Ch.12电机电器及其控制

Chapter12

电机电器及其控制磁路与变压器三相异步电动机三相异步电动机的控制1chapter012章电机电器及其控制12.1磁路与变压器12.1.1磁路与磁路的欧姆定律12.1.2铁心线圈12.1.3变压器12.1.4特殊变压器2chapter012章电机电器及其控制12.1.1磁路与磁路的欧姆定律一、磁场的基本物理量2.磁通Φ

垂直穿过某一截面积S的磁力线总数。单位：Wb(韦伯)1.磁感应强度B

表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量，是个矢量。单位：特斯拉（T）即韦伯/米²

1T=1Wb/m²

计算公式：B=Φ/S3chapter012章电机电器及其控制3.磁导率μ：衡量物质导磁能力大小的物理量。（亨/米）真空中的磁导率()为常数一般材料的磁导率和真空中的磁导率之比，称为这种材料的相对磁导率，则称为磁性材料，则称为非磁性材料4chapter012章电机电器及其控制非磁性物质：空气、陶瓷、玻璃、橡胶磁性材料：铁、镍、钴及其合金等根据磁导率的不同，物质可分为：5chapter012章电机电器及其控制4.磁场强度H：单位：安/米（A/m）注意事项：磁场强度H与磁感应强度B

的名称很相似，切忌混淆。H是为计算方便引入的物理量。在任何磁介质中，磁场中某点的磁感应强度B与同一点的磁导率μ的比值称为该点的磁场强度H，即：H=B/μ。6chapter012章电机电器及其控制二、磁路及磁性材料的磁性能1、磁路由磁性材料做成的磁通的路径。＋i－uΦ变压器的磁路E型电磁铁的磁路7chapter012章电机电器及其控制2、磁性材料的磁性能高导磁性磁饱和性＋I－UΦ磁化曲线OHBB0B8chapter012章电机电器及其控制磁滞回线OHB••••BrHc磁滞性＋i－uΦ剩磁感应强度矫顽磁力9chapter012章电机电器及其控制按磁性物质的磁性能，磁性材料分为三种类型：(1)软磁材料HB具有较小的剩磁Br和矫顽磁力Hc，磁滞回线较窄。一般用来制造电机、电器及变压器等的铁心。常用的有铸铁、硅钢、坡莫合金即铁氧体等。10chapter012章电机电器及其控制一般用来制造永久磁铁。常用的有碳钢及铁镍铝钴合金等。HB(2)永磁材料具有较大的剩磁Br和矫顽磁力Hc

，磁滞回线较宽。11chapter012章电机电器及其控制(3)矩磁材料HB在计算机和控制系统中用作记忆元件、开关元件和逻辑元件。常用的有镁锰铁氧体等。具有较大的剩磁Br和较小的矫顽磁力Hc，磁滞回线接近矩形，稳定性良好。12chapter012章电机电器及其控制三、磁路的欧姆定律

在无分支的均匀磁路（磁路的材料和截面积相同，各处的磁场强度相等）中，安培环路定律可写成：磁路长度L线圈匝数NIHL：称为磁压降。NI：称为磁动势(磁通势）一般用F

表示。F=NI13chapter012章电机电器及其控制总磁动势

在非均匀磁路（磁路的材料或截面积不同，或磁场强度不等）中，总磁动势等于各段磁压降之和。例：IN14chapter012章电机电器及其控制对于均匀磁路磁路中的欧姆定律

磁路的欧姆定律：则：INSL注：因磁性材料是非线性的，磁路欧姆定律多用作定性分析，不做定量计算。令：Rm

称为磁阻15chapter012章电机电器及其控制磁路与电路的比较磁路磁动势F磁通磁阻电路电动势E电流密度J电阻磁感应强度B电流INI+_EIR16chapter012章电机电器及其控制12.1.2铁心线圈励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流励磁电流直流

-------直流磁路交流-------交流磁路17chapter012章电机电器及其控制12.1.2.1直流铁心线圈IU直流磁路的特点:

