无积累误差。这是因为步进电动机的运动受输入脉冲控制，其位移量是断续的，总的位移量严格等于输入的指令脉冲数或其平均转速严格正比于输入指令脉冲的频率;若能准确控制输入指令脉冲的数量或频率，就能够完成精确的位置或速度控制，无需系统的反馈，形成所谓的开环控制系统。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 步进电动机的开环控制系统，由控制器(包括变频信号源)、脉冲分配器、驱动电路及步进电动机4个部分组成，如图12-11所示。开环控制系统的精度，主要取决于步距角的精度和

398、负载状况。开环控制常常采用加减定位控制方式。因为步进电动机的启动频率要比连续运行频率小，所以开环控制的脉冲指令频率，只有小于步进电动机的最大启动频率，电动机才能成功启动。若步进电动机的工作频率总是小于最高启动频率，当然不会失步，但没有充分发挥电动机的潜力，工作速度太低。为此，常用加减速定位系统。步进电动机开始以低于最高启动频率的某一频率启动，然后再逐步提高频率，使电动机逐步加速，到达最高运行频率，电动机高速转动。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 在到达终点前，降频使电动机减速。这样就可以既快又稳地准确定位，如图12-12所示。由于步进电动机的电磁转矩受频率影响较大，所以负载的加减速控制不能

399、像普通电动机那样。为了实现加减速的最佳控制，往往是分段设计加速转矩和加速时间，采用微机控制来实现。由于开环控制系统不需要反馈元件，结构比较简单、工作可靠、成本低，因而在数字控制系统中得到广泛的应用。2.闭环控制在开环控制系统中，电动机响应控制指令后的实际运行情况，控制系统是无法预测和监视的。在某些运行速度范围宽、负载大小变化频繁的场合，步进电动机很容易失步，使整个系统趋于失控。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 另外，对于高精度的控制系统，采用开环控制往往满足不了精度的要求。因此，必须在控制回路中增加反馈环节，构成闭环控制系统，如图12-13所示。与开环系统相比多了一个由位置传感器组成的反馈

400、环节。将位置传感器测出的负载实际位置与位置指令值相比较，用比较信号进行控制，不仅可以防止失步，还能够消除位置误差，提高系统的精度。闭环控制系统的精度与步进电动机有关，但主要是取决于位置传感器的精度。在数字位置随动控制系统中，为了提高系统的工作速度和稳定性，还有速度反馈内环。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 (二)步进电动机的应用步进电动机的应用十分广泛，如机械加工、绘图机、机器人、计算机的外部设备、自动记录仪表等。它主要用于工作难度大、要求速度快、精度高等的场合。电力电子技术和微电子技术的发展为步进电动机的应用开辟了广阔的前景。下面举几个实例简单说明步进电动机的一些典型应用。1.数控机床数

401、控机床是数字程序控制机床的简称。它具有通用性、灵活性及高度自动化的特点。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 主要适用于加工零件要求高，形状比较复杂的生产中。它的工作过程是，首先应按照零件加工的要求和加工的工序，编制加工程序，并将该程序送人微型计算机中，计算机根据程序中的数据和指令进行计算和控制;然后根据所得的结果向各个方向的步进电动机发出相应的控制脉冲信号，使步进电动机带动工作机构按加工的要求依次完成各种动作，如转速变化、正反转、启停，等等。图12-14为数控机床方框图，图中实线所示的系统为开环控制系统，在开环系统的基础上，再加上虚线所示的测量装置，即构成闭环控制系统。2.软磁盘驱动系统软磁

402、盘存储器是一种十分简便的外部信息存储装置。当软磁盘插人驱动器后，驱动电动机带动主轴旋转，使盘片在盘套内转动。上一页 下一页返回任务二 步进电动机 磁头安装在磁头小车上，步进电动机通过传动机构驱动磁头小车，将步距角变换成磁头的位移。步进电动机每行进一步，磁头移动一个磁道。3.针式打印机一般针式打印机的字车电动机和走纸电动机都采用步进电动机。如LQ-1600 K打印机。在逻辑控制电路(CPU和门阵列)的控制下，走纸步进电动机通过传动机构带动纸滚转动，每转一步使纸移动一定的距离。字车步进电动机可以加速或者减速，使字车停在任意指定位置，或者返回到打印起始位置。字车电动机的步进速度是由一个单元时间内多个

