变压器和交流电动机讲稿.ppt

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1、变压器和交流电动机第一页，讲稿共六十五页哦第十一章第十一章 变压器和交流电动机变压器和交流电动机 教学重点：教学重点：1能利用变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换的关系做相应的能利用变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换的关系做相应的计算。计算。2会正确使用几种变压器。会正确使用几种变压器。3会进行三相异步电动机起动、反转、调速、制动的操作会进行三相异步电动机起动、反转、调速、制动的操作。1变压器的工作原理。变压器的工作原理。2三相异步电动机的工作原理。三相异步电动机的工作原理。3三相异步电动机起动、反转、调速和制动的方法。三相异步电动机起动、反转、调速和制动的方法。教学难点：教学难点：第二页，

2、讲稿共六十五页哦序序 号号内内 容容学学 时时1 第一节第一节 变压器的构造变压器的构造 12 第二节第二节 变压器的工作原理变压器的工作原理 23 第三节第三节 变压器的功率和效率变压器的功率和效率 14 第四节第四节 常用变压器常用变压器 15 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 16 实验实验 单相变压器单相变压器 27 第六节第六节 三相异步电动机三相异步电动机 28 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 19 第八节第八节 单相异步电动机单相异步电动机 110本章小结本章小结211本章总学时本章总学时 14学时分配：学时分配：第三页，讲稿共六十五

3、页哦第十一章第十一章 变压器和交流电动机变压器和交流电动机第一节第一节 变压器的构造变压器的构造第二节第二节 变压器的工作原理变压器的工作原理第三节第三节 变压器的功率和效率变压器的功率和效率第四节第四节 常用变压器常用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第六节第六节 三相异步电动机三相异步电动机第七节第七节 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制第八节第八节 单相异步电动机单相异步电动机本章小结本章小结第四页，讲稿共六十五页哦第一节第一节 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、变压器的基本构造第五页，讲稿共六十五

4、页哦一、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，还可外，还可变换电流、变换电流、变换阻抗、改变相位变换阻抗、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，变压器有电力变压器，整电力变压器，整流变压器，调压变压器，输入、输出变压器流变压器，调压变压器，输入、输出变压器等。等。变压器是利用互感原理工作的电磁装置，它的符号如图变压器是利用互感原理工作的电磁装置，它的符号如图11-1 所示，所示，T 是它的文字符号。是它的文字符号。图图 11-1变压器的符号变压器的符号 第六页，讲稿共六十五页哦二、

5、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路通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，以便减少涡流和道，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 11-2(a)、(b)所示。所示。绕组圈是变压器的电路部分，是用漆包线、纱包线或丝包线绕组圈是变压器的电路部分，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，和负载相连的绕组叫绕成。其中和电源相连的绕组叫一次绕组，和负载相连的绕

6、组叫二次绕组。二次绕组。图图 11-2心式和壳式变压器心式和壳式变压器 第七页，讲稿共六十五页哦第二节第二节 变压器的工作原理变压器的工作原理一、变压器的工作原理一、变压器的工作原理二、变压器的外特性和电压变化率二、变压器的外特性和电压变化率第八页，讲稿共六十五页哦一、变压器的工作原理一、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，一次绕组接在交流电源上，工作的，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、二次绕组产生感应电动势，如在铁心中产生交变磁通，从而在一次、二次绕组产生感应电动势，如图图 11-3 所示。所示。图图 11-3变压器空载运行原理图变压

7、器空载运行原理图 第九页，讲稿共六十五页哦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过一次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同。、二次绕组，一次、二次绕组中交变的磁通可视为相同。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 ，感应电，感应电动势为动势为1变换交流电压变换交流电压第十页，讲稿共六十五页哦 上式中上式中 K 称为变压比。由此可见：变压器一次绕组、二次绕称为变压

8、比。由此可见：变压器一次绕组、二次绕组的端电压组的端电压 之比等于匝数比。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。第十一页，讲稿共六十五页哦式中式中 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成可见，变压器工作时一次、二次绕组的电流跟绕组的匝数成反反比。比。高压绕组通过的电流小，用较细的导线绕制