一定一定磁动势F=IN一定磁通和磁阻成反比（线圈中没有反电动势）（R

为线圈的电阻）18chapter012章电机电器及其控制直流铁心线圈的特点：励磁电流I=U/R，I由外加电压U及励磁绕组的电阻R决定，与磁路特性无关。励磁电流I产生的磁通是恒定磁通，不会在线圈和铁心中产生感应电动势。磁通的大小不仅与线圈的电流有关，还决定于磁路中的磁阻Rm。功率损耗P=I²R由线圈中的电流和电阻决定。19chapter012章电机电器及其控制12.1.2.2交流铁心线圈一电磁关系–+e–+e+–uNi（磁动势）主磁通：通过铁心闭合的磁通。漏磁通：经过空气或其它非导磁媒质闭合的磁通。线圈铁心与i不是线性关系。20chapter012章电机电器及其控制二电压电流关系根据KVL:+––+–+eeuNi式中：R是线圈导线的电阻

L是漏磁电感由于线圈电阻

R

和漏磁通较小，可忽略，故有+-uRLL++--eei21chapter012章电机电器及其控制设主磁通则有效值当电源电压u为正弦量时，Φ和e都为同频率的正弦量相量表达式22chapter012章电机电器及其控制+––+euNi结论：在电源频率f和线圈匝数N一定时，主磁通的幅值只与外加电源的电压有效值有关，而与铁心材料及尺寸无关。23chapter012章电机电器及其控制三功率损耗交流铁心线圈的功率损耗主要有铜损和铁损两种。1.铜损（Pcu）在交流铁心线圈中,线圈电阻R上的功率损耗称铜损，用Pcu

表示。Pcu

=RI2式中：R是线圈的电阻；I是线圈中电流的有效值。2.铁损（PFe）在交流铁心线圈中，处于交变磁通下的铁心内的功率损耗称铁损，用PFe

表示。铁损由磁滞和涡流产生。+–ui24chapter012章电机电器及其控制（1）磁滞损耗（Ph）由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗（Ph）。磁滞损耗的大小：单位体积内的磁滞损耗正比与磁滞回线的面积和磁场交变的频率f。OHB

磁滞损耗转化为热能，引起铁心发热。

减少磁滞损耗的措施：选用磁滞回线狭小的磁性材料制作铁心。变压器和电机中使用的硅钢等材料的磁滞损耗较低。25chapter012章电机电器及其控制(2)涡流损耗（Pe）涡流损耗:由涡流所产生的功率损耗。

涡流：交变磁通在铁心内产生感应电动势和电流，称为涡流。涡流在垂直于磁通的平面内环流。涡流损耗转化为热能，引起铁心发热。减少涡流损耗措施：铁心用彼此绝缘的钢片叠成，把涡流限制在较小的截面内。交流铁心线圈工作时的功率损耗为：26chapter012章电机电器及其控制12.1.3变压器

变压器是一种常见的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。变电压：电力系统变阻抗：电子线路中的阻抗匹配变电流：电流互感器

变压器的主要功能有：一、概述27chapter012章电机电器及其控制变压器的结构变压器的磁路绕组：一次绕组二次绕组单相变压器+–+–由高导磁硅钢片叠成厚0.35mm或0.5mm铁心变压器的电路一次绕组N1二次绕组N2铁心28chapter012章电机电器及其控制变压器的分类电压互感器电流互感器按用途分电力变压器(输配电用)仪用变压器整流变压器按相数分三相变压器单相变压器按制造方式壳式心式变压器符号29chapter012章电机电器及其控制二、变压器的工作原理单相变压器+–+–一次绕组N1二次绕组N2铁心一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。30chapter012章电机电器及其控制

空载运行情况1.电压变换一次侧接交流电源，二次侧开路。+–+–+–+–1忽略一次绕组的电阻及漏磁通的影响，（匝比）K为变比结论：改变匝数比，就能改变输出电压。31chapter012章电机电器及其控制2.电流变换有载运行可见，铁心中主磁通的最大值m在变压器空载和有载时近似保持不变。即有不论变压器空载还是有载，一次绕组上的电阻压降和漏磁通均可忽略，故有由上式，若U1、f不变，则m基本不变，近于常数。空载：有载：+–|Z2|+–+–+–32chapter012章电机电器及其控制一般情况下：I0(2~10)%I1N很小可忽略。或结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。或：1.提供产生m的磁势2.提供用于补偿作用

