实用电工电子技术教程第03章

1、第第3章章 实用电工器材实用电工器材3.1 变压器变压器3.2 电动机电动机3.3 三相异步电动机基本控制电路三相异步电动机基本控制电路3.4 电工测量电工测量3.5 实训一：习题与分析实训一：习题与分析3.1 变压器变压器v目的与要求目的与要求:掌握变压器的结构掌握变压器的结构,工作原理和作用工作原理和作用;然后了然后了解几种特殊变压器解几种特殊变压器v重点重点:变压器的工作原理及作用变压器的工作原理及作用v难点:变压器的工作原理变压器的工作原理3.1.1 变压器的原理与作用变压器的原理与作用v变压器是利用电磁感应原理，可以把某一数值的交变电压变换成同频率的另一数值的交变电压，实现电压、电流

2、和阻抗变换的重要设备。 v 1变压器的基本结构变压器主要由铁心和绕组（或线圈）两大部分组成(1)铁心是变压器的磁路部分。它有高磁导率材料做成。如：硅钢片铁心是变压器的磁路部分。它有高磁导率材料做成。如：硅钢片(2)绕组是变压器的电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成绕组是变压器的电路部分，它由铜或铝绝缘导线绕制而成 。分为一次分为一次绕绕组组和二次绕组和二次绕组其中：一次其中：一次绕组（也称原绕组或初级绕组）与电源相连绕组（也称原绕组或初级绕组）与电源相连 二次绕组二次绕组（也称副绕组或次级绕组）（也称副绕组或次级绕组）与负载相连与负载相连2、分类、分类按用途分：按用途分：升压变压器、降压变压器

3、升压变压器、降压变压器 按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三 绕组变压器和多绕组变压器。绕组变压器和多绕组变压器。按相数分：单相变压器、三相变压器和多相变压器。 按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。 按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器。 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充 气式变压器。气式变压器。 （a）心式）心式（b）壳式）壳式图图3-1 变压器的结构图变压

4、器的结构图图图3-2 三相油浸式电力变压器三相油浸式电力变压器3、变压器的工作原理和作用、变压器的工作原理和作用 变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。1u1e2e2u1i2i1U2U1u2uLZdtdNedtdNe2211 只要一、二只要一、二次绕组的匝数不次绕组的匝数不同，就能达到改同，就能达到改变电压的目的。变电压的目的。图图3-3 变压器原理图变压器原理图称为变压器的变比其中KKNNUU2121) 1 (电流比的关系KNNII1)2(1221变压器的阻抗变换关系）（22

5、121)3(NNZZ* * 变压器的三种作用关系式变压器的三种作用关系式变压器的效率变压器的效率变压器的功率损耗主要包括：铁损耗PFe和铜损耗PCu，铁损耗主要指变压器铁心中的磁滞损耗和涡流损耗，也称固定耗损；铜损耗是指电流通过绕组时功率损耗，也称可变损耗。变压器的效率常用下式表示：式中P2：为变压器的输出功率，P1为输入功率。2212CuFePPPPPP【例3-1】一台电子仪器上用的电源变压器，原绕组匝数N1=550匝，接在U1=220V的交流电源上。若要求副绕组空载电压U20=30V，试求该变压器的变压比和副绕组的匝数。v解：解：变压比：112202207.3330NUKNUv副绕组匝数为

6、：副绕组匝数为：12550757.33NNK（匝）v【例【例3-2】机床上的低压照明变压器，U1=220V，U2=36V，现在副绕组端接P2=60W、U2=36V的白炽灯一盏，求I1及I2。解：解：副绕组的电流： 121601.6736PIU根据变压比： 1221IUIU2121361.6727.3220UIIU得 ：（）（）v【例【例3-3】一只阻抗|Z2|=8的扬声器，需要用变压器把阻抗变换成800才能接到收音机的输出端，问应选一只电压比为多少的变压器？解：由阻抗变换公式可知：|Z1|=K2|Z2|12800108ZKZv【例题【例题-4】阻抗为8的扬声器，通过一变压器接到信号源电压为10

7、V，内阻为200的电路上，若要使负载获得最大功率，则变压器的变比为多少？并求负载的最大功率 解解:根据电源的最大输出功率的条件: R0=RL因为:222121)(KNNZZ所以:58200)(022210LLRRKKNNRR于是:)(251052221VUUKUU所以:WRUPLL5 . 08422max3.1.2 特殊变压器特殊变压器v1、自耦变压器v图3-4所示的是一种自耦变压器，其结构特点是副绕组为原绕组的一部分。其原、副边电压之比和电流之比与普通变压器相同，即:KNNEEUU212121图3-4 自耦变压器v自藕耦变压器的特点是一次侧与二次侧共用一个绕组，一次侧、二次侧既有磁的联系又有

8、电的联系。由自耦变压器构成的调压器，其二次侧绕组匝数可以通过滑动触头任意改变，因此二次侧的电压可以平滑调节。 （a）外形 （b）结构图 （c）电路图 图图3-5 低压小容量的自耦变压器低压小容量的自耦变压器2、电压互感器、电压互感器v电压互感器是一种小容量的降压变压器，其结构原理及电路如图3-6所示。它的原绕组匝数较多，并联在被测电路上，副绕组匝数较少，接到电压表。 （a）原理图 （ b）符号 图图3-6 电压互感器的接线图及符号电压互感器的接线图及符号v其工作原理为：其工作原理为：v因为是降压，故N2N1，通常电流互感器副绕组，通常电流互感器副绕组额定电流为额定电流为5A如如100A/5A，