9、；低压绕组通过的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器高、低压饶电流大，用较粗的导线绕制。这是在外观上区别变压器高、低压饶组的方法。组的方法。根据能量守恒定律，变压器输出功率与从电网中获得功率相等，根据能量守恒定律，变压器输出功率与从电网中获得功率相等，即即 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变换交流电流变换交流电流 第十二页，讲稿共六十五页哦211IUZ 将将21212211INNI,UNNU 代入，代入，得得222211IUNNZ 因为因为222ZIU 所

10、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，二次侧级接上负载可见，二次侧级接上负载|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，在电子线路中常用来实现阻抗匹配的负载。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。和信号源内阻相等，使负载上获得最大功率。3变换交流阻抗变换交流阻抗第十三页，讲稿共六十五页哦255110222 ZUI21102202121 UUNNK一次侧电流一次侧电流1

11、2221 KII输入阻抗输入阻抗2201220111 IUZ【例【例11-1】有一电压比为】有一电压比为 220/110 的降压变压的降压变压 器，如果次级接上器，如果次级接上 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：二次侧电流第十四页，讲稿共六十五页哦解解 2：变压比变压比21102202121 UUNNK输入阻抗输入阻抗2205542222211 ZKZNNZ第十五页，讲稿共六十五页哦【例【例11-2】有一信号源的电动势为】有一信号源的电动势为 1 V，内阻为，内阻为 600 ，负载电阻为，负载电阻为 150 。欲使负载获得最大功率，

12、必须在信号源和负载之间接一匹配。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，如图变压器，使变压器的输入电阻等于信号源的内阻，如图 11-4 所示。所示。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?图图 11-4例例11-2图图第十六页，讲稿共六十五页哦 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，则变比应为变比应为 21506002121 RRNNKm83.01083.060060013101 RREIm 66.1m 83.021212 INNI 一

13、、二次电流分别为一、二次电流分别为 第十七页，讲稿共六十五页哦二、变压器的外特性和电压变化率二、变压器的外特性和电压变化率1变压器的外特性变压器的外特性变压器外特性变压器外特性就是当变压器的一次电压就是当变压器的一次电压 U1 和负载的功率因数都和负载的功率因数都一定时，二次电压一定时，二次电压 U2 随二次电流随二次电流 I2 变化的关系，如图变化的关系，如图 11-5 所示。所示。图图 11-5变压器外特性曲线变压器外特性曲线第十八页，讲稿共六十五页哦 由变压器外特性曲线图可见：由变压器外特性曲线图可见：(3)当负载为电容性负载时，随着功率因数当负载为电容性负载时，随着功率因数 cos 的

14、降低，曲线的降低，曲线上升。所以，在供电系统中，常常在电感性负载两端并联一定容量的上升。所以，在供电系统中，常常在电感性负载两端并联一定容量的电容器，以提高负载的功率因数电容器，以提高负载的功率因数 cos。(1)I2=0 时，时，U2=U2N 。(2)当负载为电阻性和电感性时，随着当负载为电阻性和电感性时，随着 I2 的增大，的增大，U2 逐渐下逐渐下降。在相同的负载电流情况下，降。在相同的负载电流情况下，U2 的下降程度与功率因数的下降程度与功率因数 cos 有有关。关。第十九页，讲稿共六十五页哦 2电压的变化率电压的变化率电压变化率电压变化率是指变压器空载时二次端电压是指变压器空载时二次

15、端电压 U2N 和有载时二次端电和有载时二次端电压压 U2 之差与之差与 U2N 的百分比。即：的百分比。即：%100N22N2 UUUU电压变化率越小，为负载供电的电压越稳定。电压变化率越小，为负载供电的电压越稳定。第二十页，讲稿共六十五页哦第三节第三节 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、变压器的效率第二十一页，讲稿共六十五页哦二、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，即为变压器输出功率与输入功率的百分比，即%10012 PP 大容量变压的效率可达大容量变压的效率可达 98%99%，小型电

16、源变压器效率，小型电源变压器效率约为约为 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、变压器的功率第二十二页，讲稿共六十五页哦【例【例11-3】有一变压器一次电压为有一变压器一次电压为 2 200 V，次级电压为，次级电压为 220 V，在，在接纯电阻性负载时，测得二次电流为接纯电阻性负载时，测得二次电流为 10 A，变压器的效率为，变压器的效率为95%。试求试求它的损耗功率，

17、一次级功率和一次级电流。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二十三页，讲稿共六十五页哦第四节第四节 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、三相变压器第二十四页，讲稿共六十五页哦一、自耦变压器一、自耦变压器自耦变压器自耦变压器一次、二次