的磁势磁势平衡式：空载磁势有载磁势33chapter012章电机电器及其控制3.阻抗变换由图可知：结论：变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的K2倍。

+–+–+–34chapter012章电机电器及其控制(1)

变压器的匝数比应为：信号源R0RL+–R0+–+–解:例1:

如图，交流信号源的电动势E=120V，内阻R0=800，负载为扬声器，其等效电阻为RL=8。要求:（1）当RL折算到原边的等效电阻时，求变压器的匝数比和信号源输出的功率；（2）当将负载直接与信号源联接时,信号源输出多大功率？35chapter012章电机电器及其控制信号源的输出功率：电子线路中，常利用阻抗匹配实现最大输出功率。结论：接入变压器以后，输出功率大大提高。原因：满足了最大功率输出的条件：（2）将负载直接接到信号源上时，输出功率为：36chapter012章电机电器及其控制额定电压U1N、U2N

变压器二次侧开路（空载）时，一次、二次侧绕组允许的电压值单相：U1N，一次侧电压，

U2N，二次侧空载时的电压三相：U1N、U2N，一次、二次侧的线电压额定电流I1N、I2N

变压器满载运行时，一次、二次侧绕组允许的电流值。单相：一次、二次侧绕组允许的电流值三相：一次、二次侧绕组线电流三、变压器的技术指标37chapter012章电机电器及其控制

额定容量

SN

传送功率的最大能力。单相：三相：容量SN

输出功率P2

一次侧输入功率P1

输出功率P2注意：变压器几个功率的关系（单相）效率容量：一次侧输入功率：输出功率：变压器运行时的功率取决于负载的性质38chapter012章电机电器及其控制四变压器的外特性与效率1.变压器的外特性当一次侧电压U1和负载功率因数cos2保持不变时，二次侧输出电压U2和输出电流I2的关系，U2=f(I2)。

U20：一次侧加额定电压、二次侧开路时，二次侧的输出电压。一般供电系统希望要硬特性（随I2的变化，U2

变化不大），电压变化率约在5%左右。电压变化率：cos2=0.8(感性）U2I2U20I2Ncos2=1O39chapter012章电机电器及其控制2.变压器的效率()变压器的损耗包括两部分：铜损(PCu)：绕组导线电阻的损耗。涡流损耗：交变磁通在铁心中产生的感应电流(涡流)造成的损耗。磁滞损耗：磁滞现象引起铁心发热，造成的损耗。铁损(PFe)：变压器的效率为40chapter012章电机电器及其控制当电流流入(或流出）两个线圈时，若产生的磁通方向相同，则两个流入(或流出）端称为同名端。••AXax•AXax1.同名端

同名端用“•”表示。+–+++–––同名端和绕组的绕向有关。

五、变压器绕组的同名端及其接法•41chapter012章电机电器及其控制联接

2－3变压器原一次侧有两个额定电压为110V的绕组：2.线圈的接法••1324••1324

联接

1－3，2－4当电源电压为220V时：+–+–电源电压为110V时：42chapter012章电机电器及其控制问题1：在110V

情况下，如果只用一个绕组（N），行不行？答：不行（两绕组必须并接）一次侧有两个相同绕组的电源变压器(220/110)，使用中应注意的问题：••1324若两种接法铁心中的磁通相等，则：+–43chapter012章电机电器及其控制问题2：如果两绕组的极性端接错，结果如何？结论：在同名端不明确时，一定要先测定同名端再通电。答：有可能烧毁变压器两个线圈中的磁通抵消原因：电流很大烧毁变压器感应电势••1324’+–44chapter012章电机电器及其控制方法一：交流法把两个线圈的任意两端(X-x)连接,然后在AX上加一低电压uAX