9、30A/5A等。等。v使用电流互感器时，副绕组的一端与外壳都必须接地。另外电流互感器副绕组不允许开路，否则副绕组将感应出很高的电压，可能使绝缘击穿，并危及操作人员的安全，为此电流互感器副绕组中不允许安装熔断器。12211ININK4、电焊变压器、电焊变压器v电焊变压器是交流电焊机的主要组成部分，它实质是一台特殊的降压变压器，其副边空载电压约6080V，作为焊接的电弧点火电压。用电弧的高温使金属熔化进行焊接。其原理如图3-8所示：焊接时，先把焊条和焊件接触在一起，使电焊机的输出端短路。由于电焊变压器的原、副绕组分别装在同一铁心的两个不同铁心柱上，漏抗较大，再加上可变电感器的感抗，因此，短路电流虽

10、然较大，但却得到了限制。较大的短路电流在焊条和焊件的接触处产生较大的热量，温度也较高。此时，若迅速把焊条提起一点，由于电路突然中断，在电感中产生很大的自感电压，在这个自感电压作用下，焊条与焊件之间的空气隙被击穿，产生电弧，电弧的高温将焊条熔化，同时对处在高温下的焊件进行焊接，共工作电压一般在2530V之间。图图3-11 电焊变压器原理图电焊变压器原理图3.2 电动机电动机v目的与要求目的与要求:掌握电动机的结构和工作原理；以及各种常用低压控制设备v重点重点:电动机的工作原理及各种低压控制设备v难点:电动机工作原理的工作原理3.2.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机的基本结构 三相异步电

11、动机由三相异步电动机由定子定子和和转子转子构成。构成。另外还有另外还有端盖、轴承、机端盖、轴承、机座、风扇、接线盒等附件座、风扇、接线盒等附件，如图，如图3-12所示。所示。定子和转子都有铁心定子和转子都有铁心和绕组。定子的三相绕组为和绕组。定子的三相绕组为AX、BY、CZ。转子分为鼠笼式和绕。转子分为鼠笼式和绕线式两种结构。鼠笼式转子绕组有铜条和铸铝两种形式。绕线式线式两种结构。鼠笼式转子绕组有铜条和铸铝两种形式。绕线式转子绕组的形式与定子绕组基本相同，转子绕组的形式与定子绕组基本相同，3个绕组的末端连接在个绕组的末端连接在一起构成星形连接，一起构成星形连接，3个始端连接在个始端连接在3个铜

12、集电环上，起动变阻个铜集电环上，起动变阻器和调速变阻器器和调速变阻器,通过电刷与集电环和转子绕组相连接。通过电刷与集电环和转子绕组相连接。图3-12 三相异步电动机的结构图图3-13 三相电动机的定子结构三相电动机的定子结构U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1W2 U2 V2U1 V1 W1U2 V2 W2U1 V1 W1(a) 星型连接 (b) 三角形连接U2 V2 W2三相异步电动机的接线三相异步电动机的接线三相异步电动机的接线方法有两种，一种是三相异步电动机的接线方法有两种，一种是Y形连接，形连接，另一种是另一种是形，实际使用中可根据具体要求选择形，实际使用中可根据具体要求选

13、择图3-14 三相异步电动机的两种接线图(a)转子铁心冲片转子铁心冲片 (b)笼式绕组笼式绕组 (c)铸铝的笼式绕组铸铝的笼式绕组 图图3-15 三相异步电动机笼式转子三相异步电动机笼式转子3.2.2 旋转磁场旋转磁场 如图3-16所示把一个闭合线圈放在蹄形磁体的两磁极之间，蹄形磁体和闭合线圈都可以绕OO轴转动。当转动蹄形磁体时，我们看到线圈随即也跟随着转动起来；N、S极可以视为“旋转磁极”。实际上三相异步电动机的转动利用的是“电磁感应电磁感应”原理。图图3-161旋转磁场的产生旋转磁场的产生三相异步电动机的三相绕组，其各相绕组的首端分别用U1、V1、W1表示，末端分别用U2、V2、W2表示，

14、他们在空间互差120角，并接成Y形联结，如图3-17所示。 （a）三相绕组的分布）三相绕组的分布 （b）三相绕组的电流）三相绕组的电流 图图3-17 定子绕组定子绕组v通入三相对称电流，假定电流的正方向由线圈的始端流向末端，流过三相的对称电流为：续续:UmsiniItVmsin(-120 )iItWmsin(120 )iIt图图3-18 三相异步电动机的电流波形三相异步电动机的电流波形续续:v由于电流随时间而变，所以电流通过线圈产生的磁场分布情由于电流随时间而变，所以电流通过线圈产生的磁场分布情况也随时间而变，如图况也随时间而变，如图3-19所示。所示。 （a）t=0 （b） （c）t= 图图

15、3-19 三相两极旋转磁场三相两极旋转磁场2tv（1）当t=0的瞬间，由图3-18看出，iU=0，U相没有电流流过，iV为负，表示电流由末端流向首端（即V2端为，V1端为 ）；iW为正，表示电流由首端流入（即W1端为，W2端为 ），如图3-19（a）所示。这时三相电流所产生的合成磁场方向由“右手螺旋定则”得出定子上方为N极，下方为S极。v（2）当t=/2瞬间，由图3-18得：iU为正，iV、iW为负，用同样方式可判得三相合成磁场按顺时针方向在空间转了90角。如图3-19（b）所示。v（3）当t=瞬间，iU=0，iV为正，iW为负，合成磁场又按顺时针方向在空间转了90角。如图3-19（c）所示。

