變壓器和交流電動機

1、第十一章第十一章變壓器和交流電動機變壓器和交流電動機第十一章第十一章 變壓器和交流電動機變壓器和交流電動機 教學(xué)重點：教學(xué)重點： 1能利用變壓器的電壓變換、電流變換和阻抗變換的關(guān)能利用變壓器的電壓變換、電流變換和阻抗變換的關(guān)系做相應(yīng)的計算。系做相應(yīng)的計算。2會正確使用幾種變壓器。會正確使用幾種變壓器。 3會進行三相異步電動機起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速、制動的操會進行三相異步電動機起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速、制動的操作。作。 1變壓器的工作原理。變壓器的工作原理。2三相異步電動機的工作原理。三相異步電動機的工作原理。3三相異步電動機起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動的方法。三相異步電動機起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動的方法。教學(xué)難點：

2、教學(xué)難點： 序序 號號內(nèi)內(nèi) 容容學(xué)學(xué) 時時1 第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的構(gòu)造變壓器的構(gòu)造 12 第二節(jié)第二節(jié) 變壓器的工作原理變壓器的工作原理 23 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器的功率和效率變壓器的功率和效率 14 第四節(jié)第四節(jié) 常用變壓器常用變壓器 15 第五節(jié)第五節(jié) 變壓器的額定值和檢驗變壓器的額定值和檢驗 16 實驗實驗 單相變壓器單相變壓器 27 第六節(jié)第六節(jié) 三相異步電動機三相異步電動機 28 第七節(jié)第七節(jié) 三相異步電動機的控制三相異步電動機的控制 19 第八節(jié)第八節(jié) 單相異步電動機單相異步電動機 110本章小結(jié)本章小結(jié)211本章總學(xué)時本章總學(xué)時 14學(xué)時分配：學(xué)時分配：第十一章第十一章 變壓器

3、和交流電動機變壓器和交流電動機第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的構(gòu)造變壓器的構(gòu)造第二節(jié)第二節(jié) 變壓器的工作原理變壓器的工作原理第三節(jié)第三節(jié) 變壓器的功率和效率變壓器的功率和效率第四節(jié)第四節(jié) 常用變壓器常用變壓器第五節(jié)第五節(jié) 變壓器的額定值和檢驗變壓器的額定值和檢驗第六節(jié)第六節(jié) 三相異步電動機三相異步電動機第七節(jié)第七節(jié) 三相異步電動機的控制三相異步電動機的控制第八節(jié)第八節(jié) 單相異步電動機單相異步電動機本章小結(jié)本章小結(jié)第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的構(gòu)造變壓器的構(gòu)造一、變壓器的用途和種類一、變壓器的用途和種類二、變壓器的基本構(gòu)造二、變壓器的基本構(gòu)造一、變壓器的用途和種類一、變壓器的用途和種類1變壓器的用途：變壓器除可變

4、壓器的用途：變壓器除可變換電壓變換電壓外，還可外，還可變換電變換電流、變換阻抗、改變相位流、變換阻抗、改變相位。 2變壓器的種類：按照使用的場合，變壓器有變壓器的種類：按照使用的場合，變壓器有電力變壓電力變壓器，整流變壓器，調(diào)壓變壓器，輸入、輸出變壓器器，整流變壓器，調(diào)壓變壓器，輸入、輸出變壓器等。等。變壓器是利用互感原理工作的電磁裝置，它的符號如圖變壓器是利用互感原理工作的電磁裝置，它的符號如圖11-1 所示，所示，T 是它的文字符號。是它的文字符號。 圖圖 11-1變壓器的符號變壓器的符號 二、變壓器的基本構(gòu)造二、變壓器的基本構(gòu)造變壓器主要由變壓器主要由鐵心鐵心和和繞組繞組兩部分構(gòu)成。兩部

5、分構(gòu)成。鐵心鐵心是變壓器的磁是變壓器的磁路通道，是用磁導(dǎo)率較高且相互絕緣的硅鋼片制成，以便減少路通道，是用磁導(dǎo)率較高且相互絕緣的硅鋼片制成，以便減少渦流和磁滯損耗。按其構(gòu)造形式可分為渦流和磁滯損耗。按其構(gòu)造形式可分為心式心式和和殼式殼式兩種，如圖兩種，如圖 11-2( (a) )、( (b) )所示。所示。繞組圈是變壓器的電路部分，是用漆包線、紗包線或絲包繞組圈是變壓器的電路部分，是用漆包線、紗包線或絲包線繞成。其中和電源相連的繞組叫一次繞組，和負載相連的繞線繞成。其中和電源相連的繞組叫一次繞組，和負載相連的繞組叫二次繞組。組叫二次繞組。圖圖 11-2心式和殼式變壓器心式和殼式變壓器 第二節(jié)第

6、二節(jié) 變壓器的工作原理變壓器的工作原理一、變壓器的工作原理一、變壓器的工作原理二、變壓器的外特性和電壓變化率二、變壓器的外特性和電壓變化率一、變壓器的工作原理一、變壓器的工作原理變壓器是按變壓器是按電磁感應(yīng)原理電磁感應(yīng)原理工作的，一次繞組接在交流電工作的，一次繞組接在交流電源上，在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，從而在一次、二次繞組產(chǎn)生源上，在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，從而在一次、二次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，如圖感應(yīng)電動勢，如圖 11-3 所示。所示。圖圖 11-3變壓器空載運行原理圖變壓器空載運行原理圖 tNEtNE 2211，2121NNEE KNNUU 2121由此得由此得 忽略線圈內(nèi)阻得忽略線圈內(nèi)阻得 一次

