第5章-变压器和三相异步时机及其控制ppt课件(全).ppt

第第5章变压器和三相异步电动机及其控制章变压器和三相异步电动机及其控制 学习要点学习要点 磁路的基本概念磁路的基本概念 变压器的工作原理及使用变压器的工作原理及使用 三相异步电动机的结构、工三相异步电动机的结构、工作原理及使用作原理及使用 继电继电-接触器控制系统接触器控制系统由铁磁物质所组成的，能使绝大部分磁通通过的路径称为磁路。由铁磁物质所组成的，能使绝大部分磁通通过的路径称为磁路。第第5章变压器和三相异步电动机及其控制章变压器和三相异步电动机及其控制 5.1磁路的基本知识磁路的基本知识磁路的基本概念磁路的基本概念 2磁通磁通1磁感应强度磁感应强度B 磁感应强度磁感应强度B是表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量，它是一个矢量。磁是表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量，它是一个矢量。磁感应强度与产生它的电流之间的方向关系满足右螺旋法则。感应强度与产生它的电流之间的方向关系满足右螺旋法则。单位为特斯拉，简称特，用字母单位为特斯拉，简称特，用字母T表示。表示。在均匀磁场中，磁感应强度在均匀磁场中，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过该的乘积，称为通过该截面的磁通截面的磁通，又称为磁通密度。，又称为磁通密度。或或 磁磁通通的的单单位位是是韦韦伯伯，简简称称韦韦，用用字字母母W b表表 示示。磁路的主要物理量磁路的主要物理量3磁导率磁导率磁磁导导率率是用来表征物是用来表征物质导质导磁能力的物理量，它的磁能力的物理量，它的单单位是位是H/m（亨（亨/米）。米）。实验测实验测出，出，真空（或空气）的磁真空（或空气）的磁导导率是一个常数，率是一个常数，为为H/m其他物其他物质质的磁的磁导导率率与真空的磁与真空的磁导导率率0的比的比值值，称，称为该为该物物质质的相的相对对磁磁导导率率r，即，即 磁场强度磁场强度H是为了方便分析和计算磁路而引入的一个物理量，它也是一个矢量，是为了方便分析和计算磁路而引入的一个物理量，它也是一个矢量，反映的是电流产生的磁场中某点磁场的强弱和方向，而与磁场中有无磁介质无关。反映的是电流产生的磁场中某点磁场的强弱和方向，而与磁场中有无磁介质无关。4磁场强度磁场强度H或或 单位是安单位是安/米（米（A/m）。）。铁心中的磁通铁心中的磁通与通过线圈的电流与通过线圈的电流I、线圈、线圈匝数匝数N以及磁路横截面面积以及磁路横截面面积S成正比，与磁路成正比，与磁路的长度的长度l成反比，还与组成磁路铁心的磁导率成反比，还与组成磁路铁心的磁导率成正比，成正比，F=IN称为磁动势，单位为安培（称为磁动势，单位为安培（A）；）；Rm=l/s称为磁阻，单位为称为磁阻，单位为1/亨亨（1/H）。F反映励磁电流的大小；反映励磁电流的大小；Rm反映磁路对磁通所具有的阻碍特性，其大小反映磁路对磁通所具有的阻碍特性，其大小由铁心材料及其形状尺寸决定。由铁心材料及其形状尺寸决定。磁路欧姆定律磁路欧姆定律1电磁关系电磁关系 设线圈电阻为设线圈电阻为R，线圈的匝数为，线圈的匝数为N，当在线圈，当在线圈两端加上正弦交流电压两端加上正弦交流电压u时，就有交变励磁电流时，就有交变励磁电流i流流过，在交变磁动势过，在交变磁动势Ni的作用下产生交变的主磁通的作用下产生交变的主磁通和漏磁通和漏磁通。铁铁心心线线圈的漏磁圈的漏磁电电感感L是一个常数，是一个常数，为为交流铁心线圈电路交流铁心线圈电路 铁心线圈是一个非线性电感元件，铁心线圈的等效主磁电感铁心线圈是一个非线性电感元件，铁心线圈的等效主磁电感L与励磁电流与励磁电流i的关的关系类似于系类似于与与H的变化关系。的变化关系。设主磁通设主磁通 线圈电阻上的电压降线圈电阻上的电压降Ri和漏磁通电动势和漏磁通电动势e都很小，与主磁通电动势都很小，与主磁通电动势e比较，均可忽略。比较，均可忽略。是主电动势是主电动势e的幅值，其有效值的幅值，其有效值 外加外加电压电压的相位超前于的相位超前于铁铁心中磁通心中磁通90，外加，外加电压电压的有效的有效值值当当线线圈匝数圈匝数N、外加、外加电压电压U和和频频率率f都一定都一定时时，铁铁心中的磁通最大心中的磁通最大值值将保持基本不将保持基本不变变。