电机与电气控制技术-课件

第15章电机与电气控制技术15.1磁路与变压器15.2异步电动机*15.3同步电动机*15.4直流电动机*15.5控制电机15.6电气控制技术基础第15章电机与电气控制技术15.1磁路与变压器15.2115.1磁路与变压器1磁路基础与磁路定律2变压器的工作原理3变压器的使用4特殊变压器简介15.1磁路与变压器2磁路：主磁通所经过的闭合路径。构成磁路的重要材料是铁磁性材料。i1.磁路基础与磁路基本定律1）磁路基础

线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通铁心（导磁性能好的磁性材料）线圈磁路：主磁通所经过的闭合路径。构成磁路的重要材料是铁磁32）磁路计算中的基本物理量一、磁感应强度（磁通密度）与磁场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁力线）。单位：韦伯1Tesla=104高斯B

的单位：特斯拉（Tesla）2）磁路计算中的基本物理量一、磁感应强度（磁通密度）4二、磁导率：表征各种材料导磁能力的物理量（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，则称为非磁性材料二、磁导率：表征各种材料导磁能力的物理量（亨/米）真空中的5三、磁场强度H

磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小为磁感应强度和导磁率之比。单位：B

：特斯拉：亨/米：安/米三、磁场强度H磁场强度是计算磁场所用的物理量，其大小6

磁性材料的磁性能：

1.非线性大小BH(I)

2.磁饱和性HB

根据磁性能，磁性材料又可分为三种：软磁材料（磁滞回线窄长。常用做磁头、磁心等）、永磁材料（磁滞回线宽。常用做永久磁铁）、矩磁材料（滞回线接近矩形。可用做记忆元件）。

3.磁滞性BHBrHc磁性材料的磁性能：1.非线性大小BH(I)2.磁饱7一.安培环路定律（全电流律）：3磁路的基本定律

磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分,等于通过这个闭合路径内电流的代数和.I1I2I3电流方向和磁场强度的方向符合右手定则，电流取正；否则取负。一.安培环路定律（全电流律）：3磁路的基本定律磁场中8

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。一般用F表示。F=NI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9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：IN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10对于均匀磁路磁路中的欧姆定律二.磁路的欧姆律：则：INSL注：由于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

称为磁阻对于均匀磁路磁路中的二.磁路的欧姆律：则：INSL注：由11磁路和电路的比较（一）磁路电路磁通INR+_EI磁压降磁动势电动势电流电压降U磁路和电路的比较（一）磁电磁通INR+_EI磁压降磁动势电动12基本定律

磁阻磁感应强度安培环路定律磁路IN欧姆定律电阻电流强度基氏电压定律基氏电流定律磁路与电路的比较(二)电路R+_EI基本定律磁阻磁感应安培环路磁路IN欧姆定律电阻电流基氏基13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----交流磁路磁路分析直流磁路交流磁路4磁路的分析励磁电流：在磁路中用来产生磁通的电流励磁电流直流----14IU一.直流磁路的分析直流磁路的特点:直流磁路和电路中的恒压源类似直流电路中

E

固定I

随R变化随变化

直流磁路中

F固定

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）IU一.直流磁路的分析直流磁路的特点:直流磁路和电路中的恒压15电路方程：一般情况下很小交流激励

线圈中产生感应电势二.交流磁路的分析：主磁通：漏磁通ui的感应电势

和

产生电路方程：一般情况下很小交流激励16假设则最大值有效值ui假设则最大值有效值ui17ui一定时磁动势IN随磁阻

的变化而变化。当外加电压U、频率f与线圈匝数N一定时，便确定下来。根据磁路欧姆定律当

交流磁路的特点:交流磁路和电路中的恒流源类似直流磁路中：

固定F随

变化直流电路中：

IS固定U

随R变化ui一定时磁动势IN随磁阻的变化而变化。当外加18交流磁路中磁阻对电流的影响电磁铁吸合过程的分析：

在吸合过程中若外加电压不变,则基本不变。iu

电磁铁吸合前(气隙大）

大起动电流大

电磁铁吸合后(气隙小）

小

电流小

如果气隙中有异物卡住，电磁铁长时间吸不上，线圈中的电流一直很大，将会导致过热，把线圈烧坏。注意：交流磁路中磁阻对电流的影响电磁铁吸合过程的分析：19(U不变，I不变）(I

随

Rm

变化）（U不变时，

基本不变）直流磁路交流磁路磁路小结（随Rm变化）(U不变，I不变）(I随Rm变化）（U不变时，直流20变压器功能：变电压：电力系统变阻抗：电子电路中的阻抗匹配（如喇叭的输出变压器）

