电工基础周绍敏12答辩ppt课件.ppt

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1、第十一章第十一章变压器和交流电动机变压器和交流电动机第十一章第十一章 变压器和交流电动机变压器和交流电动机 教学重点：教学重点： 1能利用变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换的关能利用变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换的关系做相应的计算。系做相应的计算。2会正确使用几种变压器。会正确使用几种变压器。 3会进行三相异步电动机起动、反转、调速、制动的操会进行三相异步电动机起动、反转、调速、制动的操作。作。 1变压器的工作原理。变压器的工作原理。2三相异步电动机的工作原理。三相异步电动机的工作原理。3三相异步电动机起动、反转、调速和制动的方法。三相异步电动机起动、反转、调速和制动的方法。教学难点：

2、教学难点： 序序 号号内内 容容学学 时时1 第一节第一节 变压器的构造变压器的构造 12 第二节第二节 变压器的工作原理变压器的工作原理 23 第三节第三节 变压器的功率和效率变压器的功率和效率 14 第四节第四节 常用变压器常用变压器 15 第五节第五节 变压器的额定值和检验变压器的额定值和检验 16 实验实验 单相变压器单相变压器 27 第六节第六节 三相异步电动机三相异步电动机 28 第七节第七节 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制 19 第八节第八节 单相异步电动机单相异步电动机 110本章小结本章小结211本章总学时本章总学时 14学时分配：学时分配：第十一章第十一章 变压器

3、和交流电动机变压器和交流电动机第一节第一节 变压器的构造变压器的构造第二节第二节 变压器的工作原理变压器的工作原理第三节第三节 变压器的功率和效率变压器的功率和效率第四节第四节 常用变压器常用变压器第五节第五节 变压器的额定值和检验变压器的额定值和检验第六节第六节 三相异步电动机三相异步电动机第七节第七节 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制第八节第八节 单相异步电动机单相异步电动机本章小结本章小结第一节第一节 变压器的构造变压器的构造一、变压器的用途和种类一、变压器的用途和种类二、变压器的基本构造二、变压器的基本构造一、变压器的用途和种类一、变压器的用途和种类1变压器的用途：变压器除可变

4、压器的用途：变压器除可变换电压变换电压外，还可外，还可变换电变换电流、变换阻抗、改变相位流、变换阻抗、改变相位。 2变压器的种类：按照使用的场合，变压器有变压器的种类：按照使用的场合，变压器有电力变压电力变压器，整流变压器，调压变压器，输入、输出变压器器，整流变压器，调压变压器，输入、输出变压器等。等。变压器是利用互感原理工作的电磁装置，它的符号如图变压器是利用互感原理工作的电磁装置，它的符号如图11-1 所示，所示，T 是它的文字符号。是它的文字符号。 图图 11-1变压器的符号变压器的符号 二、变压器的基本构造二、变压器的基本构造变压器主要由变压器主要由铁心铁心和和绕组绕组两部分构成。两部

5、分构成。铁心铁心是变压器的磁是变压器的磁路通道，是用磁导率较高且相互绝缘的硅钢片制成，以便减少路通道，是用磁导率较高且相互绝缘的硅钢片制成，以便减少涡流和磁滞损耗。按其构造形式可分为涡流和磁滞损耗。按其构造形式可分为心式心式和和壳式壳式两种，如图两种，如图 11-2( (a) )、( (b) )所示。所示。绕组圈是变压器的电路部分，是用漆包线、纱包线或丝包绕组圈是变压器的电路部分，是用漆包线、纱包线或丝包线绕成。其中和电源相连的绕组叫一次绕组，和负载相连的绕线绕成。其中和电源相连的绕组叫一次绕组，和负载相连的绕组叫二次绕组。组叫二次绕组。图图 11-2心式和壳式变压器心式和壳式变压器 第二节第

6、二节 变压器的工作原理变压器的工作原理一、变压器的工作原理一、变压器的工作原理二、变压器的外特性和电压变化率二、变压器的外特性和电压变化率一、变压器的工作原理一、变压器的工作原理变压器是按变压器是按电磁感应原理电磁感应原理工作的，一次绕组接在交流电工作的，一次绕组接在交流电源上，在铁心中产生交变磁通，从而在一次、二次绕组产生源上，在铁心中产生交变磁通，从而在一次、二次绕组产生感应电动势，如图感应电动势，如图 11-3 所示。所示。图图 11-3变压器空载运行原理图变压器空载运行原理图 tNEtNE 2211，2121NNEE KNNUU 2121由此得由此得 忽略线圈内阻得忽略线圈内阻得 一次