16、v由上述分析不难看出，对于图3-19所示的定子绕组，通入三相对称电流后，将产生磁极对数P=1的旋转磁场，且交流电若变化一个周期（360电角度），合成磁场也将在空间旋转一周（360空间角）。2、旋转磁场的转向与转速、旋转磁场的转向与转速v旋转磁场的旋转方向与三相电流的相序一致，或者说旋转磁场的转向由三相电流的相序决定。若改变三相电流相序（将连接三相电源的三根导线中的任意两根对换一下），则旋转磁场的旋转方向就随之改变，三相异步电动机的反转就是利用这个原理。旋转磁场转速旋转磁场转速n0（也称（也称为为“同步转速同步转速”）为：）为：060nfpf 为电流频率；P为磁级对数； n0的单位为r/min

17、3.2.3 三相异步电动机转动原理三相异步电动机转动原理noFFn 静止的转子与旋转磁场之间有相对静止的转子与旋转磁场之间有相对运动，在转子导体中产生感应电动势，并运动，在转子导体中产生感应电动势，并在形成闭合回路的转子导体中产生感应电在形成闭合回路的转子导体中产生感应电流，其方向用右手定则判定。转子电流在流，其方向用右手定则判定。转子电流在旋转磁场中受到磁场力旋转磁场中受到磁场力F的作用，的作用，F的方的方向用左手定则判定。电磁力在转轴上形成向用左手定则判定。电磁力在转轴上形成电磁转矩。电磁转矩的方向与旋转磁场的电磁转矩。电磁转矩的方向与旋转磁场的方向一致。方向一致。图3-20 电动机的转动

18、原理图 电动机在正常运转时，其转速电动机在正常运转时，其转速n总是稍低于同步转速总是稍低于同步转速no，因而称为因而称为。又因为产生电磁转矩的电流是电磁感。又因为产生电磁转矩的电流是电磁感应所产生的，所以也称为应所产生的，所以也称为。 异步电动机同步转速和转子转速的差值与同步转速之比异步电动机同步转速和转子转速的差值与同步转速之比称为称为，用，用s表示，即：表示，即：%100-oonnns 转差率是异步电动机的一个重要参数。异步电动机在转差率是异步电动机的一个重要参数。异步电动机在额定负载下运行时的转差率约为额定负载下运行时的转差率约为1%9%。3.2.4 三相异步电动机的控制电路三相异步电动

19、机的控制电路v3.2.4.1 常用低压电器基本知识v低压电器是指对电路起开关、控制、保护和调节等低压电器是指对电路起开关、控制、保护和调节等作用的电气设备。低压电器是指工作在交流作用的电气设备。低压电器是指工作在交流1000V、直流直流1200V及以下的电路中。及以下的电路中。1刀开关刀开关 图3-21 刀开关外型 图图3-22 刀开关的结构刀开关的结构 图3-23 刀开关图形及文字符号2、组合开关、组合开关v组合开关又称转换开关，它实质也是一种刀开关，组合开关的操作手柄是平组合开关又称转换开关，它实质也是一种刀开关，组合开关的操作手柄是平行于安装平面的平面内向左或向右转动。它具有多触头、多位

20、置、体积小、行于安装平面的平面内向左或向右转动。它具有多触头、多位置、体积小、性能可靠、操作方便、安装灵活等特点。它常用在机床的控制电路中，作为性能可靠、操作方便、安装灵活等特点。它常用在机床的控制电路中，作为电源的引入开关，也可控制小容量电动机的直接起动、反转、调速和停止的电源的引入开关，也可控制小容量电动机的直接起动、反转、调速和停止的控制开关等。如图控制开关等。如图3-24所示。所示。 图3-24 组合开关的结构图及符号图图3-25 不同型号的组合开关外型图不同型号的组合开关外型图3、低压断路器、低压断路器v低压断路器又称自动空气断路器或称自动空气开关。它相当于闸刀开关、熔断器、热继电器

21、、欠电压继电器等的组合，是一种既有手动开关作用又能进行欠压、失压、过载和短路保护的电器。正常工作时，可以人工操作接通或切断电源与负载的联系，当出现短路、过载、欠压等故障时能自动切断故障电路。v低压断路器按照极数分有单极、双级、三极、四极断路器四种；按保护式分有过电流脱扣器、热脱扣器、复式脱扣器、分励脱扣器、欠电压脱扣器、无脱扣器六种；按结构形式分为塑壳式和框架式（框架式容量大工作电流在600A以上）。它可用于电源电路、照明电路、电动机主电路的分合及保护。如图3- 26的外形图及符号和图3-27的结构图。 图3-26 低压熔断器的外形及符号外形外形符号符号1分闸弹簧；2主触头；3传动杆；4锁扣；

22、5轴；6过电流脱扣器；7热脱扣器；8欠压失压脱扣器；9分励脱扣器 图3-27 低压断路器工作原理图图图3-28 各种不同型号的低压熔断器的外形图各种不同型号的低压熔断器的外形图v熔断器又叫保险丝，是一种最常见的短路保护器，主要由熔熔断器又叫保险丝，是一种最常见的短路保护器，主要由熔体和外壳组成。熔体一般用电阻率较高的易熔合金制成。熔体和外壳组成。熔体一般用电阻率较高的易熔合金制成。熔断器串联在电路中，当电路出现严重过载或短路时，熔体因断器串联在电路中，当电路出现严重过载或短路时，熔体因过热而迅速熔断，从而达到保护电路和设备不受损坏的作用。过热而迅速熔断，从而达到保护电路和设备不受损坏的作用。4