变电流：电流互感器

2)变压器的工作原理变压器功能：变电压：电力系统变阻抗：电子电路中的阻抗21发电厂1.05万伏输电线22万伏升压变电站1万伏降压

变压器应用举例…降压实验室380/220伏降压仪器36伏降压发电厂输电线升压变电站降压变压器应用举例…降压实验室降压22单相变压器

变压器的基本结构和工作原理铁芯原边绕组副边绕组一.结构：单相变压器变压器的基本结构和工作原理铁芯原边副边一.结23变压器符号：工作过程：变压器符号：工作过程：24空载运行：原边接入电源，副边开路。接上交流电源

原边电流i1等于励磁电流i10

产生感应电动势二.工作原理

i10产生磁通

（交变）（方向符合右手定则）空载运行：原边接入电源，副边开路。接上交流电源原边电25结论：改变匝数比，就能改变输出电压。K为变比原、副边电压关系根据交流磁路的分析可得：时（变电压）结论：改变匝数比，就能改变输出电压。K为变比原、副边电压关系26负载运行Z

副边带负载后对磁路的影响：在副边感应电压的作用下，副边线圈中有了电流i2

。此电流在磁路中也会产生磁通，从而影响原边电流i1。但当外加电压、频率不变时，铁芯中主磁通的最大值在变压器空载或有负载时基本不变

。带负载后磁动势的平衡关系为：负载运行Z副边带负载后对磁路的27结论：原、副边电流与匝数成反比

由于变压器铁芯材料的导磁率高、空载励磁电流

很小，可忽略。即：原、副边电流关系（变电流）结论：原、副边电流与匝数成反比由于变压器铁芯材料的导28（变阻抗）原、副边阻抗关系从原边等效：结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。（变阻抗）原、副边阻抗关系从原边等效：结论：变压器原边的等29阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率RsRL信号源设：信号电压的有效值:U1=50V;信号内阻：Rs=100

;负载为扬声器，其等

效电阻：RL=8。求：负载上得到的功率解：（1）将负载直接接到信号源上得到的输出功率为：阻抗变换举例：扬声器上如何得到最大输出功率RsRL信号源设：30Rs（2）将负载通过变压器接到信号源上。输出功率为：设变比

则：结论：由此例可见加入变压器以后，输出功率提高了很多。原因是满足了电路中获得最大输出的条件（信号源内、外阻抗差不多相等）。Rs（2）将负载通过变压器接到信号源上。输出功率为：设变比31

额定电压

变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允许的电压值。

额定电流

变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。

额定容量

传送功率的最大能力。（理想）1变压器的铭牌数据（以单相变压器为例）

3)变压器的使用额定电压额定电流额定容量（理想）132容量SN输出功率P2

原边输入功率P1

输出功率P2注意：变压器几个功率的关系效率变压器功率因数容量：原边输入功率：输出功率：容量SN输出功率P2332变压器的效率(

)为防止涡流损失，铁芯一般由一片片导磁材料叠合而成。

变压器的损耗包括两部分：铜损(PCU)：绕组导线电阻所致。磁滞损失：磁滞现象引起铁芯发热，造成的损失。涡流损失：交变磁通在铁芯中产生的感应电流（涡流），造成的损失。铁损()：PFE2变压器的效率()为防止涡流损失，铁芯一般由一片片导磁材343变压器的外特性副边输出电压和输出电流的关系。即：U2I2U20U20：原边加额定电压、副边开路时，副边的输出电压。一般供电系统希望要硬特性（随I2的变化，U2变化不多）3变压器的外特性副边输出电压和输出电流的关系。即：U2I235

当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的磁通方向相同，则两个流入端称为同极性端（同名端）。或者说，当铁芯中磁通变化（增大或减小）时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。同极性端(同名端)AXax**4变压器绕组极性及连接方法AXax**当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的磁通方向相同36电器使用时两种电压（220V/110V）的切换：220V：联结2－3110V：联结1－3，2－4线圈的接法1324**电器使用时两种电压（220V/110V）的切换：220V：137220V：联结2－3励磁两种接法下线圈工作情况的分析**1324220V：联结2－3励磁两种接法下线圈工作情况的分析**38110V：联结1－3，2－41,32,4220V：联结2－31324**说明：两种接法下不变，所以铁芯磁路的设计相同励磁'110V：联结1－3，2－41,32,4220V：联结39问题1：在110V