7、绕组接上交流电压，铁心中产生的交变磁通同时通一次绕组接上交流电压，铁心中产生的交变磁通同时通过一次、二次绕组，一次、二次绕组中交变的磁通可视为相过一次、二次绕组，一次、二次绕组中交变的磁通可视为相同。同。设一次绕组匝数为设一次绕组匝数为 N1 ，二次绕组匝数为，二次绕组匝数为 N2 ，磁通为，磁通为 ，感应电动势为感应电动势为1变换交流电压变换交流电压 上式中上式中 K 称为变压比。由此可见：变压器一次绕组、二称为变压比。由此可见：变压器一次绕组、二次绕组的端电压次绕组的端电压 之比等于匝数比。之比等于匝数比。 如果如果 N1 N2，K N2，K 1，电压下降，称为，电压下降，称为降压降压变压

8、器。变压器。式中式中 cos 1 一次绕组电路的一次绕组电路的功率因数功率因数； cos 2 二次绕组电路的二次绕组电路的功率因数功率因数。 1， 2 相差很小，可认为相等，因此得到相差很小，可认为相等，因此得到 2211IUIU KNNII11221 可见，变压器工作时一次、二次绕组的电流跟绕组的匝数可见，变压器工作时一次、二次绕组的电流跟绕组的匝数成成反比。反比。高压绕组通过的电流小，用较细的导线绕制；低压绕高压绕组通过的电流小，用较细的导线绕制；低压绕组通过的电流大，用较粗的导线绕制。这是在外观上区别变压组通过的电流大，用较粗的导线绕制。这是在外观上区别变压器高、低压饶组的方法。器高、低

9、压饶组的方法。根据能量守恒定律，变压器输出功率与从电网中获得功率根据能量守恒定律，变压器输出功率与从电网中获得功率相等，即相等，即 P1 = P2 ，由交流电功率的公式可得，由交流电功率的公式可得 U1I1 cos 1= U2I2 cos 2 2变换交流电流变换交流电流 211IUZ 将将21212211INNI ,UNNU 代入，代入， 得得222211IUNNZ 因为因为222ZIU 所以所以2222211ZKZNNZ 设变压器一次侧输入阻抗为设变压器一次侧输入阻抗为 |Z1| ，二次侧负载阻抗为，二次侧负载阻抗为 |Z2| ，则则 可见，二次侧级接上负载可见，二次侧级接上负载|Z2|时，

10、相当于电源接上阻抗为时，相当于电源接上阻抗为 K2|Z2|的负载。变压器的这种阻抗变换特性，在电子线路中常的负载。变压器的这种阻抗变换特性，在电子线路中常用来实现阻抗匹配和信号源内阻相等，使负载上获得最大功率。用来实现阻抗匹配和信号源内阻相等，使负载上获得最大功率。3变换交流阻抗变换交流阻抗255110222 ZUI21102202121 UUNNK一次侧电流一次侧电流12221 KII输入阻抗输入阻抗2201220111 IUZ【例【例11-1】有一电压比为】有一电压比为 220/110 的降压变压的降压变压 器，如果次器，如果次级接上级接上 55 的电阻，求变压器一次侧的输入阻抗。的电阻，

11、求变压器一次侧的输入阻抗。解解 1：二次侧电流：二次侧电流解解 2：变压比变压比21102202121 UUNNK输入阻抗输入阻抗2205542222211 ZKZNNZ【例【例11-2】有一信号源的电动势为】有一信号源的电动势为 1 V ，内阻为，内阻为 600 ，负，负载电阻为载电阻为 150 。欲使负载获得最大功率，必须在信号源和负。欲使负载获得最大功率，必须在信号源和负载之间接一匹配变压器，使变压器的输入电阻等于信号源的内载之间接一匹配变压器，使变压器的输入电阻等于信号源的内阻，如图阻，如图 11-4 所示。问：变压器变压比，一、二次电流各为多所示。问：变压器变压比，一、二次电流各为多

12、少少?图图 11-4例例11-2图图 解：负载电阻解：负载电阻 R2 = 150 ，变压器的输入电阻，变压器的输入电阻 R1 = R0 = 600 ，则变比应为则变比应为 21506002121 RRNNKm83. 01083. 060060013101 RREIm 66.1m 83.021212 INNI 一、二次电流分别为一、二次电流分别为 二、变压器的外特性和电压变化率二、变压器的外特性和电压变化率1变压器的外特性变压器的外特性变压器外特性变压器外特性就是当变压器的一次电压就是当变压器的一次电压 U1 和负载的功率和负载的功率因数都一定时，二次电压因数都一定时，二次电压 U2 随二次电流

13、随二次电流 I2 变化的关系，如变化的关系，如图图 11-5 所示。所示。图图 11-5变压器外特性曲线变压器外特性曲线 由变压器外特性曲线图可见：由变压器外特性曲线图可见： ( (3) ) 当负载为电容性负载时，随着功率因数当负载为电容性负载时，随着功率因数 cos 的降的降低，曲线上升。所以，在供电系统中，常常在电感性负载两低，曲线上升。所以，在供电系统中，常常在电感性负载两端并联一定容量的电容器，以提高负载的功率因数端并联一定容量的电容器，以提高负载的功率因数 cos 。( (1) ) I2 = 0 时，时，U2 = U2N 。( (2) ) 当负载为电阻性和电感性时，随着当负载为电阻性