23、、熔断器、熔断器图图3-29 RC1A系列瓷插式熔断器系列瓷插式熔断器 图图3-30 RL1螺旋式熔断器和熔心螺旋式熔断器和熔心 3.2.4.2 交流接触器交流接触器v1、交流接触器、交流接触器v作用：作用：接触器是应用于频繁地接通和分断带有负载的主电接触器是应用于频繁地接通和分断带有负载的主电路或大容量的控制电路，并可实现远距离的自动控制。其控路或大容量的控制电路，并可实现远距离的自动控制。其控制对象是电动机，也可以用于其他电力负载，如电热器、电制对象是电动机，也可以用于其他电力负载，如电热器、电焊机等。接触器不仅能实现远距离集中控制，而且操作频率焊机等。接触器不仅能实现远距离集中控制，而且

24、操作频率高，控制容量大，并且具有低压释放保护、工作可靠、使用高，控制容量大，并且具有低压释放保护、工作可靠、使用寿命长等优点。寿命长等优点。v结构与工作原理：结构与工作原理：交流接触器主要由电磁机构、触头交流接触器主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置等部分组成。电磁机构包括励磁线圈、静铁系统、灭弧装置等部分组成。电磁机构包括励磁线圈、静铁心和动铁心，所有触头和动铁心相连接。当励磁线圈两端施心和动铁心，所有触头和动铁心相连接。当励磁线圈两端施加额定电压时，产生电磁力将动铁心吸下，带动常开触头闭加额定电压时，产生电磁力将动铁心吸下，带动常开触头闭合接通电路，常闭触头断开而切断电路。当励磁线圈断电时，

25、合接通电路，常闭触头断开而切断电路。当励磁线圈断电时，电磁力消失，复位弹簧使所有触头均复位为常态。电磁力消失，复位弹簧使所有触头均复位为常态。v一般情况下，交流接触器有五对常开触头，两对常闭触头。一般情况下，交流接触器有五对常开触头，两对常闭触头。其中五对常开触头又有主触头（三对）和辅助触头（两对）其中五对常开触头又有主触头（三对）和辅助触头（两对）之分。主触头设有灭弧装置，允许通过较大电流，所以接入之分。主触头设有灭弧装置，允许通过较大电流，所以接入主电路；辅助触头不设灭弧装置，允许通过较小电流，通常主电路；辅助触头不设灭弧装置，允许通过较小电流，通常接入控制电路中与常开按钮并联。接入控制电

26、路中与常开按钮并联。 续：续：（a）CJ20系列交流接触器系列交流接触器 （b）CJX1系列交流接触器系列交流接触器 （c）NC1系列交流接触器系列交流接触器 图图2-31 交流接触器的外形图交流接触器的外形图图图3-32 交流接触器的结构和触头系统示意图交流接触器的结构和触头系统示意图图图3-33 交流接触器图形及文字符号交流接触器图形及文字符号作用：电动机的过载保护利用双金属片受热弯曲去推动杠杆使触头动作利用电阻值随温度变化而变化的特性制成利用过载电流发热使易熔合金熔化而使继电器动作2 2、热继电器、热继电器型式：双金属片式 热敏电阻式易熔合金式结构：由发热元件、双金属 片和触头及动作机构

27、 等部分组成 。图图3-34 热继电器外形热继电器外形1主双金属片；2电阻丝；3导板；4补偿双金属片；5螺钉；6推杆；7静触头；8动触头；9复位按钮；10调节凸轮；11弹簧 图3-34 双金属片式热继电器结构原理图图图3-35 3-35 热继电器动作演示图热继电器动作演示图压力继电器压力继电器光电继电器光电继电器温度继电器温度继电器图图3-363-36其它继电器其它继电器3.2.4.3 主令电器主令电器v按钮、行程开关是在自动控制系统中发布指令或信号的操作电器，称为主令电器。其作用是用来切换控制电路，使电路接通或分断，实现对电力拖动系统的各种控制。v按钮是一种低压控制电器同时也是一种低压主令电

28、器。按钮内的动合（常开）触头用来接通控制电路，发出启动指令；动断（常闭）触头用来断开控制电路，发出停止指令。最常见的按钮是复式按钮，包括一个动合触头和一个动断触头、静触头、按钮帽和复位弹簧组成。当按下按钮，动触头下移，先断开常闭静触头，后接通常开静触头。松开按钮，在复位弹簧的作用下，又恢复到初始状态。 图图3-37 主令控制器外形及结构主令控制器外形及结构（a）动合触点 （b）动断触点 图3-38 控制按钮符号图图3-39 行程开关的外形图行程开关的外形图3.3 三相异步电动机基本控制电路三相异步电动机基本控制电路v目的与要求目的与要求:电动机的基本控制电路机构及原理的掌握电动机的基本控制电路

29、机构及原理的掌握, 能完成简单设计能完成简单设计v重点重点: 电路的控制原理电路的控制原理v难点难点:电路的控制原理及设计电路的控制原理及设计3.3.1 三相异步电动机的启动电路三相异步电动机的启动电路 v1、点动控制、点动控制v在生产实践中，某些生产机械常会要求既能正常启动，又可随机停止，在生产实践中，某些生产机械常会要求既能正常启动，又可随机停止，以能实现位置调整的点动工作。以能实现位置调整的点动工作。v所谓点动，即按按钮时电动机转动工作，松开按钮后，电动机即停止工所谓点动，即按按钮时电动机转动工作，松开按钮后，电动机即停止工作。点动控制主要用于机床刀架、横梁、立柱等的快速移动、对刀调整作