7、繞組接上交流電壓，鐵心中產(chǎn)生的交變磁通同時通一次繞組接上交流電壓，鐵心中產(chǎn)生的交變磁通同時通過一次、二次繞組，一次、二次繞組中交變的磁通可視為相過一次、二次繞組，一次、二次繞組中交變的磁通可視為相同。同。設(shè)一次繞組匝數(shù)為設(shè)一次繞組匝數(shù)為 N1 ，二次繞組匝數(shù)為，二次繞組匝數(shù)為 N2 ，磁通為，磁通為 ，感應(yīng)電動勢為感應(yīng)電動勢為1變換交流電壓變換交流電壓 上式中上式中 K 稱為變壓比。由此可見：變壓器一次繞組、二稱為變壓比。由此可見：變壓器一次繞組、二次繞組的端電壓次繞組的端電壓 之比等于匝數(shù)比。之比等于匝數(shù)比。 如果如果 N1 N2，K N2，K 1，電壓下降，稱為，電壓下降，稱為降壓降壓變壓

8、器。變壓器。式中式中 cos 1 一次繞組電路的一次繞組電路的功率因數(shù)功率因數(shù)； cos 2 二次繞組電路的二次繞組電路的功率因數(shù)功率因數(shù)。 1， 2 相差很小，可認為相等，因此得到相差很小，可認為相等，因此得到 2211IUIU KNNII11221 可見，變壓器工作時一次、二次繞組的電流跟繞組的匝數(shù)可見，變壓器工作時一次、二次繞組的電流跟繞組的匝數(shù)成成反比。反比。高壓繞組通過的電流小，用較細的導(dǎo)線繞制；低壓繞高壓繞組通過的電流小，用較細的導(dǎo)線繞制；低壓繞組通過的電流大，用較粗的導(dǎo)線繞制。這是在外觀上區(qū)別變壓組通過的電流大，用較粗的導(dǎo)線繞制。這是在外觀上區(qū)別變壓器高、低壓饒組的方法。器高、低

9、壓饒組的方法。根據(jù)能量守恒定律，變壓器輸出功率與從電網(wǎng)中獲得功率根據(jù)能量守恒定律，變壓器輸出功率與從電網(wǎng)中獲得功率相等，即相等，即 P1 = P2 ，由交流電功率的公式可得，由交流電功率的公式可得 U1I1 cos 1= U2I2 cos 2 2變換交流電流變換交流電流 211IUZ 將將21212211INNI ,UNNU 代入，代入， 得得222211IUNNZ 因為因為222ZIU 所以所以2222211ZKZNNZ 設(shè)變壓器一次側(cè)輸入阻抗為設(shè)變壓器一次側(cè)輸入阻抗為 |Z1| ，二次側(cè)負載阻抗為，二次側(cè)負載阻抗為 |Z2| ，則則 可見，二次側(cè)級接上負載可見，二次側(cè)級接上負載|Z2|時，

10、相當(dāng)于電源接上阻抗為時，相當(dāng)于電源接上阻抗為 K2|Z2|的負載。變壓器的這種阻抗變換特性，在電子線路中常的負載。變壓器的這種阻抗變換特性，在電子線路中常用來實現(xiàn)阻抗匹配和信號源內(nèi)阻相等，使負載上獲得最大功率。用來實現(xiàn)阻抗匹配和信號源內(nèi)阻相等，使負載上獲得最大功率。3變換交流阻抗變換交流阻抗255110222 ZUI21102202121 UUNNK一次側(cè)電流一次側(cè)電流12221 KII輸入阻抗輸入阻抗2201220111 IUZ【例【例11-1】有一電壓比為】有一電壓比為 220/110 的降壓變壓的降壓變壓 器，如果次器，如果次級接上級接上 55 的電阻，求變壓器一次側(cè)的輸入阻抗。的電阻，

11、求變壓器一次側(cè)的輸入阻抗。解解 1：二次側(cè)電流：二次側(cè)電流解解 2：變壓比變壓比21102202121 UUNNK輸入阻抗輸入阻抗2205542222211 ZKZNNZ【例【例11-2】有一信號源的電動勢為】有一信號源的電動勢為 1 V ，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為 600 ，負，負載電阻為載電阻為 150 。欲使負載獲得最大功率，必須在信號源和負。欲使負載獲得最大功率，必須在信號源和負載之間接一匹配變壓器，使變壓器的輸入電阻等于信號源的內(nèi)載之間接一匹配變壓器，使變壓器的輸入電阻等于信號源的內(nèi)阻，如圖阻，如圖 11-4 所示。問：變壓器變壓比，一、二次電流各為多所示。問：變壓器變壓比，一、二次電流各為多