14、和电感性时，随着 I2 的增大，的增大， U2 逐渐下降。在相同的负载电流情况下，逐渐下降。在相同的负载电流情况下，U2 的下降程度与功的下降程度与功率因数率因数 cos 有关。有关。 2电压的变化率电压的变化率电压变化率电压变化率是指变压器空载时二次端电压是指变压器空载时二次端电压 U2N 和有载和有载时二次端电压时二次端电压 U2 之差与之差与 U2N 的百分比。即：的百分比。即： %100N22N2 UUUU电压变化率越小，为负载供电的电压越稳定。电压变化率越小，为负载供电的电压越稳定。 第三节第三节 变压器的功率和效率变压器的功率和效率一、变压器的功率一、变压器的功率二、变压器的效率二

15、、变压器的效率二、变压器的效率二、变压器的效率变压器的效率变压器的效率为变压器输出功率与输入功率的百分比，为变压器输出功率与输入功率的百分比，即即%10012 PP 大容量变压的效率可达大容量变压的效率可达 98% 99% ，小型电源变压器效，小型电源变压器效率约为率约为 70% 80% 。 变压器的功率消耗变压器的功率消耗等于输入功率等于输入功率 P1 = U1I1 cos 1 和和 P2 = U2I2 cos 2 输出功率之差，即输出功率之差，即 PL = P1 P2变压器功率损耗包括变压器功率损耗包括铁损铁损和和铜损。铜损。一、变压器的功率一、变压器的功率【例【例11-3】有一变压器一次

16、电压为有一变压器一次电压为 2 200 V，次级电压为，次级电压为 220 V，在接纯电阻性负载时，测得二次电流为，在接纯电阻性负载时，测得二次电流为 10 A，变压器的，变压器的效率为效率为95%。 试求它的损耗功率，一次级功率和一次级电流。试求它的损耗功率，一次级功率和一次级电流。 解：一次级负载功率解：一次级负载功率 P2 = U2I2cos 2 = 22010 W = 2200 W一次级功率一次级功率 W2316 W95.0220021 PPPL = P1 P2 = 2316 2200 W= 116 W一次级电流一次级电流 05. 122002316111 UPI损耗功率损耗功率第四节

17、第四节 常用变压器常用变压器一、自耦变压器一、自耦变压器二、多绕组变压器二、多绕组变压器三、互感器三、互感器四、三相变压器四、三相变压器一、自耦变压器一、自耦变压器自耦变压器自耦变压器一次、一次、二次绕组有一部分是共二次绕组有一部分是共用的，它们之间不仅有用的，它们之间不仅有磁耦合，还有电的关系，磁耦合，还有电的关系，如图如图 11-6 所示。所示。 1自耦变压器的构造和工作原理自耦变压器的构造和工作原理 图图 11-6耦变压器符号及原理图耦变压器符号及原理图 一次、二绕组电压之比和电流之比的关系为一次、二绕组电压之比和电流之比的关系为 KNNIIUU 211221自耦变压器在使用时，一定要注

18、意正确接线，否则易于发自耦变压器在使用时，一定要注意正确接线，否则易于发生触电事故。生触电事故。 实验室中用来实验室中用来连续改变电源电压连续改变电源电压的的调压变压器调压变压器，就，就是一种自是一种自耦耦变压器，变压器，如图如图 11-7 所示。所示。 图图 11-7实验用调压变压器实验用调压变压器 二、多绕组变压器二、多绕组变压器变压器的二次侧有变压器的二次侧有两个以上的绕组或一次、两个以上的绕组或一次、二次绕组都有两个以上二次绕组都有两个以上绕组的变压器叫绕组的变压器叫多绕组多绕组变压器变压器，如图，如图 11-8 所示。所示。多绕组变压器一次、二次绕组的电压关系仍符合变压比多绕组变压器

19、一次、二次绕组的电压关系仍符合变压比的关系的关系 2121NNUU 3131NNUU 1多绕组变压器多绕组变压器 图图 11-8多绕组变压器多绕组变压器 多绕组变压器多使用于电子设备中，输出多种电压。多绕组变压器多使用于电子设备中，输出多种电压。多绕组可串联或并联使用，串联时应将绕组的异名端相接，多绕组可串联或并联使用，串联时应将绕组的异名端相接，并联时应将绕组的同名端相接。只有匝数相同的绕组才能并联时应将绕组的同名端相接。只有匝数相同的绕组才能并联。并联。 2多绕组变压器的使用多绕组变压器的使用 三、互感器三、互感器 1电压互感器电压互感器使用时，电压互感器的高使用时，电压互感器的高压绕组跨

