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1、电工电子技术电工电子技术福建工程学院福建工程学院2013年年陈佳新陈佳新 主编主编周理周理 陈炳煌陈炳煌 卢光宝卢光宝 鄢仁武鄢仁武 编编第第5章章变压器与电动机变压器与电动机第第5章章变压器与电动机变压器与电动机5.2三相异步电动机三相异步电动机 5.3单相异步电动机单相异步电动机 5.4三相异步电动机的电气控制三相异步电动机的电气控制5.1变压器变压器2第第5章章变压器与电动机变压器与电动机5.1变压器变压器5.1.1磁性材料的磁性能磁性材料的磁性能 磁性材料（如铁、镍、钴及其合金）的磁导率很高，是制磁性材料（如铁、镍、钴及其合金）的磁导率很高，是制造变压器、电机和各类电器铁心的主要材料，
2、磁性材料具有以造变压器、电机和各类电器铁心的主要材料，磁性材料具有以下特点。下特点。变压器是一种静止的电能转换装置，它利用电磁感应原理，变压器是一种静止的电能转换装置，它利用电磁感应原理，根据需要可以将一种交流电压和电流等级转换成同频率的另一根据需要可以将一种交流电压和电流等级转换成同频率的另一种电压和电流等级。种电压和电流等级。电动机能将电能转换为机械能。异步电动机具有结构简单、电动机能将电能转换为机械能。异步电动机具有结构简单、制造方便、价格低廉、运行可靠等一系列优点，能满足各行各制造方便、价格低廉、运行可靠等一系列优点，能满足各行各业大多数生产机械的拖动要求，在各种电动机中应用最广。业大
3、多数生产机械的拖动要求，在各种电动机中应用最广。3第第5章章变压器与电动机变压器与电动机1.高导磁性高导磁性磁性材料内部存在的天然磁化区（称为磁畴），在没有外磁性材料内部存在的天然磁化区（称为磁畴），在没有外磁场的作用时，磁畴呈现杂乱无章的排列，磁场相互抵销，对磁场的作用时，磁畴呈现杂乱无章的排列，磁场相互抵销，对外不呈现磁性。在外加磁场时，磁畴在外磁场的作用下，其方外不呈现磁性。在外加磁场时，磁畴在外磁场的作用下，其方向逐渐与外磁场一致，产生远大于外磁场的附加磁场，从而增向逐渐与外磁场一致，产生远大于外磁场的附加磁场，从而增强了原来的磁场。强了原来的磁场。（a）无外磁场）无外磁场（b）有外磁
4、场）有外磁场4第第5章章变压器与电动机变压器与电动机2.磁饱和性磁饱和性当外磁场增大到一定程度时，磁性当外磁场增大到一定程度时，磁性材料中的磁畴已全部排列整齐，这时磁材料中的磁畴已全部排列整齐，这时磁性材料中的磁感应强度趋向于某一定值，性材料中的磁感应强度趋向于某一定值，称此特性为磁饱和性。称此特性为磁饱和性。磁性材料的磁化特性用磁化曲线（磁性材料的磁化特性用磁化曲线（B-H曲线）来表示。当曲线）来表示。当磁场强度磁场强度H比较小时，磁感应强度比较小时，磁感应强度B与与H近似成比例地增加；当近似成比例地增加；当H增大到一定值后，增大到一定值后，B的增加缓慢下来，最后趋于磁饱和。因的增加缓慢下来
5、，最后趋于磁饱和。因此磁性材料的此磁性材料的B与与H为非线性关系，磁导率为非线性关系，磁导率 不是常数。不是常数。图中图中B0-H为真空的磁化曲线，为真空的磁化曲线，B0与与H为正比关系。为正比关系。5第第5章章变压器与电动机变压器与电动机3.磁滞性磁滞性磁性材料在交变磁场磁性材料在交变磁场中被反复磁化，磁感应强中被反复磁化，磁感应强度度B随磁场强度随磁场强度H变化的关变化的关系为一条闭合曲线，称为系为一条闭合曲线，称为磁滞回线。磁滞回线。当当H减小到零时，减小到零时，B并未回到零，这种磁感应强度滞后于并未回到零，这种磁感应强度滞后于磁场强度变化的性质称为磁性材料的磁滞性。磁场强度变化的性质称
6、为磁性材料的磁滞性。Br剩磁感应强度（剩磁）剩磁感应强度（剩磁）Hc矫顽磁力矫顽磁力永久磁铁的磁性就是剩磁产生的。永久磁铁的磁性就是剩磁产生的。6第第5章章变压器与电动机变压器与电动机磁性材料在交变磁化过程中，磁性材料在交变磁化过程中，由于磁滞现象的存在而产生的能量由于磁滞现象的存在而产生的能量损耗，称为磁滞损耗。损耗，称为磁滞损耗。在交变磁场作用下，在垂直于在交变磁场作用下，在垂直于磁力线方向的铁心截面上还会产生磁力线方向的铁心截面上还会产生旋涡状的电流，称为涡流，如图所旋涡状的电流，称为涡流，如图所示。在铁心内产生的能量损耗称为示。在铁心内产生的能量损耗称为涡流损耗。涡流损耗。磁性材料的磁
7、滞损耗和涡流损耗统称为铁损耗。为了减磁性材料的磁滞损耗和涡流损耗统称为铁损耗。为了减小铁损耗，通常变压器和交流电机的铁心都采用硅钢片叠片小铁损耗，通常变压器和交流电机的铁心都采用硅钢片叠片而成。而成。7第第5章章变压器与电动机变压器与电动机磁性材料常分为以下两类。磁性材料常分为以下两类。（1）软磁材料）软磁材料。软磁材料的磁滞回线较窄，剩磁较小，矫。软磁材料的磁滞回线较窄，剩磁较小，矫顽磁力较小，常用来制造变压器、电机和电器等的铁心。软磁顽磁力较小，常用来制造变压器、电机和电器等的铁心。软磁材料主要有铸铁、硅钢、坡莫合金及铁氧体等。材料主要有铸铁、硅钢、坡莫合金及铁氧体等。（2）硬磁材料）硬磁
