第五章变压器与电动机课件

1、第第 五五 章章变压器与电动机变压器与电动机第一节第一节 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、变压器的基本构造用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压随身听随身听3V机床上的照明灯机床上的照明灯36V扫描仪扫描仪12V防身器防身器3000V手机充电器手机充电器4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管黑白电视机显像管12万伏万伏录音机录音机6V 9V 12V彩色电视机显像管彩色电视机显像管34万伏万伏 在在需改变电压，以适应各种不同电压的需要。需改变电压，以适应各种不同电压的需要。街头变压器街头变压器各式

2、变压器各式变压器可拆式变压器可拆式变压器变电站的大型变压器变电站的大型变压器一、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：变压器除可变压器的用途：变压器除可变换电压变换电压外，还可起到外，还可起到变变换电流、变换阻抗、改变相位换电流、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。 变压器可以把某一电压值的交流电转换成同一频率的另变压器可以把某一电压值的交流电转换成同一频率的另一电压值的交流电。它的符号如图一电压值的交

3、流电。它的符号如图5-1 所示，在电路中常常所示，在电路中常常用用T 表示。表示。 图图 5-1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 5-2( (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

4、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5-2心式和壳式变压器心式和壳式变压器第二节第二节 变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理变压器的工作原理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，其实就是电磁感应原工作的，其实就是电磁感应原理，即理，即“电电磁磁电电”的变换过程。一次绕组接在交流电源的变换过程。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、二次绕组产生感上，在铁心中产生交变磁通，从而在一次、二次绕

5、组产生感应电动势，如图应电动势，如图 5-3 所示。所示。图图 5-3变压器空载运行原理图变压器空载运行原理图 电流能够电流能够产生磁场产生磁场变化的磁场变化的磁场能够产生电场能够产生电场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

6、应电动势为感应电动势为1变换电压变换电压 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、二次绕组的端电压之比等于匝数比。次绕组的端电压之比等于匝数比。 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

7、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、低压绕组的方法。器高、低压绕组的方法。根据能量守恒定律，理想变压器输出功率与从电网中获得根据能量守恒定律，理想变压器输出功率与从电网中获得输入功率相等，即输入功率相等，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变换电流变换电流 111IUZ 将将21212211I

8、NNI ,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，二次侧接上负载可见，二次侧接上负载|Z2|时，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变换阻抗变换阻抗255110222 ZUI2110

9、2202121 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5-1】有一电压比为】有一电压比为 220/110 的降压变压器，如果次级的降压变压器，如果次级接上接上 55 的电阻，求变压器一次侧的输入阻抗。的电阻，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5-2】有一信号源的电动势为】有一信号源的电动势为1V ，内阻为，内阻为 600 ，负载，负载电阻为电阻为 150 。欲使负载获得最大功率，必须在信号源

10、和负载。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阻。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。问：变压器变压比，一、二次电流各为多少问：变压器变压比，一、二次电流各为多少? 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 RREIm66.1m83.021212 INNI 一、二次电流分别为一、二次电流分别为 习题：习题：设交流信号源电压设交流信号源电压U=100

11、V，内阻，内阻RO=800，负载，负载RL=8。(1) 将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？将负载直接接至信号源，负载获得多大功率？(2) 若若经变压器进行阻抗匹配，求负载获得的最大功率是多经变压器进行阻抗匹配，求负载获得的最大功率是多少？变压器变比是多少？少？变压器变比是多少？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、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%

12、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5-3】有一变压器一次电压为有一变压器一次电压为 2200 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10A，变压器的效率，变压器的效率为为95%。试求它的损耗功率，一次级功

13、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

14、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 5-6 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 图图 5-6 自耦变压器自耦变压器一次、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（本应降低可能接错线而导致升高电压）。生触电事故（本应降低可能接错线而导致升高电压）。 实验室中用来实验室中用来连

15、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，就是一种自耦变压器，是一种自耦变压器，如图如图5-7 所示。所示。 图图 5-7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 5-8 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 5-8多绕组

16、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，且只有匝数相同的绕组才并联时应将绕组的同名端相接，且只有匝数相同的绕组才能并联。能并联。 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 5-9 所示

17、。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 5-9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，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

18、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5-10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 5-10电流互感器电流互感器 使用时应注意：使用时应注意：( (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

19、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 5-11 所示。所示。图图 5-11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

20、5-12 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 5-12三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

21、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

22、； ( (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； 除外还应注意：除外还应注意：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：可通过测量各绕组的直流电阻判断；区分绕组：可通过测量各绕组的直流电阻判断；( (3) ) 各绕组的电压和变压比；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