情况下，如果只用一个绕组（N），行不行？答：不行（两绕组必须并绕）

原边有两个相同绕组的电源变压器（220/110），使用中应注意的问题：**13241,32,4N若两种接法铁芯中的磁通相等，则：问题1：在110V情况下，如果只用一个绕组（N），行不行？40问题2：如果两绕组的极性端接错，结果如何？结论：在极性不明确时，一定要先测定极性再通电。答：有可能烧毁变压器两个线圈中的磁通抵消烧毁感应电势电流

很大原因：**1324

’问题2：如果两绕组的极性端接错，结果如何？结论：在极性不明确41方法一：交流法AXax同极性端的测定方法若

说明

A

与

a

或

X

与

x

为同

极性端。把两个线圈的任意两端(X-x)连接,然后在

AX

上加一小电压

u。测量：

若

说明A

与

x或X与a是同

极性端；结论：方法一：交流法AXax同极性端的测定方法若42方法二：直流法mA表+_AXaxK+-**AXax+_K设K闭合时

增加。

感应电动势的方向，阻止

的增加。如果当K闭合时，mA表正偏，则A－a为同极性端;如果当K闭合时，mA表反偏，则A－x为同极性端结论：方法二：直流法mA表+_AXaxK+-**AXax+_K设K43

变压器设计中的一些概念(1)一定额定容量定铁芯窗口定导线直径定定

则（铜多、铁少）则（铜少、铁多）(,一定时,)变压器设计中的一些概念(1)一定额定容量定铁芯窗口定导线直44

在同样变比情况下，匝数多好，还是少好？（省铜）（费铁）截面积A

变压器设计中的一些概念(2)在同样变比情况下，匝数多好，还是少好？（省铜）（费铁）截面451自耦变压器ABP4)特殊变压器简介

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：原、副边千万不能对调使用，以防变压器损坏。因为N变小时，磁通增大，电流会迅速增加。1自耦变压器ABP4)特殊变压器简介使用时，462电压互感器：用低量程的电压表测高电压1.副边不能短路，以防产生过流；2.铁心、低压绕组的一端接地，以防在绝缘损时，在副边出现高压。使用注意：VR

N1（匝数多）保险丝

N2（匝数少）~u（被测电压）电压表被测电压=电压表读数

N1/N22电压互感器：用低量程的电压表测高电压1.副边不能短路，473电流互感器：用低量程的电流表测大电流（被测电流）N1（匝数少）N2（匝数多）ARi1i2电流表被测电流=电流表读数

N2/N11.副边不能开路，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，在副边出现过压。使用注意事项：3电流互感器：用低量程的电流表测大电流（被测电流）N1N24815.2异步电动机1.三相异步电动机的结构与工作原理2.三相异步电动机的机械特性3.三相异步电动机的使用4.单相异步电动机15.2异步电动机1.三相异步电动机的结构49交流电动机电动机直流电动机鼠笼式绕线式异步机同步机他励、并励、串励、复励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

电动机的分类交流电动机电动机直流电动机鼠笼式异步机他励、并励、串励、复励501.三相异步电动机的结构与工作原理磁铁闭合线圈1.三相异步电动机的结构与工作原理磁铁闭合51磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线长磁感应强度切割速度（右手定则）闭合导线产生电流i（左手定则）通电导线在磁场中受力磁极旋转导线切割磁力线产生感应电动势导线长磁感应强度切割速度521.线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致

结论：异步2.线圈比磁场转得慢1.线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致结论：异步2.线圈53三相异步机的结构YBZXAC转子定子定子绕组（三相）机座转子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。三相定子绕组：产生旋转磁场。线绕式鼠笼式鼠笼转子

三相异步机的结构YBZXAC转子定子定子绕组机座转子：在旋转54旋转磁场的产生AYCBZ异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极(•)电流出(

)电流入X旋转磁场的产生AYCBZ异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极(•55AXYCBZAXBYCZ合成磁场方向：向下AXYCBZAXBYCZ合成磁场方向：56XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得57旋转方向：取决于三相电流的相序。改变电机的旋转方向：换接其中两相旋转磁场的旋转方向旋转方向：取决于三相电流的相序。改变电机的旋转方向：换接其中58旋转磁场的转速大小