30、。点动控制主要用于机床刀架、横梁、立柱等的快速移动、对刀调整等。图等。图3-403-40是由接触器、按钮、开关、熔断器和热继电器组成的电动机是由接触器、按钮、开关、熔断器和热继电器组成的电动机点动控制电路。点动控制电路。 图图3-40 点动控制线路点动控制线路 工作原理：工作原理：先将先将QS闭合，接通三相闭合，接通三相电源，按下按钮电源，按下按钮SB，接，接触器线圈触器线圈KM得电，得电，KM三对主触点吸合，电动机三对主触点吸合，电动机M的电源接通启动运转。的电源接通启动运转。当电动机需要停转时只要当电动机需要停转时只要松开启动按钮松开启动按钮SB，接触，接触器的线圈器的线圈KM断电，接触断

31、电，接触器的主触点器的主触点KM断开，电断开，电动机动机M失电停转。失电停转。2、连续控制（自锁控制）、连续控制（自锁控制）图图3-41 自锁控制线路自锁控制线路 电路工作分析：电路工作分析：合上电源开关合上电源开关Q，接通三相电源。，接通三相电源。按下启动按钮按下启动按钮SB2，KM线圈通电，线圈通电，其常开主触点其常开主触点KM闭合，电动机闭合，电动机M接通电源启动。同时，与启动接通电源启动。同时，与启动按钮并联的按钮并联的KM常开触点也闭合。常开触点也闭合。当松开当松开SB2时，时，KM线圈通过其自线圈通过其自身常开辅助触点继续保持通电状身常开辅助触点继续保持通电状态，从而保证了电动机连

32、续运转。态，从而保证了电动机连续运转。当需要电动机停止运转时，可按当需要电动机停止运转时，可按下停止按钮下停止按钮SB1，切断，切断KM线圈电线圈电源，源，KM常开主触点与辅助触点常开主触点与辅助触点均断开，切断电动机电源和控制均断开，切断电动机电源和控制电路，电动机停止运转。电路，电动机停止运转。v 这种依靠接触器自身辅助触点保持线圈通电的电这种依靠接触器自身辅助触点保持线圈通电的电路，称为自锁电路，辅助常开触点称为路，称为自锁电路，辅助常开触点称为自锁触点。自锁触点。v 上述控制电路中，熔断器上述控制电路中，熔断器FU1实现短路保护、热实现短路保护、热继电器继电器FR实现过载保护和励磁线圈

33、实现欠压（失压）实现过载保护和励磁线圈实现欠压（失压）保护等。保护等。3.3.2 三相异步电动机的正反转控制三相异步电动机的正反转控制v在实际工作中，生产机械常常需要运动部件实现正反两个方在实际工作中，生产机械常常需要运动部件实现正反两个方向的运动，如机床工作台的前进和后退向的运动，如机床工作台的前进和后退铣床主轴的正反转铣床主轴的正反转等。由电动机原理可知，三相交流电动机可改变定子绕组相等。由电动机原理可知，三相交流电动机可改变定子绕组相序来改变电动机的旋转方向。因此，借助于接触器来实现三序来改变电动机的旋转方向。因此，借助于接触器来实现三相电源相序的改变，即可实现电动机的正反转控制。其控制

34、相电源相序的改变，即可实现电动机的正反转控制。其控制电路图如图电路图如图3-42所示所示.图图3-42 三相异步电动机的正反转控制电路三相异步电动机的正反转控制电路 反转主触点反转主触点正转主触点正转主触点正转启动按钮正转启动按钮反转启动按钮反转启动按钮v电路工作分析电路工作分析：v（1）正转：按下）正转：按下SB2，正转接触器，正转接触器KM1线圈通电并自锁，线圈通电并自锁，主触点主触点KM1闭合，接通正序电源，电动机闭合，接通正序电源，电动机M正转。正转。v（2）停止：按下停止按钮）停止：按下停止按钮SB1，KM1线圈断电，电动机停线圈断电，电动机停止。止。v（3）反转：按下）反转：按下S

35、B3，反转接触器，反转接触器KM2线圈通电并自锁，线圈通电并自锁，主触点主触点KM2闭合，使电动机定子绕组电源相序与正转时相闭合，使电动机定子绕组电源相序与正转时相序相反，电动机序相反，电动机M反转运行。反转运行。SB3SB1SB2K M1K M1K M2K M2K M2K M1FR带电气联锁的正反转控制电路带电气联锁的正反转控制电路将接触器将接触器KM1的辅助常闭触的辅助常闭触点串入点串入KM2的线圈回路中，的线圈回路中，从而保证在从而保证在KMl线圈通电时线圈通电时KM2线圈回路总是断开的；线圈回路总是断开的；将接触器将接触器KM2的辅助常闭触的辅助常闭触点串入点串入KM1的线圈回路中，的

36、线圈回路中，从而保证在从而保证在KM2线圈通电时线圈通电时KMl线圈回路总是断开的。线圈回路总是断开的。这样接触器的辅助常闭触点这样接触器的辅助常闭触点KMl和和KM2保证了两个接触保证了两个接触器线圈不能同时通电，这种器线圈不能同时通电，这种控制方式称为联锁或者互锁，控制方式称为联锁或者互锁，这两个辅助常开触点称为联这两个辅助常开触点称为联锁或者互锁触点。锁或者互锁触点。图图3-43 带电气联锁的正反转控制电路带电气联锁的正反转控制电路同时具有电气联锁和机械联锁的正反转控制电路采用复式按钮，将采用复式按钮，将SBSB1 1按按钮的常闭触点串接在钮的常闭触点串接在KMKM2 2的线圈电路中；将