12、少少?圖圖 11-4例例11-2圖圖 解：負載電阻解：負載電阻 R2 = 150 ，變壓器的輸入電阻，變壓器的輸入電阻 R1 = R0 = 600 ，則變比應(yīng)為則變比應(yīng)為 21506002121 RRNNKm83. 01083. 060060013101 RREIm66.1m83.021212 INNI 一、二次電流分別為一、二次電流分別為 二、變壓器的外特性和電壓變化率二、變壓器的外特性和電壓變化率1變壓器的外特性變壓器的外特性變壓器外特性變壓器外特性就是當(dāng)變壓器的一次電壓就是當(dāng)變壓器的一次電壓 U1 和負載的功率和負載的功率因數(shù)都一定時，二次電壓因數(shù)都一定時，二次電壓 U2 隨二次電流隨二

13、次電流 I2 變化的關(guān)系，如變化的關(guān)系，如圖圖 11-5 所示。所示。圖圖 11-5變壓器外特性曲線變壓器外特性曲線 由變壓器外特性曲線圖可見：由變壓器外特性曲線圖可見： ( (3) ) 當(dāng)負載為電容性負載時，隨著功率因數(shù)當(dāng)負載為電容性負載時，隨著功率因數(shù) cos 的降的降低，曲線上升。所以，在供電系統(tǒng)中，常常在電感性負載兩低，曲線上升。所以，在供電系統(tǒng)中，常常在電感性負載兩端并聯(lián)一定容量的電容器，以提高負載的功率因數(shù)端并聯(lián)一定容量的電容器，以提高負載的功率因數(shù) cos 。( (1) ) I2 = 0 時，時，U2 = U2N 。( (2) ) 當(dāng)負載為電阻性和電感性時，隨著當(dāng)負載為電阻性和電

14、感性時，隨著 I2 的增大，的增大， U2 逐漸下降。在相同的負載電流情況下，逐漸下降。在相同的負載電流情況下，U2 的下降程度與功的下降程度與功率因數(shù)率因數(shù) cos 有關(guān)。有關(guān)。 2電壓的變化率電壓的變化率電壓變化率電壓變化率是指變壓器空載時二次端電壓是指變壓器空載時二次端電壓 U2N 和有載和有載時二次端電壓時二次端電壓 U2 之差與之差與 U2N 的百分比。即：的百分比。即： %100N22N2 UUUU電壓變化率越小，為負載供電的電壓越穩(wěn)定。電壓變化率越小，為負載供電的電壓越穩(wěn)定。 第三節(jié)第三節(jié) 變壓器的功率和效率變壓器的功率和效率一、變壓器的功率一、變壓器的功率二、變壓器的效率二、變

15、壓器的效率二、變壓器的效率二、變壓器的效率變壓器的效率變壓器的效率為變壓器輸出功率與輸入功率的百分比，為變壓器輸出功率與輸入功率的百分比，即即%10012 PP 大容量變壓的效率可達大容量變壓的效率可達 98% 99% ，小型電源變壓器效，小型電源變壓器效率約為率約為 70% 80% 。 變壓器的功率消耗變壓器的功率消耗等于輸入功率等于輸入功率 P1 = U1I1 cos 1 和和 P2 = U2I2 cos 2 輸出功率之差，即輸出功率之差，即 PL = P1 P2變壓器功率損耗包括變壓器功率損耗包括鐵損鐵損和和銅損。銅損。一、變壓器的功率一、變壓器的功率【例【例11-3】有一變壓器一次電壓

16、為有一變壓器一次電壓為 2 200 V，次級電壓為，次級電壓為 220 V，在接純電阻性負載時，測得二次電流為，在接純電阻性負載時，測得二次電流為 10 A，變壓器的，變壓器的效率為效率為95%。 試求它的損耗功率，一次級功率和一次級電流。試求它的損耗功率，一次級功率和一次級電流。 解：一次級負載功率解：一次級負載功率 P2 = U2I2cos 2 = 22010 W = 2200 W一次級功率一次級功率 W2316 W95.0220021 PPPL = P1 P2 = 2316 2200 W= 116 W一次級電流一次級電流 05. 122002316111 UPI損耗功率損耗功率第四節(jié)第四

17、節(jié) 常用變壓器常用變壓器一、自耦變壓器一、自耦變壓器二、多繞組變壓器二、多繞組變壓器三、互感器三、互感器四、三相變壓器四、三相變壓器一、自耦變壓器一、自耦變壓器自耦變壓器自耦變壓器一次、一次、二次繞組有一部分是共二次繞組有一部分是共用的，它們之間不僅有用的，它們之間不僅有磁耦合，還有電的關(guān)系，磁耦合，還有電的關(guān)系，如圖如圖 11-6 所示。所示。 1自耦變壓器的構(gòu)造和工作原理自耦變壓器的構(gòu)造和工作原理 圖圖 11-6耦變壓器符號及原理圖耦變壓器符號及原理圖 一次、二繞組電壓之比和電流之比的關(guān)系為一次、二繞組電壓之比和電流之比的關(guān)系為 KNNIIUU 211221自耦變壓器在使用時，一定要注意正

18、確接線，否則易于發(fā)自耦變壓器在使用時，一定要注意正確接線，否則易于發(fā)生觸電事故。生觸電事故。 實驗室中用來實驗室中用來連續(xù)改變電源電壓連續(xù)改變電源電壓的的調(diào)壓變壓器調(diào)壓變壓器，就，就是一種自是一種自耦耦變壓器，變壓器，如圖如圖 11-7 所示。所示。 圖圖 11-7實驗用調(diào)壓變壓器實驗用調(diào)壓變壓器 二、多繞組變壓器二、多繞組變壓器變壓器的二次側(cè)有變壓器的二次側(cè)有兩個以上的繞組或一次、兩個以上的繞組或一次、二次繞組都有兩個以上二次繞組都有兩個以上繞組的變壓器叫繞組的變壓器叫多繞組多繞組變壓器變壓器，如圖，如圖 11-8 所示。所示。多繞組變壓器一次、二次繞組的電壓關(guān)系仍符合變壓比多繞組變壓器一次

