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1、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能能利利用用变变压压器器的的电电压压变变换换、电电流流变变换换和和阻阻抗抗变变换换的的关关系做相应的计算。系做相应的计算。2会正确使用几种变压器。会正确使用几种变压器。3会会进进行行三三相相异异步步电电动动机机起起动动、反反转转、调调速速、制制动动的的操操作。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：序序号号
2、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
3、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、变压器的基本构造一、变压器的用途和种类一、变压器的用途和种类1变变压压器器的的用用途途：变变压压器器除除可可变变换换电电压压外外，还还可可变变换换电电流、变换阻抗、改变相位
4、流、变换阻抗、改变相位。2变变压压器器的的种种类类：按按照照使使用用的的场场合合，变变压压器器有有电电力力变变压压器，整流变压器，调压变压器，输入、输出变压器器，整流变压器，调压变压器，输入、输出变压器等。等。变变压压器器是是利利用用互互感感原原理理工工作作的的电电磁磁装装置置，它它的的符符号号如如图图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二、变压器的基本构造二、变压器的基本构造变变压压器器主主要要由由铁铁心心和和绕绕组组两两部部分分构构成成。铁铁心心是是变变压压器器的的磁磁路路通通道道，是是用用磁磁导导率率较较高高且且相相互互绝绝缘缘的的硅
5、硅钢钢片片制制成成，以以便便减减少少涡涡流流和和磁磁滞滞损损耗耗。按按其其构构造造形形式式可可分分为为心心式式和和壳壳式式两两种种，如如图图11-2(a)、(b)所示。所示。绕绕组组圈圈是是变变压压器器的的电电路路部部分分，是是用用漆漆包包线线、纱纱包包线线或或丝丝包包线线绕绕成成。其其中中和和电电源源相相连连的的绕绕组组叫叫一一次次绕绕组组，和和负负载载相相连连的的绕绕组叫二次绕组。组叫二次绕组。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一、变压
6、器的工作原理一、变压器的工作原理变变压压器器是是按按电电磁磁感感应应原原理理工工作作的的，一一次次绕绕组组接接在在交交流流电电源源上上，在在铁铁心心中中产产生生交交变变磁磁通通，从从而而在在一一次次、二二次次绕绕组组产产生生感应电动势，如图感应电动势，如图11-3所示。所示。图图11-3变压器空载运行原理图变压器空载运行原理图由此得由此得忽略线圈内阻得忽略线圈内阻得一一次次绕绕组组接接上上交交流流电电压压，铁铁心心中中产产生生的的交交变变磁磁通通同同时时通通过过一一次次、二二次次绕绕组组，一一次次、二二次次绕绕组组中中交交变变的的磁磁通通可可视视为为相相同。同。设设一一次次绕绕组组匝匝数数为为
7、N1，二二次次绕绕组组匝匝数数为为N2，磁磁通通为为，感应电动势为，感应电动势为1变换交流电压变换交流电压上上式式中中K 称称为为变变压压比比。由由此此可可见见：变变压压器器一一次次绕绕组组、二二次绕组的端电压次绕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。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，因此得到可可见见，变变压压器器工工作作时时一一次次、二二次次绕绕组组的的电
8、电流流跟跟绕绕组组的的匝匝数数成成反反比比。高高压压绕绕组组通通过过的的电电流流小小，用用较较细细的的导导线线绕绕制制；低低压压绕绕组组通通过过的的电电流流大大，用用较较粗粗的的导导线线绕绕制制。这这是是在在外外观观上上区区别别变变压压器高、低压饶组的方法。器高、低压饶组的方法。根根据据能能量量守守恒恒定定律律，变变压压器器输输出出功功率率与与从从电电网网中中获获得得功功率率相等，即相等，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U1I1cos 1=U2I2cos 22变换交流电流变换交流电流将将代入，代入，得得因为因为所以所以设设变变压压器器一一次次侧侧输输入入阻阻抗抗为为