403、驱动脉冲所决定的，改变步进速度可以产生不同的打印模式中的字距。上一页返回任务三 测速发电机 一、测速发电机的概念测速发电机(Tachogenerator)是一种检测机械转速的电磁装置。它能把机械转速变换成电压信号，其输出电压与输入的转速成正比关系。在被测机构与测速发电机同轴连接时，只要检测出输出电动势，就能获得被测机构的转速，故又称速度传感器。测速发电机在自动控制系统和计算装置中通常作为测速元件、校正元件、解算元件和角加速度信号元件。自动控制系统对测速发电机的要求，主要是精确度高、灵敏度高、可靠性好等。具体为:(1)输出电压与转速保持良好的线性关系。(2)剩余电压(转速为零时的输出电压)要小。

404、下一页返回任务三 测速发电机 (3)输出电压的极性和相位能反映被测对象的转向。(4)温度变化对输出特性的影响小。(5)输出电压的斜率大，即转速变化所引起的输出电压的变化要大。(6)摩擦转矩和惯性要小。此外，还要求它的体积小、重量轻、结构简单、工作可靠、对无线电通信的干扰小、噪声小等。在实际应用中，不同的自动控制系统对测速发电机的性能要求各有所侧重。例如，作解算元件时，对线性误差、温度误差和剩余电压等都要求较高，一般允许在千分之几到万分之几的范围内，但对输出电压的斜率要求却不高;作较正元件时，对线性误差等精度指标的要求不高，而要求输出电压的斜率要大。上一页 下一页返回任务三 测速发电机 二、测速

405、发电机的分类为保证电机(空心杯电机)性能可靠，测速发电机的输出电动势具有斜率高、特性成线性、无信号区小或剩余电压小、正转和反转时输出电压不对称度小、对温度敏感低等特点。测速发电机按输出信号的形式，可分为直流测速发电机和交流测速发电机两大类。直流测速发电机要求在一定转速下输出电压交流分量小，无线电干扰小;交流测速发电机要求在工作转速变化范围内输出电压相位变化小。上一页 下一页返回任务三 测速发电机 (一)直流测速发电机1.直流侧速发电机的分类直流测速发电机是一种微型直流发电机，根据励磁方式不同可分为永磁式测速发电机和电磁式测速发电机两种。其结构与直流发电机相近。永磁式直流测速发电机采用高性能永久

406、磁钢励磁，受温度变化的影响较小，输出变化小，斜率高，线性误差小。这种电机在20世纪80年代因新型永磁材料的出现而发展较快。电磁式直流测速发电机采用他励式，不仅复杂且因励磁受电源、环境等因素的影响，输出电压变化较大，用得不多。上一页 下一页返回任务三 测速发电机 用永磁材料制成的直流测速发电机(空心杯电机)还分有限转角测速发电机和直线测速发电机。它们分别用于测量旋转或直线运动速度，其性能要求与直流测速发电机相近，但结构有些差别。2.直流侧速发电机的输出特性直流测速发电机的工作原理与一般直流发电机相同。直流测速发电机的输出电压Ua与转速n之间的关系，称为输出特性，可用下式表示上一页 下一页返回任务

407、三 测速发电机 式中，Ea为电枢电动势;Ra为电枢绕组电阻;RL为负载电阻;C为测速发电机的输出特性斜率。直流测速发电机的输出特性如图12-15所示。3.直流侧速发电机的误差及减少误差的方法实际上直流测速发电机的输出特性Ua =f(n)并不是严格的线性特性，而与线性特性之间存在有误差。下面讨论产生误差的原因及减小误差的方法。(1)电枢反应的影响。由于有电枢反应，使得主磁通发生变化，电枢的电动势常数kE将不是常数，而是随负载电流变化而变化，负载电流升高，电动势常数kE略有减小，特性曲线向下弯曲。上一页 下一页返回任务三 测速发电机 为消除电枢反应的影响，应尽量使电机的气隙磁通保持不变。通常采取以