。测量：

说明A与x

或X与a

是同极性端.V若

说明A与a或X与x

为同极性端。

结论：aAXxV3.同极性端的测定方法+–45chapter012章电机电器及其控制方法二：直流法如果当S闭合时，电流表正偏，则A-a为同极性端;Xx电流表+_Aa+–S如果当S闭合时，电流表反偏，则A-x为同极性端。46chapter012章电机电器及其控制使用时，改变滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。注意：一次、二次侧千万不能对调使用，以防变压器损坏。因为N变小时，磁通增大，电流会迅速增加。12.1.4特殊变压器一、自耦变压器ABP+–+–47chapter012章电机电器及其控制电流表被测电流=电流表读数N2/N1二次侧不能开路，以防产生高电压；2.铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损坏时，在二次侧出现过压。使用注意事项：二、电流互感器实现用低量程的电流表测量大电流（被测电流）N1（匝数少）N2（匝数多）ARi1i248chapter012章电机电器及其控制12.2.1三相异步电动机的结构12.2三相异步电动机12.2.2三相异步电动机的工作原理12.2.3三相异步电动机的电磁转矩与机械特性12.2.4三相异步电动机的运行12.2.5三相异步电动机的铭牌数据49chapter012章电机电器及其控制电动机的分类：鼠笼式异步交流电动机授课内容：

基本结构、工作原理、机械特性、控制方法

电动机交流电动机直流电动机三相电动机单相电动机同步电动机异步电动机他励、并励电动机串励、复励电动机50chapter012章电机电器及其控制一、定子12.2.1三相异步电动机的结构铁心：由内周有槽的硅钢片叠成。A----XB----YC----Z三相绕组机座：铸钢或铸铁51chapter012章电机电器及其控制

转子:在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流二、转子鼠笼转子铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。1.鼠笼式转子铁芯槽内放铜条，端部用短路环形成一体，或铸铝形成转子绕组。2.绕线式转子同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。鼠笼式绕线式52chapter012章电机电器及其控制鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：鼠笼式：

结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改变电动机的机械特性。绕线式：结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子外加电阻可人为改变电动机的机械特性。53chapter012章电机电器及其控制12.2.2三相异步电动机的工作原理54chapter012章电机电器及其控制一、旋转磁场1.旋转磁场的产生三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场取决于三相电流的相序2.旋转磁场的旋转方向任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。3.旋转磁场的磁极对数p旋转磁场的磁极对数与三相绕组的排列有关55chapter012章电机电器及其控制4.旋转磁场的转速旋转磁场的转速取决于磁场的极对数旋转磁场转速n0与极对数p的关系旋转磁场的转速n0也称为同步转速56chapter012章电机电器及其控制极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。可见:57chapter012章电机电器及其控制二、转子转动原理1.转动原理定子三相绕组通入三相交流电方向:顺时针

切割转子导体右手定则感应电动势E20旋转磁场感应电流I2旋转磁场左手定则电磁力F电磁转矩Tn58chapter012章电机电器及其控制2.转差率

旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与旋转磁场的同步转速之比称为转差率。由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，但转子转速n不可能达到与旋转磁场的转速相等，即异步电动机如果:无转子电动势和转子电流转子与旋转磁场间没有相对运动，磁通不切割转子导条无转矩因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。59chapter012章电机电器及其控制异步电动机运行中:转子转速亦可由转差率求得转差率s

例1：一台三相异步电动机，其额定转速

n=975r/min，电源频率f1=50Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。解：根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转速的关系可知：n0=1000r/min,即p=3额定转差率为60chapter012章电机电器及其控制12.2.3三相异步电动机的电磁转矩与机械特性

三相异步电动机的电磁关系与变压器类似。变压器：变化eU1E1=4.44fN1

E2=4.44fN2E1、E2频率相同，都等于电源频率。异步电动机每相电路i1u1e1e

1e2e

2i2+－++++－－－－f1f2一、电路分析61chapter012章电机电器及其控制1.定子电路(1)旋转磁场的磁通异步电动机：旋转磁场切割导体e，

U1

E1=4.44K1

f1N1每极磁通若旋转磁场的同步转速为n0，则(2)定子感应电势的频率f1f1=电源频率f62chapter012章电机电器及其控制二、转子电路1.转子感应电势频率f2∵定子导体与旋转磁场间的相对速度固定，而转子导体与旋转磁场间的相对速度随转子的转速不同而变化定子感应电势频率f1转子感应电势频率f2

转子感应电势频率f2旋转磁场切割定子导体和转子导体的速度不同感应电势的频率与磁场和导体间的相对速度有关63chapter012章电机电器及其控制2.转子感应电动势E2E2=4.44K2f2N2=4.44sfK2N2