9、|Z1|，二二次次侧侧负负载载阻阻抗抗为为|Z2|，则，则可可见见，二二次次侧侧级级接接上上负负载载|Z2|时时，相相当当于于电电源源接接上上阻阻抗抗为为K2|Z2|的的负负载载。变变压压器器的的这这种种阻阻抗抗变变换换特特性性，在在电电子子线线路路中中常常用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。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。3变换交流阻抗变换交流阻抗一次侧电流一次侧电流输入阻抗输入阻抗【例例11-1】有有一一电电压压比比为为220/110的的降降压压变变压压器器，如如果果次次级级接上接上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
10、输入阻抗。解解1：二次侧电流：二次侧电流解解2：变压比变压比输入阻抗输入阻抗【例例11-2】有有一一信信号号源源的的电电动动势势为为1V，内内阻阻为为600，负负载载电电阻阻为为150。欲欲使使负负载载获获得得最最大大功功率率，必必须须在在信信号号源源和和负负载载之之间间接接一一匹匹配配变变压压器器，使使变变压压器器的的输输入入电电阻阻等等于于信信号号源源的的内内阻阻，如图如图11-4所示。问：变压器变压比，一、二次电流各为多少所示。问：变压器变压比，一、二次电流各为多少?图图11-4例例11-2图图解解：负负载载电电阻阻R2=150，变变压压器器的的输输入入电电阻阻R1=R0=600，则变比
11、应为，则变比应为一、二次电流分别为一、二次电流分别为二、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变压压器器外外特特性性就就是是当当变变压压器器的的一一次次电电压压U1和和负负载载的的功功率率因因数数都都一一定定时时，二二次次电电压压U2随随二二次次电电流流I2变变化化的的关关系系，如如图图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)当当负负载载为为电电容容性性负负载载时时，随随着着功功率率因因数数cos 的的降降低低，曲曲线线上上升升。所所以以，在在供供电电系系统统中中
12、，常常常常在在电电感感性性负负载载两两端并联一定容量的电容器，以提高负载的功率因数端并联一定容量的电容器，以提高负载的功率因数cos。(1)I2=0时，时，U2=U2N。(2)当当负负载载为为电电阻阻性性和和电电感感性性时时，随随着着I2的的增增大大，U2逐逐渐渐下下降降。在在相相同同的的负负载载电电流流情情况况下下，U2的的下下降降程程度度与与功功率率因数因数cos 有关。有关。2电压的变化率电压的变化率电电压压变变化化率率是是指指变变压压器器空空载载时时二二次次端端电电压压U2N和和有有载载时时二次端电压二次端电压U2之差与之差与U2N 的百分比。即：的百分比。即：电压变化率越小，为负载供
13、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、变压器的效率二、变压器的效率二、变压器的效率变变压压器器的的效效率率为为变变压压器器输输出出功功率率与与输输入入功功率率的的百百分分比比，即即大大容容量量变变压压的的效效率率可可达达98%99%，小小型型电电源源变变压压器器效效率约为率约为70%80%。变变压压器器的的功功率率消消耗耗等等于于输输入入功功率率P1=U1I1cos 1和和P2=U2I2cos 2输出功率之差，即输出功率之差，即 PL=P1P2变压器功率损耗包括变压器功率损耗
14、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【例例11-3】有有一一变变压压器器一一次次电电压压为为2200V，次次级级电电压压为为220V，在在接接纯纯电电阻阻性性负负载载时时，测测得得二二次次电电流流为为10A，变变压压器器的的效效率率为为95%。试求它的损耗功率，一次级功率和一次级电流。试求它的损耗功率，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=2200W一次级功率一次级功率PL=P1P2=23162200 W=116W一次级电流一次级电流损耗功率损耗功率第四节第四节 常用变压器常用变压器一、自耦变压器一、自耦变