一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。则

同步转速（旋转磁场的速度）为：AXYCBZAXYCBZAXYCBZ旋转磁场的转速大小一个电流周期，旋转磁场在空间59极对数（P）的概念AXBYCZ此种接法下，合成磁场只有一对磁极，则极对数为1。即：AXYCBZ极对数（P）的概念AXBYCZ此种接法下，合成磁场只有一对磁60极对数（P）的改变C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形成的磁场则是两对磁极。AXBYCZ极对数（P）的改变C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'61极对数C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'极对数C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'62极对数和转速的关系极对数和转速的关系63三相异步电动机的同步转速极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速三相异步电动机的同步转速极对数每个电流周期同步转速64电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速:电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，

但

异步电动机无转距转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电流提示：如果电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速:电机转子转动方65

转差率

的概念：异步电机运行中:转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。即：电动机起动瞬间:（转差率最大）转差率的概念：异步电机运行中:转差率66例：异步电动机的额定转速nN=720r/min，电源频率为50Hz.求：电机是几极？额定转差率是多少？解：额定转速接近同步转速n0=750r/min该电机是8极电机例：异步电动机的额定转速nN=720r/min，电源频率为5671三相异步电动机的“电－磁”关系2三相异步电动机的机械特性i2转、定子电路R1R2i1u1e1e

1e2e

2：主磁通产生的感应电动势。：主磁通产生的感应电动势。e1e2、e

1e

2、设：则：定子边：1三相异步电动机的“电－磁”关系2三相异步电动机的机68R1R2i1u1e1e

1e2e

2同理得转子边：R1R2i1u1e1e1e2e2同理得转子边：69：转子感应电动势的频率：转子线圈匝数取决于转子和旋转磁场的相对速度：转子感应电动势的频率：转子线圈匝数取决于转子和旋转磁场的相70R1R2i1u1e1e

1e2e

2其中转子功率因数R1R2i1u1e1e1e2e2其中转子功率因数71电磁转矩T：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距之总和。常数每极磁通转子电流转子电路的转矩公式的推导

电磁转矩T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,常数每极磁72将其中参数代入：得到转矩公式将其中参数代入：得到转矩公式732三相电动机的机械特性根据转矩公式10n0Tn得特性曲线：2三相电动机的机械特性根据转矩公式10n0Tn得特性曲线74可见，转矩特性曲线会出现最大值Tmax，转差率为临界转差率sm三个结论（1）T、Tmax与U1成正比（2）Tmax与R2无关

（3）Sm与R2成正比可见，转矩特性曲线会出现最大值Tmax，转差率为临界转差率s75三个重要转矩n0Tn额定转矩：电机在额定电压下，以额定转速运行，输出额定功率时，电机转轴上输出的转矩。(1)（牛顿•米）nN三个重要转矩n0Tn额定转矩：电机在额定电76

如果

电机将会因带不动负载而停转。最大转矩：(2)电机带动最大负载的能力。n0Tn求解如果电机将会最大77过载系数：三相异步机

工作时，一定令负载转矩，否则电机将停转。致使注意：

（1）三相异步机的和电压的平方成正比，所以对电压的波动很敏感，使用时要注意电压的变化。（2）电机严重过热过载系数：三相异步机工作时，一定令负载78起动转矩：(3)电机起动时的转矩。n0Tn其中则体现了电动机带载起动的能力。若电机能起动，否则将起动不了。起动能力=Tst/TN起动转矩：(3)电机起动时的转矩。n079电动机的自适应负载能力

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。常用特性段n0nT

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。）直至新的平衡。此过程中，时，电源提供的功率自动增加。电动机的自适应负载能力电动机的电磁转矩可以随负载的变化80

机械特性和电路参数的关系与电压的关系结论：机械特性和电路参数的关系与电压的关系结论：81与转子电阻的关系R2的

改变

：鼠笼式电机转子导条的金属材料不同，线绕式电机外接电阻不同。

令：得：结论：与转子电阻的关系R2的改变：令：得：结论：82机械特性的软硬

硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起动特性好。

硬特性（R2小）软特性（R2大）

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。机械特性的软硬硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好831）三相异步机铭牌与技术数据（1）型号Y132M－4磁极数(极对数

p=2)同步转速1500转/分转差率3三相异步电动机的使用（2）转速:电机轴上的转速（n)。

如：

n=1440转/分1）三相异步机铭牌与技术数据（1）型号Y132M－84（3）联接方式：Y/

接法：

Y接法：

接法：ABCZXYABCZXYABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒：（3）联接方式：Y/接法：Y接法：85（4）额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.

