电机与电气控制基础 课件 杨清德 第1、2章 低压电器与变压器、电动机基础知识

第1章低压电器与变压器《电机与电气控制基础》

引言常用低压电器变压器基础知识变压器的应用特殊用途变压器结论目录CATALOGUE《电机与电气控制基础》

01引言《电机与电气控制基础》

低压电器概述常用低压电器包括刀开关、组合开关、低压断路器、熔断器等，用于电路中的各种功能。低压电器作用在电路中起控制、保护、测量、指示和调节等作用。按用途分类配电电器用于电能分配，控制电器用于电路控制。按动作方式分类手动电器需人工操作，自动电器可自动响应电路变化。基本结构单相变压器含铁芯、绕组等部件，三相变压器包括器身、油箱、冷却、调压、保护和出线套管等部分。功能与应用变压器在电力系统中起着至关重要的作用，实现电能的稳定传输与合理分配。额定值包括额定容量、电压、电流和频率。基础知识变压器基于电磁感应原理，通过互感作用进行电能传输、电压变换及电流调节。变压器简介三相变压器联结组别主要采用星形联结及三角形联结两种方法。电器与变压器应用01变压器并联运行条件接线组别、变压比、阻抗电压百分数相同，容量比不超3:1。02并联运行的优点提高供电可靠性和经济性。03变压器损耗与效率包括铜损耗、铁损耗和空载损耗，效率为输出与输入功率之比。0402常用低压电器《电机与电气控制基础》杨清德

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杨波主编01结构组成低压电器由感测部分与执行部分组成，分别负责检测电路参数和执行电路通断。低压电器基本知识02功能作用低压电器具备控制、保护、测量、指示和调节功能，确保电路安全稳定运行。03分类方式低压电器可根据用途、动作方式及执行机构进行多种分类。由多个开关组合而成，可控制多个电路通断，内部结构较复杂。组合开关用于控制电机正反转，具停止、正转、反转三个位置。倒顺开关通过手动操作刀闸来控制电路通断，结构简单，价格低廉，应用广泛。刀开关手动低压电器由多个开关组合而成，可控制多个电路通断，内部结构较复杂。组合开关用于控制电机正反转，具停止、正转、反转三个位置。倒顺开关通过手动操作刀闸来控制电路通断，结构简单，价格低廉，应用广泛。刀开关手动低压电器低压断路器基本结构触点系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳或框架。种类塑料外壳式、框架式、漏电保护式功能在电路故障时自动动作，减少损害。选用

工作电压、额定电流通断能力、整定电流低压断路器基本结构触点系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳或框架。种类塑料外壳式、框架式、漏电保护式功能在电路故障时自动动作，减少损害。选用

工作电压、额定电流通断能力、整定电流熔断器基本结构熔体、熔管、熔座种类半封闭插入式、有填料螺旋式、有填料封闭管式、无填料封闭管式、有填料管式快速熔断器、电子熔断器、自复熔断器选用（1）根据使用环境和负载性质选择类型。（2）额定电压大于电路的额定

电压。（3）额定电流不可大于熔管的额定电流。（4）上、下级电路保护熔体要配合。按动作原理有空气阻尼式、电磁式、电动式、电子式；按延时方式有通电延时、断电延时。在电路中实现延时闭合或断开。主要包括电磁系统、延时机构、触点等部分。需考虑延时方式、类型、线圈电压及电源参数变化的选择。时间继电器种类划分功能作用结构组成选用要点结构组成作用功能由转子、定子和触点三个主要部分组成。通过控制电路的开关，实现对电机运行状态的调节。速度继电器应用实例速度继电器，一种典型的自动低压电器应用。重要性在电机控制和电路保护中发挥着关键作用。结构组成由电磁系统、触点系统、灭弧系统及其他装置构成。工作状态分为失电状态（释放）和得电状态（动作），用于控制电路的通断。技术规格关键参数包括额定电压、额定电流及通断能力。选用要点需综合考虑类别、容量、电压及环境条件进行选择。交流接触器03变压器基础知识《电机与电气控制基础》杨清德