15、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、三相变压器一、自耦变压器一、自耦变压器自自耦耦变变压压器器一一次次、二二次次绕绕组组有有一一部部分分是是共共用用的的，它它们们之之间间不不仅仅有有磁磁耦耦合合，还还有有电电的的关关系系，如如图图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 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自自耦耦变变压压器器在在使使用用时时，一一定定要要注注意意正正确确接接线线，否否则则易易于于发发生触电事故。生触电事故。实实验验
16、室室中中用用来来连连续续改改变变电电源源电电压压的的调调压压变变压压器器，就就是是一一种种自自耦耦变变压压器器，如图如图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二、多绕组变压器二、多绕组变压器变变压压器器的的二二次次侧侧有有两两个个以以上上的的绕绕组组或或一一次次、二二次次绕绕组组都都有有两两个个以以上上绕绕组组的的变变压压器器叫叫多多绕绕组组变变压压器器，如图如图11-8所示。所示。多多绕绕组组变变压压器器一一次次、二二次次绕绕组组的的电电压压关关系系仍仍符符合合变变压压比比的关系的关系1多绕组变压器多绕组变压器 图图11-8多绕组变压器多绕组变压器多多绕绕组组变变压
17、压器器多多使使用用于于电电子子设设备备中中，输输出出多多种种电电压压。多多绕绕组组可可串串联联或或并并联联使使用用，串串联联时时应应将将绕绕组组的的异异名名端端相相接接，并并联联时时应应将将绕绕组组的的同同名名端端相相接接。只只有有匝匝数数相相同同的的绕绕组组才才能能并联。并联。2多绕组变压器的使用多绕组变压器的使用三、互感器三、互感器1电压互感器电压互感器使使用用时时，电电压压互互感感器器的的高高压压绕绕组组跨跨接接在在需需要要测测量量的的供供电电线线路路上上，低低压压绕绕组组则则与与电电压压表表相连，如图相连，如图11-9所示。所示。可可见见，高高压压线线路路的的电电压压U1等等于于所所测
18、测量量电电压压U2和和变变压压比比K的乘积，即的乘积，即U1=KU2互互感感器器是是一一种种专专供供测测量量仪仪表表，控控制制设设备备和和保保护护设设备备中中使使用用的变压器。可分为的变压器。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 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)铁铁心心和和二二次次绕绕组组一一端端必必须须可可靠靠的的接接地地，防防止止高高压压绕绕组组绝缘被破坏时而造成设备的破坏和人身伤亡。绝缘被破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使用用
19、时时，电电流流互互感感器器的的一一次次绕绕组组与与待待测测电电流流的的负负载载相相串串连连，二二次次绕绕组组则则与与电电流流表表串串联联成闭和回路，如图成闭和回路，如图11-10所示所示。通通过过负负载载的的电电流流就就等等于于所所测电流和变压比倒数的乘积。测电流和变压比倒数的乘积。图图11-10电流互感器电流互感器 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。常常用用的的钳钳形形电电流流表表也也是是一一种种电电流流互互感感器器。它它是是由由一
20、一个个电电流流表表接接成成闭闭合合回回路路的的二二次次绕绕组组和和一一个个铁铁心心构构成成，其其铁铁心心可可开开、可可合合。测测量量时时，把把待待测测电电流流的的一一根根导导线线放放入入钳钳口口中中，电电流流表表上上可可直直接接读读出出被被测测电电流流的的大大小小，如如图图11-11所示。所示。图图11-11钳形钳形电流表电流表四、三相变压器四、三相变压器三三相相变变压压器器就就是是三三个个相相同同的的单单相相变变压压器器的的组组合合，如如图图11-12所所示示。三三相相变变压压器器用用于于供供电电系系统统中中。根根据据三三相相电电源源和和负负载载的的不不同，三相变压器一次和二次线圈可接成同，