37、的线圈电路中；将SBSB2 2的的常闭触点串接在常闭触点串接在KMKMl l的线的线圈电路中；这样，无论圈电路中；这样，无论何时，只要按下反转起何时，只要按下反转起动按钮，在动按钮，在KMKM2 2线圈通电线圈通电之前就首先使之前就首先使KMKM1 1断电，断电，从而保证从而保证KMKM1 1和和KMKM2 2不同不同时通电；从反转到正转时通电；从反转到正转的情况也是一样。这种的情况也是一样。这种由机械按钮实现的联锁由机械按钮实现的联锁也叫机械联锁或按钮联也叫机械联锁或按钮联锁锁. .SB3SB1SB2KM1KM2KM2KM2KM1KM1FR图图3-44其它控制电路M3SFUKMKMSB2SB

38、1KMSQFRFR当生产机械当生产机械的运动部件的运动部件到达预定的到达预定的位置时压下位置时压下行程开关的行程开关的触杆，将常触杆，将常闭触点断开，闭触点断开，接触器线圈接触器线圈断电，使电断电，使电动机断电而动机断电而停止运行。停止运行。SB3SB1SB2KM1KM1KM2KM2KM1(b) 自动往返控制电路SQ1SQ2KM2SQ2SQ1SQ2SQ1(a) 往返运动图FR按下正向起动按钮按下正向起动按钮SBSB1 1，电动，电动机正向起动运行，带动工作台机正向起动运行，带动工作台向前运动。当运行到向前运动。当运行到SQSQ2 2位置位置时，挡块压下时，挡块压下SQSQ2 2，接触器，接触器

39、KMKMl l断电释放，断电释放，KMKM2 2通电吸合，电通电吸合，电动机反向起动运行，使工作台动机反向起动运行，使工作台后退。工作台退到后退。工作台退到SQSQl l位置时位置时，挡块压下，挡块压下SQSQl l，KMKM2 2断电释放断电释放，KMKM1 1通电吸合，电动机又正通电吸合，电动机又正向起动运行，工作台又向前进向起动运行，工作台又向前进，如此一直循环下去，直到需，如此一直循环下去，直到需要停止时按下要停止时按下SBSB3 3，KMKMl l和和KMKM2 2线线圈同时断电释放，电动机脱离圈同时断电释放，电动机脱离电源停止转动。电源停止转动。图图3-46M3SFUKM1KM2K

40、M3U1V2V1W2W1U2SB3KM1SB1KM1KM2KM3KM3KM1KM2KTKM2KTFRFR图图3-47 Y-换接起动换接起动 按下起动按钮按下起动按钮SBl，时间继电器，时间继电器KT和和接触器接触器KM2同时通电吸合，同时通电吸合，KM2的常开主触点闭合的常开主触点闭合，把定子绕组连接成星形，其常开辅助触点闭合，把定子绕组连接成星形，其常开辅助触点闭合，接通接触器接通接触器KMl。KMl的常开主触点闭合，将定子的常开主触点闭合，将定子接入电源，电动机在星形连接下起动。接入电源，电动机在星形连接下起动。KMl的一对的一对常开辅助触点闭合，进行自锁。经一定延时，常开辅助触点闭合，进

41、行自锁。经一定延时，KT的常闭触点断开，的常闭触点断开，KM2断电复位，接触器断电复位，接触器KM3通电通电吸合。吸合。KM3的常开主触点将定子绕组接成三角形，的常开主触点将定子绕组接成三角形，使电动机在额定电压下正常运行。与按钮使电动机在额定电压下正常运行。与按钮SBl串联的串联的KM3的常闭辅助触点的作用是：当电动机正常运行的常闭辅助触点的作用是：当电动机正常运行时，该常闭触点断开，切断了时，该常闭触点断开，切断了KT、KM2的通路，的通路，即使误按即使误按SB1，KT和和KM2也不会通电，以免影响电也不会通电，以免影响电路正常运行。若要停车，则按下停止按钮路正常运行。若要停车，则按下停止

42、按钮SB3，接，接触器触器KMl、KM2同时断电释放，电动机脱离电源停同时断电释放，电动机脱离电源停止转动。止转动。3.3.3 单相异步电动机的工作原理及控制电路单相异步电动机的工作原理及控制电路v1、电容分相式单相异步电动机、电容分相式单相异步电动机 电容分相式异步电动机的定子电路有两个绕组电容分相式异步电动机的定子电路有两个绕组U1 U2、V1 V2，如图，如图3-48所示，它们在空间互差所示，它们在空间互差90。其中其中U1， U2称为工作绕组称为工作绕组，流过的电流为，流过的电流为i2，V1 V2绕组中串有电容器，称为起动绕组，流过的电流为绕组中串有电容器，称为起动绕组，流过的电流为i

43、1。两个绕组接在同一单相电流电源上，适当选择电容器两个绕组接在同一单相电流电源上，适当选择电容器C的容量，可使两个绕组中的电流的容量，可使两个绕组中的电流i1、i2相位差为相位差为90，这样在空间上互成这样在空间上互成90的两相绕组通入互差的两相绕组通入互差90的两的两相交流电，便产生了旋转磁场。如图相交流电，便产生了旋转磁场。如图3-49所示。所示。在旋在旋转磁场的作用下，电动机的转子就会沿旋转磁场方向转磁场的作用下，电动机的转子就会沿旋转磁场方向旋转。旋转。 图图3-48 电容分相式异步电动机定子电路电容分相式异步电动机定子电路图图3-49 互差互差90的两相电流的旋转磁场的两相电流的旋转