19、、二次繞組的電壓關(guān)系仍符合變壓比的關(guān)系的關(guān)系 2121NNUU 3131NNUU 1多繞組變壓器多繞組變壓器 圖圖 11-8多繞組變壓器多繞組變壓器 多繞組變壓器多使用于電子設(shè)備中，輸出多種電壓。多繞組變壓器多使用于電子設(shè)備中，輸出多種電壓。多繞組可串聯(lián)或并聯(lián)使用，串聯(lián)時應(yīng)將繞組的異名端相接，多繞組可串聯(lián)或并聯(lián)使用，串聯(lián)時應(yīng)將繞組的異名端相接，并聯(lián)時應(yīng)將繞組的同名端相接。只有匝數(shù)相同的繞組才能并聯(lián)時應(yīng)將繞組的同名端相接。只有匝數(shù)相同的繞組才能并聯(lián)。并聯(lián)。 2多繞組變壓器的使用多繞組變壓器的使用 三、互感器三、互感器 1電壓互感器電壓互感器使用時，電壓互感器的高使用時，電壓互感器的高壓繞組跨接在

20、需要測量的供電壓繞組跨接在需要測量的供電線路上，低壓繞組則與電壓表線路上，低壓繞組則與電壓表相連，如圖相連，如圖 11-9 所示。所示?？梢姡邏壕€路的電壓可見，高壓線路的電壓 U1 等于所測量電壓等于所測量電壓 U2 和變壓和變壓比比 K的乘積，即的乘積，即 U1=KU2互感器互感器是一種專供測量儀表，控制設(shè)備和保護設(shè)備中使用是一種專供測量儀表，控制設(shè)備和保護設(shè)備中使用的變壓器。可分為的變壓器。可分為電壓互感器電壓互感器和和電流互感器電流互感器兩種。兩種。圖圖 11-9電壓互感器電壓互感器 使用時應(yīng)注意：使用時應(yīng)注意：( (1) ) 二次繞組不能短路，防止燒壞次級繞組。二次繞組不能短路，防止

21、燒壞次級繞組。( (2) ) 鐵心和二次繞組一端必須可靠的接地，防止高壓繞組鐵心和二次繞組一端必須可靠的接地，防止高壓繞組絕緣被破壞時而造成設(shè)備的破壞和人身傷亡。絕緣被破壞時而造成設(shè)備的破壞和人身傷亡。 2電流互感器電流互感器使用時，電流互感器的一使用時，電流互感器的一次繞組與待測電流的負載相串次繞組與待測電流的負載相串連，二次繞組則與電流表串聯(lián)連，二次繞組則與電流表串聯(lián)成閉和回路，如圖成閉和回路，如圖11-10所示所示 。 通過負載的電流就等于所通過負載的電流就等于所測電流和變壓比倒數(shù)的乘積。測電流和變壓比倒數(shù)的乘積。圖圖 11-10電流互感器電流互感器 使用時應(yīng)注意：使用時應(yīng)注意：( (1

22、) ) 電流互感器的二次繞組不得開路，否則易造成危險；電流互感器的二次繞組不得開路，否則易造成危險； ( (2) ) 鐵心和二次繞組一端均應(yīng)可靠接地。鐵心和二次繞組一端均應(yīng)可靠接地。 常用的鉗形電流表也是一種電流常用的鉗形電流表也是一種電流互感器。它是由一個電流表接成閉合互感器。它是由一個電流表接成閉合回路的二次繞組和一個鐵心構(gòu)成，其回路的二次繞組和一個鐵心構(gòu)成，其鐵心可開、可合。測量時，把待測電鐵心可開、可合。測量時，把待測電流的一根導(dǎo)線放入鉗口中，電流表上流的一根導(dǎo)線放入鉗口中，電流表上可直接讀出被測電流的大小，如圖可直接讀出被測電流的大小，如圖 11-11 所示。所示。圖圖 11-11鉗

23、形鉗形電流表電流表 四、三相變壓器四、三相變壓器三相變壓器三相變壓器就是三個相同的單相變壓器的組合，如圖就是三個相同的單相變壓器的組合，如圖11-12 所示。三相變壓器用于供電系統(tǒng)中。根據(jù)三相電源和負載的不所示。三相變壓器用于供電系統(tǒng)中。根據(jù)三相電源和負載的不同，三相變壓器一次和二次線圈可接成同，三相變壓器一次和二次線圈可接成星形星形或或三角形三角形。 圖圖 11-12三相變壓器三相變壓器 第五節(jié)第五節(jié) 變壓器的額定值和檢驗變壓器的額定值和檢驗一、變壓器的額定值一、變壓器的額定值二、變壓器的檢驗二、變壓器的檢驗一、變壓器的額定值一、變壓器的額定值變壓器的滿負荷運行情況叫變壓器的滿負荷運行情況叫