21、三相变压器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、变压器的检验一、变压器的额定值一、变压器的额定值变变压压器器的的满满负负荷荷运运行行情情况况叫叫额额定定运运行行，额额定定运运行行条条件件叫叫变变压器的压器的额定值额定值。额额定定容容量量指指二二次次侧侧最最大大视视在在功功率率，单单位位是是伏伏安安(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。额额定定二二次次电电压压指指变
22、变压压器器空空载载时时，一一次次侧侧加加上上额额定定电电压压后，二次侧两端的电压。后，二次侧两端的电压。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。变变压压器器的的额额定定值值取取决决于于变变压压器器的的构构造造及及使使用用的的材材料料。使使用用时，变压器应在额定条件下运行，不能超过其额定值时，变压器应在额定条件下运行，不能超过其额定值。(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：二、变压器的检验二、变压器的检验(2)绝缘
23、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；(4)磁磁化化电电流流 I ，变变压压器器二二次次开开路路时时的的一一次次电电流流叫叫磁磁化化电电流，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
24、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、异步电动机的铭牌一、异步电动机的构造一、异步电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。定定子子绕绕组组是是电电动动机机的的电电路路部部分分，由由三三相相对对称称绕绕组组组组成成，按按一一定定规规则则连连接接，有有六六个个出出线线端端。即即U1-U2、
25、V1-V2、W1-W2接接到到机座的接线盒中，定子绕组接成星形或三角形。机座的接线盒中，定子绕组接成星形或三角形。图图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 2转子转子转转子子是是异异步步电电动动机机的的旋旋转转部部分分，由由转转轴轴、转转子子铁铁心心和和转转子子绕绕组组三三部部分分组组成成，其其作作用用是是输输出出机机械械转转矩矩。跟跟据据构构造造的的不不同同，转转子子绕绕组组分分为为绕绕线线式式和和笼笼型型两两种种，图图11-15(a)所所示示为为笼笼型绕组，型绕组，(b)为铸铝的笼型转子。为铸铝的笼型转子。图图11-15笼型绕组及转子笼型绕组及转子二、旋转磁场
26、二、旋转磁场将将对对称称三三相相电电流流通通入入在在空空间间彼彼此此相相差差120 的的作作星星形形联联结结的三线圈。的三线圈。设三相电流为：设三相电流为：i1=Imsin(t)i2=Imsin(t120)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根根据据电电流流的的磁磁效效应应，在在三三相相绕绕组组的的空空间间上上就就会会产产生生旋旋转转磁磁场场，如如图图11-17所所示示，为为方方便便分分析析，规规定定电电流流为为正正值值时时，电电流流从从线线圈圈的的首首端端(即即U1、V1和
27、和W1)流流向向末末端端(即即U2、V2和和W2)。图图中中首首端端用用 表表示示，末末端端用用 表表示示，反反之之电电流流由由末末端端流流向向首首端端。取取 t =0、90、180、270 和和360 五五个个瞬瞬间间，依依次次的的标标出出电电流流的的方方向向，由由右右手手螺螺旋旋法法则则确确定定磁磁场场的的方方向向。t=0 时时，磁磁场场方方向向由由右右指指向向左左；t=90 时时，磁磁场场的的方方向向垂垂直直向向上上；t=180、270 和和360 时时，磁磁场场的的方方向向分分别别向向右右、向向下下和和向向左左，顺顺时时针针旋旋转转一一周周，分分别别如如图图11-7(a)、(b)、(c
28、)、(d)和和(e)所示。所示。图图11-17旋转磁场的产生旋转磁场的产生当当我我们们i1使使通通入入V相相，i2通通过过U相相时时，分分析析可可见见，旋旋转转磁磁场场逆逆时时针针旋旋转转。因因此此，只只要要把把接接到到三三相相绕绕组组上上的的两两根根电电源源线线任任意对调，即改变电源的相序，就可实现旋转磁场的反转。意对调，即改变电源的相序，就可实现旋转磁场的反转。由由图图可可见见，当当空空间间彼彼此此相相差差120 的的三三个个相相同同线线圈圈通通入入对对称称三三相相交交流流电电，就就能能产产生生与与电电流流有有相相同同角角速速度度的的旋旋转转磁磁场场(即即交交流电变化一周，旋转磁场在空间也