44、磁场2、罩极式单相异步电动机、罩极式单相异步电动机 v罩极式单相异步电动机罩极式单相异步电动机定子铁心做成凸极式，转子仍为笼式，定子铁心做成凸极式，转子仍为笼式，如图如图3-50所示。在定子磁极上开一个槽，将磁柱分成两部分，所示。在定子磁极上开一个槽，将磁柱分成两部分，在较小磁铁上套一个短路铜环，称为罩极，在磁极上绕有单在较小磁铁上套一个短路铜环，称为罩极，在磁极上绕有单相绕组，当通入单相交流电时，铁心中便产生产交变磁道。相绕组，当通入单相交流电时，铁心中便产生产交变磁道。在交变磁的作用下，铜环中产生感应电流。感应电流产生的在交变磁的作用下，铜环中产生感应电流。感应电流产生的磁场将阻碍原来磁场

45、的变化，使罩极穿过的磁道滞后于木罩磁场将阻碍原来磁场的变化，使罩极穿过的磁道滞后于木罩铜环部分穿过的磁道，如同磁道总是从未罩部分向罩极移动，铜环部分穿过的磁道，如同磁道总是从未罩部分向罩极移动，如图如图3-51所示，形成了一个旋转磁场，它便使转子产生转矩所示，形成了一个旋转磁场，它便使转子产生转矩而起动。而起动。图图3-50 罩极式单相异罩极式单相异 步电动机结构图步电动机结构图图图3-51 罩极式电动机的旋转磁场罩极式电动机的旋转磁场 v目的与要求目的与要求:能使用万用表进行电压、电流、电阻的能使用万用表进行电压、电流、电阻的测量测量.学会功率表、单相电度表的接线。学会功率表、单相电度表的接

46、线。v重点重点:万用表的使用。万用表的使用。v难点:模拟式万用表的读数方法。模拟式万用表的读数方法。3.4 电工测量电工测量3.4.1 万用表万用表 v万用表是一种多功能、多量程的便携式电工测量仪表，是电万用表是一种多功能、多量程的便携式电工测量仪表，是电工测量中使用最多的仪表。常用的万用表有模拟式（指针式）工测量中使用最多的仪表。常用的万用表有模拟式（指针式）和数字式两种。一般万用表的测量对象有电压、电流、电阻和数字式两种。一般万用表的测量对象有电压、电流、电阻等，所以也称三用表。如图等，所以也称三用表。如图3-51为为 MF-47型型万用表外形图，万用表外形图，图图3-52为为MF-30型

47、万用表型万用表的操作面板图。的操作面板图。图图3-51 MF-47型型万用表外形图万用表外形图图图3-52 MF-30型万用表型万用表操作面板图操作面板图为电阻测量挡；为电阻测量挡；为直流电压测量挡；为直流电压测量挡；为电流测量挡；为电流测量挡；为欧姆调零旋钮；为欧姆调零旋钮；交流电压测量挡；交流电压测量挡；接万用表的黑笔；接万用表的黑笔；接万用表红笔；接万用表红笔；电压电流指示刻度盘；电压电流指示刻度盘；电阻值指示刻度盘；电阻值指示刻度盘；转换开关转换开关 1、电阻测量、电阻测量v电阻测量时，首先应适当选择电阻挡的倍率（如电阻测量时，首先应适当选择电阻挡的倍率（如100）；）；然后将红黑两笔

48、短接，调节调零电位器，使指针转向然后将红黑两笔短接，调节调零电位器，使指针转向“0”位。位。最后就可以对电阻进行测量了。如测量时指针指在最后就可以对电阻进行测量了。如测量时指针指在40位置时，位置时，根据所选的倍率，于是实际电阻值为。以此类推。根据所选的倍率，于是实际电阻值为。以此类推。v注意事项：注意事项：测量直流电阻时；首先应断开被测电路的电源测量直流电阻时；首先应断开被测电路的电源及连接导线。若带电测量，将损坏仪表；若在路测量，将影及连接导线。若带电测量，将损坏仪表；若在路测量，将影响测量结果；合理选择量程挡位，以指针居中或偏右为最佳。响测量结果；合理选择量程挡位，以指针居中或偏右为最佳

49、。测量半导体器件时，应合理选用挡位，一般不选用测量半导体器件时，应合理选用挡位，一般不选用R R1 1挡和挡和R R10K10K挡；以免产生误判断。测量时表笔与被测电路应接触挡；以免产生误判断。测量时表笔与被测电路应接触良好。双手不得同时触至表笔的金属部分，以防将人体电阻良好。双手不得同时触至表笔的金属部分，以防将人体电阻并入被测电路造成误差；正确读数并计算出实测值。切不可并入被测电路造成误差；正确读数并计算出实测值。切不可用欧姆挡直接测量微安表头、检流计、电池内阻。用欧姆挡直接测量微安表头、检流计、电池内阻。v测量电压时；首先大致估算被测电压的大小，再选择合适的量程。若被测电压无法估计，可先

50、选择最大量程；视指针偏摆情况再作调整；然后将两表笔与被测电路并联，根据表针指示及所选电压量程读取实际电压数据。例如：当选择开关置如图置如图3-52所示的所示的100量程位置且表针指在量程位置且表针指在0500（刻度盘（刻度盘第二排为电压，电流指示刻度）之间的300的位置时，则实际电压值为60V。其他以此类推。2、电压测量、电压测量v测量电流时的读数方法与电压测量相类似。但不同的是红黑测量电流时的读数方法与电压测量相类似。但不同的是红黑两笔应与被测电路串联，切不可并联！合量选择量程；测量两笔应与被测电路串联，切不可并联！合量选择量程；测量直流电流时，应注意极性；较大电流测量完毕，应先断开电直流电