说明：一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额定值的5％。线电压AZBYXC线电压ABCXYZ例：380/220Y/是指：线电压为380V时采用Y接法；当线电压为220V时采用接法。（4）额定电压：定子绕组在指定接法下应加的线电压.说86电压波动对电动机的影响电压波动对电动机的影响87（5）额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。如：

表示三角接法下，电机的线电流为11.2A，相电流为6.48A；星形接法时线、相电流均为6.48A。（6）额定功率：

额定功率指电机在额定运行时轴上输出的功率（），不等于从电源吸收的功率（）。两者的关系为：其中鼠笼电机

=72－93％（5）额定电流：定子绕组在指定接法下的线电流。如：表88例：三相异步电动机，PN=45kw。F=50Hz，nN=2970r/M

=91.5％，起动能力=2，求：s、TN、Tst、Tmax、P1N解：同步转速n0=3000r/MS=0.01例：三相异步电动机，PN=45kw。F=50Hz，nN=2989

额定负载时一般为0.7~0.9，空载时功率因数很低约为0.2~0.3。额定负载时，功率因数最大。注意：实用中应选择合适容量的电机，防止“大马”拉“小车”的现象。（7）功率因数(cos

1)：P2PN此外还有绝缘等级等参数，不一一介绍。cos

1额定负载时一般为0.7~0.9，空载时功902）三相异步机的起动起动电流：中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5~7倍。定子电流

原因：起动时，转子导条切割磁力线速度很大。转子感应电势转子电流大电流使电网电压降低

影响其他负载工作频繁起动时造成热量积累

电机过热影响：2）三相异步机的起动起动电流：中小型鼠笼91三相异步机的起动方法：（1）直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般采用直接起动。（2）降压起动。Y－

起动自耦降压起动（3）转子串电阻起动。以下介绍Y－

起动和转子串电阻起动。三相异步机的起动方法：（1）直接起动。二三十千瓦以下的异步92Y－

起动：

正常运行AZBYXC

起动ABCXYZ设：电机每相阻抗为Y－起动：正常运行AZBYXC起动ABCXYZ设93AZBYXC正常运行UPABCXYZ起动UP'（2）Y－

起动应注意的问题：（1）仅适用于正常接法为三角形接法的电机。

所以降压起动适合于空载或轻载起动的场合Y－

起动。AZBYXC正常UPABCXYZ起动UP'（2）Y－起94转子串电阻起动定子RRR线绕式转子起动时将适当的R串入转子绕组中，起动后将R短路。转子串电阻起动定子RRR线绕式转子起动时将适当的R串入转子绕95转子串电阻起动的特点：适于转子为线绕式的电动机起动。（1）（2）R2选的适当，转子串电阻既可以降低起动电流，又可以增加起动力矩。转子串电阻起动的特点：适于转子为线绕式的电动机起动。（1）96

方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。3）三相异步电动机的正、反转正转反转ABCM3~电源ABCM3~电源方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。397制动方法：

1.抱闸：加机械抱闸；

2.反接制动：停车时，将电动机接电源的意两相反接，使电动机由原来的旋转方向反过来，以达制动的目的；4）三相异步电动机的制动反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。即切割磁力线的速度很大，造成引起。注意：制动方法：4）三相异步电动机的制动反接制动时，定子旋转磁场98

4.发电反馈制动：

令电机转子的转速超过旋转磁场的同步转速，便会产生制动转矩。M3~+-运行制动n

F转子3.能耗制动：停车时，断开交流电源，接至直流电源上，产生制动转矩；n

Fno4.发电反馈制动：M+-运行制动nF转子3.能耗制动：995.三相异步电动机的调速1.改变极对数

有级调速。2.改变转差率

无级调速调速方法：ST5.三相异步电动机的调速1.改变极对数1003.改变电源频率(变频调速)

无级调速变频电源

可变

此种调速方法发展很快，且调速性能较好。其主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。3.改变电源频率(变频调速)无1014单相异步电动机1）单相异步电动机的工作原理结构：定子放单相绕组（其中通单相交流电）；转子一般用鼠笼式。定子转子

定子绕组定子中通入单相交流电后，形成脉动磁场。其磁感应强度按正弦分布，且随时间按正弦变化。4单相异步电动机1）单相异步电动机的工作原理结构：定子放单102单相异步电动机的特点：（1）自身没有起动转矩

....F转子导条及电流

当定子绕组产生的合成磁场增加时，根据右手螺旋定则和左手定则，可知转子导条左、右受力大小相等方向相反，所以没有起动转矩。单相异步电动机的特点：（1）自身没有起动转矩....F转子103（2）转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方向继续转动。其原理分析如下：

