电机与电气控制技术精.ppt

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1、电机与电气控制技术第1页，本讲稿共162页15.1 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 特殊变压器简介第2页，本讲稿共162页磁路：主磁通所经过的闭合路径。构成磁路的重磁路：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。要材料是铁磁性材料。i1.磁路基础与磁路基本定律1 1）磁路基础磁路基础 线圈通入电流后，产线圈通入电流后，产生磁通，分主磁通和漏生磁通，分主磁通和漏磁通。磁通。：主磁通：漏磁通铁心（导磁性能好 的磁性材料）线圈第3页，本讲稿共162页2）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与磁

2、场方向相垂直的单位面积上通过的磁通（磁力线）。（磁力线）。单位：韦伯1 Tesla=104 高斯B 的单位：特斯拉（Tesla）第4页，本讲稿共162页二、磁导率：表征各种材料导磁能力的物理量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，则称为非磁性材料第5页，本讲稿共162页三、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/米第6页，本讲稿共162页 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

3、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第7页，本讲稿共162页一一.安培环路定律（全电流律）：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磁场中任何闭合回路磁场强度的线积分,等于等于通过这个闭合路径内电流的代数和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。第8页，本讲稿共162页 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

4、线圈匝数NIHL：称为磁压降。称为磁压降。NI：称为磁动势。一般 用 F 表示。F=NI第9页，本讲稿共162页总磁动势 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：例：IN第10页，本讲稿共162页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 称为磁阻第11页，本讲稿共162页磁路和电路的比较（一）磁路电路磁通INR+_EI磁压降磁动势电动势电流电压降U第12页，本讲稿共162页基本定律 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

5、定律基氏电流定律磁路与电路的比较(二)电 路R+_EI第13页，本讲稿共162页励磁电流：励磁电流：在磁路中用来产生磁通的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 磁路的分析第14页，本讲稿共162页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源类似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）第15页，本讲稿共162页电路方程：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

6、分析：主磁通：漏磁通ui的感应电势 和 产生第16页，本讲稿共162页假设则最大值有效值ui第17页，本讲稿共162页ui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 变化第18页，本讲稿共162页交流磁路中磁阻 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

7、，将会导致过热，把线圈烧坏。注意：第19页，本讲稿共162页(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）第20页，本讲稿共162页变压器功能：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)变压器的工作原理第21页，本讲稿共162页 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伏降压第22页，本讲稿共162页单相变压器单相变压器 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：第23页，本讲稿共162页变压器符号

8、：工作过程：第24页，本讲稿共162页空载运行：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）第25页，本讲稿共162页结论：改变匝数比，就能改变输出电压。结论：改变匝数比，就能改变输出电压。K为变比原、副边电压关系根据交流磁路的分析可得：时（变电压）第26页，本讲稿共162页负载运行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

9、。带负载后磁动势的平衡关系为：第27页，本讲稿共162页结论：原、副边电流与匝数成反比结论：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）第28页，本讲稿共162页（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。变比的平方。第29页，本讲稿共162页阻抗变换举例：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：负载上得到的功率求：负载上得

10、到的功率解：（解：（1 1）将负载直接接到信号源上得到的输出功率为：）将负载直接接到信号源上得到的输出功率为：第30页，本讲稿共162页Rs（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）。件（信号源内、外阻抗差不多相等）。第31页，本讲稿共162页 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

11、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)变压器的使用第32页，本讲稿共162页容量 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：第33页，本讲稿共162页2 变压器的效率()为防止涡流损失，铁芯一般由为防止涡流损失，铁芯一般由一片片导磁材料叠合而成。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()：PFE第34页，本讲稿共162页

12、3 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、原边加额定电压、副边开路时，副边的输副边开路时，副边的输出电压。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）第35页，本讲稿共162页 当电流流入两个线圈当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的磁通方或流出）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。产生的感应电动势极性相同的两端