20、接在需要测量的供电压绕组跨接在需要测量的供电线路上，低压绕组则与电压表线路上，低压绕组则与电压表相连，如图相连，如图 11-9 所示。所示。可见，高压线路的电压可见，高压线路的电压 U1 等于所测量电压等于所测量电压 U2 和变压和变压比比 K的乘积，即的乘积，即 U1=KU2互感器互感器是一种专供测量仪表，控制设备和保护设备中使用是一种专供测量仪表，控制设备和保护设备中使用的变压器。可分为的变压器。可分为电压互感器电压互感器和和电流互感器电流互感器两种。两种。图图 11-9电压互感器电压互感器 使用时应注意：使用时应注意：( (1) ) 二次绕组不能短路，防止烧坏次级绕组。二次绕组不能短路，

21、防止烧坏次级绕组。( (2) ) 铁心和二次绕组一端必须可靠的接地，防止高压绕组铁心和二次绕组一端必须可靠的接地，防止高压绕组绝缘被破坏时而造成设备的破坏和人身伤亡。绝缘被破坏时而造成设备的破坏和人身伤亡。 2电流互感器电流互感器使用时，电流互感器的一使用时，电流互感器的一次绕组与待测电流的负载相串次绕组与待测电流的负载相串连，二次绕组则与电流表串联连，二次绕组则与电流表串联成闭和回路，如图成闭和回路，如图11-10所示所示 。 通过负载的电流就等于所通过负载的电流就等于所测电流和变压比倒数的乘积。测电流和变压比倒数的乘积。图图 11-10电流互感器电流互感器 使用时应注意：使用时应注意：(

22、(1) ) 电流互感器的二次绕组不得开路，否则易造成危险；电流互感器的二次绕组不得开路，否则易造成危险； ( (2) ) 铁心和二次绕组一端均应可靠接地。铁心和二次绕组一端均应可靠接地。 常用的钳形电流表也是一种电流常用的钳形电流表也是一种电流互感器。它是由一个电流表接成闭合互感器。它是由一个电流表接成闭合回路的二次绕组和一个铁心构成，其回路的二次绕组和一个铁心构成，其铁心可开、可合。测量时，把待测电铁心可开、可合。测量时，把待测电流的一根导线放入钳口中，电流表上流的一根导线放入钳口中，电流表上可直接读出被测电流的大小，如图可直接读出被测电流的大小，如图 11-11 所示。所示。图图 11-1

23、1钳形钳形电流表电流表 四、三相变压器四、三相变压器三相变压器三相变压器就是三个相同的单相变压器的组合，如图就是三个相同的单相变压器的组合，如图11-12 所示。三相变压器用于供电系统中。根据三相电源和负载的不所示。三相变压器用于供电系统中。根据三相电源和负载的不同，三相变压器一次和二次线圈可接成同，三相变压器一次和二次线圈可接成星形星形或或三角形三角形。 图图 11-12三相变压器三相变压器 第五节第五节 变压器的额定值和检验变压器的额定值和检验一、变压器的额定值一、变压器的额定值二、变压器的检验二、变压器的检验一、变压器的额定值一、变压器的额定值变压器的满负荷运行情况叫变压器的满负荷运行情

24、况叫额定运行额定运行，额定运行条件叫变，额定运行条件叫变压器的压器的额定值额定值。 额定容量额定容量指二次侧最大视在功率，单位是伏安指二次侧最大视在功率，单位是伏安( (V A) )或千伏安或千伏安( (kV A) )。额定一次电压额定一次电压指接到一次绕组电压的规定值。指接到一次绕组电压的规定值。额定二次电压额定二次电压指变压器空载时，一次侧加上额定电压指变压器空载时，一次侧加上额定电压后，二次侧两端的电压。后，二次侧两端的电压。额定电流额定电流指规定的满载电流值。指规定的满载电流值。变压器的额定值取决于变压器的构造及使用的材料。使用变压器的额定值取决于变压器的构造及使用的材料。使用时，变压

25、器应在额定条件下运行，不能超过其额定值时，变压器应在额定条件下运行，不能超过其额定值 。( (2) ) 一次、二次绕组必须分清；一次、二次绕组必须分清； ( (3) ) 防止变压器绕组短路，以免烧毁变压器。防止变压器绕组短路，以免烧毁变压器。 ( (1) ) 工作温度不能过高；工作温度不能过高； 除此外还应注意：除此外还应注意：二、变压器的检验二、变压器的检验( (2) ) 绝缘检查；绝缘检查；变压器在使用前应进行检验，通常其检验内容有：变压器在使用前应进行检验，通常其检验内容有：( (1) ) 区分绕组、测量各绕组的直流电阻；区分绕组、测量各绕组的直流电阻；( (3) ) 各绕组的电压和变压