定子绕组产生的脉动磁场（

），可用正、反两个旋转磁场合成而等效。即：

+

-=

+

-=

mt

m

（2）转子借助其它力量转动后，外力去除后仍按原方定子104脉动磁场的分解④④⑥⑥⑧⑧

②②

-

+③③⑦⑦⑨⑨⑤⑤①①

+

-

脉动磁场的分解④④⑥⑥⑧⑧②②-+③③⑦⑦⑨⑨⑤⑤①105正反向旋转磁场的合成转矩特性合成转矩起动转矩为零。（正向）（反向）正转转反正反向旋转磁场的合成转矩特性合成转矩起动转矩（正向）（反向）106电容分相式起动2）单相异步电动机的起动~KDCWSTW:主绕组ST：启动绕组K：离心开关启动时开关K闭合，使两绕组电流相位差约为90°，从而产生旋转磁场，电机转起来；转动正常以后离心开关被甩开，启动绕组被切断。工作原理电容分相式起动2）单相异步电动机的起动~KDCWSTW:107罩极式单相电机定子磁极转子短路环

定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。

图中电机的转动方向：瞬时针旋转。因为没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先。罩极式单相电机定子转子短路定子通入电流以后，部分磁通108

单相异步电动机的功率小，主要制成小型电机。它的应用非常广泛，如家用电器（洗衣机、电冰箱、电风扇）、电动工具（如手电钻）、医用器械、自动化仪表等。

3）单相电机的使用

4）三相异步电动机的单相运行

三相异步电动机在运行过程中，若其中一相和电源断开，则变成单相运行。此时和单相电机一样，电机仍会按原来方向运转。但若负载不变，三相供电变为单相供电，电流将变大，导致电机过热。使用中要特别注意这种现象；三相异步电动机若在启动前有一相断电，和单相电机一样将不能启动。此时只能听到嗡嗡声，长时间启动不了，也会过热，必须赶快排除故障。单相异步电动机的功率小，主要制成小型电机。它的应用非109*15.3同步电动机*15.4直流电动机*15.5控制电机三节内容从略*15.3同步电动机*15.4直流电动机*15.5控制11015.6电气控制技术1常用低压控制电器2基本控制环节3电动机的保护4控制电路综合举例15.6电气控制技术1常用低压控制电器111低压电器配电电器控制电器开关熔断器……接触器继电器起动器……时间继电器热继电器……1低压电器简介低压配电控制开关接触器时间继电器1低压电器简介1121）刀闸开关控制对象：380V，5.5kW以下小电机

考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应如下选择：（3~5)*异步电机额定电流电路符号QS1）刀闸开关控制对象：考虑到电机较大的起动电流，刀电路1132)熔断器作用：用于短路保护。电路符号FU熔体额定电流的选择：3.频繁起动的电机异步电机的起动电流

Ist=(5~7)额定电流2.一般电机（稍大）1.无冲击电流的场合（如电灯、电炉）安秒特性tIF2)熔断器作用：用于短路保护。电路符号FU熔体额定电流1143)按钮（带自锁、不带自锁）常开(动合)按钮电路符号SB常闭(动断)按钮电路符号SBSB复合按钮复合按钮：常开按钮和常闭按钮做在一起。电路符号3)按钮（带自锁、不带自锁）常开(动合)按钮电路符号SB常闭1154)行程开关用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。常开（动合）触头电路符号ST常闭（动断）触头电路符号ST4)行程开关用作电路的限位保护、行程控制、结构与按钮类似，但116~~~线圈铁芯衔铁主触头弹簧辅助触头M3~电机5)接触器动作过程线圈通电衔铁被吸合触头闭合电机接通电源~~~线圈铁芯衔铁主触头弹簧辅助M电机5)接触器动作过程线圈117接触器有关符号：接触器线圈接触器主触头－－用于主电路（流过的电流大，需加灭弧装置）常开常闭接触器辅助触头－－用于控制电路（流过的电流小，无需加灭弧装置）接触器控制对象：电动机及其它电力负载接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。接触器有关符号：接触器线圈接触器主触头－－用于主电路常开常闭118简单的接触器控制ABCM3~刀闸起隔离作用自保持停止按钮起动按钮简单的接触器控制ABCM刀闸起隔离作用自保持停止起动1196)继电器