2功率损耗功率损耗 在交流铁心线圈电路中，除了在线圈电阻上有功率损耗外，铁心中也会有功率在交流铁心线圈电路中，除了在线圈电阻上有功率损耗外，铁心中也会有功率损耗。线圈上损耗的功率称为铜损损耗。线圈上损耗的功率称为铜损 铁心中损耗的功率称为铁损，铁损包括磁滞损耗和涡流损耗两部分。用铁心中损耗的功率称为铁损，铁损包括磁滞损耗和涡流损耗两部分。用PFe表示表示 1）磁滞损耗）磁滞损耗由磁滞现象所引起的损耗称为磁滞损耗，用由磁滞现象所引起的损耗称为磁滞损耗，用Ph表示。表示。2）涡流损耗）涡流损耗Pe由涡流所引起的损耗称为涡流损耗，用由涡流所引起的损耗称为涡流损耗，用Pe表示。表示。交流铁心线圈的功率损耗为交流铁心线圈的功率损耗为5.2变压器变压器变压器的结构变压器的结构变压器按铁心和线圈装配形式的不同，可分为心式和壳式两种变压器按铁心和线圈装配形式的不同，可分为心式和壳式两种 变压器的工作原理变压器的工作原理 连接电源的线圈称为原绕组（或原边），也称一次侧，匝数为连接电源的线圈称为原绕组（或原边），也称一次侧，匝数为N1，相对应的物理，相对应的物理量用量用u1、i1、e1表示；连接负载的线圈称为副绕组（或副边），也称二次侧，匝数为表示；连接负载的线圈称为副绕组（或副边），也称二次侧，匝数为N2，相应的物理量用，相应的物理量用u2、i2、e2表示。原绕组输入功率，副绕组输出功率。表示。原绕组输入功率，副绕组输出功率。1电压变换电压变换原、副绕组回路电压方程原、副绕组回路电压方程 2电流电流变换变换 当电源频率当电源频率f及原绕组线圈匝数及原绕组线圈匝数N1一定时，变压器主磁通的大小主要由外施电源电一定时，变压器主磁通的大小主要由外施电源电压压U1决定，而与负载大小无关。决定，而与负载大小无关。其相量形式为其相量形式为空载电流空载电流i10很小，常可忽略不计很小，常可忽略不计 原、副绕组的磁动势在相位上近似反相，且电流有效值的关系原、副绕组的磁动势在相位上近似反相，且电流有效值的关系 3阻抗变换阻抗变换设变压器副边接一阻抗为设变压器副边接一阻抗为ZL的负载的负载 从一次侧看进去等效阻抗从一次侧看进去等效阻抗 从一次侧看进去的等效阻抗就变为从一次侧看进去的等效阻抗就变为k2ZL，实现了阻抗的变换，实现了阻抗的变换【例【例5-2】某交流信号源某交流信号源US=80V，内阻，内阻R0=200，负载电阻，负载电阻RL=50，试求：（，试求：（1）负载直接接入信号源时，负载获取的功率负载直接接入信号源时，负载获取的功率PL？（？（2）在信号源与负载之间接入一个输）在信号源与负载之间接入一个输出变压器，要使负载获得最大功率，那么变压器的电压比应取多少？负载获取的最大出变压器，要使负载获得最大功率，那么变压器的电压比应取多少？负载获取的最大功率功率PLmax是多少？是多少？解：（解：（1）负载直接接入信号源时）负载直接接入信号源时,电路电流电路电流 负载负载吸取的功率吸取的功率 WA （2）要使负载获得最大功率）要使负载获得最大功率,负载电阻等于信号源内阻。负载电阻等于信号源内阻。变压变压器的器的电压电压比比为为 信号源输出的电流信号源输出的电流 负载获得最大功率负载获得最大功率 A W 变压器的额定值和运行特性变压器的额定值和运行特性1变压器的额定值变压器的额定值1）额定电压）额定电压U1N、U2N2）额定电流）额定电流I1N、I2N3）额定容量）额定容量SN4）额定频率）额定频率fN 根据变压器的绝缘强度和允许温升所规定的一次侧应加的电压值叫做一次绕组的根据变压器的绝缘强度和允许温升所规定的一次侧应加的电压值叫做一次绕组的额定电压额定电压。当一次绕组加额定电压而二次侧开路时的二次绕组的电压叫做二次绕组的。当一次绕组加额定电压而二次侧开路时的二次绕组的电压叫做二次绕组的额定电压额定电压 变压器在额定运行条件下，一、二次绕组允许长时间通过的电流。三相变压器额变压器在额定运行条件下，一、二次绕组允许长时间通过的电流。三相变压器额定电流一律指线电流。定电流一律指线电流。变压器二次侧额定电压和额定电流的乘积。变压器二次侧额定电压和额定电流的乘积。变压器应接入的电源频率。变压器应接入的电源频率。2变压器的外特性和电压变化率变压器的外特性和电压变化率当当变压变压器一次器一次绕组电压绕组电压U1和和负载负载功率因数功率因数一定一定时时，二次，二次绕组电压绕组电压称称为变压为变压器的外特性。器的外特性。U2随负载电流随负载电流I2变化的关系变化的关系电压变化率电压变化率U 衡量变压器输出电压稳定性的主要指标。