23、电流，流，I 一般为一次侧额定电流的一般为一次侧额定电流的 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、异步电动机的铭牌定子部分：电动机固定不动部分，是磁路的一部分。其主要定子部分：电动机固定不动部分，是磁路的一部分。其主要由机壳、定子铁心、定子绕组和端盖等组成。由机壳、定子铁心、定子绕组和端盖等组成。

24、定子绕组定子绕组转子转子轴承轴承转轴转轴风扇风扇机壳机壳机座机座端盖端盖轴承盖轴承盖转子部分：电动机的转动部分，也是磁路的一部分。其由转子转子部分：电动机的转动部分，也是磁路的一部分。其由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。一、一、 三相异步电机结构三相异步电机结构各种电动机外形各种电动机外形定定子子结结构构转转子子结结构构 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

25、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 5-14定子绕组的星形和三角形联结图定子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。根据构造不同，三部分组成，其作用是输出机械转矩。根据构造不同，转子绕组分为转子绕组分为绕线式绕线式和和笼型笼型两种，两种，图图 5-15 ( (a) )所示为笼型绕所示为笼型绕组，组，( (b) )为铸铝的笼型转子。

26、为铸铝的笼型转子。图图 5-15 笼型绕组及转子笼型绕组及转子 二、旋转磁场二、旋转磁场异步电动机中异步电动机中, 用旋转磁场代替了旋转磁极用旋转磁场代替了旋转磁极AiBiCimItAYCBZ0nX“ ”“”AmBmCmsinsin(120 )sin(120 )iItiItiIt 1、旋转磁场的产生、旋转磁场的产生AiBiCimItBiAXBYCZAiCi三相绕组的合三相绕组的合成磁场方向：成磁场方向：竖直向下竖直向下AXYCBZNSw t0o= =180t XBZ0nAYCAo= = 120t XYCBZ0n同理分析，可得其它同理分析，可得其它时刻的合成磁场方向时刻的合成磁场方向。AiBiC

27、itmI= =60o ot AXYCBZ600nSN2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，若交流的旋转磁场，其转速与正弦电流同步，若交流电的频率为电的频率为 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，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

28、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同步转速是三相异步电动机旋转磁场的转速同步转速是三相异步电动机旋转磁场的转速060 / fnp（转转 分分）1500 /转转 分分3000 /转转 分分1000 /转转 分分试问：当电源频率试问：当电源频率 f =50Hz (工频电）工频电）, 极对数极对数 p =1，2，3时时 n0=? 三、三相三、三相异步电动机异步电动机的工作原理的工作原理设旋转磁场以同步转速设旋转磁场以同步转速n0 顺时针旋

29、转，假定磁场不动，顺时针旋转，假定磁场不动，转子则逆时针切割磁力线，产生感应电流，用右手定则判定，转子则逆时针切割磁力线，产生感应电流，用右手定则判定，转子下半部分线圈的感应电流流入纸面。转子下半部分线圈的感应电流流入纸面。图图 5-18 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5-18 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

30、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 = ( (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。转称为转速差。转速差速差( (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

31、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 15.4 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 5-1三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 5-1 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、

32、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

33、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。在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，待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

34、恢复到额定值运行。笼型电动机的降压起起动结束时恢复到额定值运行。笼型电动机的降压起动常用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自耦降压起动耦降压起动等方法。等方法。 2降压起动降压起动 （1）定子串电阻或电抗器降压启动）定子串电阻或电抗器降压启动 三相笼形异步电动机启动时，在电动三相笼形异步电动机启动时，在电动机定子电路串入电阻或电抗器，使加到电机定子电路串入电阻或电抗器，使加到电动机定子绕组端电压降低，减少了电动机动机定子绕组端电压降低，减少了电动机上的启动电流。图上的启动电流。图1.2是三相笼形电动机定是三相笼形电动机定子绕组串电阻降压启动的原理图

35、，其工作子绕组串电阻降压启动的原理图，其工作情况为：合上刀开关情况为：合上刀开关Q，在开始起动时，在开始起动时，KM1主触点闭合，主触点闭合，KM2主触点断开，电动主触点断开，电动机经电阻接入电源，电动机在低压状态下机经电阻接入电源，电动机在低压状态下开始启动。当电动机的转速接近额定值时，开始启动。当电动机的转速接近额定值时，使使KM1断开、断开、KM2接通，切除了电阻，电接通，切除了电阻，电源电压直接加在电动机上，启动过程结束。源电压直接加在电动机上，启动过程结束。 这种启动方法不受电动机定子绕组这种启动方法不受电动机定子绕组接法形式的限制，但由于启动电阻的存在，接法形式的限制，但由于启动电