8、材料。硬磁材料的磁滞回线较宽，剩磁较大，矫。硬磁材料的磁滞回线较宽，剩磁较大，矫顽磁力较大，常用来制造永久磁铁。硬磁材料主要有碳钢、镍顽磁力较大，常用来制造永久磁铁。硬磁材料主要有碳钢、镍铝钴合金和钕铁硼合金等。铝钴合金和钕铁硼合金等。8第第5章章变压器与电动机变压器与电动机1.变压器的基本结构变压器的基本结构变压器的主要组成部分变压器的主要组成部分是铁心和绕组（俗称器身）。是铁心和绕组（俗称器身）。电力变压器多采用油浸电力变压器多采用油浸式和干式结构，图示为油浸式和干式结构，图示为油浸式电力变压器的结构图。式电力变压器的结构图。5.1.2变压器的基本结构及工作原理变压器的基本结构及工作原理9
9、第第5章章变压器与电动机变压器与电动机（1）铁心是变压器的主磁路，又是绕组的支撑骨架。）铁心是变压器的主磁路，又是绕组的支撑骨架。铁心的基本结构有心式和壳式两种，如图所示。铁心的基本结构有心式和壳式两种，如图所示。（a）心式）心式（b）壳式）壳式（2）绕组变压器的电路部分，常用绝缘铜线或铝线绕制而成。）绕组变压器的电路部分，常用绝缘铜线或铝线绕制而成。一般电力变压器都把绕组绕制成圆形的。工作电压高的绕组一般电力变压器都把绕组绕制成圆形的。工作电压高的绕组称为高压绕组，工作电压低的绕组称为低压绕组。在高、低压称为高压绕组，工作电压低的绕组称为低压绕组。在高、低压绕组之间及绕组与铁心之间都加有绝缘
10、。绕组之间及绕组与铁心之间都加有绝缘。10第第5章章变压器与电动机变压器与电动机2.变压器的额定值变压器的额定值铭牌数据主要包括铭牌数据主要包括（1）额定电压）额定电压U1N和和U2N（V）。对于三相变压器指线电压。对于三相变压器指线电压。（2）额定电流）额定电流I1N和和I2N（A）。对于三相变压器指线电流。对于三相变压器指线电流。（3）额定容量）额定容量SN（kVA）。由于电力变压器的效率很高，忽由于电力变压器的效率很高，忽略压降损耗时有略压降损耗时有对单相变压器对单相变压器对三相变压器对三相变压器11第第5章章变压器与电动机变压器与电动机【例例5.1.1】一台三相油浸自冷式变压器，已知一
11、台三相油浸自冷式变压器，已知SN=560kVA，U1N/U2N=10kV/400V，试求一次、二次绕组的额定电流，试求一次、二次绕组的额定电流I1N、I2N各为多少？各为多少？解解12第第5章章变压器与电动机变压器与电动机3.变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理图变压器的工作原理图 13第第5章章变压器与电动机变压器与电动机（1）电压变换作用）电压变换作用变压器是利用电磁感应原理工作。通常接交流电源的称变压器是利用电磁感应原理工作。通常接交流电源的称为一次绕组（俗称原绕组或初级绕组）；接负载的称为二次为一次绕组（俗称原绕组或初级绕组）；接负载的称为二次绕组（俗称副绕组或次级绕组）。
12、绕组（俗称副绕组或次级绕组）。一次绕组加合适的交流电源电压一次绕组加合适的交流电源电压u1，就有交流电流，就有交流电流i1流流过，产生一次绕组磁通势，铁心中激励起交变的主磁通过，产生一次绕组磁通势，铁心中激励起交变的主磁通 ，同时交链一次、二次绕组。根据电磁感应定律，便在一次、同时交链一次、二次绕组。根据电磁感应定律，便在一次、二次绕组中产生感应电动势二次绕组中产生感应电动势e1和和e2。二次绕组在。二次绕组在e2的作用下，的作用下，向负载向负载ZL供电，实现了能量传递。供电，实现了能量传递。另有一小部分磁通经非磁性材料形成闭路，不参与能量另有一小部分磁通经非磁性材料形成闭路，不参与能量传递，
13、为漏磁通传递，为漏磁通 1 、 2 ，产生漏磁电动势产生漏磁电动势e1 、e2 。14第第5章章变压器与电动机变压器与电动机变压器中电压、电流、磁通及电动势一般采用电工惯例来变压器中电压、电流、磁通及电动势一般采用电工惯例来规定其正方向规定其正方向同一条支路中，同一条支路中，u与与i的正方向一致；的正方向一致；由电流由电流i产生的磁通产生的磁通 ，正方向符合右手螺旋法则；正方向符合右手螺旋法则；由磁通由磁通 产生的感应电动势产生的感应电动势e，其正方向与产生该磁通的，其正方向与产生该磁通的电流电流i的正方向一致。的正方向一致。设主磁通设主磁通，根据电磁感应定律，则一次绕组，根据电磁感应定律，则