一般变压器的漏阻抗很小，故电压变化衡量变压器输出电压稳定性的主要指标。一般变压器的漏阻抗很小，故电压变化率不大，约在率不大，约在5%左右。左右。3变压器的损耗和效率变压器的损耗和效率输出功率输出功率P2与输入功率与输入功率P1之比称为变压器的效率，通常用百分数表示之比称为变压器的效率，通常用百分数表示。当外加电压当外加电压U1和频率和频率f一定时，铁损也基一定时，铁损也基本不变，故铁损又称为不变损耗。而铜损是本不变，故铁损又称为不变损耗。而铜损是由电流由电流I1、I2分别在一、二次绕组的电阻分别在一、二次绕组的电阻R1、R2上产生的损耗，它随负载电流的变化而变上产生的损耗，它随负载电流的变化而变化，故又称为可变损耗。化，故又称为可变损耗。变压器效率变压器效率与负载电流与负载电流I2的关系的关系【5-3】有一单相变压器，有一单相变压器，U1=220V，f=50Hz。空载时。空载时U20=110V，I10=1A，空载损，空载损耗功率耗功率P0=55W。二次侧接电阻额定负载时，。二次侧接电阻额定负载时，I1=9.2A，I2=18A，U2=106V，一次侧，一次侧输入功率输入功率P1=2120W。试求：。试求：（1）变压器的变比）变压器的变比k；（2）电压变化率）电压变化率U%；（3）效率及变压器的铁损耗）效率及变压器的铁损耗PFe、铜损耗、铜损耗PCu。解：（解：（1）变变比比 （2）电压变电压变化率化率 （3）效率）效率 铁损铁损 W铜损铜损 W5.3三相异步电动机三相异步电动机 电动机按其使用电源的种类不同，可分为交流电动机和直流电动机。交流电动机按电动机按其使用电源的种类不同，可分为交流电动机和直流电动机。交流电动机按其工作特点又分为同步电动机和异步电动机。异步电动机按电源的相数不同又分为单相异其工作特点又分为同步电动机和异步电动机。异步电动机按电源的相数不同又分为单相异步电动机和三相异步电动机。步电动机和三相异步电动机。三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构 三相异步电动机主要有定子和转子两部分组成，两部分之间由空气隙隔开。按照其三相异步电动机主要有定子和转子两部分组成，两部分之间由空气隙隔开。按照其转子结构的不同，将三相异步电动机分成笼型和绕线型两种。转子结构的不同，将三相异步电动机分成笼型和绕线型两种。定子定子 三相异步电动机的定子主要由机座、定子铁心和定子绕组等组成，是固定不动的部三相异步电动机的定子主要由机座、定子铁心和定子绕组等组成，是固定不动的部分。机座是用来固定和支撑定子铁心的，由铸铁或铸钢浇铸成型。定子铁心是电动机磁路分。机座是用来固定和支撑定子铁心的，由铸铁或铸钢浇铸成型。定子铁心是电动机磁路的一部分，装在机座的内壁上，由厚度为的一部分，装在机座的内壁上，由厚度为0.5mm，彼此相互绝缘的硅钢片叠成。，彼此相互绝缘的硅钢片叠成。在定子铁心的内圆周上冲压有均匀分布的线槽，槽内放置定子绕组，由绝缘导线绕在定子铁心的内圆周上冲压有均匀分布的线槽，槽内放置定子绕组，由绝缘导线绕制而成，绕组与铁心间有良好的绝缘。定子绕组是电动机的电路部分，共分三组，分布在制而成，绕组与铁心间有良好的绝缘。定子绕组是电动机的电路部分，共分三组，分布在定子铁心槽内，它们在定子内圆周空间的排列彼此相隔定子铁心槽内，它们在定子内圆周空间的排列彼此相隔120，构成对称的三相绕组。三相，构成对称的三相绕组。三相绕组根据需要可接成星形（绕组根据需要可接成星形（Y）和三角形（）和三角形（），由接线盒的端子板引出。），由接线盒的端子板引出。转子转子 三相异步电动机的转子主要由转子铁心、转子绕组、转轴及其风扇等组成，是能够进三相异步电动机的转子主要由转子铁心、转子绕组、转轴及其风扇等组成，是能够进行旋转的部分。转子铁心是电动机磁路的另一部分，一般用硅钢片叠成圆柱形，固定在转行旋转的部分。转子铁心是电动机磁路的另一部分，一般用硅钢片叠成圆柱形，固定在转轴上，铁心外圆周上有均匀分布的槽，槽内放置转子绕组。转子绕组按结构的不同可分为轴上，铁心外圆周上有均匀分布的槽，槽内放置转子绕组。转子绕组按结构的不同可分为笼型和绕线型两种。笼型转子绕组是由浇铸在转子铁心槽内的若干导电条组成的，两端分笼型和绕线型两种。笼型转子绕组是由浇铸在转子铁心槽内的若干导电条组成的，两端分别焊接在两个短接的端环上，并与风扇焊成一个整体，如果去掉铁心，转子绕组的外形就别焊接在两个短接的端环上，并与风扇焊成一个整体，如果去掉铁心，转子绕组的外形就像一个笼，故称笼型转子。