继电器和接触器的工作原理一样。主要区别在于，接触器的主触头可以通过大电流，而继电器的触头只能通过小电流。所以，继电器只能用于控制电路中。中间继电器电压继电器电流继电器时间继电器（具有延时功能）热继电器（做过载保护）…...继电器类型：6)继电器继电器和接触器的工作原理一样。主要区别120发热元件功能：过载保护热继电器结构：I常闭触头双金属片工作原理：

发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。扣板发热元件功能：过载保护热继电器结构：I常闭触头双金工作原理：121热继电器的符号发热元件串联在主电路中串联在控制电路中常闭触头FRFR热继电器的符号发热元件串联在主电路中串联在控制电路中常闭触头122

电机起动、停车（点动、连续运行、多地点控制、顺序控制等）

电机正反转控制

行程控制

时间控制

速度控制……2.基本控制环节电机起动、停车（点动、连续运行、多地点2.基本控制环节1231)异步机的直接起动（1）M3~ABCKMFUQSB'C'KMSB点动控制动作过程触头（KM）打开按钮松开线圈（KM）断电

电机停转。触头（KM）闭合按下按钮（SB）

线圈（KM）通电电机转动；控制电路主电路1)异步机的直接起动（1）MABCKMFUQSB'C'KM124异步机的直接起动（2）电动机连续运行KM自保持自保的作用按下按钮（SB），线圈（KM）通电，电机起动；同时，辅助触头（KM）闭合，即使按钮松开，线圈保持通电状态，电机连续运转。KMSB2C'M3~ABCKMFUQSB'SB1起动按钮停车按钮异步机的直接起动（2）电动机连续运行KM自保持自保的作用按下125KMSB1KMSB2KHM3~ABCKMFUQSKH异步机的直接起动+过载保护发热元件热继电器触头KMSB1KMSB2KHMABCKMFUQSKH异步机的直接126例如：甲、乙两地同时控制一台电机KMSB1甲SB2甲KMSB1乙SB1乙方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。多处控制乙地甲地例如：甲、乙两地同时控制一台电机KMSB1甲SB2甲KMSB127FU方法一：用复合按钮。点动+连续运行(1)SB3：点动SB2：连续运行控制关系该电路缺点：动作不够可靠。KMSB1KMSB2KHSB3主电路控制电路QSKHM3~ABCKMFU方法一：用复合按钮。点动+连续运行(1)SB3：点动控制128点动+连续运行(2)SBKASB1KASB2KHKMKAM3~ABCKMFU方法二：加中间继电器（KA）。控制关系SB：点动SB2：连续运行点动+连续运行(2)SBKASB1KASB2KHKMKAMA1292电机的正反转控制(1)KMFKMFSB1SBFKHM3~ABCKMFFUQSKHKMRKMRKMRSBR

该电路必须先停车才能由正转到反转或由反转到正转。SBF和SBR不能同时按下，否则会造成短路！操作过程：

SBF正转SBR反转停车SB12电机的正反转控制(1)KMFKMFSB1SBFKHMA130电机的正反转控制(2)--加互锁互锁作用：正转时，SBR不起作用；反转时，SBF不起作用。从而避免两触发器同时工作造成主回路短路。KMFSB1KMFSBFKHKMRKMRKMFKMRM3~ABCKMFFUQSKHKMRSBR互锁电机的正反转控制(2)--加互锁互锁作用：正转时，SBR131KMFSB1KMFSBFKHKMRKMRKMRKMFSBR电机的正反转控制(3)--双重互锁KMRM3~ABCKMFFUQSKH电器互锁机械互锁双保险机械互锁（复合按钮）电器互锁（互锁触头）KMFSB1KMFSBFKHKMRKMRKMRKMFSBR电1323行程控制KMRM3~ABCKMFFUQSKH

行程控制实质为电机的正反转控制，只是在行程的终端要加限位开关。正程逆程BA3行程控制KMRMABCKMFFUQSKH行程控133行程控制电路（1）

控制回路KMFKHKMRSB1KMFSB2STASB3STBKMRKMRKMF限位开关正程限位开关STASTB逆程至右极端位置撞开STA

动作过程SB2

正向运行电机停车（反向运行同样分析）行程控制电路（1）控制回路KMFKHKMRSB1KMFSB134行程控制(2)--自动往复运动正程逆程电机工作要求：1.能正向运行也能反向运行2.到位后能自动返回行程控制(2)--自动往复运动正程逆程电机工作要求：1.135电机STaSTbKMRSBRKMFKHKMFSB1KMFSBFKMRKMRSTaSTb自动往复运动控制电路