26、比；各绕组的电压和变压比；( (4) ) 磁化电流磁化电流 I ，变压器二次开路时的一次电流叫磁化电，变压器二次开路时的一次电流叫磁化电流，流，I 一般为初一次侧额定电流的一般为初一次侧额定电流的 3% 8% 。各项检验都应符合设计标准，否则不宜使用。各项检验都应符合设计标准，否则不宜使用。第六节第六节 三相异步电动机三相异步电动机一、异步电动机的构造一、异步电动机的构造二、旋转磁场二、旋转磁场三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理四、三相异步电动机的极数与转速四、三相异步电动机的极数与转速五、异步电动机的铭牌五、异步电动机的铭牌一、异步电动机的构造一、异步电动机的构造电动机

27、由电动机由定子定子和和转子转子两个基本部分组成，如图两个基本部分组成，如图11-13所示。所示。图图 11-13三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造 1定子定子 三相异步电动机的定子由三相异步电动机的定子由机座机座、铁心铁心和和定子绕组定子绕组组成。组成。定子绕组定子绕组是电动机的电路部分，由三相对称绕组组成，按是电动机的电路部分，由三相对称绕组组成，按一定规则连接，有六个出线端。即一定规则连接，有六个出线端。即 U1-U2、V1-V2 、W1-W2 接到接到机座的接线盒中，定子绕组接成星形或三角形。机座的接线盒中，定子绕组接成星形或三角形。图图 11-14定子绕组的星形和三角形联结图定子

28、绕组的星形和三角形联结图 2转子转子转子转子是异步电动机的旋转部分，由是异步电动机的旋转部分，由转轴转轴、转子铁心转子铁心和和转转子绕组子绕组三部分组成，其作用是输出机械转矩。跟据构造的不三部分组成，其作用是输出机械转矩。跟据构造的不同，转子绕组分为同，转子绕组分为绕线式绕线式和和笼型笼型两种，两种，图图 11-15 ( (a) )所示为笼所示为笼型绕组，型绕组，( (b) )为铸铝的笼型转子。为铸铝的笼型转子。图图 11-15 笼型绕组及转子笼型绕组及转子 二、旋转磁场二、旋转磁场将对称三相电流通入在空间彼此相差将对称三相电流通入在空间彼此相差 120 的作星形联结的作星形联结的三线圈。的三

29、线圈。设三相电流为：设三相电流为： i1=Imsin( ( t) )i2 = Imsin( ( t 120 ) )i3 = Imsin( ( t + 120 ) ) 其波形如图其波形如图 11-16 所示。所示。1旋转磁场的产生旋转磁场的产生图图 11-16 三相绕组电流的波形图三相绕组电流的波形图根据电流的磁效应，在三相绕组的空间上就会产生旋转根据电流的磁效应，在三相绕组的空间上就会产生旋转磁场，如图磁场，如图 11-17 所示，为方便分析，规定电流为正值时，所示，为方便分析，规定电流为正值时，电流从线圈的首端电流从线圈的首端( (即即 U1、V1和和W1 ) )流向末端流向末端( (即即

30、U2、V2 和和W2) )。图中首端用。图中首端用 表示，末端用表示，末端用 表示，反之电流由表示，反之电流由末端流向首端。取末端流向首端。取 t = 0 、90 、180 、270 和和 360 五个瞬五个瞬间，依次的标出电流的方向，由右手螺旋法则确定磁场的方间，依次的标出电流的方向，由右手螺旋法则确定磁场的方向。向。 t = 0 时，磁场方向由右指向左；时，磁场方向由右指向左； t = 90 时，磁场的时，磁场的方向垂直向上；方向垂直向上； t = 180 、270 和和 360 时，磁场的方向分时，磁场的方向分别向右、向下和向左，顺时针旋转一周，分别如图别向右、向下和向左，顺时针旋转一周

31、，分别如图 11-7( (a) )、( (b) )、( (c) )、( (d) )和和( (e) )所示。所示。图图 11-17旋转磁场的产生旋转磁场的产生当我们当我们 i1 使通入使通入 V 相，相，i2 通过通过 U 相时，分析可见，旋转磁相时，分析可见，旋转磁场逆时针旋转。因此，只要把接到三相绕组上的两根电源线任场逆时针旋转。因此，只要把接到三相绕组上的两根电源线任意对调，即改变电源的相序，就可实现旋转磁场的反转。意对调，即改变电源的相序，就可实现旋转磁场的反转。由图可见，当空间彼此相差由图可见，当空间彼此相差 120 的三个相同线圈通入对的三个相同线圈通入对称三相交流电，就能产生与电流