29、旋转一周流电变化一周，旋转磁场在空间也旋转一周)。2旋转磁场的转速旋转磁场的转速上上述述旋旋转转磁磁场场具具有有一一对对磁磁极极，若若用用p 表表示示磁磁极极对对数数，则则p=1。磁磁极极对对数数p=1的的旋旋转转磁磁场场，其其转转速速与与正正弦弦电电流流同同步步，若若交交流电的频率为流电的频率为f，则旋转磁场的转速，则旋转磁场的转速n0=60f式中式中n0又称为同步转速又称为同步转速。磁磁极极对对数数p=2时时，交交流流电电变变化化一一周周，旋旋转转磁磁场场转转动动1/2周周，依依此此类类推推当当旋旋转转磁磁场场具具有有p 对对磁磁极极时时，交交流流电电变变化化一一周周，旋旋转转磁磁场场转转
30、动动1/p周周。因因此此交交流流电电频频率率为为f，磁磁极极对对数数为为p，则则旋旋转磁场的转速为转磁场的转速为三、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旋转转磁磁场场以以同同步步转转速速n0顺顺时时针针旋旋转转，相相当当于于磁磁场场不不动动，转转子子逆逆时时针针切切割割磁磁力力线线，产产生生感感应应电电流流，用用右右手手定定则则判判定定，转转子子半部分的感应电流流入纸面。半部分的感应电流流入纸面。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 有有电电流流的的转转子子在在磁磁场场中中受受到到电电磁磁力力的的作作用用，用用左左手手定定则则判判定定，上上半半部部分
31、分所所受受磁磁力力向向右右，下下半半部部分分所所受受磁磁场场力力向向左左，如如图图11-18所所示示。这这两两个个力力对对转转子子转转轴轴形形成成电电磁磁转转矩矩，使使转转子子沿沿旋转磁场的方向以转速旋转磁场的方向以转速n 旋转。旋转。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也可写成也可写成n=(1s)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。电电动动机机总总是是以以低低于于旋旋转转磁磁场场的的转转速速转转动动。即即n n0异异步步电电动动机机的的同同步步转转率率n0与与转转子子转转速速n 之之差差，即即n0n 称称为为转转速速差差。转速差转速
32、差(n0n)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Y132M4功率功率7.5KW频率频率50Hz电压电压380V电流电流15.4A接法接法 转速转速1440r/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在电电动动机机的的铭铭牌牌上上标标有有其其主主要要技技术术数数据据，使使用用时时应应多多加加注注意，表意，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。第七节第七节
33、 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、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加在在定定子子绕绕组组的的起起动动电电压压是是电电动动机机的的额额定定电电压压，这这样样的的起起动叫动叫全压起动全压起动。全全压压起起动动在在刚刚接接通通电电源源的的瞬瞬间间，旋旋转转磁磁场场与与转转子子间间的的相相对对转转速速较较大大，在在转转子子中中产产生生的的感感应应电电流流和和变变压压器器
34、的的原原理理一一样样，定定子电流必然很大，一般为额定电流的子电流必然很大，一般为额定电流的47倍。倍。过过大大的的起起动动电电流流会会在在线线路路上上造造成成较较大大的的电电压压降降，影影响响供供电电线线路路上上其其他他设设备备的的正正常常工工作作。此此外外，当当起起动动频频繁繁时时，过过大大的的起起动动电电流流会会使使电电动动机机过过热热，影影响响其其使使用用寿寿命命。只只有有二二、三三十十千千瓦瓦以下的异步电动机采用全压起动。以下的异步电动机采用全压起动。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。(1)串电阻降压起动串电阻降压起动串串电电阻阻降降压压起起动动，就就是是电电