14、一次绕组的感应电动势为的感应电动势为有效值：有效值： 15第第5章章变压器与电动机变压器与电动机同理，二次绕组感应电动势的有效值为同理，二次绕组感应电动势的有效值为由于一次绕组的漏阻抗压降较小，忽略不计时，可近似地由于一次绕组的漏阻抗压降较小，忽略不计时，可近似地认为认为空载时的二次绕组开路电压空载时的二次绕组开路电压其有效值的关系为其有效值的关系为式中式中k为匝数比。为匝数比。表明一次、二次绕组的电压之比与一次、二表明一次、二次绕组的电压之比与一次、二次绕组的匝数比次绕组的匝数比k成正比。改变匝数比成正比。改变匝数比k，即可改变输出电压。，即可改变输出电压。如果如果N1N2，则，则U1U20
15、，为降压变压器；反之，为降压变压器；反之，N1N2，则则U1kUN=0.522UN=198.4V时才能启动。时才能启动。此时电动机运行时电源电压下降，无法继续运行，将停机。此时电动机运行时电源电压下降，无法继续运行，将停机。当最大转矩大于负载转矩时才能继续运行，设当最大转矩大于负载转矩时才能继续运行，设U1=kUN，则有，则有所以所以 （3）由）由，当，当U1=0.5UN时，得时，得所以所以 即电源电压即电源电压U1kUN=0.511UN=194.2V时才能继续运行。时才能继续运行。47第第5章章变压器与电动机变压器与电动机4绕线转子串电阻的人为机械特性绕线转子串电阻的人为机械特性绕线转子三相
16、异步电动机，其他绕线转子三相异步电动机，其他条件不变，仅在转子回路串入对称三条件不变，仅在转子回路串入对称三相电阻相电阻Rp，则有，则有（1）同步转速不变；）同步转速不变；（2）最大转矩）最大转矩Tmax的大小不变，但的大小不变，但临界转差率临界转差率sm与转子回路电阻成正比，与转子回路电阻成正比，（或（或nm随的增大而减小）；随的增大而减小）；（3）在绕线转子回路串适当的电阻）在绕线转子回路串适当的电阻可增大启动转矩。可增大启动转矩。48第第5章章变压器与电动机变压器与电动机5.2.3三相异步电动机的启动三相异步电动机的启动1全压启动存在的问题全压启动存在的问题全压启动就是利用开关或接触器将
17、电动机的定子绕组直接全压启动就是利用开关或接触器将电动机的定子绕组直接接到具有额定电压的电网上，也称为直接启动。优点是操作简接到具有额定电压的电网上，也称为直接启动。优点是操作简便，启动设备简单，但存在问题：便，启动设备简单，但存在问题：（1）全压启动电流很大。）全压启动电流很大。Ist(47)IN。（2）全压启动转矩不是很大。）全压启动转矩不是很大。 st=1.82.0。如果三相笼型异步电动机满足如果三相笼型异步电动机满足就可以允许全压启动。就可以允许全压启动。49第第5章章变压器与电动机变压器与电动机对于对于45kW的电动机根据经验公式的电动机根据经验公式对于对于18.5kW的电动机，根据
18、经验公式的电动机，根据经验公式允许全压启动允许全压启动【例例5.2.4】一台一台Y180M4三相笼型异步电动机，已知三相笼型异步电动机，已知PN=18.5kW，其电源变压器的容量为，其电源变压器的容量为560kVA，问能，问能否全压启动？另有一台否全压启动？另有一台Y225S4三相笼型异步电动机，已知三相笼型异步电动机，已知PN=37kW，问能否全压启动？，问能否全压启动？解解 不允许全压启动不允许全压启动50第第5章章变压器与电动机变压器与电动机3三相笼型异步电动机的降压启动三相笼型异步电动机的降压启动降压启动不改变电源电压，只采用某种方法使电动机定子降压启动不改变电源电压，只采用某种方法使
19、电动机定子绕组上的电压降低。降压启动的目的是减小启动电流，但同时绕组上的电压降低。降压启动的目的是减小启动电流，但同时使电动机的启动转矩减小（使电动机的启动转矩减小（T U12），故适用于轻负载启动。），故适用于轻负载启动。（1）星）星-三角（三角（Y-）降压启动）降压启动启动时，定子绕组接成星形启动时，定子绕组接成星形(Y)接法，使相电压降为额定电接法，使相电压降为额定电压的压的1/；运行时，定子绕组换接成三角形；运行时，定子绕组换接成三角形()接法，使电动接法，使电动机在额定电压下正常。机在额定电压下正常。启动电流启动电流启动转矩启动转矩51第第5章章变压器与电动机变压器与电动机（2）三相
20、笼型异步电动机的自耦变压器降压启动）三相笼型异步电动机的自耦变压器降压启动利用三相自耦变压器降低加在电动机定子绕组上的电压，利用三相自耦变压器降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小启动电流。以减小启动电流。降压启动时，加在电动机降压启动时，加在电动机定子绕组上的电压为定子绕组上的电压为（变比（变比k1）启动电流启动电流启动转矩启动转矩52第第5章章变压器与电动机变压器与电动机4三相绕线转子异步电动机的转子串电阻启动三相绕线转子异步电动机的转子串电阻启动采采用用三三相相绕绕线线转转子子异异步步电电动动机机的的转转子子串串电电阻阻，可可限限制制启启动动时时的的转转子子及及定定子子电电流流；同同时时
