注冊電氣工程師基礎(chǔ)考試視頻課程筆記1

1、第五節(jié)變壓器與電動機一、理想變壓器變壓器是最經(jīng)常使用的電氣設(shè)備之一。利用變壓器能夠進行電壓、電流和阻抗的變換。設(shè)與電源相聯(lián)接的原邊繞組（亦稱低級繞組或一次繞組）的匝數(shù)為N1,與負我相聯(lián)接的副邊繞組（亦稱次級繞組或二次繞組）的匝數(shù)為N2,匝數(shù)比K=N1/N2,那么電壓變換卻如K（851）電流變換加斗K"2）阻抗變換Z產(chǎn)成（雙）Z1為從變壓器原邊端口看進去的等效負載阻抗，或稱折合到變壓器原邊電路的等效負載阻抗。二、三相異步電動機的利用（一）轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向三相異步電動機的轉(zhuǎn)速n,也確實是它的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，取決于定子繞組通以三相交流電后產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速nO（稱為同步轉(zhuǎn)速）。同步轉(zhuǎn)速可用下式計算。

2、二（轉(zhuǎn)/分，r/min）（8-5-4）式中fl電源頻率；P一一電動機的磁極對數(shù)。異步電動機的轉(zhuǎn)速n<nOo轉(zhuǎn)差率s是用來表示n與nO相差程度的物理量，(8-5-5)一樣異步電動機在額定負載時的轉(zhuǎn)差率為1%9%,而在起動開始剎時由于"0,而s=l為最大。式（8-5-5）也可寫成”=（）孫（8-5-6）表8-5-1為三相異步電動機的磁極對數(shù)與同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)速（當s=3%）之間的數(shù)量關(guān)系。P與0及的關(guān)系表8.5.1P123456n()(r/rnin)300015001000750600500n(r/min)29101455970728582485三相異步電動機的型號中，最后一名數(shù)

3、字是表示磁極數(shù)的。例如Y132-4,型號說明了該電動機為4極（即P=2）電機。依照那個數(shù)字就能夠夠判定電動機的轉(zhuǎn)速，反過來也能夠依照轉(zhuǎn)速確信磁極數(shù)。異步機的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。要改變電動機轉(zhuǎn)向，只要任意對調(diào)兩根聯(lián)接電源的導線即可。(二)電磁轉(zhuǎn)矩異步電動機的轉(zhuǎn)矩是由旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通與轉(zhuǎn)子電流相互作用而產(chǎn)生的。轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比.并與轉(zhuǎn)子回路的電阻和感抗、轉(zhuǎn)差率以及電動機的結(jié)構(gòu)有關(guān)。I.額定轉(zhuǎn)矩tn：電動機在額定負載時的轉(zhuǎn)矩。Tn=9550(單位，牛頓米，Nm)(8-5-7)式中電動機的額定輸出功率(kW)；“N電動機的額定轉(zhuǎn)速(r/min)o2 .負載轉(zhuǎn)矩Tl：電動機在實際負載下

4、發(fā)出的實際轉(zhuǎn)矩。Tl=9550,(N-m)(8-5-8)式中P2電動機的實際輸出功率(kW);n電動機的實際轉(zhuǎn)速(r/min)o3 .最大轉(zhuǎn)矩Tnwa：電動機能發(fā)出的最大轉(zhuǎn)矩。7E二小(8-5-9)式中I為電動機的過載系數(shù)，一般為1.82.2。電動機發(fā)出最大轉(zhuǎn)矩時對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速臨界。4 .起動轉(zhuǎn)矩7；t：電動機起動時發(fā)出的轉(zhuǎn)矩。一般有(8-5-10)Tsl=(1.0-2.2)Tn接電根接電源圖&5-2定子繞組的星形聯(lián)接和三角形聯(lián)接(三)星形接法和三角形接法.鼠籠式異步電動機接線盒內(nèi)有6根引出線，分別標以5、5、V、V?、W和W2o其中U1和L是定子第一相繞組的首末端，V,和V2、

5、W|和wiW2分別是第二相和第三相繞組的首末端。定子三相繞組的聯(lián)接法有星形和三角形兩種，見圖8-5-2o(四)功率、效率和功率因數(shù)電動機的輸入功率匕=4UJlcos夕(8-5-11)式中Ul和IL分別為線電壓和線電流，一是電動機的功率因數(shù)。電動機的輸出功率匕匕，其差值為電動機本身的功率損耗，包括銅損、鐵損以及機械損耗。電動機的效率行言(85一般約為72%93%。圖&5-3星-三角起動器接線簡圖電動機的功率因數(shù)在額定負載時約為0.7-().9,輕載和空載時很低，約為().20.3故應(yīng)適當選用電動機容量,避免“大馬拉小車”，更要縮短空載運行時間C(五)起動問題:相片步電動機的起動電流為額定