24、額定運行額定運行，額定運行條件叫變，額定運行條件叫變壓器的壓器的額定值額定值。 額定容量額定容量指二次側(cè)最大視在功率，單位是伏安指二次側(cè)最大視在功率，單位是伏安( (V A) )或千伏安或千伏安( (kV A) )。額定一次電壓額定一次電壓指接到一次繞組電壓的規(guī)定值。指接到一次繞組電壓的規(guī)定值。額定二次電壓額定二次電壓指變壓器空載時，一次側(cè)加上額定電壓指變壓器空載時，一次側(cè)加上額定電壓后，二次側(cè)兩端的電壓。后，二次側(cè)兩端的電壓。額定電流額定電流指規(guī)定的滿載電流值。指規(guī)定的滿載電流值。變壓器的額定值取決于變壓器的構(gòu)造及使用的材料。使用變壓器的額定值取決于變壓器的構(gòu)造及使用的材料。使用時，變壓器應(yīng)

25、在額定條件下運行，不能超過其額定值時，變壓器應(yīng)在額定條件下運行，不能超過其額定值 。( (2) ) 一次、二次繞組必須分清；一次、二次繞組必須分清； ( (3) ) 防止變壓器繞組短路，以免燒毀變壓器。防止變壓器繞組短路，以免燒毀變壓器。 ( (1) ) 工作溫度不能過高；工作溫度不能過高； 除此外還應(yīng)注意：除此外還應(yīng)注意：二、變壓器的檢驗二、變壓器的檢驗( (2) ) 絕緣檢查；絕緣檢查；變壓器在使用前應(yīng)進行檢驗，通常其檢驗內(nèi)容有：變壓器在使用前應(yīng)進行檢驗，通常其檢驗內(nèi)容有：( (1) ) 區(qū)分繞組、測量各繞組的直流電阻；區(qū)分繞組、測量各繞組的直流電阻；( (3) ) 各繞組的電壓和變壓比；

26、各繞組的電壓和變壓比；( (4) ) 磁化電流磁化電流 I ，變壓器二次開路時的一次電流叫磁化電，變壓器二次開路時的一次電流叫磁化電流，流，I 一般為初一次側(cè)額定電流的一般為初一次側(cè)額定電流的 3% 8% 。各項檢驗都應(yīng)符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，否則不宜使用。各項檢驗都應(yīng)符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，否則不宜使用。第六節(jié)第六節(jié) 三相異步電動機三相異步電動機一、異步電動機的構(gòu)造一、異步電動機的構(gòu)造二、旋轉(zhuǎn)磁場二、旋轉(zhuǎn)磁場三、三相異步電動機的工作原理三、三相異步電動機的工作原理四、三相異步電動機的極數(shù)與轉(zhuǎn)速四、三相異步電動機的極數(shù)與轉(zhuǎn)速五、異步電動機的銘牌五、異步電動機的銘牌一、異步電動機的構(gòu)造一、異步電動機的構(gòu)造電動機由電

27、動機由定子定子和和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子兩個基本部分組成，如圖兩個基本部分組成，如圖11-13所示。所示。圖圖 11-13三相異步電動機的構(gòu)造三相異步電動機的構(gòu)造 1定子定子 三相異步電動機的定子由三相異步電動機的定子由機座機座、鐵心鐵心和和定子繞組定子繞組組成。組成。定子繞組定子繞組是電動機的電路部分，由三相對稱繞組組成，按是電動機的電路部分，由三相對稱繞組組成，按一定規(guī)則連接，有六個出線端。即一定規(guī)則連接，有六個出線端。即 U1-U2、V1-V2 、W1-W2 接到接到機座的接線盒中，定子繞組接成星形或三角形。機座的接線盒中，定子繞組接成星形或三角形。圖圖 11-14定子繞組的星形和三角形聯(lián)結(jié)圖定子繞組

28、的星形和三角形聯(lián)結(jié)圖 2轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是異步電動機的旋轉(zhuǎn)部分，由是異步電動機的旋轉(zhuǎn)部分，由轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心和和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子繞組子繞組三部分組成，其作用是輸出機械轉(zhuǎn)矩。跟據(jù)構(gòu)造的不三部分組成，其作用是輸出機械轉(zhuǎn)矩。跟據(jù)構(gòu)造的不同，轉(zhuǎn)子繞組分為同，轉(zhuǎn)子繞組分為繞線式繞線式和和籠型籠型兩種，兩種，圖圖 11-15 ( (a) )所示為籠所示為籠型繞組，型繞組，( (b) )為鑄鋁的籠型轉(zhuǎn)子。為鑄鋁的籠型轉(zhuǎn)子。圖圖 11-15 籠型繞組及轉(zhuǎn)子籠型繞組及轉(zhuǎn)子 二、旋轉(zhuǎn)磁場二、旋轉(zhuǎn)磁場將對稱三相電流通入在空間彼此相差將對稱三相電流通入在空間彼此相差 120 的作星形聯(lián)結(jié)的作星形聯(lián)結(jié)的三線圈。的三線圈