21、绕绕线线转转子子串串适适当当的的电电阻阻还还能能增增大大启动转矩。启动转矩。（1）若采用全压启动。）若采用全压启动。由经验公式由经验公式【例例5.2.5】某厂的电源容量为某厂的电源容量为560kVA，一皮带运输机采用，一皮带运输机采用Y225M-4三相笼型异步电动机拖动，其三相笼型异步电动机拖动，其PN=45kW，接法，接法，带，带0.8TN的负载启动，试问能否采用：的负载启动，试问能否采用：（1）全压启动；（）全压启动；（2）Y-降压启动；（降压启动；（3）73%抽头的自抽头的自耦变压器降压启动。耦变压器降压启动。解解不能采用全压启动。不能采用全压启动。 53第第5章章变压器与电动机变压器与
22、电动机（2）若采用）若采用Y-降压启动，则降压启动，则Y接法启动时接法启动时启动转矩不符合要求，不能采用。启动转矩不符合要求，不能采用。 （3）若采用自耦变压器降压启动）若采用自耦变压器降压启动启动电流启动电流启动转矩启动转矩可见用可见用73%抽头的自耦变压器降压启动，启动电流和启动抽头的自耦变压器降压启动，启动电流和启动转矩均符合电网和负载的要求，可以采用。转矩均符合电网和负载的要求，可以采用。启动电流启动电流启动转矩启动转矩54第第5章章变压器与电动机变压器与电动机5.2.4三相异步电动机的反转三相异步电动机的反转将接到电动机接线端子的三相电源线将接到电动机接线端子的三相电源线的任意两根线
23、对调，就可改变旋转磁场的的任意两根线对调，就可改变旋转磁场的转向，也就改变了电动机的转向。转向，也就改变了电动机的转向。5.2.5三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速调节三相异步电动机的转速，可采用改变电源频率调节三相异步电动机的转速，可采用改变电源频率f、改、改变磁极对数变磁极对数p和改变转差率和改变转差率s的方法来实现，其中改变转差率的的方法来实现，其中改变转差率的方法中又分为改变定子电压、转子电阻等。方法中又分为改变定子电压、转子电阻等。根据根据55第第5章章变压器与电动机变压器与电动机1变极调速变极调速变极调速一般只用于笼型异步电动机，称为多速电动机。变极调速一般只用于笼型异步电动
24、机，称为多速电动机。变极调速的方法有：变极调速的方法有：在定子铁心槽内嵌放两套不同磁极在定子铁心槽内嵌放两套不同磁极数且完全独立的三相绕组；数且完全独立的三相绕组；单绕组反向变极法，通过改变定单绕组反向变极法，通过改变定子绕组的接法来改变异步电动机的磁极数，故又称为单绕组变子绕组的接法来改变异步电动机的磁极数，故又称为单绕组变极电动机。极电动机。（1）单绕组反向变极法）单绕组反向变极法每相绕组分两半，将一个每相绕组分两半，将一个“半相绕组半相绕组”的电流由同向（都的电流由同向（都由首端流进或流出）改为反向（一半绕组的电流由首端流进，由首端流进或流出）改为反向（一半绕组的电流由首端流进，另一半绕
25、组的电流由首端流出），就可将极对数减少一半，转另一半绕组的电流由首端流出），就可将极对数减少一半，转速增加一倍，这就是单绕组反向变极法的变极原理。绕组正规速增加一倍，这就是单绕组反向变极法的变极原理。绕组正规分布时可得到倍极比（分布时可得到倍极比（2/4极、极、4/8极等）的转速。极等）的转速。56第第5章章变压器与电动机变压器与电动机（2）Y/YY接法，低速时为单星形接法，低速时为单星形(Y)，高速时为双星形，高速时为双星形(YY)，适用于恒转矩负载。适用于恒转矩负载。57第第5章章变压器与电动机变压器与电动机（3）/YY接法，低速时为三角形接法，低速时为三角形()，高速时为双星形，高速时为
26、双星形(YY)，适用于恒功率负载。适用于恒功率负载。注意，在改变定子绕组接线的同时，将注意，在改变定子绕组接线的同时，将V、W两相的出两相的出线端进行了对调，以保证变极调速前后电动机的转向不变。线端进行了对调，以保证变极调速前后电动机的转向不变。58第第5章章变压器与电动机变压器与电动机2变频调速变频调速改变电源频率可平滑地调节异改变电源频率可平滑地调节异步电动机的转速。步电动机的转速。f1n1n 。在基频（额定频率）以下进行在基频（额定频率）以下进行调速时，变频电源的输出电压大小调速时，变频电源的输出电压大小与频率成正比例地调节，适用于恒与频率成正比例地调节，适用于恒转矩负载。转矩负载。当频