36、阻的存在，将使设备体积增大，电能损耗大，目前已将使设备体积增大，电能损耗大，目前已较少采用。较少采用。 图图 5-19定子绕组定子绕组串电阻降压起动串电阻降压起动（2）Y/降压启动降压启动 对于正常运行为对于正常运行为形接法的三相交流异步电动机，若在形接法的三相交流异步电动机，若在启动时将其定子绕组接为启动时将其定子绕组接为Y形，则启动时其定子绕组上所加的形，则启动时其定子绕组上所加的电压仅为正常运行的电压仅为正常运行的 ， 降低了启动电压。降低了启动电压。Y形起动时，对形起动时，对电网的冲击电流只有电网的冲击电流只有形接线直接启动的形接线直接启动的1/3。目前生产的。目前生产的Y系列功率在系

37、列功率在4kVA以上的中小型三相异步电动机，其定子绕组以上的中小型三相异步电动机，其定子绕组的规定接法一般为的规定接法一般为形接法，所以在启动时，可以对其采用形接法，所以在启动时，可以对其采用Y/降压启动方法，即在电动机启动过程中，将定子绕组接降压启动方法，即在电动机启动过程中，将定子绕组接成成Y形接法，启动过程结束后，再接成形接法，启动过程结束后，再接成形接法。图形接法。图5-20是是Y/降压启动的原理图，其工作情况如下。降压启动的原理图，其工作情况如下。 31 合上开关合上开关QF后，若要后，若要启动电动机，则交流接触器启动电动机，则交流接触器KM1和和KM2的主触点同时的主触点同时闭合，

38、闭合，KM1将电动机的定子将电动机的定子绕组接成绕组接成Y形，形，KM2将电源将电源引到电动机定子绕组端，电引到电动机定子绕组端，电动机降压启动。当电动机的动机降压启动。当电动机的转速接近于稳定值时，转速接近于稳定值时，KM1先断开而后先断开而后KM3立即闭合，立即闭合，将电动机定子绕组的将电动机定子绕组的Y形接形接法解除而接成法解除而接成形，进入额形，进入额定运行状态。定运行状态。 三相笼形异步电动三相笼形异步电动机的机的Y/降压启动简单，运降压启动简单，运行可靠，应用较广泛。但它行可靠，应用较广泛。但它只适用于正常运转时定子绕只适用于正常运转时定子绕组为组为接的电动机。接的电动机。 图图

39、5-20星星三角降压起动三角降压起动 （3）定子串自耦变压器降压启动）定子串自耦变压器降压启动 这种方法是利用自耦变这种方法是利用自耦变压器将电源电压降低后再加压器将电源电压降低后再加到电动机定子绕组端，达到到电动机定子绕组端，达到减小启动电流的目的，如图减小启动电流的目的，如图5-21所示。所示。 设自耦变压器的一次设自耦变压器的一次侧电压侧电压U1（即电源电压），（即电源电压），电流为电流为I1，二次侧电压为，二次侧电压为U2，电流为，电流为I2，变压比为，变压比为k，则则 ： ststIkI12图图 5-21自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动 启动时，经自耦变压器后，加在三相笼形异步电

40、动机定子绕组端的线电压为U1/k，此时电动机定子绕组上的启动电压为全压启动时的1/k，即 式中 电动机电压为U1/k时的启动电流，即自耦变压器二次侧电流。 电动机全压启动时的电流。 电动机电压为U1/k时电网上流经的电流，即自耦变压器一次侧电流，所以电动机从电网吸取的电流 。由于自耦变压器一次侧的电流小于二次侧的电流，故在相同的启动电压下，自耦变压器降压启动比Y/降压启动向电源吸取的电流要小。 图1.4的控制原理是合上Q后，令 KM1触点先将自耦变压器做星形连接，再由KM2接通电源，电动机定子绕组经自耦变压器实现减压启动。当电动机的转速接近于额定转速时，令KM1、KM2断开而KM3闭合直接将全

41、电压加在电动机上，启动过程结束，进入全压运行状态。 自耦变压器降压启动的优点是定子绕组的电源电压大小可调；缺点是设备体积大，重量重，维修麻烦，且不允许频繁启动。kIIUUstst12212stIstI1stIstststIkkII2211二、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

42、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。由转叫调速。由转速公式速公式三、三相异步电动机的

43、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

44、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，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转制动反转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 5-23 所示。直所示。直流电源产生的磁场是固定的，流电源产生的磁场是固定的，而转子由于惯性转动产生的而转子由于惯性转动产生的感应电流与直流电磁场相互感应电流与直流电磁场相互作用产生的转矩方向，恰好作用产生的转矩方向，恰好与

45、电动机的转向相反，起到与电动机的转向相反，起到制动的作用。制动的作用。2能耗制动能耗制动图图 5-23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 5-24 所示是单相所示是单相电容式