51、流时，应注意极性；较大电流测量完毕，应先断开电源然后再撤表笔。源然后再撤表笔。v使用万用表时还应注意；测量过程中不得换挡；读数时，应使用万用表时还应注意；测量过程中不得换挡；读数时，应三点成一线（眼睛、指针、指针在刻度面板镜中的影子）；三点成一线（眼睛、指针、指针在刻度面板镜中的影子）；根据被测对象，正确读取标度尺上的数据；测量完毕应将转根据被测对象，正确读取标度尺上的数据；测量完毕应将转换开关置空挡或换开关置空挡或OFFOFF挡或电压最高挡。若长时间不用，应取挡或电压最高挡。若长时间不用，应取出内部电池。出内部电池。3、电流测量、电流测量3.4.2 单相功率表单相功率表v功率表又称瓦特表，是

52、用来测量电功率的仪表。单相功率表功率表又称瓦特表，是用来测量电功率的仪表。单相功率表的接线方法与原理如图的接线方法与原理如图3-53所示。所示。图图3-53 功率表的外形图（功率表的外形图（a）及接线图（）及接线图（b）v功率表使用前，应先进行合理选择。功率表的选择主要是指功率表使用前，应先进行合理选择。功率表的选择主要是指量程的选择，即正确选择功率表的电流量和电压量程。其原量程的选择，即正确选择功率表的电流量和电压量程。其原则是：电流量程能允许通过负载电流，电压量程式能承受负则是：电流量程能允许通过负载电流，电压量程式能承受负载电压。载电压。v功率表接线必须把握的两条原则是：电压线圈与被测电

53、路并功率表接线必须把握的两条原则是：电压线圈与被测电路并联，电流线圈与被测电路串联（切不可与负载并联！）；带联，电流线圈与被测电路串联（切不可与负载并联！）；带有有“*”标号电压、电流接线柱必须同为进线。具体做法是：标号电压、电流接线柱必须同为进线。具体做法是：有有“*”号的电流接线柱应接电源的一端，另一端线柱接负载；号的电流接线柱应接电源的一端，另一端线柱接负载；标有标有“*”号的电压接线柱一定要接在带有号的电压接线柱一定要接在带有“*”号的电流接线号的电流接线柱所接的那根电源线上，无符号的接线柱接在电源的另一根柱所接的那根电源线上，无符号的接线柱接在电源的另一根线上。线上。v接线时，应合理

54、选择电压、电流量程，并正确读取数据；所接线时，应合理选择电压、电流量程，并正确读取数据；所选择的电压、电流的量程的乘积为功率表的满偏数值。选择的电压、电流的量程的乘积为功率表的满偏数值。3.4.3 单相电度表单相电度表v电度表又称电能表或千瓦时表，是用来对用电设备进行电能电度表又称电能表或千瓦时表，是用来对用电设备进行电能的消耗统计的。的消耗统计的。v1单相电度表的选用单相电度表的选用v选用单相电度表时，应考虑选用单相电度表时，应考虑“闭合电路中闭合电路中”各负载各负载的功率之和，计算出负载的总电流。单相电度表的的功率之和，计算出负载的总电流。单相电度表的额定电流应大于额定电流应大于“闭合电路

55、中闭合电路中”各负载的总电流，各负载的总电流，额定电压应不小于工作电压。额定电压应不小于工作电压。v2单相电度表的安装与接线单相电度表的安装与接线v单相电度表一般应安装在配电盘的上方或左边，单相电度表一般应安装在配电盘的上方或左边，“表前表前”接电源进线，接电源进线，“表后表后”接开关和熔断器。接开关和熔断器。安装时，电度表应与地面垂直，否则影响计数的准安装时，电度表应与地面垂直，否则影响计数的准确性。单相电度表的安装与接线如图确性。单相电度表的安装与接线如图3-54所示所示 图图3-54 电度表接线图及外形图电度表接线图及外形图v注意：注意：常用单相表度表的接线盒内有常用单相表度表的接线盒内

56、有4个接线端，自左往右个接线端，自左往右按按1、2、3、4编号。接线时，一般而言，编号。接线时，一般而言，1、3端电源（其中端电源（其中“1”接电源火线），接电源火线），2、4端接负载（其中端接负载（其中“2”为负载的火为负载的火线）。如图线）。如图3-46所示，具体接线时应以电度表所附接线图为所示，具体接线时应以电度表所附接线图为准，其接线原则与功率表相同，即电压线圈与负载并联以反准，其接线原则与功率表相同，即电压线圈与负载并联以反映负载电压大小，电流线圈与负载串联以反映负载电流大小。映负载电压大小，电流线圈与负载串联以反映负载电流大小。3.5 实训一实训一 习题与分析习题与分析v【例【例3

57、-1】转差率是异步电动机的一个重要参数。当转差率转差率是异步电动机的一个重要参数。当转差率0S1；S=1；S1时，电动机各处于什么工作状态？时，电动机各处于什么工作状态？【问题点拨】【问题点拨】根据转差率公式根据转差率公式 ，关键是，关键是分析同步转速分析同步转速n0 和转子转速和转子转速 n 的大小关系，然后对应分析的大小关系，然后对应分析电动机的工作状态电动机的工作状态。 00nnSnv解：解：（1）转差率）转差率0Sn，电动机处于正，电动机处于正常工作状态。常工作状态。v（2）转差率）转差率S=1时，转子转速时，转子转速n=0，电动机处于启动初始瞬，电动机处于启动初始瞬间状态。间状态。v（3）转差率）转差率S nO （同步转速），电动（同步转速），电动机处于吊着货物下降状态（回馈制动）。机处于吊着货物下降状态（回馈制动）。v（4）转差率）转差率S 1时，电动机处于刚反接状态，既电动机定时，电动机处于刚反接状态，既电动机定子三相绕组中的任意两相对调与三相电源相接，此时同步转子三相绕组中的任意两相对调与三相电源相接，此时同步转速反向转动，为负值