27、率很低时，为保持电动机当频率很低时，为保持电动机有足够大的转矩，可以人为地使定有足够大的转矩，可以人为地使定子电压子电压U1提高一些进行补偿。提高一些进行补偿。当在基频（额定频率）以上进行调速时，保持定子电压当在基频（额定频率）以上进行调速时，保持定子电压不变，适用于恒功率负载。不变，适用于恒功率负载。59第第5章章变压器与电动机变压器与电动机3改变转差率调速改变转差率调速通过改变转差率实现调节转速的方法较多，主要有改变通过改变转差率实现调节转速的方法较多，主要有改变定子电压调速法、转子串电阻调速法等。定子电压调速法、转子串电阻调速法等。（1）改变定子电压调速）改变定子电压调速改变定子电压调速
28、只能在定子端电压改变定子电压调速只能在定子端电压U1UN的范围内进的范围内进行。由降压人为机械特性，稳定运行时，行。由降压人为机械特性，稳定运行时，U1n 。调压调。调压调速应用于通风机型负载。速应用于通风机型负载。（2）绕线转子异步电动机转子串电阻调速）绕线转子异步电动机转子串电阻调速对于绕线转子三相异步电动机，由转子串电阻人为机械对于绕线转子三相异步电动机，由转子串电阻人为机械特性，稳定运行时，特性，稳定运行时，Rpn 。这种调速方法适用于带恒转。这种调速方法适用于带恒转矩负载调速，调速电阻可兼作为启动与制动电阻使用，因而矩负载调速，调速电阻可兼作为启动与制动电阻使用，因而在起重机械的拖动
29、系统中得到应用。在起重机械的拖动系统中得到应用。60第第5章章变压器与电动机变压器与电动机5.2.6三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动1能耗制动能耗制动制动时，制动时，KM1断开后将断开后将KM2闭合，即断开异步电动机闭合，即断开异步电动机的三相交流电源，同时将直流电流通入定子绕组。的三相交流电源，同时将直流电流通入定子绕组。61第第5章章变压器与电动机变压器与电动机2电源反接制动电源反接制动制动时，制动时，KM1断开后将断开后将KM2闭合，三相交流电源的两闭合，三相交流电源的两相对调后再通入电动机。相对调后再通入电动机。62第第5章章变压器与电动机变压器与电动机3回馈制动（再生发电制动
30、）回馈制动（再生发电制动）电动状态时，在转向不变的条件下，使转速电动状态时，在转向不变的条件下，使转速n大于同大于同步转速步转速n1，则进入回馈制动（再生发电制动）状态。，则进入回馈制动（再生发电制动）状态。63第第5章章变压器与电动机变压器与电动机5.3.1分相式异步电动机分相式异步电动机1单相电阻启动异步电动机单相电阻启动异步电动机5.3单相异步电动机单相异步电动机启动时主绕组、辅绕组两个支路的阻抗不同，导致两绕启动时主绕组、辅绕组两个支路的阻抗不同，导致两绕组中电流的相位不同，形成两相电流，产生旋转磁场，产生组中电流的相位不同，形成两相电流，产生旋转磁场，产生启动转矩。工作时离心开关启动
31、转矩。工作时离心开关S断开，剩下主绕组进入稳定运行断开，剩下主绕组进入稳定运行状态。状态。64第第5章章变压器与电动机变压器与电动机2单相电容启动异步电动机单相电容启动异步电动机在辅绕组支路中串联一个电容，增大启动转矩。同样，在辅绕组支路中串联一个电容，增大启动转矩。同样，当电动机转速达到额定转速的当电动机转速达到额定转速的70%80时，离心开关时，离心开关S将辅将辅绕组从电源上自动断开，靠主绕组单独进入稳定运行状态。绕组从电源上自动断开，靠主绕组单独进入稳定运行状态。辅绕组按短时工作状态设计的。辅绕组按短时工作状态设计的。65第第5章章变压器与电动机变压器与电动机3单相电容运转异步电动机单相
32、电容运转异步电动机辅绕组不仅在启动时起作用，而且在电动机运转时也起辅绕组不仅在启动时起作用，而且在电动机运转时也起作用，长期处于工作状态。电动机的功率因数、效率、过载作用，长期处于工作状态。电动机的功率因数、效率、过载能力等运行性能有较大的改善，运行也比较平稳。能力等运行性能有较大的改善，运行也比较平稳。66第第5章章变压器与电动机变压器与电动机4单相双值电容异步电动机单相双值电容异步电动机电动机在启动和运转时都得到比较好的性能。启动时，电动机在启动和运转时都得到比较好的性能。启动时，Cl和和C2两个电容并联作启动电容，总容量大，电动机有较大两个电容并联作启动电容，总容量大，电动机有较大的启动
33、转矩；运行时由容量较小的的启动转矩；运行时由容量较小的Cl参与运行，因此电动机参与运行，因此电动机又有较好的运行性能，又有较好的运行性能，67第第5章章变压器与电动机变压器与电动机5.3.2罩极式异步电动机罩极式异步电动机定子铁心多制成凸极式，装有集中式的主绕组，每个定子铁心多制成凸极式，装有集中式的主绕组，每个磁极极靴开有小槽，槽中嵌入的短路铜环将小的部分极靴磁极极靴开有小槽，槽中嵌入的短路铜环将小的部分极靴罩住。由于短路铜环的作用，电动机内部产生移动磁场、罩住。由于短路铜环的作用，电动机内部产生移动磁场、启动转矩，从而旋转起来。启动转矩，从而旋转起来。68第第5章章变压器与电动机变压器与电