像一个笼，故称笼型转子。三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理旋转磁场旋转磁场1）旋转磁场的产生）旋转磁场的产生 三相异步电动机的定子铁心槽内放置有对称的三相定子绕组三相异步电动机的定子铁心槽内放置有对称的三相定子绕组U1U2、V1V2、W1W2。设每相只含有一个绕组，三相绕组接成星形联结。当定子绕组的三个首端设每相只含有一个绕组，三相绕组接成星形联结。当定子绕组的三个首端U1、V1和和W1分别与三相交流电源分别与三相交流电源A、B、C接通时，在三相定子绕组中便有对称的三相交流电流接通时，在三相定子绕组中便有对称的三相交流电流iA、iB、iC。以。以iA作参考正弦量，则对称三相电流的瞬时表达式为作参考正弦量，则对称三相电流的瞬时表达式为 2）旋转磁场的方向）旋转磁场的方向 三相电源存在两种相序：正序和逆序。通入三相绕组的电流相序为三相电源存在两种相序：正序和逆序。通入三相绕组的电流相序为ABCA，即，即正序，得到的是顺时针旋转的磁场；如果调换三相电源的任意两根相线（如对调正序，得到的是顺时针旋转的磁场；如果调换三相电源的任意两根相线（如对调B与与C），），那么电源的相序即可发生改变，变为逆序那么电源的相序即可发生改变，变为逆序ACBA，逆序的三相电源接入三相定子绕，逆序的三相电源接入三相定子绕组时，产生的合成磁场的旋转方向就会改变。这就是说，如果改变相序，则旋转磁场的旋组时，产生的合成磁场的旋转方向就会改变。这就是说，如果改变相序，则旋转磁场的旋转方向也随之改变，三相异步电动机的反转正是利用这个道理。转方向也随之改变，三相异步电动机的反转正是利用这个道理。3）旋）旋转转磁磁场场的的转转速速三相异步三相异步电动电动机旋机旋转转磁磁场场的磁极的磁极对对数与三相定子数与三相定子绕组绕组中每相所接中每相所接绕组绕组的数目及其的数目及其联结联结方方式有关。三相式有关。三相对对称定子称定子绕组绕组的每相只含有一个的每相只含有一个绕组绕组，产产生一生一对对磁极旋磁极旋转转磁磁场场，即，即p=1，p表表示磁极示磁极对对数；如果每相串接两个数；如果每相串接两个绕组绕组，且三相，且三相绕组绕组同同样样具有具有对对称性，称性，则则合成的旋合成的旋转转磁磁场场的的磁极磁极对对数数p=2，依此，依此类类推，如果每相串接推，如果每相串接n个个绕组绕组，合成的旋合成的旋转转磁磁场场的磁极的磁极对对数数p=n。而当磁极而当磁极对对数数p=2时时，三相，三相电电流流变变化一周，旋化一周，旋转转磁磁场场在空在空间间只旋只旋转转半圈。事半圈。事实实上，上，对对于于p对对磁极的磁极的电动电动机，其旋机，其旋转转磁磁场场的的转转速速为为一一对对磁极磁极时时的的1/p。旋旋转转磁磁场场的的转转速又称速又称为为同步同步转转速，用速，用n1表示，表示，单单位是位是转转/分（分（r/min）。）。，那么当三相异步电动机磁极对数为p时，其同步转速n1即为2转子转动原理转子转动原理 当旋转磁场顺时针转动时，处于磁场中的笼型转子的导条因相对运动的出现而相当旋转磁场顺时针转动时，处于磁场中的笼型转子的导条因相对运动的出现而相当于逆时针方向切割磁力线，于是在转子的导条中就会产生感应电动势，笼型转子端面短当于逆时针方向切割磁力线，于是在转子的导条中就会产生感应电动势，笼型转子端面短接的结果使得导条中形成感应电流，其方向可用右手螺旋定则确定。通有电流的导条因处接的结果使得导条中形成感应电流，其方向可用右手螺旋定则确定。通有电流的导条因处于磁场中，又会与磁场相互作用，根据左手定则，便可确定导条所受电磁力于磁场中，又会与磁场相互作用，根据左手定则，便可确定导条所受电磁力F作用的方向。作用的方向。上半部分导条受到的电磁合力上半部分导条受到的电磁合力F方向向右，下半部分导条受到的电磁合力方向向右，下半部分导条受到的电磁合力F的方向向左，的方向向左，且两者大小相等，方向相反。这样的一对电磁力相对于转轴形成电磁转矩且两者大小相等，方向相反。这样的一对电磁力相对于转轴形成电磁转矩T，其方向与旋，其方向与旋转磁场的方向一致，此转矩带动笼型转子跟着旋转磁场顺时针旋转。转磁场的方向一致，此转矩带动笼型转子跟着旋转磁场顺时针旋转。异步电动机转子转动的方向与旋转磁场的方向异步电动机转子转动的方向与旋转磁场的方向一致。通过改变三相电源的相序，可使三相异步电一致。通过改变三相电源的相序，可使三相异步电动机的转向发生变化。