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杨波主编变压器简介功能电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）种类电力变压器、试验变压器、仪用变压器、特殊变压器；单相、三相特点低磁饱和强度、高磁导率、小窗口深度、大铁芯截面应用广泛用于电力系统、电气设备等领域，实现电能变换与传输的关键设备变压器的基本结构额定值包括额定容量、额定电压、额定电流、额定频率。单相变压器结构由铁芯（铁心柱和铁轭）和绕组（同心式和交叠式）组成。三相变压器主要构成包括器身、油箱、冷却装置等部件。其他关键部分调压装置、保护装置、出线套管、油枕、绝缘套管、分接开关。变压器的基本工作原理变压器基于电磁感应现象，通过互感作用实现电能的传输、电压的变换以及电流的调节。01调整原、副线圈的匝数比，可以实现电压的升高或降低。02u1/u2=N1/N20304变压器的应用《电机与电气控制基础》杨清德

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杨波主编星形联结定义将变压器的三个绕组接至三相电源，各绕组电压为相电压。适用于低压电网和家电。三相变压器的联结组别三角形联结特点三个绕组首尾连接成闭合三角形。适用于高压电网和特种变压器。联结组别选择依据根据应用场合和需求选择。需隔离电路选星形，需变压选三角形。01并联条件需满足接线组别、变压比、阻抗电压百分数相等，容量比不超3:1，确保运行稳定可靠。变压器的并联运行02优点分析提高供电可靠性和经济性，通过并联连接多个变压器，共同承担供电任务，提升系统容错性。03注意事项保证各变压器参数相近，避免过载或空载，确保接线正确且固定牢固。变压器的损耗和效率提高效率的方法为了提高变压器的效率，可以采取一些措施来减少损耗。例如，选择适合的磁通密度、优化绕组结构、选择适合的冷却方式等。效率变压器的效率定义为输出功率P2与输入功率P1之比，即η=P2/P1。在实际运行中，由于损耗的存在，变压器的效率总是小于100%。损耗铜损耗PCu铁损耗PFe空载损耗Po用于比较不同变压器参数，通过计算标么值，分析和选择合适的变压器。标么值测定变压器空载损耗和空载电流，通过测量空载时的输入功率和电流进行计算。空载试验测定变压器短路损耗和阻抗，通过测量短路时的输入功率和电流得出结果。短路实验变压器的参数测定010203外部故障：包括绝缘击穿、线路故障等，主要由雷击、电晕等外部因素引发。变压器渗漏：一种常见的故障，会引发绝缘损坏、油位下降，严重时可能导致变压器停运。内部故障：主要涉及绕组故障、铁芯故障等，多因变压器内部结构或材料缺陷导致。故障影响：上述故障若不及时处理，均可能影响变压器的正常运行和使用寿命。变压器的最常见故障05特殊用途变压器《电机与电气控制基础》杨清德

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杨波主编特点具有变换和隔离功能，可将高电压/电流转为低电压/电流，确保测量安全准确。仪用互感器01种类主要分为电压互感器和电流互感器。02功能一变换功能，便于测量指示。03功能二隔离作用，保证操作安全。04功能变换和隔离大电流，便于测量和指示种类封闭式、敞开式特点保证测量和指示的安全性和准确性030201电流互感器主要分为油浸式和干式两种。种类具备变换和隔离功能，可将高电压转换为低电压，确保测量与指示的安全准确。特点实现电压的变换与隔离，便于进行测量和指示操作。功能核心电压互感器06结论《电机与电气控制基础》杨清德

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杨波主编ABCD低压电器定义用于控制、保护、测量、指示和调节电路的设备。低压电器与变压器概述常用低压电器包括刀开关、组合开关、低压断路器等。变压器定义用于电压、电流、阻抗变换及隔离、稳压的电磁感应设备。特殊用途变压器包括仪用互感器、电流互感器、电压互感器等。01刀开关手动低压电器，用于接通或断开电路，由动、静触点组成。常用低压电器与特殊用途变压器02组合开关由多个开关组合而成的手动低压电器，控制多个电路或设备。03倒顺开关自动低压电器，三个位置和六个动合触头，控制电机正反转。自动接通、断开电路，故障时自动切断，包括触点、灭弧系统、操作机构等。低压断路器电流超额定值时熔体熔断，切断电路，由熔体、熔管、熔座组成。熔断器用于控制设备启动、停止和复合按钮的自动低压电器。主令电器常用低压电器与特殊用途变压器能设定延时时间，实现电路的延时闭合或断开。时间继电器通过控制电路开关，调节电机的运行状态。速度继电器01020304由热元件、传动机构等组成，用于异步电动机的过载保护。热继电器未提及具体内容，但可能指用于特定应用或环境的变压器。特殊用途变压器常用低压电器仪用互感器：特殊变压器，将高电压变为低电压，便于测量和指示。电压互感器：将高电压变为低电压（100V），便于测量和保护。电流互感器：将大电流变为5A标准小电流，便于测量和保护。应用：电流、电压互感器在电力系统中起重要作用，保障安全与稳定运行。常用低压电器与特殊用途变压器基于电磁感应，通过互感作用实现电能传输、电压变换及电流调节。调整线圈匝数比可改变电压。变压器原理包括仪用互感器、电流互感器、电压互感器等，在电力系统中应用广泛。特殊用途变压器涉及三相变压器联结组别、并联运行、损耗与效率、参数测定等。变压器应用问题变压器是电力系统中的关键设备，用于保障电能传输的稳定性和安全性。变压器的重要性变压器基础知识与应用THANKS感谢观看《电机与电气控制基础》杨清德