34、动机5.4.1常用低压电器常用低压电器1按钮按钮按钮主要用来发布操作命令、接通或断开控制电路、控按钮主要用来发布操作命令、接通或断开控制电路、控制机械与电气设备的运行。制机械与电气设备的运行。常见的有启动按钮（动合）、停止按钮（动断）和复合常见的有启动按钮（动合）、停止按钮（动断）和复合按钮。按钮。5.4三相异步电动机的电气控制系统三相异步电动机的电气控制系统(a)启动启动(b)停止停止(c)复复合合按钮的图形符号按钮的图形符号69第第5章章变压器与电动机变压器与电动机2组合开关组合开关组合开关常用做电组合开关常用做电源引入的开关，也用于源引入的开关，也用于5.5kW以下电动机的直以下电动机的
35、直接启动、停止、反转和接启动、停止、反转和调速控制开关。调速控制开关。常用的三极组合开关常用的三极组合开关。每一极有一对静触片。每一极有一对静触片与盒外接线柱相接，动与盒外接线柱相接，动触片受手柄控制可以转触片受手柄控制可以转动，以达到线路的通、动，以达到线路的通、断控制。断控制。70第第5章章变压器与电动机变压器与电动机3闸刀开关闸刀开关（a）外形）外形（b）符号）符号闸刀开关又称为胶盖闸刀开关闸刀开关又称为胶盖闸刀开关或隔离开关，常用做隔离电源的开或隔离开关，常用做隔离电源的开关，以便能安全地对电气设备进行关，以便能安全地对电气设备进行检修或更换熔丝，也可用做照明电检修或更换熔丝，也可用做
36、照明电路和小容量（路和小容量（5.5kW及以下）电动及以下）电动机直接启动的电源开关。机直接启动的电源开关。分单极（单刀）、双极（双刀）分单极（单刀）、双极（双刀）和三极（三刀）。刀片下端装有熔和三极（三刀）。刀片下端装有熔丝，起保护作用。丝，起保护作用。71第第5章章变压器与电动机变压器与电动机4熔断器熔断器螺旋式熔断器的结构螺旋式熔断器的结构熔断器的电气符号熔断器的电气符号熔断器主要由熔体、外壳和熔断器主要由熔体、外壳和支座等组成。当电流超过规定值支座等组成。当电流超过规定值一定时间后，以它本身产生的热一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路，广泛量使熔体熔化而分断电路，广泛用于
37、短路保护和过电流保护。用于短路保护和过电流保护。常用的熔断器有插入式熔断常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断器、管式熔断器器、螺旋式熔断器、管式熔断器和有填料式熔断器等。和有填料式熔断器等。使用时不允许随意加大熔体使用时不允许随意加大熔体或用其他导体代替熔体。或用其他导体代替熔体。72第第5章章变压器与电动机变压器与电动机5热继电器热继电器使用时，将发热元件接入电机主电路，若长时间过载，使用时，将发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片受热弯曲，推动执行机构动作，促使动断触点断开，双金属片受热弯曲，推动执行机构动作，促使动断触点断开，达到保护的目的。动作后，双金属片经过一段时间冷却，按
38、达到保护的目的。动作后，双金属片经过一段时间冷却，按下复位按钮即可将触点复位。下复位按钮即可将触点复位。73第第5章章变压器与电动机变压器与电动机6低压断路器低压断路器低压断路器的低压断路器的电气符号电气符号低压断路器又称为自动空气开关，可用来接通和分断负低压断路器又称为自动空气开关，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁启动的电动机。它相当于闸刀载电路，也可用来控制不频繁启动的电动机。它相当于闸刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合，是一种既开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合，是一种既具有手动开关作用又能自动进行欠压、失压、过载和短路保具有手动开关作用又能自动进行欠压、失
39、压、过载和短路保护的电器。护的电器。74第第5章章变压器与电动机变压器与电动机图示为三极塑壳式低压断路器的外形，另有单极、二极图示为三极塑壳式低压断路器的外形，另有单极、二极和四极等，广泛应用于照明配电系统和电动机的配电系统中，和四极等，广泛应用于照明配电系统和电动机的配电系统中，可以在正常情况下不频繁地通断电器装置和照明线路，在线可以在正常情况下不频繁地通断电器装置和照明线路，在线路中起过载、短路保护作用。路中起过载、短路保护作用。75第第5章章变压器与电动机变压器与电动机7接触器接触器接触器是一种用于中远距离频繁地接通和断开大电流电接触器是一种用于中远距离频繁地接通和断开大电流电路的开关电