但转子的转速动机的转向发生变化。但转子的转速n不可能达到与不可能达到与旋转磁场的转速旋转磁场的转速n1相等，必须小于相等，必须小于n1，这也正是异，这也正是异步电动机得名的原因。如果步电动机得名的原因。如果n=n1，那么转子与旋转，那么转子与旋转磁场将出现相对静止现象，转子导条中的感应电动磁场将出现相对静止现象，转子导条中的感应电动势和感应电流都将消失，电磁力及电磁转矩也会失势和感应电流都将消失，电磁力及电磁转矩也会失去，所以转子转速与旋转磁场转速之间必须有差别。去，所以转子转速与旋转磁场转速之间必须有差别。3转差率转差率 同步转速同步转速n1与转子转速与转子转速n之差称为转速差，转速差与同步转速的比值称为转差率，之差称为转速差，转速差与同步转速的比值称为转差率，用用s表示。表示。【例【例5-4】一台三相异步电动机的额定转速为一台三相异步电动机的额定转速为1460r/min，电源频率为，电源频率为50Hz，试求：该，试求：该电动机的同步转速、磁极对数和额定运行时的转差率。电动机的同步转速、磁极对数和额定运行时的转差率。解：由于电动机的额定转速小于且接近于同步转速，与解：由于电动机的额定转速小于且接近于同步转速，与1460r/min最接近的同步转速最接近的同步转速为为n1=1500r/min，与此相对应的磁极对数是，与此相对应的磁极对数是p=2。额定运行时的转差率为额定运行时的转差率为三相异步电动机的特性三相异步电动机的特性1三相异步电动机的转矩特性三相异步电动机的转矩特性 异步电动机的电磁转矩是由定子绕组产生的旋转磁场与转子绕组的感应电流相互作用异步电动机的电磁转矩是由定子绕组产生的旋转磁场与转子绕组的感应电流相互作用而产生的。磁场愈强，转子电流愈大，则电磁转矩也愈大。而产生的。磁场愈强，转子电流愈大，则电磁转矩也愈大。电磁转矩电磁转矩T不仅与电源电压不仅与电源电压U1的平方的平方成正比，而且与转差率成正比，而且与转差率s、转子等效电路转子等效电路中的电阻中的电阻R2及空载等效电抗及空载等效电抗X20有关。有关。2三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 转矩特性转矩特性T=f(s)曲线表示了电源电压一定时，电磁转矩曲线表示了电源电压一定时，电磁转矩T与与转差率转差率s的关系。但在实的关系。但在实际应用中，更需要直接了解的是电源电压一定时转速际应用中，更需要直接了解的是电源电压一定时转速n与与电磁转矩电磁转矩T的关系，即的关系，即n=f(T)曲曲线，这条曲线称为电动机的机械特性曲线。线，这条曲线称为电动机的机械特性曲线。以最大转矩以最大转矩Tm为界，机械特性分为界，机械特性分为两个区，上边为稳定区，下边为不稳为两个区，上边为稳定区，下边为不稳定区。当电动机工作在稳定区上某一点定区。当电动机工作在稳定区上某一点时，电磁转矩时，电磁转矩T能适应负载转矩能适应负载转矩TL的变的变化而自动调节达到稳定运行，故称之为化而自动调节达到稳定运行，故称之为稳定区。如果电动机工作在不稳定区，稳定区。如果电动机工作在不稳定区，则电磁转矩不能自动适应负载转矩的变则电磁转矩不能自动适应负载转矩的变化化，因而不能稳定运行。因而不能稳定运行。1）额定转矩）额定转矩TN2）最大转矩）最大转矩Tm最大转矩与额定转矩的比值最大转矩与额定转矩的比值Tm/TN来表示异步电动机短时的过载能力，称之过载系数来表示异步电动机短时的过载能力，称之过载系数3）起动转矩）起动转矩st三相异步电动机的使用三相异步电动机的使用1起动起动 电动机的起动就是把电动机的定子绕组与电源接通，使电动机的转子转速由零开始运电动机的起动就是把电动机的定子绕组与电源接通，使电动机的转子转速由零开始运转，直至以一定转速稳定运行的过程。转，直至以一定转速稳定运行的过程。对电动机起动要求是：起动电流小，起动转矩大，起动时间短。对电动机起动要求是：起动电流小，起动转矩大，起动时间短。笼型异步电动机的起动方法有直接起动和降压起动两种。笼型异步电动机的起动方法有直接起动和降压起动两种。1）直接起动）直接起动 直接起动是中小型笼型异步电动机常用的起动方法，起动时把电动机的定子绕组直接加直接起动是中小型笼型异步电动机常用的起动方法，起动时把电动机的定子绕组直接加上额定电压。此方法最简单、方便、经济，而且起动时间短，起动可靠。主要缺点是起动上额定电压。此方法最简单、方便、经济，而且起动时间短，起动可靠。主要缺点是起动电流大，对电网电压的影响较大。