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杨波主编第2章

电动机基础知识《电机与电气控制基础》杨清德

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杨波主编目录CATALOGUE01单相异步电动机及其应用02直流电动机及其应用03三相异步电动机及其应用《电机与电气控制基础》杨清德

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杨波主编01单相异步电动机及其应用《电机与电气控制基础》杨清德

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杨波主编单相异步电动机由定子和转子构成，定子包含硅钢片叠压成的铁心及主副绕组，而转子则根据具体结构类型（内转子、外转子或凸极式罩极）有所不同。基本结构当单相交流电通过主副绕组时，产生的磁场交互作用使电动机启动并运行。通过调整磁场强度和相位，可实现电动机的正转、反转及调速功能。工作原理单相异步电动机的结构及原理单相罩极异步电动机电动机采用罩极结构，通过改变极面形状和磁路结构，产生均匀的旋转磁场，实现启动和运行，适用于低转速或恒速运行场合。电阻分相启动单相异步电动机电动机通过电阻分相启动，利用电阻的阻尼作用产生启动转矩，适用于轻载或空载启动的场合。电容分相启动单相异步电动机电动机采用电容分相启动，利用电容的容性电流与主绕组感性电流的相位差产生旋转磁场，实现启动和运行。单相异步电动机的种类串联PTC调速通过在电路中串联PTC元件（正温度系数热敏电阻），利用其阻值随温度变化的特性，实现电动机调速。温度升高时，PTC元件阻值增大，电流减小，转速降低。晶闸管调速利用晶闸管的开关特性，通过控制晶闸管的导通角来调节电动机的端电压，实现调速。这种调速方式具有调速范围广、调节平滑等特点。串联电抗调速通过在电路中串联电抗器或电感线圈，利用其感抗作用减小电流，从而降低电动机转速。这种调速方式适用于需要平滑调速或降低转速的场合。绕组抽头调速通过改变电动机绕组抽头的接线方式，调整电动机的极数和电压，从而实现调速。L型接线适用于低电压高电流的场合，T型接线适用于高电压低电流的场合。单相异步电动机调速控制单相异步电动机的启动启动过程关键，需克服静摩擦与机械阻力，确保电动机顺畅进入运行状态。正反转控制方法通过调整绕组连接或改变磁场方向，实现电动机的正转与反转控制，满足不同工作需求。单相异步电动机启动与反转控制故障排查遇到电源电压正常但电动机不转的情况，应检查电路、绕组及启动装置，确保无故障。故障处理接通电源后熔丝熔断，应立即检查电路中是否存在短路或过载情况，及时排除故障。运行监控运行时温度过高，需检查通风散热情况，确保电动机在运行中不过热，延长使用寿命。噪声振动原因运行时噪声大或振动过大，可能是机械故障或不平衡引起，需检查并调整。绝缘性能维护绝缘性能下降导致外壳带电，应检查绝缘材料及安装环境，避免漏电事故发生。单相异步电动机典型故障处理0102030405单相异步电动机典型故障处理1.电源电压正常，但通电后电动机不转；2.接通电源后熔丝熔断；3.运行时温度过高；4.运行时噪声大或振动过大；5.绝缘性能下降，外壳带电。单相异步电动机典型故障处理1.电源电压正常，但通电后电动机不转2.接通电源后熔丝熔断3.运行时温度过高4.运行时噪声大或振动过大5.绝缘性能下降，外壳带电02直流电动机及其应用《电机与电气控制基础》杨清德