32、有相同角速度的旋转磁场称三相交流电，就能产生与电流有相同角速度的旋转磁场( (即即交流电变化一周，旋转磁场在空间也旋转一周交流电变化一周，旋转磁场在空间也旋转一周) )。2旋转磁场的转速旋转磁场的转速 上述旋转磁场具有一对磁极，若用上述旋转磁场具有一对磁极，若用 p 表示磁极对数，则表示磁极对数，则 p = 1。磁极对数。磁极对数 p = 1 的旋转磁场，其转速与正弦电流同步，若交的旋转磁场，其转速与正弦电流同步，若交流电的频率为流电的频率为 f ，则旋转磁场的转速，则旋转磁场的转速n0 = 60 fpfn600 式中式中 n0 又称为同步转速又称为同步转速 。磁极对数磁极对数 p = 2 时

33、，交流电变化一周，旋转磁场转动时，交流电变化一周，旋转磁场转动 1/2周，周，依此类推当旋转磁场具有依此类推当旋转磁场具有 p 对磁极时，交流电变化一周，旋转对磁极时，交流电变化一周，旋转磁场转动磁场转动 1/p 周。因此交流电频率为周。因此交流电频率为 f ，磁极对数为，磁极对数为 p ，则旋，则旋转磁场的转速为转磁场的转速为三、三相异步电动机的工作原理三、三相异步电动机的工作原理旋转磁场以同步转速旋转磁场以同步转速 n0 顺时针旋转，相当于磁场不动，顺时针旋转，相当于磁场不动，转子逆时针切割磁力线，产生感应电流，用右手定则判定，转转子逆时针切割磁力线，产生感应电流，用右手定则判定，转子半部

34、分的感应电流流入纸面。子半部分的感应电流流入纸面。图图 11-18 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理 有电流的转子在磁场中受有电流的转子在磁场中受到电磁力的作用，用左手定则到电磁力的作用，用左手定则判定，上半部分所受磁力向右，判定，上半部分所受磁力向右，下半部分所受磁场力向左，如下半部分所受磁场力向左，如图图11-18 所示。这两个力对转子所示。这两个力对转子转轴形成电磁转矩，使转子沿转轴形成电磁转矩，使转子沿旋转磁场的方向以转速旋转磁场的方向以转速 n 旋转。旋转。四、三相异步电动机的极数与转速四、三相异步电动机的极数与转速%10000 nnns 也可写成也可写成 n = (

35、 (1 s) ) n0 转差率是异步电动机的一个重要参数。转差率是异步电动机的一个重要参数。 电动机总是以低于旋转磁场的转速转动。即电动机总是以低于旋转磁场的转速转动。即 n n0 异步电异步电动机的同步转率动机的同步转率 n0 与转子转速与转子转速 n 之差，即之差，即 n0 n 称为转速差。称为转速差。转速差转速差( (n0 n) )与与 n 之比称为异步电动机的转差率，用之比称为异步电动机的转差率，用 s 表示表示五、异步电动机的铭牌五、异步电动机的铭牌三相异步电动机三相异步电动机 型号型号 Y132M 4 功率功率 7.5 KW 频率频率 50 Hz 电压电压 380 V 电流电流 1

36、5.4 A 接法接法 转速转速 1440 r/min 绝缘等级绝缘等级 B 工作方式工作方式 连续连续 年年 月月 日日 编号编号 电机厂电机厂 表表 11-1三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌 在电动机的铭牌上标有其主要技术数据，使用时应多加在电动机的铭牌上标有其主要技术数据，使用时应多加注意，表注意，表 11-1 就是一台三相异步电动机的铭牌。就是一台三相异步电动机的铭牌。第七节第七节 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制一、三相异步电动机的起动一、三相异步电动机的起动二、三相异步电动机的调速二、三相异步电动机的调速三、三相异步电动机的反转三、三相异步电动机的反转四、三相异步电动

37、机的制动四、三相异步电动机的制动一、三相异步电动机的起动一、三相异步电动机的起动1全压起动全压起动加在定子绕组的起动电压是电动机的额定电压，这样的起加在定子绕组的起动电压是电动机的额定电压，这样的起动叫动叫全压起动全压起动。全压起动在刚接通电源的瞬间，旋转磁场与转子间的相对全压起动在刚接通电源的瞬间，旋转磁场与转子间的相对转速较大，在转子中产生的感应电流和变压器的原理一样，定转速较大，在转子中产生的感应电流和变压器的原理一样，定子电流必然很大，一般为额定电流的子电流必然很大，一般为额定电流的 4 7 倍。倍。过大的起动电流会在线路上造成较大的电压降，影响供电过大的起动电流会在线路上造成较大的电

38、压降，影响供电线路上其他设备的正常工作。此外，当起动频繁时，过大的起线路上其他设备的正常工作。此外，当起动频繁时，过大的起动电流会使电动机过热，影响其使用寿命。只有二、三十千瓦动电流会使电动机过热，影响其使用寿命。只有二、三十千瓦以下的异步电动机采用全压起动。以下的异步电动机采用全压起动。可分为全压起动和降压起动两种。可分为全压起动和降压起动两种。( (1) ) 串电阻降压起动串电阻降压起动 串电阻降压起动，就是串电阻降压起动，就是电动机起动时将电阻串联在电动机起动时将电阻串联在定子绕组与电源之间的起动定子绕组与电源之间的起动方法，如图方法，如图11-19 所示。所示。在起动时降低加在电动机定