但是这一影响将随着电源容量的增大而减小，所以当电电流大，对电网电压的影响较大。但是这一影响将随着电源容量的增大而减小，所以当电源容量相对于电动机的功率足够大时，可采取此方法起动。源容量相对于电动机的功率足够大时，可采取此方法起动。2）降压起动）降压起动 降压起动的主要目的是为了限制起动电流，在起动时借助起动设备将电源电压适当降降压起动的主要目的是为了限制起动电流，在起动时借助起动设备将电源电压适当降低后加到定子绕组上进行起动，待电动机转速升高到接近稳定时，再使电压恢复到额定值，低后加到定子绕组上进行起动，待电动机转速升高到接近稳定时，再使电压恢复到额定值，转入正常运行。但问题是在限制起动电流的同时，起动转矩也受限制。最常用的降压起动转入正常运行。但问题是在限制起动电流的同时，起动转矩也受限制。最常用的降压起动方法有方法有Y-换接起动和自耦降压起动。换接起动和自耦降压起动。Y-换接起动只适用于定子绕组为换接起动只适用于定子绕组为形联结，且每相绕组都有两个引出端子的三相笼形联结，且每相绕组都有两个引出端子的三相笼型异步电动机。型异步电动机。用用Y-换接起动时的起动电流是换接起动时的起动电流是形联结形联结直接起动时的直接起动时的1/3。电磁转矩与定子绕组相电压的平方成电磁转矩与定子绕组相电压的平方成正比，所以用正比，所以用Y-换接起动时的起动转矩换接起动时的起动转矩也减小为直接起动时的也减小为直接起动时的 1/3。对于正常运行时，定子绕组是对于正常运行时，定子绕组是Y形联结的电动机，不能采用这种起动方法，可采用自形联结的电动机，不能采用这种起动方法，可采用自耦降压起动法。耦降压起动法。自耦降压起动就是利用三相自耦变压器将电动机起动时的定子绕组线电压降低，以达自耦降压起动就是利用三相自耦变压器将电动机起动时的定子绕组线电压降低，以达到减小起动电流的目的，到减小起动电流的目的，自耦降压起动时，电动机定子绕组电压降为直接起动时的自耦降压起动时，电动机定子绕组电压降为直接起动时的1/k（k为为变比），起动转变比），起动转矩降为直接起动时的矩降为直接起动时的1/k2；定子电流（即变压器副绕组电流）降为直接起动时的；定子电流（即变压器副绕组电流）降为直接起动时的1/k，而变压器原绕组电流（即线路电流）则要降为直接起动时的而变压器原绕组电流（即线路电流）则要降为直接起动时的1/k2。起动用的自耦。起动用的自耦变压器专用设备称为起动补偿器，它通常都制作有几个抽头，输出不同的电压，例变压器专用设备称为起动补偿器，它通常都制作有几个抽头，输出不同的电压，例如分别为电源电压的如分别为电源电压的80%、60%和和40%，可供用户选用。，可供用户选用。自耦降压起动的优点是起动电压可根据需自耦降压起动的优点是起动电压可根据需要选择，但设备较笨重，一般只用于功率要选择，但设备较笨重，一般只用于功率较大和不能用较大和不能用Y-换接起动的场合。换接起动的场合。至于绕线转子异步电动机的起动，只要在至于绕线转子异步电动机的起动，只要在转子回路串入适当的电阻，就既可限制起转子回路串入适当的电阻，就既可限制起动电流，又可增大起动转矩，克服了笼型动电流，又可增大起动转矩，克服了笼型异步电动机起动电流大、起动转矩小的缺异步电动机起动电流大、起动转矩小的缺点。点。2调速调速 调速是指在电动机负载不变的情况下，人为地改变电动机的转速。调速是指在电动机负载不变的情况下，人为地改变电动机的转速。1）改变磁极对数）改变磁极对数p调速调速2）改变电源频率）改变电源频率f1调速调速 3）改变转差率）改变转差率s调速调速3制动制动 三相异步电动机常用的制动方法有能耗制动、反接制动和发电反馈制动。三相异步电动机常用的制动方法有能耗制动、反接制动和发电反馈制动。1）能耗制动）能耗制动2）反接制动）反接制动 3）发电反馈制动）发电反馈制动三相异步电动机的铭牌数据三相异步电动机的铭牌数据1）型号）型号2）电压）电压UN3）额定功率）额定功率PN4）额定电流）额定电流IN5）额定转速）额定转速nN 【例【例5-6】型号为型号为Y250M-4的三相异步电动机，其的三相异步电动机，其PN=55kW，UN=380V，nN=1470r/min，采用，采用联结，联结，st=1.9。试回答：（。试回答：（1）若负载转矩）若负载转矩TL=TN，采用直接起动和，采用直接起动和Y-换接起动两种方式，电动换接起动两种方式，电动机能否起动？（机能否起动？（2）当）当TL=300Nm时，电动机能否采用时，电动机能否采用Y-换接起动？（换接起动？