限位开关采用复合式开关。正向运行停车的同时，自动起动反向运行；反之亦然。关键措施电机STaSTbKMRSBRKMFKHKMFSB1KMFSB136时间继电器定时类型：钟表式空气式电子式阻容式数字式4定时控制。。。。。。。。时间继电器钟表式空气式电子式阻容式4定时控制。。。。。。137空气式时间继电器的工作原理常开触头延时闭合

常闭触头延时打开

线圈衔铁常闭触头常开触头线圈通电

衔铁吸合（向下）连杆动作触头动作动作过程空气式时间继电器的工作原理常开触头常闭触头线圈衔铁常闭触头常138时间继电器触头类型断电式常闭断电后延时闭合常开断电后延时断开通电式瞬时动作延时动作常闭触点常开触点常开通电后延时闭合常闭通电后延时断开时间继电器触头类型断电式常闭常开通电式瞬延常闭触点常139KMFUQSKH电机绕组A'xB'yC'zKM-YA'B'C'XYZY

ZB'YXC'A'KM-

定时控制--举例：主电路（1）电机的Y－起动KM-Y闭合，电机接成Y形；KM-闭合，电机接成形。KMFUQSKH电机A'xB'yC'zKM-YA'B'C'140KMFUQSKH电机A'xB'yC'zKM-YKM-

KM-

KTKTKM-YKM-YKM-

KM-

KTKM-

KMSB1SB2KMY－起动控制电路KH主电路接通电源延时KT

KM-

KM-Y

Y

转换完成SB2

KM

KT

KM-Y

KM-

KMFUQSKH电机A'xB'yC'zKM-YKM-K141控制要求：1.M1起动后，M2才能起动2.M2可单独停（2）顺序控制＃2电机M2＃1电机M1控制要求：（2）顺序控制＃2电机M2＃1电机M1142顺序控制电路（1）：两电机只保证起动的先后顺序，没有延时要求。

FUKM2KH2ABCFUM3~ABCKM1KH1M3~主电路KM1KM2SB3SB4KH2KM2KM1SB1SB2KH1KM1控制电路顺序控制电路（1）：两电机只保证起动的先后顺序，FUKM2K143不可以!两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头（KM1）的负荷过重。M3~KM1KHKM2KHM3~KM2KM1SB2KM2KM1SB3SB1主电路控制电路这样实现顺序控制可不可以?不可以!MKM1KHKM2KHMKM2KM1SB2KM2144KM1SB1SB2KTKHKM1KM2KM2KM2KT顺序控制电路(2)：M1起动后，M2延时起动。SB2

KM1

KT

KM2

延时

KM2

M1起动KT

M2起动主电路同前控制电路KM1SB1SB2KTKHKM1KM2KM2KM2KT顺序控145KM1SB1SB2KTKHKM1KM2KM2KT

实现M1起动后M2延时起动的顺序控制，用以下电路是否可以？SB2

KM1

KT

KM2

延时

KM2

M1起动M2起动

不可以！继电器、接触器的线圈有各自的额定值，线圈不能串联。KM1SB1SB2KTKHKM1KM2KM2KT实现M1起1465速度控制动触点静触点外环工作原理

速度继电器的轴由电动机带动，其外环转动到一定速度时，撞击动触点，使常开触点闭合，常闭触点打开。速度继电器5速度控制动触点静触点外环工作原理速度继电器的轴由电147速度控制－反接制动电路M3~KM1RKM2KM1SB1KSKM2KM2SB2KM1KM1SB1KM2KS

正常工作时，KM1通电，电机正向运转，速度继电器（KS）常开触头闭合；停车时，按SB1，KM1断电，KM2通电，开始反接制动，当电机的速度接近零时，KS打开，电机停止运转，反接制动结束。限流电阻速度控制－反接制动电路MKM1RKM2KM1SB1KSKM21483.电动机的保护电动机保护的类型：失压保护：采用继电器、接触器控制短路保护：加熔断器过载保护：加热继电器3.电动机的保护电动机保护失压保护：采用继电器、接触器控制149M3~ABCKMFUQS主电路KMSB1KMSB2控制电路1失压保护：采用继电器、接触器控制

采用继电器、接触器控制后，电源电压<85%时，接触器触头自动断开，可避免烧坏电机；另外，在电源停电后突然再来电时，可避免电机自动起动而伤人。MABCKMFUQS主KMSB1KMSB2控制电路1失压1502短路保护：加熔断器频繁起动的电机：

异步电动机的起动电流（Ist）约为额定电流（IN）的(5~7）倍。