当转速n=0(s=1)时，f2最高，且E2最大，有E20=4.44

f1N2转子静止时的感应电势即E2=

sE20

转子转动时的感应电势3.转子感抗X2当转速n=0(s=1)时，f2最高，且X2最大，有X20=2

f1L2即X2=

sX20

64chapter012章电机电器及其控制4.转子电流I25.转子电路的功率因数cos2转子绕组的感应电流+–R2X2转子每相等效电路65chapter012章电机电器及其控制结论：转子转动时，转子电路中的各量均与转差率

s有关，即与转速n有关。I2cos2s1I2,O+–R2X2转子每相等效电路66chapter012章电机电器及其控制I2s1I2OI2N问:三相异步电动机接通电源后,如果转轴受阻,长久不能启动,对电动机有何影响?为什么?67chapter012章电机电器及其控制三、异步电动机的电磁转矩

转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到电磁力所形成的转矩之总和。常数，与电机结构有关旋转磁场每极磁通转子电流转子电路的功率因数68chapter012章电机电器及其控制由公式可知电磁转矩公式★T与定子每相绕组电压成正比。U1T★当电源电压U1一定时，T是

s的函数。★R2

的大小对

T有影响。绕线式异步电动机可外接电阻来改变转子电阻R2

，从而改变转距。69chapter012章电机电器及其控制四、机械特性OTS根据转矩公式得特性曲线：OT170chapter012章电机电器及其控制电动机在额定负载时的转矩。1.额定转矩TN三个重要转矩OT额定转矩(N•m)如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型)的额定功率为7.5kw,额定转速为1440r/min,则额定转矩为71chapter012章电机电器及其控制2.最大转矩Tmax转子轴上机械负载转矩T2不能大于Tmax

，否则将造成堵转(停车)。电机带动最大负载的能力。令：求得临界转差率OTTmax将sm代入转矩公式，可得72chapter012章电机电器及其控制当U1

一定时，Tmax为定值过载系数(能力)一般三相异步电动机的过载系数为工作时必须使T2

<Tmax

，否则电机将停转。电机严重过热而烧坏。★sm与R2有关，R2smn。绕线式电机改变转子附加电阻R´2可实现调速。73chapter012章电机电器及其控制3.起动转矩Tst电动机起动时的转矩。起动时n=0时，s=1★Tst与R2有关，适当使R2Tst。对绕线式电机改变转子附加电阻R´2,可使Tst=Tmax

。74chapter012章电机电器及其控制

Tst体现了电动机带载起动的能力。

若

Tst

>T2电机能起动，否则不能起动。OT起动能力Tst75chapter012章电机电器及其控制问:三相异步电动机在满载和空载下启动，其启动电流和启动转矩是否一样？?问:三相异步电动机稳定运行时,当负载转矩增加,为什么定子电流和输入功率会自动增加?当负载转矩大于电动机的Tm时,电动机将会发生什么情况??76chapter012章电机电器及其控制4.电动机的运行分析电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。

自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载）。此过程中，n、sE2,I2

I1电源提供的功率自动增加。T2’sT2’

>TNT=T2’nT

T2´达到新的平衡常用特性段TOTN77chapter012章电机电器及其控制5.U1和R2变化对机械特性的影响(1)

U1变化对机械特性的影响UTmTstT2TO78chapter012章电机电器及其控制问:三相异步电动机带额定负载运行,如果电源电压降低,电动机转矩、电流及转速有无变化？如何变化？对电动机有何影响？?79chapter012章电机电器及其控制(2)R2变化对机械特性的影响TOR2Tst

n80chapter012章电机电器及其控制不同场合应选用不同的电机。如金属切削，选硬特性电机；重载起动则选软特性电机。硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。81chapter012章电机电器及其控制12.2.4三相异步电动机的运行一、起动起动问题：起动电流大，起动转矩小。一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5－7倍;电动机的起动转矩为额定转矩的(1.0－2.2)倍。大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：原因：起动：

n=0，s=1,接通电源。起动时，n=0，转子导体切割磁力线速度很大，转子感应电势转子电流定子电流

82chapter012章电机电器及其控制1.起动方法(1)直接起动

二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。(2)降压起动：星形-三角形(Y－)