18、一次、二次绕组有一部分是共用的，绕组有一部分是共用的，它们之间不仅有磁耦合，它们之间不仅有磁耦合，还有电的关系，如图还有电的关系，如图 11-6 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 第二十五页，讲稿共六十五页哦一次、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，否则易于发生触电事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。故。实验室中用来连实验室中用来连续改变电源电压的续改变电源电压的调调压变压器

19、压变压器，就是一种，就是一种自自耦耦变 压 器，如 图变 压 器，如 图 11-7 所示。所示。图图 11-7实验用调压变压器实验用调压变压器 第二十六页，讲稿共六十五页哦二、多绕组变压器二、多绕组变压器变压器的二次侧有两个以变压器的二次侧有两个以上的绕组或一次、二次绕组都上的绕组或一次、二次绕组都有两个以上绕组的变压器叫有两个以上绕组的变压器叫多多绕组变压器绕组变压器，如图，如图 11-8 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的多绕组变压器一次、二次绕组的电压关系仍符合变压比的关系关系 2121NNUU 3131NNUU 1多绕组变压器多绕组变压器 图图 11-8多绕组

20、变压器多绕组变压器 第二十七页，讲稿共六十五页哦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，并联时应将绕组串联或并联使用，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。只有匝数相同的绕组才能并联。的同名端相接。只有匝数相同的绕组才能并联。2多绕组变压器的使用多绕组变压器的使用 第二十八页，讲稿共六十五页哦三、互感器三、互感器 1电压互感器电压互感器使用时，电压互感器的高压绕使用时，电压互感器的高压绕组跨接在需要测量的供电线路上，组跨接在需要测量的供电线路上，低压绕组则与电压表相

21、连，如图低压绕组则与电压表相连，如图 11-9 所示。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 和变压比和变压比 K的的乘积，即乘积，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的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 11-9电压互感器电压互感器 第二十九页，讲稿共六十五页哦使用时应注意：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

22、高压绕组绝缘被破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时而造成设备的破坏和人身伤亡。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，电流互感器的一次使用时，电流互感器的一次绕组与待测电流的负载相串连，绕组与待测电流的负载相串连，二次绕组则与电流表串联成闭和二次绕组则与电流表串联成闭和回路，如图回路，如图11-10所示所示。通过负载的电流就等于所测电通过负载的电流就等于所测电流和变压比倒数的乘积。流和变压比倒数的乘积。图图 11-10电流互感器电流互感器 第三十页，讲稿共六十五页哦使用时应注意：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

23、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互感器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回路的二次绕。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，其铁心可开、可合。测组和一个铁心构成，其铁心可开、可合。测量时，把待测电流的一根导线放入钳口中，量时，把待测电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，如图电流表上可直接读出被测电流的大小，如图 11-11 所示。所示。图图 11-11钳形钳形电流表电流表 第三十一页，讲稿共六十五页哦四、三相变压器四、三相变

24、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11-12 所示。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一次和二次线圈可接成星形星形或或三角形三角形。图图 11-12三相变压器三相变压器 第三十二页，讲稿共六十五页哦第五节第五节 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、变压器的检验第三十三页，讲稿共六十五页哦一、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

25、运行情况叫额定运行额定运行，额定运行条件叫变压器的，额定运行条件叫变压器的额额定值定值。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后，二次指变压器空载时，一次侧加上额定电压后，二次侧两端的电压。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。使用时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

26、条件下运行，不能超过其额定值，变压器应在额定条件下运行，不能超过其额定值。第三十四页，讲稿共六十五页哦(2)一次、二次绕组必须分清；一次、二次绕组必须分清；(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；除此外还应注意：除此外还应注意：第三十五页，讲稿共六十五页哦二、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、测量各绕组的直流电阻；区分绕组、测量各绕组的直流电阻；(3)各绕组的电压和变压比；各绕组的电压和变压比

27、；(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流，变压器二次开路时的一次电流叫磁化电流，I 一般为初一次侧额定电流的一般为初一次侧额定电流的 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。第三十六页，讲稿共六十五页哦第六节第六节 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、异步电动机的铭牌第三十七页，讲稿共六十五页哦一、异步电动机的构造一、异步电