13、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*第36页，本讲稿共162页电器使用时两种电压（220V/110V）的切换：220V：联结联结 2 3110V：联结联结 1 3，2 4线圈的接法1324*第37页，本讲稿共162页220V：联结 2 3励磁两种接法下线圈工作情况的分析*1324第38页，本讲稿共162页110V：联结联结 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第39页，本讲稿共162页问题1：在110V 情况下，如果只用一个绕组（N），行不行？答：答：不行（两绕组必须并绕）不行（两

14、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：第40页，本讲稿共162页问题2：如果两绕组的极性端接错，结果如何？结论：结论：在极性不明确时，一定要先测定极性再通电。在极性不明确时，一定要先测定极性再通电。答：答：有可能烧毁变压器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 第41页，本讲稿共162页方法一：交流法方法一：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。

15、测量：若 说明 A 与 x 或 X 与 a 是同 极性端；结论：第42页，本讲稿共162页方法二：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 Aa 为同极性端;如果当 K 闭合时，mA 表反偏，则 Ax 为同极性端结论：第43页，本讲稿共162页 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,)第44页，本讲稿共162页 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)第45页，本讲稿共162页

16、1 1 自耦变压器自耦变压器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输出电压。实验室中用的调压器就是根据此原理制作的。制作的。注意：原、副边千万不能对调使用，注意：原、副边千万不能对调使用，以以防变压器损坏。因为防变压器损坏。因为N N变小时，磁通增大，电流会变小时，磁通增大，电流会迅速增加。迅速增加。第46页，本讲稿共162页2 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

17、（匝数多）保险丝 N2（匝数少）u（被测电压）电压表被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 N1/N2第47页，本讲稿共162页3 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电流表被测电流被测电流=电流表读数电流表读数 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：第48页，本讲稿共162页15.2 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.单相异步电动机第49页，本讲稿共162页交流电动机电动机直流电动机鼠笼式

18、绕线式异步机同步机他励、并励、串励、复励他励、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 电动机的分类第50页，本讲稿共162页1.三相异步电动机的结构与工作原理磁铁闭合线圈第51页，本讲稿共162页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第52页，本讲稿共162页1.1.线圈跟着磁铁转线圈跟着磁铁转两者转动方向一致两者转动方向一致 结论：异步2.线圈比磁场转得慢第53页，本讲稿共162页三相异步机的结构YBZXAC转子定子定子绕组（三相）机座转子：在旋转磁场作用下，转

19、子：在旋转磁场作用下，产生感应电动势或产生感应电动势或 电流。电流。三相定子绕组：产生旋转三相定子绕组：产生旋转 磁场。磁场。线绕式鼠笼式鼠笼转子 第54页，本讲稿共162页旋转磁场的产生AYCBZ异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极()电流出()电流入X第55页，本讲稿共162页AXYCBZAXBYCZ合成磁场方向合成磁场方向：向下向下第56页，本讲稿共162页XBZAYCAXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它电流角度下的磁场方向：第57页，本讲稿共162页旋转方向：取决于三相电流的相序。改变电机的旋转方向：换接其中两相改变电机的旋转方向：换接其中两相旋转磁场的旋转方向第58页，本讲稿共16

20、2页旋转磁场的转速大小 一个电流周期，旋转磁场在空间转过一个电流周期，旋转磁场在空间转过360360。则。则 同步转速（旋转磁场的速度）为：AXYCBZAXYCBZAXYCBZ第59页，本讲稿共162页极对数（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第60页，本讲稿共162页极对数（P）的改变CYABCXYZAXBZ 将每相绕组分成两段，按右下图放入定子槽内。形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。成的磁场则是两对磁极。AXBYCZ第61页，本讲稿共162页极对数CYABCXYZAXBZ第62页，本讲稿共162页极对数和

21、转速的关系第63页，本讲稿共162页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第64页，本讲稿共162页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：如果第65页，本讲稿共162页 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）第66页，本讲稿共162页例：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