（3）当）当TL=300Nm时，能否时，能否用自耦变压器用自耦变压器80%的抽头进行降压起动？的抽头进行降压起动？解：（解：（1）采用直接起动时，）采用直接起动时，故可以直接起动。故可以直接起动。采用采用Y-换接起动时，换接起动时，不能采用不能采用Y-换接起动。换接起动。（2）采用采用联结，直接起动时联结，直接起动时 采用采用Y-换接起动时换接起动时 电动机不能起动。电动机不能起动。（3）若采用自耦变压器）若采用自耦变压器80%的抽头降压起动的抽头降压起动 电动机能起动。电动机能起动。5.4继电继电-接触器控制系统接触器控制系统常用低压电器常用低压电器 电器按用途又可分为控制电器和保护电器。各种开关、接触器、继电器等，用来控制电电器按用途又可分为控制电器和保护电器。各种开关、接触器、继电器等，用来控制电路的接通、断开，称为控制电器；熔断器和热继电器等用来保护电源和用电设备，称为保路的接通、断开，称为控制电器；熔断器和热继电器等用来保护电源和用电设备，称为保护电器。护电器。刀开关刀开关 刀开关是一种结构最简单的手动电器。它的动作特点是动合型。刀开关主要由刀片刀开关是一种结构最简单的手动电器。它的动作特点是动合型。刀开关主要由刀片（动触点）和刀座（静触点）组成，按极数（刀片数）不同刀开关分单极、双极和三极三（动触点）和刀座（静触点）组成，按极数（刀片数）不同刀开关分单极、双极和三极三种，种，安装刀开关时，电源线应接安装刀开关时，电源线应接在静触点上，负荷线接在和刀片在静触点上，负荷线接在和刀片相连的端子上。若有熔丝的刀开相连的端子上。若有熔丝的刀开关，负荷线应接在刀片下侧熔丝关，负荷线应接在刀片下侧熔丝的另一端，以保证刀开关切断电的另一端，以保证刀开关切断电源后，刀片和熔丝不带电。源后，刀片和熔丝不带电。组合开关组合开关 组合开关又称转换开关，属于手动电器，主要用于接通电源或切断电路、换接电源。组合开关又称转换开关，属于手动电器，主要用于接通电源或切断电路、换接电源。由若干个动触片和静触片组装而成，有单极、双极、三极和四极结构。由若干个动触片和静触片组装而成，有单极、双极、三极和四极结构。按钮按钮 按钮也是一种简单的手动开关，通常用于发出操作信号，接通或断开电流较小的控制按钮也是一种简单的手动开关，通常用于发出操作信号，接通或断开电流较小的控制电路，从而控制电流较大的电动机或其他电器设备的运行。电路，从而控制电流较大的电动机或其他电器设备的运行。熔断器熔断器 熔断器是电路中最常用的保护电器，串接在被保护的电路中，它主要由熔体和外壳构熔断器是电路中最常用的保护电器，串接在被保护的电路中，它主要由熔体和外壳构成。成。5交流接触器交流接触器 交流接触器是用来频繁地接通和断开主电路或大容量控制电路的自动电器，但它本身交流接触器是用来频繁地接通和断开主电路或大容量控制电路的自动电器，但它本身不能切断短路电流和过载电流。常用来作电动机的电源开关，不能切断短路电流和过载电流。常用来作电动机的电源开关，6中间继电器中间继电器 在继电在继电-接触器控制电路中，为解决接触器触点少的矛盾，而采用触点多、容量接触器控制电路中，为解决接触器触点少的矛盾，而采用触点多、容量相对较小的中间继电器，用它作为中间控制环节，用以传递信号或同时控制多个电路，相对较小的中间继电器，用它作为中间控制环节，用以传递信号或同时控制多个电路，对小功率电动机也可代替接触器作接通和切断电源使用。对小功率电动机也可代替接触器作接通和切断电源使用。7热继电器热继电器 热继电器是利用电流热效应来进行动作的一种保护电器，串联在负载电路中，主要热继电器是利用电流热效应来进行动作的一种保护电器，串联在负载电路中，主要用来保护电动机或其他负载免于过载以及三相电动机的缺相运行。用来保护电动机或其他负载免于过载以及三相电动机的缺相运行。8自动空气开关自动空气开关 自动空气开关又称自动空气断路器，简称自动开关，是常用的一种低压保护电器，当自动空气开关又称自动空气断路器，简称自动开关，是常用的一种低压保护电器，当电路发生过载、短路和欠电压等不正常情况时能自动断开电路。它与熔断器配合是低压设电路发生过载、短路和欠电压等不正常情况时能自动断开电路。它与熔断器配合是低压设备和线路保护的一种最基本的保护手段。备和线路保护的一种最基本的保护手段。9行程开关行程开关 行程开关又称限位开关，是利用机械部件的位移来切换电路的自动电器，被广泛应用行程开关又称限位开关，是利用机械部件的位移来切换电路的自动电器，被广泛应用于改变运动方向、顺序控制、定位以及安全限位等自动控制系统中。