28、动机的构造电动机由电动机由定子定子和和转子转子两个基本部分组成，如图两个基本部分组成，如图11-13所示。所示。图图 11-13三相异步电动机的构造三相异步电动机的构造 第三十八页，讲稿共六十五页哦 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，按一定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。即规则连接，有六个出线端。即 U1-U2、V1-V2、W1-W2 接到机座的接到机座的接线盒中，定子绕组接成星形或三角形。接线盒中，定子绕组接成星形或三角形。图图

29、 11-14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 第三十九页，讲稿共六十五页哦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子绕组转子绕组三部分组成，其作用是输出机械转矩。跟据构造的不同，转子绕组分为三部分组成，其作用是输出机械转矩。跟据构造的不同，转子绕组分为绕线式绕线式和和笼型笼型两种，图两种，图 11-15(a)所示为笼型绕组，所示为笼型绕组，(b)为铸铝的笼型为铸铝的笼型转子。转子。图图 11-15 笼型绕组及转子笼型绕组及转子 第四十页，讲稿共六十五页哦二、旋转磁场二、旋转磁场将对称三相电流通入在空间彼此相差

30、将对称三相电流通入在空间彼此相差 120 的作星形联结的三线的作星形联结的三线圈。圈。设三相电流为：设三相电流为：i1=Imsin(t)i2=Imsin(t 120)i3=Imsin(t+120)其波形如图其波形如图 11-16 所示。所示。1旋转磁场的产生旋转磁场的产生图图 11-16 三相绕组电流的波形图三相绕组电流的波形图第四十一页，讲稿共六十五页哦根据电流的磁效应，在三相绕组的空间上就会产生旋转磁场，如图根据电流的磁效应，在三相绕组的空间上就会产生旋转磁场，如图 11-17 所示，为方便分析，规定电流为正值时，电流从线圈的首端所示，为方便分析，规定电流为正值时，电流从线圈的首端(即即

31、U1、V1和和W1)流向末端流向末端(即即 U2、V2 和和W2)。图中首端用。图中首端用 表示表示，末端用，末端用 表示，反之电流由末端流向首端。取表示，反之电流由末端流向首端。取 t =0、90、180、270 和和 360 五个瞬间，依次的标出电流的方向，由右手螺旋法则确五个瞬间，依次的标出电流的方向，由右手螺旋法则确定磁场的方向。定磁场的方向。t=0 时，磁场方向由右指向左；时，磁场方向由右指向左；t=90 时，磁时，磁场的方向垂直向上；场的方向垂直向上；t=180、270 和和 360 时，磁场的方向分别向时，磁场的方向分别向右、向下和向左，顺时针旋转一周，分别如图右、向下和向左，顺

32、时针旋转一周，分别如图 11-7(a)、(b)、(c)、(d)和和(e)所示。所示。第四十二页，讲稿共六十五页哦图图 11-17旋转磁场的产生旋转磁场的产生第四十三页，讲稿共六十五页哦当我们当我们 i1 使通入使通入 V 相，相，i2 通过通过 U 相时，分析可见，旋转磁场逆相时，分析可见，旋转磁场逆时针旋转。因此，只要把接到三相绕组上的两根电源线任意对调时针旋转。因此，只要把接到三相绕组上的两根电源线任意对调，即改变电源的相序，就可实现旋转磁场的反转。，即改变电源的相序，就可实现旋转磁场的反转。由图可见，当空间彼此相差由图可见，当空间彼此相差 120 的三个相同线圈通入对称三相的三个相同线圈

33、通入对称三相交流电，就能产生与电流有相同角速度的旋转磁场交流电，就能产生与电流有相同角速度的旋转磁场(即交流电变化即交流电变化一周，旋转磁场在空间也旋转一周一周，旋转磁场在空间也旋转一周)。第四十四页，讲稿共六十五页哦2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，若交流电的频率的旋转磁场，其转速与正弦电流同步，若交流电的频率为为 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

34、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，依此类推周，依此类推当旋转磁场具有当旋转磁场具有 p 对磁极时，交流电变化一周，旋转磁场转动对磁极时，交流电变化一周，旋转磁场转动 1/p 周。周。因此交流电频率为因此交流电频率为 f，磁极对数为，磁极对数为 p，则旋转磁场的转速为，则旋转磁场的转速为第四十五页，讲稿共六十五页哦三、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旋转磁场以同步转速旋转磁场以同步转速 n0 顺时针旋转，相当于磁场不动，转子逆时针顺时针旋转，相当于磁场不动，转子逆时针切割磁力线，产生感应电流，用右手定则判定，转