22、同步转速n0=750r/min该电机是8极电机第67页，本讲稿共162页1 1 三相异步电动机的三相异步电动机的“电磁电磁”关系关系 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：第68页，本讲稿共162页R1R2i1u1e1e 1e2e 2同理得转子边：第69页，本讲稿共162页：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第70页，本讲稿共162页R1R2i1u1e1e 1e2e 2其中转子功率因数第71页，本讲稿共162页电磁转矩电磁转矩 T

23、 T：转子中各载流导体在旋转磁场的作用下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。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 第72页，本讲稿共162页将其中参数代入：得到转矩公式第73页，本讲稿共162页2 三相电动机的机械特性根据转矩公式10n0Tn得特性曲线：第74页，本讲稿共162页可见，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成正比第75页，本讲稿共162页三个重要转矩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

24、 时，电机转轴上输出的转矩。(1)（牛顿牛顿米米）nN第76页，本讲稿共162页 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求解第77页，本讲稿共162页过载系数：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）电机严重过热第78页，本讲稿共162页起动转矩 ：(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第79页，本讲稿共162页电动机的自适应负载能力 电动机的电磁转矩

25、可以随负载的变化而自动调整，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。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。第80页，本讲稿共162页 机械特性和电路参数的关系与电压的关系结论：第81页，本讲稿共162页与转子电阻的关系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：第82页，本讲稿共162页机械特性的软硬 硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特

26、性好。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，起软特性：负载增加转速下降较快，但起动转矩大，起 动特性好。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。第83页，本讲稿共162页1）三相异步机铭牌与技术数据（1 1）型号）型号 Y 132M4 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/分第84页，本讲稿共162页（3）联接方式：Y/接法：Y 接法：接法：AB CZX YA B CZX

27、 YABCXYZAZBYXCABCXYZ接线盒：第85页，本讲稿共162页（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定值的 5 5。线电压AZBYXC线电压ABCXYZ例：例：380/220 Y/380/220 Y/是指：线电压为是指：线电压为380V380V时采用时采用Y Y接法；接法；当线电压为当线电压为220V220V时采用时采用 接法。接法。第86页，本讲稿共162页电压波动对电动机的影响第87页，本讲稿共162页（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

28、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=7293第88页，本讲稿共162页例：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第89页，本讲稿共162页 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，注意：实用中应选择合适容量的电

29、机，防止防止“大马大马”拉拉“小车小车”的现象。的现象。（7）功率因数(cos1)：P2PN此外还有绝缘等级等参数，不一 一介绍。cos1第90页，本讲稿共162页2）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：第91页，本讲稿共162页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。第9

30、2页，本讲稿共162页Y 起动：正常运行AZBYXC 起动ABCXYZ设：电机每相阻抗为第93页，本讲稿共162页AZBYXC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。第94页，本讲稿共162页转子串电阻起动定子RRR线绕式转子起动时将适当的起动时将适当的R R串入转子绕组中，起动后将串入转子绕组中，起动后将R R短路。短路。第95页，本讲稿共162页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）R R2 2选的选的适当适当，转子串电阻既可以降低起动电流，转子串电阻既可

31、以降低起动电流，又可以增加起动力矩。又可以增加起动力矩。第96页，本讲稿共162页 方法：和电源相接的任意两相互换，就可实现反转。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A B CM3电 源ABCM3电 源第97页，本讲稿共162页制动方法：制动方法：1.1.抱闸抱闸：加机械抱闸；加机械抱闸；2.2.反接制动反接制动：停车时，将电动机接电源的意停车时，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，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；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。

32、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：第98页，本讲稿共162页 4.4.发电反馈制动：发电反馈制动：令电机转子的转速超过令电机转子的转速超过 旋转磁场的同步转速，便旋转磁场的同步转速，便 会产生制动转矩。会产生制动转矩。M3+-运行制动nF转子3.能耗制动能耗制动：停车时，断开交流电源，接至直流停车时，断开交流电源，接至直流 电源上，产生制动转矩；电源上，产生制动转矩；nFno第99页，本讲稿共162页5.三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：ST第100页，本讲稿共162页3.改变电源频率(变频调速