换接起动自耦降压起动（适用于鼠笼式电动机）(3)转子串电阻起动（适用于绕线式电动机）83chapter012章电机电器及其控制

降压起动★Y－换接起动

降压起动时的电流为直接起动时的+－

起动U1U2V1V1W1W2+－正常运行U1U2V1V2W1W2设：电机每相阻抗为84chapter012章电机电器及其控制◆仅适用于正常运行为三角形联结的电机。◆Y－

起动Y－

换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y-换接起动应注意的问题正常运行UlU1W2V2W1+＿U2V1UP

起动+＿Ul+＿U1W2V2W1U2V185chapter012章电机电器及其控制(2)自耦降压起动L1L3L2FUQ

Q2下合：接入自耦变压器，降压起动。

Q2上合：切除自耦变压器，全压工作。合刀闸开关QQ2

自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成Y形不能采用Y－起动的鼠笼式异步电动机。86chapter012章电机电器及其控制I1若自耦降压变压器的变比为K，则：正常启动自耦降压启动87chapter012章电机电器及其控制

方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。电动机正转电动机反转二、三相异步电动机的正、反转电源~UVWM3~UVW电源~M3~88chapter012章电机电器及其控制三种电气调速方法★变频调速(无级调速)★变极调速

(有级调速)★变转差率调速

(无级调速)三、

三相异步电动机的调速89chapter012章电机电器及其控制四、三相异步电动机的制动制动方法机械制动电气制动能耗制动反接制动能耗制动通入直流电流形成固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距），使转子迅速停止转动。反接制动

停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，使转子迅速停止转动。

90chapter012章电机电器及其控制12.2.5三相异步电动机铭牌数据一、型号

磁极数(极对数p=2)例如：Y132M－4

用以表明电动机的系列、几何尺寸和极数。机座长度代号机座中心高（mm）三相异步电动机91chapter012章电机电器及其控制二、接法接线盒定子三相绕组的联接方法。V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y联结W1U1V1W2U2V2联结92chapter012章电机电器及其控制三、电压例如：380/220V、Y/是指线电压为380V时采用Y联结；线电压为220V时采用联结。电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。四、电流例如：Y/,6.73/11.64A

表示星形联结下电机的线电流为6.73A；三角形联结下线电流为11.64A。两种接法下相电流均为6.73A。电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。93chapter012章电机电器及其控制鼠笼电机

=72~93％额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率P2，它不等于从电源吸取的电功率P1。五、额定功率、效率六、额定转速电机在额定电压、额定负载下运行时的转速。94chapter012章电机电器及其控制

1)解:例1：一台Y225M-4型的三相异步电动机，定子绕组△型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：

1)额定电流IN?2)额定转差率sN?3)额定转矩

TN、最大转矩Tmax

、和起动转矩TN

。95chapter012章电机电器及其控制

2）由nN=1480r/min，可知p=2（四极电动机）

3）96chapter012章电机电器及其控制解：例2:在上例中(1)如果负载转矩为510.2N•m,试问在U=UN和U´=0.9UN两种情况下电动机能否起动？（2）采用Y-