29、。設(shè)三相電流為：設(shè)三相電流為： i1=Imsin( ( t) )i2 = Imsin( ( t 120 ) )i3 = Imsin( ( t + 120 ) ) 其波形如圖其波形如圖 11-16 所示。所示。1旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生圖圖 11-16 三相繞組電流的波形圖三相繞組電流的波形圖根據(jù)電流的磁效應(yīng)，在三相繞組的空間上就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)根據(jù)電流的磁效應(yīng)，在三相繞組的空間上就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，如圖磁場，如圖 11-17 所示，為方便分析，規(guī)定電流為正值時，所示，為方便分析，規(guī)定電流為正值時，電流從線圈的首端電流從線圈的首端( (即即 U1、V1和和W1 ) )流向末端流向末端( (即即 U2

30、、V2 和和W2) )。圖中首端用。圖中首端用 表示，末端用表示，末端用 表示，反之電流由表示，反之電流由末端流向首端。取末端流向首端。取 t = 0 、90 、180 、270 和和 360 五個瞬五個瞬間，依次的標(biāo)出電流的方向，由右手螺旋法則確定磁場的方間，依次的標(biāo)出電流的方向，由右手螺旋法則確定磁場的方向。向。 t = 0 時，磁場方向由右指向左；時，磁場方向由右指向左； t = 90 時，磁場的時，磁場的方向垂直向上；方向垂直向上； t = 180 、270 和和 360 時，磁場的方向分時，磁場的方向分別向右、向下和向左，順時針旋轉(zhuǎn)一周，分別如圖別向右、向下和向左，順時針旋轉(zhuǎn)一周，分

31、別如圖 11-7( (a) )、( (b) )、( (c) )、( (d) )和和( (e) )所示。所示。圖圖 11-17旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生當(dāng)我們當(dāng)我們 i1 使通入使通入 V 相，相，i2 通過通過 U 相時，分析可見，旋轉(zhuǎn)磁相時，分析可見，旋轉(zhuǎn)磁場逆時針旋轉(zhuǎn)。因此，只要把接到三相繞組上的兩根電源線任場逆時針旋轉(zhuǎn)。因此，只要把接到三相繞組上的兩根電源線任意對調(diào)，即改變電源的相序，就可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁場的反轉(zhuǎn)。意對調(diào)，即改變電源的相序，就可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁場的反轉(zhuǎn)。由圖可見，當(dāng)空間彼此相差由圖可見，當(dāng)空間彼此相差 120 的三個相同線圈通入對的三個相同線圈通入對稱三相交流電，就能產(chǎn)生與電流有相

32、同角速度的旋轉(zhuǎn)磁場稱三相交流電，就能產(chǎn)生與電流有相同角速度的旋轉(zhuǎn)磁場( (即即交流電變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場在空間也旋轉(zhuǎn)一周交流電變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場在空間也旋轉(zhuǎn)一周) )。2旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 上述旋轉(zhuǎn)磁場具有一對磁極，若用上述旋轉(zhuǎn)磁場具有一對磁極，若用 p 表示磁極對數(shù)，則表示磁極對數(shù)，則 p = 1。磁極對數(shù)。磁極對數(shù) p = 1 的旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速與正弦電流同步，若交的旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速與正弦電流同步，若交流電的頻率為流電的頻率為 f ，則旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，則旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0 = 60 fpfn600 式中式中 n0 又稱為同步轉(zhuǎn)速又稱為同步轉(zhuǎn)速 。磁極對數(shù)磁極對數(shù) p = 2 時，交

33、流電變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動時，交流電變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動 1/2周，周，依此類推當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場具有依此類推當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場具有 p 對磁極時，交流電變化一周，旋轉(zhuǎn)對磁極時，交流電變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動磁場轉(zhuǎn)動 1/p 周。因此交流電頻率為周。因此交流電頻率為 f ，磁極對數(shù)為，磁極對數(shù)為 p ，則旋，則旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為三、三相異步電動機的工作原理三、三相異步電動機的工作原理旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速 n0 順時針旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于磁場不動，順時針旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于磁場不動，轉(zhuǎn)子逆時針切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，用右手定則判定，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子逆時針切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，用右手定則判定，轉(zhuǎn)子半部分的

34、感應(yīng)電流流入紙面。子半部分的感應(yīng)電流流入紙面。圖圖 11-18 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理 有電流的轉(zhuǎn)子在磁場中受有電流的轉(zhuǎn)子在磁場中受到電磁力的作用，用左手定則到電磁力的作用，用左手定則判定，上半部分所受磁力向右，判定，上半部分所受磁力向右，下半部分所受磁場力向左，如下半部分所受磁場力向左，如圖圖11-18 所示。這兩個力對轉(zhuǎn)子所示。這兩個力對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子沿轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向以轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的方向以轉(zhuǎn)速 n 旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。四、三相異步電動機的極數(shù)與轉(zhuǎn)速四、三相異步電動機的極數(shù)與轉(zhuǎn)速%10000 nnns 也可寫成也可寫成 n = ( (

35、1 s) ) n0 轉(zhuǎn)差率是異步電動機的一個重要參數(shù)。轉(zhuǎn)差率是異步電動機的一個重要參數(shù)。 電動機總是以低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。即電動機總是以低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。即 n n0 異步電異步電動機的同步轉(zhuǎn)率動機的同步轉(zhuǎn)率 n0 與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 之差，即之差，即 n0 n 稱為轉(zhuǎn)速差。稱為轉(zhuǎn)速差。轉(zhuǎn)速差轉(zhuǎn)速差( (n0 n) )與與 n 之比稱為異步電動機的轉(zhuǎn)差率，用之比稱為異步電動機的轉(zhuǎn)差率，用 s 表示表示五、異步電動機的銘牌五、異步電動機的銘牌三相異步電動機三相異步電動機 型號型號 Y132M 4 功率功率 7.5 KW 頻率頻率 50 Hz 電壓電壓 380 V 電流電流 15.