40、器。线圈通电产生的磁场使静铁心产生电磁吸力路的开关电器。线圈通电产生的磁场使静铁心产生电磁吸力吸引动铁心，并带动触点动作，使动断触点断开，动合触点吸引动铁心，并带动触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。线圈断电时，电磁吸力消失，动铁心在释放弹簧的作闭合。线圈断电时，电磁吸力消失，动铁心在释放弹簧的作用下，使触点恢复到原来的位置。用下，使触点恢复到原来的位置。76第第5章章变压器与电动机变压器与电动机（a）电磁线圈）电磁线圈（b）主触点）主触点（c）辅助触点）辅助触点接触器的电气符号接触器的电气符号接触器主触点的容量大，额定电流为接触器主触点的容量大，额定电流为51000A，用于控，用于控制各
41、种电力负载，而辅助触点的额定电流一般为制各种电力负载，而辅助触点的额定电流一般为5A，主要用，主要用于控制回路中。于控制回路中。77第第5章章变压器与电动机变压器与电动机8中间继电器中间继电器JZ7系列系列中间继电中间继电器的外形器的外形及结构及结构中间继电器的结构和原理与小型交流接触器基本相同，中间继电器的结构和原理与小型交流接触器基本相同，但触点没有主、辅之分，每对触点允许通过的电流大小相同，但触点没有主、辅之分，每对触点允许通过的电流大小相同，其额定电流一般为其额定电流一般为5A。78第第5章章变压器与电动机变压器与电动机（a）电磁线圈）电磁线圈（b）动合触点）动合触点（c）动断触点）动
42、断触点中间继电器的电气符号中间继电器的电气符号中间继电器的触点数目多，通常用于传递信号和同时控中间继电器的触点数目多，通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。执行元件。79第第5章章变压器与电动机变压器与电动机9时间继电器时间继电器时间继电器是利用电磁原理或机械原理实现延时控制的时间继电器是利用电磁原理或机械原理实现延时控制的自动开关装置。延时方式有通电延时和断电延时两种，图示自动开关装置。延时方式有通电延时和断电延时两种，图示为电气符号。为电气符号。80第第5章章变压器与电动机变压器与电动机10
43、行程开关（位置开关、限位开关）行程开关（位置开关、限位开关）行程开关原理图和电气符号行程开关原理图和电气符号行程开关是利用生产机械运动部件的碰撞使其触点动作行程开关是利用生产机械运动部件的碰撞使其触点动作来实现接通或分断达到控制目的。用来限制机械运动的行程来实现接通或分断达到控制目的。用来限制机械运动的行程或位置，实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。或位置，实现顺序控制、定位控制和位置状态的检测。81第第5章章变压器与电动机变压器与电动机5.4.2三相异步电动机的基本控制线路三相异步电动机的基本控制线路1刀开关单向运转控制线路刀开关单向运转控制线路合上或断开电源开关合上或断开电源开关QS就
44、能控制电动机就能控制电动机运转或停止，从而带动负载工作。运转或停止，从而带动负载工作。当线路发生短路故障或长时间严重过载时，当线路发生短路故障或长时间严重过载时，熔断器熔断器FU的熔体熔断，切断电源，以保证安的熔体熔断，切断电源，以保证安全。全。熔断器熔体的额定电流一般取电动机额定熔断器熔体的额定电流一般取电动机额定电流的电流的1.52.5倍。倍。82第第5章章变压器与电动机变压器与电动机2具有过载保护的单向运转控制线路具有过载保护的单向运转控制线路图中图中FU1、FU2为熔断器，为熔断器，FR为热继电为热继电器，其热元件串联在主电路中，起过载保护器，其热元件串联在主电路中，起过载保护作用；熔
45、断器作用；熔断器FU起短路保护。起短路保护。83第第5章章变压器与电动机变压器与电动机合上电源开关合上电源开关QS，松开松开SB2，由于，由于KM辅助动合触点闭合自锁，保持辅助动合触点闭合自锁，保持KM线线圈得电，电动机继续运转。停止时，按停止按钮圈得电，电动机继续运转。停止时，按停止按钮SB1，KM线线圈失电，触点复位，电动机停转。圈失电，触点复位，电动机停转。具有自锁的单向运转控制线路还具有欠压与失压（或零具有自锁的单向运转控制线路还具有欠压与失压（或零压）的保护作用。压）的保护作用。当电动机过载，电流超过整定电流（电动机的额定电流当电动机过载，电流超过整定电流（电动机的额定电流值）时，值
46、）时，FR动断触点动作，断开控制线路，使动断触点动作，断开控制线路，使KM线圈断电、线圈断电、触点复位，电动机便脱离电源，起过载保护作用。触点复位，电动机便脱离电源，起过载保护作用。84第第5章章变压器与电动机变压器与电动机3利用复合按钮的点动、长动控制线路利用复合按钮的点动、长动控制线路85第第5章章变压器与电动机变压器与电动机长动控制长动控制：停机停机：按下：按下SB1，控制线路断电，接触器释放，触点复位，控制线路断电，接触器释放，触点复位，电动机停转。电动机停转。点动控制点动控制：松开点动按钮松开点动按钮SB3，KM线圈失电，线圈失电，KM主触点复位，电主触点复位，电动机停转。动机停转。