35、动动机机起起动动时时将将电电阻阻串串联联在在定定子子绕绕组组与与电电源源之之间间的的起起动动方法，如图方法，如图11-19所示。所示。在在起起动动时时降降低低加加在在电电动动机机定定子子绕绕组组上上的的电电压压，待待起起动动结结束束时时恢恢复复到到额额定定值值运运行行。笼笼型型电电动动机机的的降降压压起起动动常常用用串串电电阻阻降降压压起起动动、星星形形-三三角角形形换换接接起起动动和和自自耦耦降降压压起动起动等方法。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星星形形-三三角角形形换换接接起起动动，就就是是电电动动机机起起动动时时把把定定子子绕绕组组连
36、连成成星星形形，等等到到转转速速接接近近额额定定值值时时再再换换接接成成三三角角形形的的起起动动方方法法。图图11-20是是一一种种星星三三角角起起动动器器的的连连接接简简图图，起起动动时时，将将手手柄柄指指向向右右，定定子子绕绕组组连连成成星星形形降降压压起起动动。等等电电动动机机接接近近额额定定转转速速时时，将将手手柄柄指指向向左左，定定子子绕绕组组换接成三角形，电动机正常运行。换接成三角形，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自自耦耦降降压压起起动动，是是利利用用三三相相自自耦耦变变压压器器将将电电动动机机在在起起动动过过
37、程程中中的的端端电电压压降降低低的的起起动动方方法法，如图如图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二、三相异步电动机的调速二、三相异步电动机的调速可知，调速有下面三种方法：可知，调速有下面三种方法：1变变频频调调速速采采用用晶晶闸闸管管整整流流器器将将交交流流电电转转换换为为直直流流电电，再再由由逆逆变变器器变变换换为为频频率率，电电压压有有效效值值可可调调的的三三相相交交流流电电，为为三三相异步电动机供电，实现电动机无级调速。相异步电动机供电，实现电动机无级调速。2变变转转差差率率调调速速只只适适用用于于绕绕线线式式电电动动机
38、机。通通过过改改变变接接在在转子电路中调速电阻的大小，就可平滑调速。转子电路中调速电阻的大小，就可平滑调速。3变变级级调调速速设设计计制制造造的的电电动动机机具具有有不不同同的的磁磁极极对对数数，根根据据需需要要改改变变定定子子绕绕组组的的连连接接方方式式，就就能能改改变变磁磁极极对对数数，使使电电动动机得到不同的转速。机得到不同的转速。在在负负载载不不变变的的条条件件下下改改变变异异步步电电动动机机的的转转速速n 叫叫调调速速。由由转速公式转速公式三、三相异步电动机的反转三、三相异步电动机的反转异异步步电电动动机机的的转转向向与与旋旋转转磁磁场场的的方方向向一一致致，而而旋旋转转磁磁场场的的
39、方方向向取取决决于于三三相相电电源源的的相相序序。所所以以，只只要要将将三三根根相相线线中中任任意意两两根根对对调调即即可可使使电动机反转。电动机反转。图图11-22是是电电动动机机正正、反反转转控控制的原理图。制的原理图。图图11-22正、反转控制原理正、反转控制原理四、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在电电动动机机停停车车时时，将将三三根根电电线线中中的的任任意意两两根根对对调调，产产生生反反转转矩矩，起起到到制制动动作作用用。当当转转速速接接近近零零时时切切断断电电源源，否否则则电电动动机机会反转。会反转。为为克克服服惯惯性性，保保证证电电动动机机在在断断
40、电电时时迅迅速速停停车车，需需要要对对电电动动机进行制动。异步电动机的制动常采用机进行制动。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。在在断断电电的的同同时时，接接通通直直流流电电源源，如如图图11-23所所示示。直直流流电电源源产产生生的的磁磁场场是是固固定定的的，而而转转子子由由于于惯惯性性转转动动产产生生的的感感应应电电流流与与直直流流电电磁磁场场相相互互作作用用产产生生的的转转矩矩方方向向，恰恰好好与与电电动动机机的的转转向向相相反反，起到制动的作用。起到制动的作用。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八节第八节 单相异步电动机单相异步电