36、4 A 接法接法 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 1440 r/min 絕緣等級絕緣等級 B 工作方式工作方式 連續(xù)連續(xù) 年年 月月 日日 編號編號 電機廠電機廠 表表 11-1三相異步電動機的銘牌三相異步電動機的銘牌 在電動機的銘牌上標(biāo)有其主要技術(shù)數(shù)據(jù)，使用時應(yīng)多加在電動機的銘牌上標(biāo)有其主要技術(shù)數(shù)據(jù)，使用時應(yīng)多加注意，表注意，表 11-1 就是一臺三相異步電動機的銘牌。就是一臺三相異步電動機的銘牌。第七節(jié)第七節(jié) 三相異步電動機的控制三相異步電動機的控制一、三相異步電動機的起動一、三相異步電動機的起動二、三相異步電動機的調(diào)速二、三相異步電動機的調(diào)速三、三相異步電動機的反轉(zhuǎn)三、三相異步電動機的反轉(zhuǎn)四、三相異步電動機的

37、制動四、三相異步電動機的制動一、三相異步電動機的起動一、三相異步電動機的起動1全壓起動全壓起動加在定子繞組的起動電壓是電動機的額定電壓，這樣的起加在定子繞組的起動電壓是電動機的額定電壓，這樣的起動叫動叫全壓起動全壓起動。全壓起動在剛接通電源的瞬間，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子間的相對全壓起動在剛接通電源的瞬間，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子間的相對轉(zhuǎn)速較大，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的感應(yīng)電流和變壓器的原理一樣，定轉(zhuǎn)速較大，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的感應(yīng)電流和變壓器的原理一樣，定子電流必然很大，一般為額定電流的子電流必然很大，一般為額定電流的 4 7 倍。倍。過大的起動電流會在線路上造成較大的電壓降，影響供電過大的起動電流會在線路上造成較大的電壓降

38、，影響供電線路上其他設(shè)備的正常工作。此外，當(dāng)起動頻繁時，過大的起線路上其他設(shè)備的正常工作。此外，當(dāng)起動頻繁時，過大的起動電流會使電動機過熱，影響其使用壽命。只有二、三十千瓦動電流會使電動機過熱，影響其使用壽命。只有二、三十千瓦以下的異步電動機采用全壓起動。以下的異步電動機采用全壓起動?？煞譃槿珘浩饎雍徒祲浩饎觾煞N?？煞譃槿珘浩饎雍徒祲浩饎觾煞N。( (1) ) 串電阻降壓起動串電阻降壓起動 串電阻降壓起動，就是串電阻降壓起動，就是電動機起動時將電阻串聯(lián)在電動機起動時將電阻串聯(lián)在定子繞組與電源之間的起動定子繞組與電源之間的起動方法，如圖方法，如圖11-19 所示。所示。在起動時降低加在電動機定在起

39、動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，待起動結(jié)束時子繞組上的電壓，待起動結(jié)束時恢復(fù)到額定值運行?；\型電動機恢復(fù)到額定值運行?；\型電動機的降壓起動常用的降壓起動常用串電阻降壓起動串電阻降壓起動、星形星形-三角形換接起動三角形換接起動和和自耦降壓自耦降壓起動起動等方法。等方法。 2降壓起動降壓起動 圖圖 11-19定子繞組串電阻降壓起動定子繞組串電阻降壓起動 星形星形-三角形換接起動，就是電三角形換接起動，就是電動機起動時把定子繞組連成星形，動機起動時把定子繞組連成星形，等到轉(zhuǎn)速接近額定值時再換接成三等到轉(zhuǎn)速接近額定值時再換接成三角形的起動方法。圖角形的起動方法。圖11-20 是一種是一種星星三角起

40、動器的連接簡圖，起動三角起動器的連接簡圖，起動時，將手柄指向右，定子繞組連成時，將手柄指向右，定子繞組連成星形降壓起動。等電動機接近額定星形降壓起動。等電動機接近額定轉(zhuǎn)速時，將手柄指向左，定子繞組轉(zhuǎn)速時，將手柄指向左，定子繞組換接成三角形，電動機正常運行。換接成三角形，電動機正常運行。( (2) ) 星形星形-三角形換接起動三角形換接起動圖圖 11-20星星三角降壓起動三角降壓起動 自耦降壓起動，自耦降壓起動，是利用三相自耦變壓是利用三相自耦變壓器將電動機在起動過器將電動機在起動過程中的端電壓降低的程中的端電壓降低的起動方法，如圖起動方法，如圖 11-21 所示。所示。( (3) )自耦降壓起