39、在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，待起动结束时子绕组上的电压，待起动结束时恢复到额定值运行。笼型电动机恢复到额定值运行。笼型电动机的降压起动常用的降压起动常用串电阻降压起动串电阻降压起动、星形星形-三角形换接起动三角形换接起动和和自耦降压自耦降压起动起动等方法。等方法。 2降压起动降压起动 图图 11-19定子绕组串电阻降压起动定子绕组串电阻降压起动 星形星形-三角形换接起动，就是电三角形换接起动，就是电动机起动时把定子绕组连成星形，动机起动时把定子绕组连成星形，等到转速接近额定值时再换接成三等到转速接近额定值时再换接成三角形的起动方法。图角形的起动方法。图11-20 是一种是一种星星三

40、角起动器的连接简图，起动三角起动器的连接简图，起动时，将手柄指向右，定子绕组连成时，将手柄指向右，定子绕组连成星形降压起动。等电动机接近额定星形降压起动。等电动机接近额定转速时，将手柄指向左，定子绕组转速时，将手柄指向左，定子绕组换接成三角形，电动机正常运行。换接成三角形，电动机正常运行。( (2) ) 星形星形-三角形换接起动三角形换接起动图图 11-20星星三角降压起动三角降压起动 自耦降压起动，自耦降压起动，是利用三相自耦变压是利用三相自耦变压器将电动机在起动过器将电动机在起动过程中的端电压降低的程中的端电压降低的起动方法，如图起动方法，如图 11-21 所示。所示。( (3) )自耦降

41、压起动自耦降压起动图图 11-21自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动 二、三相异步电动机的调速二、三相异步电动机的调速pfsnsn60)1()1(0 可知，调速有下面三种方法：可知，调速有下面三种方法： 1变频调速变频调速采用晶闸管整流器将交流电转换为直流电，采用晶闸管整流器将交流电转换为直流电，再由逆变器变换为频率，电压有效值可调的三相交流电，为三再由逆变器变换为频率，电压有效值可调的三相交流电，为三相异步电动机供电，实现电动机无级调速。相异步电动机供电，实现电动机无级调速。 2变转差率调速变转差率调速只适用于绕线式电动机。通过改变接只适用于绕线式电动机。通过改变接在转子电路中调速电阻的大

42、小，就可平滑调速。在转子电路中调速电阻的大小，就可平滑调速。 3变级调速变级调速设计制造的电动机具有不同的磁极对数，根设计制造的电动机具有不同的磁极对数，根据需要改变定子绕组的连接方式，就能改变磁极对数，使电动据需要改变定子绕组的连接方式，就能改变磁极对数，使电动机得到不同的转速。机得到不同的转速。在负载不变的条件下改变异步电动机的转速在负载不变的条件下改变异步电动机的转速 n 叫调速。由叫调速。由转速公式转速公式三、三相异步电动机的反转三、三相异步电动机的反转异步电动机的转向与旋转磁场异步电动机的转向与旋转磁场的方向一致，而旋转磁场的方向取的方向一致，而旋转磁场的方向取决于三相电源的相序。所

43、以，只要决于三相电源的相序。所以，只要将三根相线中任意两根对调即可使将三根相线中任意两根对调即可使电动机反转。电动机反转。图图11-22 是电动机正、反转控是电动机正、反转控制的原理图。制的原理图。图图 11-22正、反转控制原理正、反转控制原理 四、三相异步电动机的制动四、三相异步电动机的制动1反转制动反转制动在电动机停车时，将三根电线中的任意两根对调，产生反在电动机停车时，将三根电线中的任意两根对调，产生反转矩，起到制动作用。当转速接近零时切断电源，否则电动机转矩，起到制动作用。当转速接近零时切断电源，否则电动机会反转。会反转。 为克服惯性，保证电动机在断电时迅速停车，需要对电动为克服惯性

44、，保证电动机在断电时迅速停车，需要对电动机进行制动。异步电动机的制动常采用机进行制动。异步电动机的制动常采用反接制动反接制动和和能耗制动能耗制动。 在断电的同时，接通直在断电的同时，接通直流电源，如图流电源，如图 11-23 所示。所示。直流电源产生的磁场是固定直流电源产生的磁场是固定的，而转子由于惯性转动产的，而转子由于惯性转动产生的感应电流与直流电磁场生的感应电流与直流电磁场相互作用产生的转矩方向，相互作用产生的转矩方向，恰好与电动机的转向相反，恰好与电动机的转向相反，起到制动的作用。起到制动的作用。2能耗制动能耗制动图图 11-23电动机的能耗制动电动机的能耗制动 第八节第八节 单相异步