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杨波主编直流电动机的基本结构直流电动机由定子和转子构成，定子包括机座、电枢、电刷和换向器，而转子则为旋转的电枢。直流电动机出线端标记直流电动机出线端的标记见表2-5，遵循一定规则，便于维护人员快速识别和维修。直流电机的优缺点直流电机控制性能佳、速度易调、技术成熟且成本低，但速度提升受限、电刷易故障、维修成本高。直流电机的种类及应用直流电机分为他励、并励、串励和复励四种，每种电机都有其特定的应用场景，如他励电机常用于电力机车。直流电动机的结构及种类01020304启动需高转矩、限流并简稳装置，采用全压、串电阻或降压启动方式。直流电动机的启动直流电动机的制动方式多样，包括机械制动和电气制动（能耗、反接、回馈）。直流电动机的制动电枢串电阻、变电压或调主磁通均可调节直流电动机速度，满足不同工况需求。直流电动机的调速直流电动机的启动、制动和调速010203直流电动机的使用与维护直流电动机的选用直流电动机的选用需根据具体应用场景而定，不同类型的直流电动机适用于不同的设备和工作条件。直流电动机使用前的检查使用直流电动机前，需检查电压、电流、转向及机械部件运转情况，确保电机正常运行。直流电动机的使用使用直流电动机时，需注意电压电流匹配、启动停止规范、防潮防尘等，确保电机安全高效运行。直流电动机的常见故障直流电动机常见故障包括不能启动、转速异常、电刷火花大、过热冒烟及机座带电等。伺服电动机的分类调速方式控制方式选用考虑因素电磁式直流伺服电动机通过定子励磁绕组直流励磁，而永磁式直流伺服电动机则采用永久磁铁作为磁极，省去了励磁绕组。常用的有：电枢中串入电阻调速、改变电枢电压调速、改变电动机主磁通调速。电磁式和永磁式直流伺服电动机的控制方式包括电枢控制和磁场控制，通过改变电枢电压或磁通来实现对电动机性能的调节。在选用直流伺服电动机时，需要考虑额定电压、额定转矩和额定转速等关键参数，以确保电动机能够满足实际应用的需求。直流伺服电动机03三相异步电动机及其应用《电机与电气控制基础》杨清德

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杨波主编电动机的种类按转速与频率关系分：同步、异步；按结构尺寸分：大型、中型、小型；按转速分：恒转速、调速、变速电动机；三相异步电动机的种类及结构按机械特性分：普通笼型、深槽笼型、双笼型、特殊双笼型、绕线转子型；按安装结构分：卧式、立式、带底脚式、带凸缘式；按工作额度分：断续式、连续式、间歇性；按保护方法分：开启式、防护式、封闭式、防爆式；按通风降温分：自扇冷式、自冷式、他扇冷式、管道通风式；按绝缘等级分：E级、B级、F级、H级。三相交流异步电动机的结构由定子和转子组成。定子是固定部分，包含电磁铁心和三相绕组；转子是旋转部分，由鼠笼式导条和铁心组成。三相异步电动机的种类及结构三相异步电动机根据电磁感应原理工作，通过三相绕组中的电流相互作用产生旋转磁场，从而驱动转子旋转。旋转磁场及其产生旋转磁场的速度与电源频率f1和磁极对数p有关，公式为n1=60f1/p表示磁极转速与电源频率和磁极对数间的关系。旋转磁场的速度旋转磁场的旋转方向与绕组中电流的相序有关，即电流的相序决定了旋转磁场的旋转方向。旋转磁场的方向三相异步电机的工作原理转差率是描述三相异步电动机运行状态的重要参数，它表示转子的实际转速与旋转磁场速度之间的差值与旋转磁场速度之间的比值。转差率三相异步电机具有发电机状态、电动机状态和电磁制动状态三种运行状态，可通过改变输入电流或电压来调整。三相异步电机的三种运行状态三相异步电机的工作原理三相异步电动机的反转控制通过调整电源相序来改变电动机的旋转方向，具体操作是交换任意两根电源线，即可实现电动机的反转。三相异步电动机接法三相异步电动机的接法包括星形接法和三角形接法，星形接法是将三相绕组的末端连接在一起，首端分别接入三相电源。三相异步电动机的启动控制启动方式有两种种。直接启动简单可靠，降压启动通过降低定子电压来减小启动电流和启动转矩，适用于大容量电动机。三相异步电动机的控制三相异步电动机的制动控制机械制动通过制动装置使电动机迅速停止，电力制动包括反接制动和能耗制动，反接制动通过改变电源相序使电动机反转制动。三相异步电动机的调速用接触器控制的双速电动机调速电路简单可靠，用时间继电器控制的双速电动机电路可实现自动换