6、電流的47倍。這么大的電流對非頻繁起動的電動機本身來講，由于起動時間很短,不會造成過熱，但會使線路上電壓降大增，從而使貸載端電壓降低.影響鄰近負載的T.作,所以有必要采取措施來降低起動電流。此外，對于重載起動的電動機，如果其起動轉(zhuǎn)矩不足以起動，還要設(shè)法提高其起動轉(zhuǎn)矩“三相異步電動機根據(jù)其轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分成鼠籠期啰”兩種.鼠籠式異步電動機的強動方法行比接起動和降壓起動兩種1 .鼠籠式異步電動機的直接起動給電動機加卜.額定電壓直接起動，亦稱仝壓起動.這種方法簡單可靠，只要電網(wǎng)容量允許，起動不太頻繁的電動機通常都采用此法。此法起動電流大，只適用于小型電動機各地電業(yè)局對多大電動機能采用外接起動有各自把規(guī)定

7、，例如有的地區(qū)規(guī)定，有專用變壓器供電時，不經(jīng)常起動的電動機容雖小于變壓器容量30%的，頻繁起動的電動機容量小尸25%的，允許直接起動；無專用變壓器供電時,電動機宜接起動產(chǎn)生的電壓降不應(yīng)超過5%10%,一般20-30kW以下的電動機可采用直接起動。宜接起動采用的設(shè)備有組合開關(guān)、鐵殼開關(guān)和磁力起動器等。2 .鼠籠式異步電動機的降壓起動如果電動機容展較大，直接起動引起電網(wǎng)電壓降落過大，則需要采取降壓起動方式.即起動時降低加在電動機定子繞組I的電壓.以減少起動電流.起動完畢后再恢復(fù)全壓供電降壓起動常用的有星形-三角形換接起動和自朋降壓起動兩種(1)星形-三角形(Y-A)換接起動采用此法的電動機正常運行

8、時必須是三角形接法的(目前一般4kW以上異步機都設(shè)計成三角形接法)在起動時接成星形，這時定子繞組僅承受電源相電壓,等到轉(zhuǎn)速上升接近額定值時再換接成三角形全壓運行,由于星形起動時的電壓僅為三角形直接起動時的1/0，所以起動電流和起動轉(zhuǎn)矩都下降至直接起動時的W，可見此法僅適用于空載或輕載起動的情況C實現(xiàn)這種換接起動的設(shè)備叫做星-三角起動器，圖8-5-3是它的接線簡圖。(2)自耨降壓起動白耦降壓起動是利用三相白酒變壓器來達到起動時圖8-5-4自耦降壓起動接線簡圖降低定子繞組端電壓的目的，其接線如圖8-5-4所示。起動時將開關(guān)Q?扳至“起動”位置，這時定子繞組由自耦變壓器中間抽頭供電，電壓降低使起動電

9、流減小，等到轉(zhuǎn)速升至額定值,再將Qz扳至“工作”位置，切除自耦變壓器全壓運行。實現(xiàn)這種起動法的設(shè)備稱為自耦降壓起動器。一般自耦變壓器行三檔抽頭，輸出電壓分別為電源電壓的55%、64%和73%（或40%、60%或80%）,可根據(jù)對起動電流和起動轉(zhuǎn)矩的不同要求選用和調(diào)整。'山于起動轉(zhuǎn)矩也隨電炫的降低而成平方地降低，故自耦降壓起動只適用于空載或輕載起動°通常自耦降壓起動的電動機容量比星-三角換接起動的電動機容量來得大、且可適用于正常運行時接成星形的電動機。3 .繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子電路串電阻起動圖8-5-5所示是繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子外接電阻的起動方法。加大轉(zhuǎn)子電阻可以減小轉(zhuǎn)子電流從

10、而減小定子電流，還可增大起動轉(zhuǎn)矩，適用型求起動營矩大的組產(chǎn)機械,如卷揚機、起重機、轉(zhuǎn)爐和球磨機等c起動時使轉(zhuǎn)子所出電阻最夫丁腐善轉(zhuǎn)速上升，逐了切I除電阻，最后全部切除，進入正常運行。.圖8-5-5繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻起動三、三相異步電動機的常用繼電接觸器控制（一）常用低壓控制電器1 .閘刀開關(guān)圖8-5-6間出了兩種閘刀開關(guān)的外形圖和符號*閘刀開關(guān)通常作電源開關(guān)，額定電壓圖8-5-6閘刀開關(guān)（a）底一刀開關(guān):（fc）用連桿操作的閘刀開關(guān)；（-三極開關(guān)符，有250V和500V兩種,額定電流為10A500Ao閘刀的極數(shù)有單極、雙極和三極三種。2 .組合開關(guān)結(jié)構(gòu)見圖8-5-7所示。在實驗室和機床