换接起动时，求起动电流和起动转矩。又当负载转矩为额定转矩的80%和50%时，电动机能否起动？

(1)在U=UN时

Tst=551.8N•m>510.2N.m不能起动

在U´=0.9UN时能起动97chapter012章电机电器及其控制在80%额定负载时不能起动在50%额定负载时可以起动(3)(2)Ist

=7IN=784.2=589.4A98chapter012章电机电器及其控制例3:对例1中的电动机采用自耦变压器降压起动，设起动时加到电动机上的电压为额定电压的64%，求这时的线路起动电流Ist´´和电动机的起动转矩Tst´。解：99chapter012章电机电器及其控制12.3三相异步电动机的控制12.3.3行程控制12.3.1常用低压控制电器12.3.2鼠笼式电动机的基本控制12.3.4时间控制100chapter012章电机电器及其控制本章要求：1.了解常用低压电器的结构、功能和用途。2.掌握自锁、联锁的作用和方法。3.掌握过载、短路和失压保护的作用和方法。4.掌握基本控制环节的组成、作用和工作过程。能读懂简单的控制电路原理图、能设计简单的控制电路。101chapter012章电机电器及其控制12.3.1常用低压控制电器一、手动电器1.闸刀开关电路符号QS不宜在带负载下切断电源，它只用作隔离电源，以便对电气设备在脱开电源情况下检修。102chapter012章电机电器及其控制2.按钮(b)结构按钮常用于接通和断开控制电路。按钮的外形图和结构如图所示。按钮开关的外形和符号(a)外形图常闭触点常开触点103chapter012章电机电器及其控制SB符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(启动按钮)复合按钮SBSB104chapter012章电机电器及其控制交流接触器的外形与结构1.交流接触器用于频繁地接通和断开大电流电路的开关电器。(a)外形(b)结构二、自动电器105chapter012章电机电器及其控制～M3~线圈辅助触点铁心衔铁电源电机主触点常闭常开弹簧106chapter012章电机电器及其控制~M3~107chapter012章电机电器及其控制～M3~线圈电源电机KM主触点常闭触点常开触点KMKMKM注意：同一接触器，各部分文字符号相同108chapter012章电机电器及其控制2.继电器

继电器和接触器的结构和工作原理大致相同。主要区别在于：

接触器的主触点可以通过大电流；继电器的体积和触点容量小，触点数目多，且只能通过小电流。所以，继电器一般用于控制电路中。109chapter012章电机电器及其控制(1)中间继电器

中间继电器触头容量小，触点数目多，用于控制线路。通常用于传递信号和同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。符号KA线圈常开触头KA常闭触头KA外形110chapter012章电机电器及其控制(2)时间继电器

是从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器。适用于定时控制★通电延时继电器★断电延时继电器KT线圈通电延时闭合常开触点KT通电延时断开常闭触点KTKT线圈断电延时断开常开触点KT断电延时闭合常闭触点KT111chapter012章电机电器及其控制（3）热继电器用于电动机的过载保护。(a)外形(b)结构112chapter012章电机电器及其控制~发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。发热元件杠杆工作原理结构原理图双金属片常闭触头热元件常闭触点FRFR113chapter012章电机电器及其控制（4）熔断器符号FU用于低压线路中的短路保护，即瞬时大电流的保护。114chapter012章电机电器及其控制用于自动往复控制或限位保护等。（5）行程开关(限位开关)(b)示意图结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。未撞击撞击(a)外形图ST常开触点常闭触点ST(c)符号115chapter012章电机电器及其控制电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法：★按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。

★控制线路由主电路(被控制负载所在电路)

和控制电路(控制主电路状态)组成。

★

属同一电器元件的不同部分(如接触器的线圈和触点)按其功能和所接电路的不同分别画在不同的电路中，但必须标注相同的文字符号。★所有电器的图形符号均按无电压、无外力作用下的正常状态画出，即按通电前的状态绘制。★

与电路无关的部件(如铁心、支架、弹簧等)在控制电路中不画出。116chapter012章电机电器及其控制分析和设计控制电路时应注意以下几点：★使控制电路简单，电器元件少，而且工作又要准确可靠★尽可能避免多个电器元件依次动作才能接通另一个电器的控制电路。★必须保证每个线圈的额定电压，不能将两个线圈串联。～220VKM1KM2117chapter012章电机电器及其控制12.3.2三相鼠笼式电动机的基本控制一、直接启停控制电路二、点动控制三、异地控制四、多台电动机的联锁控制五、电动机的正反转控制118chapter012章电机电器及其控制主电路控制电路1.电路SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M..熔断器热继电器发热元件开关接触器主触点起动按钮停止按钮接触器线圈接触器辅助触点热继电器动断触点一、电动机直接启停控制电路119chapter012章电机电器及其控制控制电路电动机的保护SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M..热继电器过载保护熔断器短路保护接触器零压、欠压保护热继电器动断触点主电路控制电路120chapter012章电机电器及其控制

短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。通常采用熔断器FU。

欠压是指电动机工作时，电压降低引起电流增加甚至使电动机停转，失压(零压)是指电源电压消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能自动重新起动(亦称自起动)，易造成人身或设备故障。常用接触器实现失压和欠压保护。

过载保护是为防止三相电动机在运行中电流长期超过额定值而设置的保护。常采用热继电器FR保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。121chapter012章电机电器及其控制KMFRKM..KMSB1SB2