45、电动机单相异步电动机一、单相异步电动机的工作原理一、单相异步电动机的工作原理二、单相电容式异步电动机二、单相电容式异步电动机一、单相异步电动机的工作原理一、单相异步电动机的工作原理单相异步电动机单相异步电动机的定子绕组通以单相电流后，电动机内就的定子绕组通以单相电流后，电动机内就产生一交变磁场，但磁场的方向时而垂直向上，时而垂直向下，产生一交变磁场，但磁场的方向时而垂直向上，时而垂直向下，即单相定子绕组的磁场不是旋转磁场，所以转子不能自行起动。即单相定子绕组的磁场不是旋转磁场，所以转子不能自行起动。因此，单相异步电动机转动的关键是产生一个起动转矩。因此，单相异步电动机转动的关键是产生一个起动转

46、矩。二、单相电容式异步电动机二、单相电容式异步电动机单相电容式异步电动机单相电容式异步电动机在定子上有工作绕组和起动在定子上有工作绕组和起动绕组两个绕组。两个绕组在绕组两个绕组。两个绕组在定子铁心上相差定子铁心上相差 90 的空间的空间角度，起动绕组中串联一个角度，起动绕组中串联一个电容器，图电容器，图 11-24 所示是单所示是单相电容式异步电动机的原理相电容式异步电动机的原理图。图。图图 11-24单相电容式异步电单相电容式异步电动机原理图动机原理图 由图可见，同一电源向两个绕组供电，则工作绕组的电流由图可见，同一电源向两个绕组供电，则工作绕组的电流和起动绕组的电流就会产生一个相位差，适当

47、选择电容，使和起动绕组的电流就会产生一个相位差，适当选择电容，使 i1 和和 i2 的相位差为的相位差为 90 ，即，即i1= I1msin( ( t 90 ) ) i2 = I2msin( ( t) ) 用三相异步电动机的分析方法，相位差为用三相异步电动机的分析方法，相位差为 90 的的 i1 和和i2 ，流，流过空间相差过空间相差 90 的两个绕组，能产生一个旋转磁场。在旋转磁的两个绕组，能产生一个旋转磁场。在旋转磁场的作用下，单相异步电动机转子得到起动转矩而转动。场的作用下，单相异步电动机转子得到起动转矩而转动。图图 11-25 所示所示 为为i1 和和 i2 的波形图和旋转磁场图。的波

48、形图和旋转磁场图。 改变电动机定改变电动机定子绕组接线的顺序，子绕组接线的顺序，可以改变旋转磁场可以改变旋转磁场的方向，也就改变的方向，也就改变了电动机的转向。了电动机的转向。图图 11-25两相绕组中的电流与旋转磁场两相绕组中的电流与旋转磁场 本章小结本章小结211221NNIIUU 三、常用变压器有自耦变压器、多绕组变压器、互感器和三、常用变压器有自耦变压器、多绕组变压器、互感器和三相变压器等。三相变压器等。 一、变压器的用途是变换电压、变换电流、变换阻抗、改一、变压器的用途是变换电压、变换电流、变换阻抗、改变相位，变相位，由由铁心和绕组铁心和绕组两部分构成，两部分构成，它是按电磁感应原理

49、工作它是按电磁感应原理工作的。的。 二、变压器一次、二次绕组的端电压之比等于匝数比，变二、变压器一次、二次绕组的端电压之比等于匝数比，变压器工作时二次、一次绕组的电流跟绕组的匝数成反比，即压器工作时二次、一次绕组的电流跟绕组的匝数成反比，即四、三相异步电动机由定子和转子两部分构成四、三相异步电动机由定子和转子两部分构成当空间彼此当空间彼此相差相差 120 的三个相同线圈通入对称三相交流电，就能产生与的三个相同线圈通入对称三相交流电，就能产生与一个旋转磁场，与转子间存在相对运动，在转子上产生感应电一个旋转磁场，与转子间存在相对运动，在转子上产生感应电流，是转子受到电磁转矩的作用而转动起来。电动机

50、的转向与流，是转子受到电磁转矩的作用而转动起来。电动机的转向与旋转磁场的方向相同，任意对调两相电源线，就可改变电动机旋转磁场的方向相同，任意对调两相电源线，就可改变电动机的转向。的转向。五、电动机的起动电流为额定电流的五、电动机的起动电流为额定电流的 4 7 倍，为避免过大倍，为避免过大的起动电流造成电网电压的波动和降低电动机的寿命，大型电的起动电流造成电网电压的波动和降低电动机的寿命，大型电动机要采用降压起动的方法。电动机的调速方法有变频调速、动机要采用降压起动的方法。电动机的调速方法有变频调速、变转速率调速和变极调速。常用的制动方法是反接制动和能耗变转速率调速和变极调速。常用的制动方法是反