33、)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、逆变器等主要环节是研制变频电源（常由整流器、逆变器等组成）。组成）。第101页，本讲稿共162页4 单相异步电动机1）单相异步电动机的工作原理结构结构：定子放单相绕组（其中通单相交流电）；：定子放单相绕组（其中通单相交流电）；转子一般用鼠笼式。转子一般用鼠笼式。定子转子定子绕组定子中通入单相交定子中通入单相交流电后，形成流电后，形成脉动脉动磁场磁场。其磁感应强。其磁感应强度按正弦分布，且度按正弦分布，且随时间按正弦变化随时间按正弦变化。第102页，本讲稿

34、共162页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。第103页，本讲稿共162页（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：+-=+-=mtm第104页，本讲稿共162页脉动磁场的分解-+-第105页，本讲稿共162页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）正转转反第106页，本讲稿共162页电容分相式起动2）单相异步电动机的起动K

35、DCWSTW:主绕组ST：启动绕组K：离心开关启动时开关启动时开关K K闭合，使两闭合，使两绕组电流绕组电流 相位差约相位差约为为9090，从而产生旋转磁，从而产生旋转磁场，电机转起来；转动正场，电机转起来；转动正常以后离心开关被甩开，常以后离心开关被甩开，启动绕组被切断。启动绕组被切断。工作原理第107页，本讲稿共162页罩极式单相电机定子磁极转子短路环 定子通入电流以后，部分磁定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的部分和没有

36、短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋磁通有了相位差，从而形成旋转磁场，使转子转起来。转磁场，使转子转起来。图中电机的转动方向：瞬时针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。磁通领先。第108页，本讲稿共162页 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

37、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。第109页，本讲稿共162页*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第110页，本讲稿共162页15.6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 控制电路综合举例第111页，本讲稿共162页低压电器配电电器控制电器开关开关熔断器熔断器接触器接触器继电器继电器起动器起动器时间继电器时间继电器热继电器热继电器1 低压

38、电器简介第112页，本讲稿共162页1）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：（35)*异步电机额定电流电路符号QS第113页，本讲稿共162页2)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=(57)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tIF第114页，本讲稿共162页3)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。电路符号第115页，本讲稿

39、共162页4)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ST第116页，本讲稿共162页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第117页，本讲稿共162页接触器有关符号：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。第118页，本讲稿共162页简单的接触器控制ABCM3刀闸起

40、隔离作用自保持停止按钮起动按钮第119页，本讲稿共162页6)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，继触头只能通过小电流。所以，继电器只能用于控制电路中。电器只能用于控制电路中。中间继电器中间继电器电压继电器电压继电器电流继电器电流继电器 时间继电器（具有延时功能）时间继电器（具有延时功能）热继电器（做过载保护）热继电器（做过载保护）.继电器类型：第120页，本讲稿共162页发热元件功能：过载保护热继电器结构：I常闭触头双金属片

41、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。扣板第121页，本讲稿共162页热继电器的符号发热元件串联在主电路中串联在主电路中串联在控制电路中串联在控制电路中常闭触头FRFR第122页，本讲稿共162页 电机起动、停车（点动、连续运行、多地点电机起动、停车（点动、连续运行、多地点 控制、顺序控制等）控制、顺序控制等）电机正反转控制电机正反转控制 行程控制行程控制 时间控制时间控制 速度控制速度控制 2.基本控制环节第123页，本讲稿共162页1)异步机的直接起动（1）M3ABCKMFUQSBCKMSB点