408、下一些措施:对电磁式直流测速发电机，在定子磁极上安装补偿绕组。在设计电机时，选择较小的线负荷和较大的空气隙。在使用时，转速不应超过最大线性工作转速，所接负载电阻不应小于最小负载电阻。(2)电刷接触电阻的影响。电刷接触电阻为非线性电阻，当测速发电机的转速较低时，电刷接触电阻较大，电刷接触电阻压降在总电枢压降中所占比重大，实际输出电压较小;而当转速升高时，电刷接触电阻变小，电刷接触电阻压降也变小。上一页 下一页返回任务三 测速发电机 因此在低转速时，转速与电压间的关系由于电刷接触电阻的非线性影响而有一个不灵敏区。考虑电刷接触电阻影响后的特性曲线如图12-16所示。为减小电刷接触电阻的影响，使用时可

409、对低输出电压进行线性补偿。(3)温度的影响。直流测速发电机在实际工作时，由于周围环境温度的变化以及电机本身发热，都会引起电机中励磁绕组电阻的变化。当温度升高时，励磁绕组电阻增大。这时即使励磁电压保持不变，励磁电流也将减小，磁通也随之减小，导致电枢绕组的感应电动势和输出电压降低。所以，温度的变化对直流测速发电机输出特性的影响是很严重的。上一页 下一页返回任务三 测速发电机 为了减小温度变化对输出特性的影响，通常可采取下列措施:设计电机时，磁路比较饱和，使励磁电流的变化所引起的磁通的变化较小。在励磁回路中串联一个阻值比励磁绕组电阻大几倍的附加电阻来稳流。励磁回路由恒流源供电，但相应的造价会提高。当

410、然，温度的变化也要影响电枢绕组的电阻。但由于电枢电阻数值较小，所造成的影响也小，可不予考虑。上一页 下一页返回任务三 测速发电机 (二)交流测速发电机1.交流侧速发电机的分类交流测速发电机分为同步测速发电机和异步测速发电机两种。同步测速发电机是一种以永久磁铁作为转子的交流发电机(空心杯电机)，又分为永磁式、感应子式和脉冲式三种。由于同步测速发电机感应电动势的频率随转速变化，致使负载阻抗和电机本身的阻抗均随转速而变化，又不能判别旋转方向，使用不便，所以在自动控制系统中较少采用，主要供转速的直接测量用。上一页 下一页返回任务三 测速发电机 异步测速发电机的结构与交流伺服电动机相同。异步测速发电机按

411、其结构可分为笼型转子和空心杯形转子两种。笼型转子异步测速发电机输出斜率大，但输出的线性度较差，相应误差大，剩余电压高，一般只用在精度要求不高的控制系统中。空心杯形转子异步测速发电机的精度较高，转子转动惯量较小，其结构原理如图12 - 17所示。主要由内定子、外定子及在它们之间的气隙中转动的杯形转子所组成，励磁绕组、输出绕组嵌在定子上，彼此在空间相差90电角度，杯形转子是由非磁性材料制成。当转子不转时，励磁后由杯形转子电流产生的磁场与输出绕组轴线垂直，输出绕组不感应电动势;当转子转动时，由杯形转子产生的磁场与输出绕组轴线重合，在输出绕组中感应的电动势大小正比于杯形转子的转速，而频率和励磁电压频率

412、相同，与转速无关。上一页 下一页返回任务三 测速发电机 反转时输出电压相位也相反。杯形转子是传递信号的关键，其质量好坏对性能起很大作用。由于它的技术性能比其他类型交流测速发电机优越，结构不很复杂，同时噪声低，无干扰且体积小，性能稳定，是目前应用最为广泛的一种交流测速发电机。2.异步侧速发电机的输出特性在理想情况下，异步测速发电机的输出特性应是直线，但实际上异步测速发电机输出电压与转速之间不是严格的线性关系，而是非线性的。应用双旋转磁场理论或交轴磁场理论，在励磁电压和频率不变的情况下，可得上一页 下一页返回任务三 测速发电机 式中，n*为转速的标么值，ns = 60f/D为同步速;A为电压系数，