11、電氣操縱線路頂用作電源開關(guān)，也可用來直接起動和停止小容量鼠籠式異步電動機。組合開關(guān)有單極、雙極、三極和四極等幾種，額定電流有10、2五、60、100A等多種。圖8-5-7組合開關(guān)結(jié)構(gòu)圖3 .按鈕按鈕的外形、結(jié)構(gòu)和符號見圖8-5-8o按鈕是用來接通和斷開操縱電路的，僅流過小電流。圖8-5-8（6）中2是通過金屬橋片連通的動觸點，1和3是靜觸點。在常態(tài)下（即按鈕未按下時），1是斷開的，稱為常開觸點，而3是通過2接通的，稱為常閉觸點。按下按鈕時3先斷開而后1通過2接通。松開手后按鈕乂恢復(fù)常態(tài)，1先斷開而后3乂接通。常開觸點1單獨利歷時確實是一個常開按鈕（亦稱起動按鈕），常閉觸點3單獨利歷時確實是一個

12、常閉按鈕（亦稱停止按鈕），觸點1和3聯(lián)合利用，確實是一個組合按鈕。圖心,8校鈕的外形、結(jié)構(gòu)和符號 （a外彩1 （5）結(jié)構(gòu)；S）符號4 .交流接觸器nrKM圖外5/接觸器外形、原理及符號主點；常閉觸點,；常開觸點；嫌婚交流接觸器用來接通和斷開電動機或其他電氣設(shè)備的主電路，其主觸點流過大電流。圖8-5-9表示它的外形、原理及符號。接觸器的要緊結(jié)構(gòu)由電磁鐵和觸點兩大部份組成。電磁鐵由鐵芯和線圈組成，而鐵芯又包括動鐵芯和靜鐵芯兩部份。為減少鐵損，鐵芯由彼此絕緣的硅鋼片疊成，線圈那么套在山字形靜鐵芯上。觸點分主觸點和輔助觸點兩種，其中主觸點是通、斷主電路的，容量大，往往設(shè)有滅弧裝置，主觸點是常開觸點（未

13、動作時是斷開的）。輔助觸點是接在操縱線路中的，容量小，有常開和常閉（未動作時是接通的）之分。當線圈通電，產(chǎn)生電磁吸力，使動鐵芯吸合，同時帶動金屬橋片動作，使主觸點閉合，接通主電路，同時常開輔助觸點也閉合，而常閉輔助觸點打開。當線圈斷電，吸力消失，依托彈簧力使動鐵芯釋放，各觸點恢復(fù)常態(tài)。選用交流接觸器要注意主觸點的額定電流和鐵芯線圈的額定電壓，和輔助觸點的數(shù)量。5 .熱繼電器圖8-5-10熱繼電器的原理圖和符號1一熱元件；2一雙金片片；3一板扣；4彈簧；5常用觸點；6一按曲I熱繼電器是用來作電動機長期過我愛惜的，其原理圖見圖8-510。圖中1為熱元件，串接在主電路中，2是雙金屬片。當主電路中電流

14、超過許諾值使雙金屬片受熱，由于兩層金屬熱膨脹系數(shù)不同,一段時刻后雙金屬片向上彎曲而脫扣，板扣3在彈簧4的拉力下使接在操縱線路中的常閉觸點5斷開,從而使操縱線路失電，主電路斷開。按下復(fù)位按鈕6即可使熱繼電器復(fù)位。6 .自動空氣斷路器亦稱白動開關(guān)，用于接通和斷開主電路，具有短路、過我和失壓等多種愛惜，平安靠得住。（二）三相鼠籠式異步電動機直接起動操縱1 .單向直接起動的操縱電路圖8511是單向直接起動的主電路（左側(cè)）和操縱電路（右邊）。起動時先合上開關(guān)Q,不帶負荷接通電源。FU是熔斷器，起短路愛惜作用。再按下按鈕SB：,接觸器KM線圈通電KM主觸點閉合,電動機M起動KM輔助觸點閉合，自鎖,M連續(xù)運

15、轉(zhuǎn)由于松手后SB二復(fù)位斷開，由KM輔助觸點閉合自鎖。停止時按下按鈕SB：,廣KM主觸點打開，電動機M停轉(zhuǎn)SBLKM線圈失電一KM輔助觸點打開，自鎖打開,為下次起動作好準備圖8-5-11單向直接起動主電路和控制電路誤動作會使電源發(fā)生短路。圖（a）控制電路中,要改變轉(zhuǎn)向,必須先停車。如果運行時長期過載，熱繼電器FR的熱元件受熱彎曲脫扣使其常閉觸點打開，控制線路斷開,KM線圈失電而使其主觸點打開,于是主電路斷電,起到了保護作用。以上一套裝置包括交流接觸器和熱繼電器.稱為磁力起動器。2 .正反轉(zhuǎn)控制鼠籠式異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路如圖8-5-12所示。電路中運用兩只交流接觸器，一只用于正轉(zhuǎn)控制，另一只用于反轉(zhuǎn)控制。圖（a）中，在一個接觸器線圈電路中串入了另一個接