42、动控制动作过程动作过程触头（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；控控制制电电路路主主电电路路第124页，本讲稿共162页异步机的直接起动（2）电动机连续运行电动机连续运行KM自保持自保的作用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。KMSB2CM3ABCKMFUQSBSB1起动按钮停车按钮第125页，本讲稿共162页KMSB1KMSB2KHM3ABCKMFUQSKH异步机的直接起动+过载保护发热元件热继电器触头第126页，本讲稿共162页例

43、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；两停车按钮串联方法：两起动按钮并联；两停车按钮串联。多处控制乙地甲地第127页，本讲稿共162页FU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QSKHM3AB CKM第128页，本讲稿共162页点动+连续运行(2)SBKASB1KASB2KHKMKAM3AB CKMFU方法二：加中间继电器（KA）。控制关系SB：点动SB2：连续运行第129页，本讲稿共162页2 电机的正反转控制(1)KMFKMFSB

44、1SBFKHM3ABCKMFFUQSKHKMRKMRKMRSBR 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SB1第130页，本讲稿共162页电机的正反转控制(2)-加互锁互锁作用互锁作用：正转时，：正转时，SBRSBR不起作用；反转不起作用；反转 时，时，SBFSBF不起作用。从而避免两触发不起作用。从而避免两触发 器同时工作造成主回路短路。器同时工作造成主回路短路。KMFSB1KMFSBFKHKMRKMRKMFKMRM3ABCKMFFUQ SKHKMRSBR互锁第131页，本讲稿共162页KMFSB1KMF

45、SBFKHKMRKMRKMRKMFSBR电机的正反转控制(3)-双重互锁KMRM3ABCKMFFUQSKH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）第132页，本讲稿共162页3 行程控制KMRM3ABCKMFFUQSKH 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BA第133页，本讲稿共162页行程控制电路（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）反向运行同样分析）第134页，本讲稿共162页行

46、程控制(2)-自动往复运动正程逆程电机工作要求：工作要求：1.1.能正向运行也能反向运行能正向运行也能反向运行 2.2.到位后能自动返回到位后能自动返回第135页，本讲稿共162页电机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。关键措施第136页，本讲稿共162页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。第137页，本讲稿共162页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）

47、连杆动作 触头动作动作过程第138页，本讲稿共162页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第139页，本讲稿共162页KMFUQSKH电机绕组AxByCzKM-YABCXYZYZBYXCAKM-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。第140页，本讲稿共162页KMFUQSKH电机AxByCzKM-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-

48、YY 转换完成转换完成SB2 KM KT KM-Y KM-第141页，本讲稿共162页控制要求：控制要求：1.M1 1.M1 起动后，起动后，M2M2才能起动才能起动 2.M2 2.M2 可单独停可单独停（2）顺序控制2 电机M21 电机M1第142页，本讲稿共162页顺序控制电路（1）：两电机只保证起动的先后顺序，没有延时要求。FUKM2KH2AB CFUM3AB CKM1KH1M3主电路KM1KM2SB3SB4KH2KM2KM1SB1SB2KH1KM1控制电路控制电路第143页，本讲稿共162页不可以不可以 !两电机各自要有独立两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头的电源；这样接，主触头

49、（KM1KM1）的负荷过重。）的负荷过重。M3KM1KHKM2KHM3KM2KM1SB2KM2KM1SB3SB1主电路控制电路这样实现顺序控制可不可以?第144页，本讲稿共162页KM1SB1SB2KTKHKM1KM2KM2KM2KT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第145页，本讲稿共162页KM1SB1SB2KTKHKM1KM2KM2KT 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 不可以不可以！继电器、继电器、接触器

50、的线接触器的线圈有各自的圈有各自的额定值，额定值，线圈不能串线圈不能串联联。第146页，本讲稿共162页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。速度继电器第147页，本讲稿共162页速度控制反接制动电路M3KM1RKM2KM1SB1KSKM2KM2SB2KM1KM1SB1KM2KS 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。限流电阻第148页，本讲稿共162页3