41、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单相相异异步步电电动动机机的的定定子子绕绕组组通通以以单单相相电电流流后后，电电动动机机内内就就产产生生一一交交变变磁磁场场，但但磁磁场场的的方方向向时时而而垂垂直直向向上上，时时而而垂垂直直向向下下，即即单单相相定定子子绕绕组组的的磁磁场场不不是是旋旋转转磁磁场场，所所以以转转子子不不能能自自行行起起动动。因此，单相异步电动机转动的关键是产生一个起动转矩。因此，单相异步电动机转动的关键是产生一个起动转矩。二、单相电容式异步电动机
42、二、单相电容式异步电动机单单相相电电容容式式异异步步电电动动机机在在定定子子上上有有工工作作绕绕组组和和起起动动绕绕组组两两个个绕绕组组。两两个个绕绕组组在在定定子子铁铁心心上上相相差差90 的的空空间间角角度度，起起动动绕绕组组中中串串联联一一个个电电容容器器，图图11-24所所示示是是单单相相电电容容式式异异步步电电动动机机的的原原理理图。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由由图图可可见见，同同一一电电源源向向两两个个绕绕组组供供电电，则则工工作作绕绕组组的的电电流流和和起起动动绕绕组组的的电电流流就就会会产产生生一一个个相相位位差差，适适当当选选择择电
43、电容容，使使i1和和i2的相位差为的相位差为90，即，即i1=I1msin(t 90)i2=I2msin(t)用用三三相相异异步步电电动动机机的的分分析析方方法法，相相位位差差为为90 的的i1和和i2，流流过过空空间间相相差差90 的的两两个个绕绕组组，能能产产生生一一个个旋旋转转磁磁场场。在在旋旋转转磁场的作用下，单相异步电动机转子得到起动转矩而转动。磁场的作用下，单相异步电动机转子得到起动转矩而转动。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。改改变变电电动动机机定定子子绕绕组组接接线线的的顺顺序序，可可以以改改变变旋旋转转磁磁场场的的方方向向，也也
44、就就改改变变了电动机的转向。了电动机的转向。图图11-25两相绕组中的电流与旋转磁场两相绕组中的电流与旋转磁场本章小结本章小结三三、常常用用变变压压器器有有自自耦耦变变压压器器、多多绕绕组组变变压压器器、互互感感器器和和三相变压器等。三相变压器等。一一、变变压压器器的的用用途途是是变变换换电电压压、变变换换电电流流、变变换换阻阻抗抗、改改变变相相位位，由由铁铁心心和和绕绕组组两两部部分分构构成成，它它是是按按电电磁磁感感应应原原理理工工作作的。的。二二、变变压压器器一一次次、二二次次绕绕组组的的端端电电压压之之比比等等于于匝匝数数比比，变变压器工作时二次、一次绕组的电流跟绕组的匝数成反比，即压
45、器工作时二次、一次绕组的电流跟绕组的匝数成反比，即四四、三三相相异异步步电电动动机机由由定定子子和和转转子子两两部部分分构构成成当当空空间间彼彼此此相相差差120 的的三三个个相相同同线线圈圈通通入入对对称称三三相相交交流流电电，就就能能产产生生与与一一个个旋旋转转磁磁场场，与与转转子子间间存存在在相相对对运运动动，在在转转子子上上产产生生感感应应电电流流，是是转转子子受受到到电电磁磁转转矩矩的的作作用用而而转转动动起起来来。电电动动机机的的转转向向与与旋旋转转磁磁场场的的方方向向相相同同，任任意意对对调调两两相相电电源源线线，就就可可改改变变电电动动机机的转向。的转向。五五、电电动动机机的的
46、起起动动电电流流为为额额定定电电流流的的47倍倍，为为避避免免过过大大的的起起动动电电流流造造成成电电网网电电压压的的波波动动和和降降低低电电动动机机的的寿寿命命，大大型型电电动动机机要要采采用用降降压压起起动动的的方方法法。电电动动机机的的调调速速方方法法有有变变频频调调速速、变变转转速速率率调调速速和和变变极极调调速速。常常用用的的制制动动方方法法是是反反接接制制动动和和能能耗耗制动。制动。六六、单单相相电电容容式式异异步步电电动动机机定定子子上上有有空空间间上上相相差差 90 的的工工作作绕绕组组和和起起动动绕绕组组，起起动动绕绕组组中中串串联联一一个个电电容容器器，同同一一电电流流流流过过空空间间相相差差90 的的两两个个绕绕组组，能能产产生生一一个个旋旋转转磁磁场场，使使单单相相异异步电动机转子得到起动转矩而转动。步电动机转子得到起动转矩而转动。