413、是与电机及负载参数有关的复系数;B为与电机及负载参数有关的复系数。由式(12-11)可以看出，由于分母中有B (n*)2项，使输出特性不是直线而是一条曲线，如图12 - 18所示。造成输出电压与转速成非线性关系的原因是，异步测速发电机本身的参数是随电机的转速而变化的，另外，输出电压与励磁电压之间的相位差也随转速而变化。3.异步侧速发电机误差的产生及减小的措施(1)幅值及相位误差。由于输出电压除与转速有关外，还与d有关，若想输出电压严格正比于转速，则d应保持为常数。上一页 下一页返回任务三 测速发电机 当励磁电压为常数时，由于励磁绕组的漏感抗存在，使得励磁绕组电动势与外加励磁电压有一个相位差，随

414、着转速的变化使得d的幅值和相位均发生变化，造成输出电压的误差。为减小该误差可增大转子电阻。(2)剩余电压误差。由于加工、装配过程中存在机械上的不对称及定子磁性材料性能的不一致性，使得测速发电机转速为零时，实际输出电压并不为零，此时的电压称为剩余电压，剩余电压引起的测量误差称为剩余电压误差。减小剩余电压误差的方法是:选择高质量各方向特性一致的磁性材料，在机加工和装配过程中提高机械精度，也可通过装配补偿绕组的方法加以补偿。上一页 下一页返回任务三 测速发电机 (3)温度的影响。电机温度的变化，会使励磁绕组和空心杯形转子的电阻以及磁性材料的磁性能发生变化，从而使输出特性发生变化。温度升高使输出电压降

415、低，而相角增大。因此，在设计空心杯时应选用电阻温度系数较小的材料。在实际使用时，可采用温度补偿措施。最简单的方法是在励磁回路、输出回路或同时在两个回路串联负温度系数的热敏电阻来补偿温度变化的影响。上一页 下一页返回任务三 测速发电机 三、测速发电机的应用测速发电机广泛用于各种速度或位置控制系统，如在稳速控制系统中，测速发电机将速度转换为电压信号作为速度反馈信号，以调节电动机(空心杯电机)转速或通过反馈来提高系统稳定性和精度，从而达到较高的稳定性和较高的精度;在解算装置中可作为微分、积分元件，也可作为加速或延迟信号用或用来测量各种运动机械在摆动或转动以及直线运动时的速度。上一页 下一页返回任务三

416、 测速发电机 图12-19为转速自动调节系统原理图。测速发电机与电动机同轴相连，测速发电机的转速与电动机的转速相同，其输出电压大小即反映了电动机的转速大小。在本系统中，测速发电机的输出电压作为转速反馈信号送回到放大器的输入端。调节转速给定电压，系统可达到所要求的转速。当电动机的转速由于某种原因(如负载转矩增大)减小，此时测速发电机的输出电压减小，转速给定电压和测速反馈电压的差值增大，差值电压信号经放大器放大后，使电动机的电压增大，电动机开始加速，测速发电机输出的反馈电压增加，差值电压信号减小，直到近似达到所要求的转速为止。上一页 下一页返回任务三 测速发电机 同理，若电动机的转速由于某种原因(

417、如负载转矩减小)增加，测速发电机的输出电压增加，转速给定电压和测速反馈电压的差值减小，差值电压信号经放大器放大后，使电动机的电压减小，电动机开始减速，测速发电机输出的反馈电压减小，差值电压信号增加，直到近似达到所要求的转速为止。上一页返回图12-1 盘形电枢直流伺服电动机结构返回图12-2 空心杯形转子直流伺服电动机结构返回图12-3 无槽电枢直流伺服电动机的结构返回图12-4 直流伺服电动机的机械特性返回图12-5 直流伺服电动机的调节特性返回图12-6 交流伺服电动机工作原理返回图12-7 速度控制和位置控制原理返回图12-7 速度控制和位置控制原理图(续)返回图12-8 三相反应式步进电动机工作原理返回图12-9 步进电动机的矩角特性返回图12-10 动稳定区返回图12-11 步进电动机开环控制原理框图返回图12-12 加减速定位过程返回图12-13 步进电动机闭环系统原理框图返回图12-14 数控机床方框图返回图12-15 直流测速发电机输出特性返回图12-16 直流测速发电机实际输出特性返回图12-17 空心杯形转子异步测速发电机工作原理返回图12-18 异步测速发电机的输出特性返回图12-19 测速发电机的应用返回