35、子半部分的感应电流流切割磁力线，产生感应电流，用右手定则判定，转子半部分的感应电流流入纸面。入纸面。图图 11-18 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到有电流的转子在磁场中受到电磁力的作用，用左手定则判定电磁力的作用，用左手定则判定，上半部分所受磁力向右，下半，上半部分所受磁力向右，下半部分所受磁场力向左，如图部分所受磁场力向左，如图11-18 所示。这两个力对转子转轴形成所示。这两个力对转子转轴形成电磁转矩，使转子沿旋转磁场的电磁转矩，使转子沿旋转磁场的方向以转速方向以转速 n 旋转。旋转。第四十六页，讲稿共六十五页哦四、三相异步电动机的极数与转速四、

36、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 异步电动机异步电动机的同步转率的同步转率 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。转速差称为转速差。转速差(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 表示表示第四十七页，讲稿共六十五页哦五、异步电动机的铭牌五、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

37、 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 11-1三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，使用时应多加注意，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，表表 11-1 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。第四十八页，讲稿共六十五页哦第七节第七节 三相异步电动机的控制三相异步电动机的控制一、三相异步电动机的起动一、三相异步电动机的起动二

38、、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第四十九页，讲稿共六十五页哦一、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，这样的起动叫加在定子绕组的起动电压是电动机的额定电压，这样的起动叫全压起全压起动动。全压起动在刚接通电源的瞬间，旋转磁场与转子间的相对转速较大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，定子电流必然很大，在转子中产生的感应电流和变压器的原理一样，定子电流必然很大，

39、一般为额定电流的一般为额定电流的 4 7 倍。倍。过大的起动电流会在线路上造成较大的电压降，影响供电线路上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，过大的起动电流会使电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、三十千瓦以下的异步电动机采动机过热，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。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。第五十页，讲稿共六十五页哦(1)串电阻降压起动串电阻降压起动 串电阻降压起动，就是电串电阻降压起动，就是电动机起动

40、时将电阻串联在定子动机起动时将电阻串联在定子绕组与电源之间的起动方法，绕组与电源之间的起动方法，如图如图11-19 所示。所示。在起动时降低加在电动机定子绕在起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，待起动结束时恢复到额组上的电压，待起动结束时恢复到额定值运行。笼型电动机的降压起动常定值运行。笼型电动机的降压起动常用用串电阻降压起动串电阻降压起动、星形星形-三角形换三角形换接起动接起动和和自耦降压起动自耦降压起动等方法。等方法。2降压起动降压起动 图图 11-19定子绕组串电阻降压起动定子绕组串电阻降压起动 第五十一页，讲稿共六十五页哦星形星形-三角形换接起动，就是电动机三角形换接起动，就是电动机

41、起动时把定子绕组连成星形，等到转速接起动时把定子绕组连成星形，等到转速接近额定值时再换接成三角形的起动方法。近额定值时再换接成三角形的起动方法。图图11-20 是一种星是一种星三角起动器的连接简三角起动器的连接简图，起动时，将手柄指向右，定子绕组连图，起动时，将手柄指向右，定子绕组连成星形降压起动。等电动机接近额定转速成星形降压起动。等电动机接近额定转速时，将手柄指向左，定子绕组换接成三角时，将手柄指向左，定子绕组换接成三角形，电动机正常运行。形，电动机正常运行。(2)星形星形-三角形换接起动三角形换接起动图图 11-20星星三角降压起动三角降压起动 第五十二页，讲稿共六十五页哦自耦降压起动，

42、是利自耦降压起动，是利用三相自耦变压器将电动用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压机在起动过程中的端电压降低的起动方法，如图降低的起动方法，如图 11-21 所示。所示。(3)自耦降压起动自耦降压起动图图 11-21自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动 第五十三页，讲稿共六十五页哦二、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，再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，为三相异由逆变器变换为频率，电压有

43、效值可调的三相交流电，为三相异步电动机供电，实现电动机无级调速。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。通过改变接在转子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。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，根据需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，使电动机得到不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。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。