47、86第第5章章变压器与电动机变压器与电动机4两台电动机先后运转的联锁控制线路两台电动机先后运转的联锁控制线路各台电动机有时必各台电动机有时必须按一定的顺序启动或须按一定的顺序启动或停机，才能保证安全。停机，才能保证安全。图示线路，满足电图示线路，满足电动机动机M1先启动先启动M2后启后启动的要求。当按下动的要求。当按下SB3时，时，M2可单独停机。按下可单独停机。按下SB1时，电动机时，电动机M1、M2同时停机。同时停机。87第第5章章变压器与电动机变压器与电动机5时间继电器自动转换的时间继电器自动转换的Y-降压启动线路降压启动线路三相异步电动机三相异步电动机启动时定子绕组接成启动时定子绕组接
48、成Y接法，延时一段时接法，延时一段时间后，定子绕组改接间后，定子绕组改接成成接法，使电动机接法，使电动机在额定电压下正常运在额定电压下正常运行。行。依靠接触器的辅助依靠接触器的辅助动断触点相互制约使动断触点相互制约使得只有一个线圈保持得只有一个线圈保持得电的现象称为得电的现象称为触点触点互锁（联锁）互锁（联锁）。88第第5章章变压器与电动机变压器与电动机合上电源开关合上电源开关QS，电动机，电动机Y接法降压启动，接法降压启动，KT经过延时经过延时 t后，电动机转为后，电动机转为接法运行，接法运行，89第第5章章变压器与电动机变压器与电动机6自耦变压器降压启动自动控制线路自耦变压器降压启动自动控
49、制线路90第第5章章变压器与电动机变压器与电动机合上电源开关合上电源开关QS，停机时，按下停机时，按下SB1，控制线路断电，控制线路断电，KM2线圈失电，触线圈失电，触点复位，电动机停转。点复位，电动机停转。91第第5章章变压器与电动机变压器与电动机7用倒顺开关的正、反转控制线路用倒顺开关的正、反转控制线路倒顺开关是一种手动可逆转换开关，适倒顺开关是一种手动可逆转换开关，适用于用于4.5kW以下电动机的正、反转控制。以下电动机的正、反转控制。手柄拨到手柄拨到“顺顺”位置，动触点位置，动触点I1、I2、I3与静触点接触，通路为：与静触点接触，通路为：L1I1U1，L2I2V1，L3I3W1，输入
50、到电动机，输入到电动机的电源相序为的电源相序为UVW，电动机正向运转。，电动机正向运转。手柄拨到手柄拨到“倒倒”位置，动触点位置，动触点II1、II2、II3与静触点接触，电源相序改变。通路为：与静触点接触，电源相序改变。通路为：L1II1U1，L2II2W1，L3II3V1，输入到电动机的电源相序为，输入到电动机的电源相序为UWV，电动机反方向运转。，电动机反方向运转。92第第5章章变压器与电动机变压器与电动机8电动机正、反转控制线路电动机正、反转控制线路按钮、接触器双按钮、接触器双重联锁的正、反转控重联锁的正、反转控制线路。制线路。93第第5章章变压器与电动机变压器与电动机合上电源开关合上
51、电源开关QS，需要直接反转运行时，需要直接反转运行时，按下停机按钮按下停机按钮SB1，控制线路断电，接触器释放，电动机停转。，控制线路断电，接触器释放，电动机停转。94第第5章章变压器与电动机变压器与电动机9自动往返循环控制线路自动往返循环控制线路通过行程开关通过行程开关SQ1、SQ2控制电动机拖动运控制电动机拖动运动部件在规定的两个位动部件在规定的两个位置之间自动往返循环。置之间自动往返循环。在在SQ1、SQ2的外的外端，安装端，安装SQ3、SQ4，起限位保护作用。起限位保护作用。95第第5章章变压器与电动机变压器与电动机合上电源开关合上电源开关QS，当运动部件离开后，当运动部件离开后，SQ
52、1或或SQ2复位，为下一次循环做准备。复位，为下一次循环做准备。96第第5章章变压器与电动机变压器与电动机10能耗制动控制线路能耗制动控制线路380V交流电源交流电源经变压器经变压器T、整流、整流桥桥VC整流后，通整流后，通过限流电阻过限流电阻RP作为作为电动机停机时的制电动机停机时的制动电源。动电源。97第第5章章变压器与电动机变压器与电动机（1）电动机正常运行时，合上电源开关）电动机正常运行时，合上电源开关QS，（2）电动机能耗制动停机时，）电动机能耗制动停机时，98第第5章章变压器与电动机变压器与电动机11单向反接制动的控制线路单向反接制动的控制线路一般功率在一般功率在10kW以上的电以上的电动机应串入反接动机应串入反接制动电阻制动电阻R，以，以电流。电流。99第第5章章变压器与电动机变压器与电动机（1）电动机正常运行时，合上电源开关）电动机正常运行时，合上电源开关QS，（2）电动机反接制动停机时）电动机反接制动停机时100第第5章章变压器与电动机变压器与电动机谢谢谢谢！结结 束束101