41、動自耦降壓起動圖圖 11-21自耦變壓器降壓起動自耦變壓器降壓起動 二、三相異步電動機的調(diào)速二、三相異步電動機的調(diào)速pfsnsn60)1()1(0 可知，調(diào)速有下面三種方法：可知，調(diào)速有下面三種方法： 1變頻調(diào)速變頻調(diào)速采用晶閘管整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，采用晶閘管整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，再由逆變器變換為頻率，電壓有效值可調(diào)的三相交流電，為三再由逆變器變換為頻率，電壓有效值可調(diào)的三相交流電，為三相異步電動機供電，實現(xiàn)電動機無級調(diào)速。相異步電動機供電，實現(xiàn)電動機無級調(diào)速。 2變轉(zhuǎn)差率調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速只適用于繞線式電動機。通過改變接只適用于繞線式電動機。通過改變接在轉(zhuǎn)子電路中調(diào)速電阻的大小，

42、就可平滑調(diào)速。在轉(zhuǎn)子電路中調(diào)速電阻的大小，就可平滑調(diào)速。 3變級調(diào)速變級調(diào)速設(shè)計制造的電動機具有不同的磁極對數(shù)，根設(shè)計制造的電動機具有不同的磁極對數(shù)，根據(jù)需要改變定子繞組的連接方式，就能改變磁極對數(shù)，使電動據(jù)需要改變定子繞組的連接方式，就能改變磁極對數(shù)，使電動機得到不同的轉(zhuǎn)速。機得到不同的轉(zhuǎn)速。在負載不變的條件下改變異步電動機的轉(zhuǎn)速在負載不變的條件下改變異步電動機的轉(zhuǎn)速 n 叫調(diào)速。由叫調(diào)速。由轉(zhuǎn)速公式轉(zhuǎn)速公式三、三相異步電動機的反轉(zhuǎn)三、三相異步電動機的反轉(zhuǎn)異步電動機的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場異步電動機的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的方向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場的方向取的方向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場的方向取決于三相電源的相序。所以，

43、只要決于三相電源的相序。所以，只要將三根相線中任意兩根對調(diào)即可使將三根相線中任意兩根對調(diào)即可使電動機反轉(zhuǎn)。電動機反轉(zhuǎn)。圖圖11-22 是電動機正、反轉(zhuǎn)控是電動機正、反轉(zhuǎn)控制的原理圖。制的原理圖。圖圖 11-22正、反轉(zhuǎn)控制原理正、反轉(zhuǎn)控制原理 四、三相異步電動機的制動四、三相異步電動機的制動1反轉(zhuǎn)制動反轉(zhuǎn)制動在電動機停車時，將三根電線中的任意兩根對調(diào)，產(chǎn)生反在電動機停車時，將三根電線中的任意兩根對調(diào)，產(chǎn)生反轉(zhuǎn)矩，起到制動作用。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時切斷電源，否則電動機轉(zhuǎn)矩，起到制動作用。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時切斷電源，否則電動機會反轉(zhuǎn)。會反轉(zhuǎn)。 為克服慣性，保證電動機在斷電時迅速停車，需要對電動為克服慣性，保

44、證電動機在斷電時迅速停車，需要對電動機進行制動。異步電動機的制動常采用機進行制動。異步電動機的制動常采用反接制動反接制動和和能耗制動能耗制動。 在斷電的同時，接通直在斷電的同時，接通直流電源，如圖流電源，如圖 11-23 所示。所示。直流電源產(chǎn)生的磁場是固定直流電源產(chǎn)生的磁場是固定的，而轉(zhuǎn)子由于慣性轉(zhuǎn)動產(chǎn)的，而轉(zhuǎn)子由于慣性轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電流與直流電磁場生的感應(yīng)電流與直流電磁場相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向，相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向，恰好與電動機的轉(zhuǎn)向相反，恰好與電動機的轉(zhuǎn)向相反，起到制動的作用。起到制動的作用。2能耗制動能耗制動圖圖 11-23電動機的能耗制動電動機的能耗制動 第八節(jié)第八節(jié) 單相異步電動

45、機單相異步電動機一、單相異步電動機的工作原理一、單相異步電動機的工作原理二、單相電容式異步電動機二、單相電容式異步電動機一、單相異步電動機的工作原理一、單相異步電動機的工作原理單相異步電動機單相異步電動機的定子繞組通以單相電流后，電動機內(nèi)就的定子繞組通以單相電流后，電動機內(nèi)就產(chǎn)生一交變磁場，但磁場的方向時而垂直向上，時而垂直向下，產(chǎn)生一交變磁場，但磁場的方向時而垂直向上，時而垂直向下，即單相定子繞組的磁場不是旋轉(zhuǎn)磁場，所以轉(zhuǎn)子不能自行起動。即單相定子繞組的磁場不是旋轉(zhuǎn)磁場，所以轉(zhuǎn)子不能自行起動。因此，單相異步電動機轉(zhuǎn)動的關(guān)鍵是產(chǎn)生一個起動轉(zhuǎn)矩。因此，單相異步電動機轉(zhuǎn)動的關(guān)鍵是產(chǎn)生一個起動轉(zhuǎn)矩。二、單相電容式異步電動機二、單相電容式異步電動機單相電容式異步電動機單相電容式異步電動機在定子上有工作繞組和起動在定子上有工作繞組和起動繞組兩個繞組。兩個繞組在繞組兩個繞組。兩個繞組在定子鐵心上相差定子鐵心上相差 90 的空間的空間角度，起動繞組中串聯(lián)一個角度，起動繞組中串聯(lián)一個電容器，圖電容器，圖 11-24 所示是單所示是單相電容式異步電動機的原理相電容式