44、由转速公叫调速。由转速公式式第五十四页，讲稿共六十五页哦三、三相异步电动机的反转三、三相异步电动机的反转异步电动机的转向与旋转磁场的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决于方向一致，而旋转磁场的方向取决于三相电源的相序。所以，只要将三根三相电源的相序。所以，只要将三根相线中任意两根对调即可使电动机反相线中任意两根对调即可使电动机反转。转。图图11-22 是电动机正、反转控制的原是电动机正、反转控制的原理图。理图。图图 11-22正、反转控制原理正、反转控制原理 第五十五页，讲稿共六十五页哦四、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

45、根电线中的任意两根对调，产生反转矩，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。当转速接近零时切断电源，否则电动机会反转。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。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。异步电动机的制动常采用反接制动反接制动和和能耗制动能耗制动。第五十六页，讲稿共六十五页哦在断电的同时，接通直流电在断电的同时，接通直流电源，如图源，如图 11-23 所示。直流电源产所示。直流电源产生的磁场是固定的，而转子由于生的磁场是固定的，而转子

46、由于惯性转动产生的感应电流与直流惯性转动产生的感应电流与直流电磁场相互作用产生的转矩方向电磁场相互作用产生的转矩方向，恰好与电动机的转向相反，起，恰好与电动机的转向相反，起到制动的作用。到制动的作用。2能耗制动能耗制动图图 11-23电动机的能耗制动电动机的能耗制动 第五十七页，讲稿共六十五页哦第八节第八节 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第五十八页，讲稿共六十五页哦一、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，电动机内就产生一的定

47、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，即单相定子交变磁场，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。因此，单相异步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。电动机转动的关键是产生一个起动转矩。第五十九页，讲稿共六十五页哦二、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在定子上有工作绕组和起动绕组两子上有工作绕组和起动绕组两个绕组。两个绕组在定子铁心个绕组。两个绕组在定子铁心上相差上相差 90 的

48、空间角度，起动的空间角度，起动绕组中串联一个电容器，图绕组中串联一个电容器，图 11-24 所示是单相电容式异步电动所示是单相电容式异步电动机的原理图。机的原理图。图图 11-24单相电容式异步电单相电容式异步电动机原理图动机原理图 第六十页，讲稿共六十五页哦 由图可见，同一电源向两个绕组供电，则工作绕组的电流和起动绕组由图可见，同一电源向两个绕组供电，则工作绕组的电流和起动绕组的电流就会产生一个相位差，适当选择电容，使的电流就会产生一个相位差，适当选择电容，使 i1 和和 i2 的相位差为的相位差为 90，即即i1=I1msin(t 90)i2=I2msin(t)用三相异步电动机的分析方法，

49、相位差为用三相异步电动机的分析方法，相位差为 90 的的 i1 和和i2，流过空间相，流过空间相差差 90 的两个绕组，能产生一个旋转磁场。在旋转磁场的作用下，单相的两个绕组，能产生一个旋转磁场。在旋转磁场的作用下，单相异步电动机转子得到起动转矩而转动。异步电动机转子得到起动转矩而转动。第六十一页，讲稿共六十五页哦图图 11-25 所示所示 为为i1 和和 i2 的波形图和旋转磁场图。的波形图和旋转磁场图。改变电动机定子改变电动机定子绕组接线的顺序，可绕组接线的顺序，可以改变旋转磁场的方以改变旋转磁场的方向，也就改变了电动向，也就改变了电动机的转向。机的转向。图图 11-25两相绕组中的电流与

50、旋转磁场两相绕组中的电流与旋转磁场 第六十二页，讲稿共六十五页哦本章小结本章小结211221NNIIUU 三、常用变压器有自耦变压器、多绕组变压器、互感器和三相变压器三、常用变压器有自耦变压器、多绕组变压器、互感器和三相变压器等。等。一、变压器的用途是变换电压、变换电流、变换阻抗、改变相位，一、变压器的用途是变换电压、变换电流、变换阻抗、改变相位，由铁心和绕组由铁心和绕组两部分构成，它是按电磁感应原理工作的。两部分构成，它是按电磁感应原理工作的。二、变压器一次、二次绕组的端电压之比等于匝数比，变压器工作二、变压器一次、二次绕组的端电压之比等于匝数比，变压器工作时二次、一次绕组的电流跟绕组的匝数