于改变运动方向、顺序控制、定位以及安全限位等自动控制系统中。10时间继电器时间继电器 时间继电器是在接收到输入信号时，需要延长一段时间才产生响应动作的自动电器。时间继电器是在接收到输入信号时，需要延长一段时间才产生响应动作的自动电器。它的种类很多，在继电它的种类很多，在继电-接触器控制系统中常用的是空气阻尼式时间继电器，它是利用空接触器控制系统中常用的是空气阻尼式时间继电器，它是利用空气阻尼作用来达到动作延时的目的。按延时的不同方式，分为通电延时型和断电延时型两气阻尼作用来达到动作延时的目的。按延时的不同方式，分为通电延时型和断电延时型两种。种。三相异步电动机控制电路三相异步电动机控制电路 用接触器和按钮来控制电动机的起停，用热继电器作电动机的过载保护，这就是继电用接触器和按钮来控制电动机的起停，用热继电器作电动机的过载保护，这就是继电-接触器控制的最基本电路。常见的一些基本环节有：点动控制、单向运行控制、电动机正接触器控制的最基本电路。常见的一些基本环节有：点动控制、单向运行控制、电动机正反转互锁控制、联锁控制、行程控制和时间控制等。一个比较复杂的控制电路，常包括几反转互锁控制、联锁控制、行程控制和时间控制等。一个比较复杂的控制电路，常包括几个基本环节。个基本环节。另外，在画控制系统电气电路图时，对于采用的各种控制电器，用规定的电路图形符号另外，在画控制系统电气电路图时，对于采用的各种控制电器，用规定的电路图形符号来代替实物，用规定的文字符号来加以识别，每个电器的各个部分可以分开来画，但是同来代替实物，用规定的文字符号来加以识别，每个电器的各个部分可以分开来画，但是同一个电器的各个部分要标同一文字符号，电路中若用到几个相同的电器时，用下标来区别。一个电器的各个部分要标同一文字符号，电路中若用到几个相同的电器时，用下标来区别。另外，将整个电路分为主电路和控制电路两部分。负载所在的电路，称为主电路，主电路另外，将整个电路分为主电路和控制电路两部分。负载所在的电路，称为主电路，主电路中流过的电流较大，一般由电源的引入开关（刀开关、组合开关、断路器等）、熔断器、中流过的电流较大，一般由电源的引入开关（刀开关、组合开关、断路器等）、熔断器、接触器的主触点、热继电器的发热元件、用电设备等组成；控制主电路的通、断，监测保接触器的主触点、热继电器的发热元件、用电设备等组成；控制主电路的通、断，监测保护主电路正常工作的电路，称为控制电路，控制电路中流过的电流较小，一般由按钮、接护主电路正常工作的电路，称为控制电路，控制电路中流过的电流较小，一般由按钮、接触器和继电器的吸引线圈及辅助触点、热继电器的的动断触点等组成。电路图中各电器元触器和继电器的吸引线圈及辅助触点、热继电器的的动断触点等组成。电路图中各电器元件的触点都是按电器元件未通电时的状态画出。件的触点都是按电器元件未通电时的状态画出。1三相异步电动机的直接起动控制三相异步电动机的直接起动控制 仅由刀开关、熔断器和电动机三者构成。这种仅由刀开关、熔断器和电动机三者构成。这种控制电路的特点是元件少，接线简单，操作方便。控制电路的特点是元件少，接线简单，操作方便。缺点是电路中没有对电动机进行多种保护，不能实缺点是电路中没有对电动机进行多种保护，不能实现遥控和自控。现遥控和自控。1）点动控制电路）点动控制电路 点动控制就是按下按钮时电动机就点动控制就是按下按钮时电动机就转动，松开按钮电动机就停转。生产机转动，松开按钮电动机就停转。生产机械在进行试车和调整时常要求点动控制。械在进行试车和调整时常要求点动控制。2）单向运行控制电路）单向运行控制电路 如果需要保持电动机连续运转，则要在如果需要保持电动机连续运转，则要在“点动控制电路点动控制电路”的基础上进行改进。的基础上进行改进。接触器用自己的动合辅助触点接触器用自己的动合辅助触点“锁住锁住”自己的线圈电路，这种作用称为自己的线圈电路，这种作用称为“自锁自锁”，该，该触点称为触点称为“自锁触点自锁触点”。为使电动机运行安全可靠，电路中还采用了短路、过载及欠电压保护。短路为使电动机运行安全可靠，电路中还采用了短路、过载及欠电压保护。短路保护靠熔断器保护靠熔断器FU来完成，它串接在主电路中。欠电压保护靠接触器本身，过载来完成，它串接在主电路中。欠电压保护靠接触器本身，过载保护由热断电器保护由热断电器FR来完成。来完成。3）正、反转互锁控制电路）正、反转互锁控制电路 为了实现三相异步电动机的正、反转，只要改变引入到电动机的三相电