第四章變壓器和電動(dòng)機(jī)

第15章變壓器和電動(dòng)機(jī)15.1磁路分析基礎(chǔ)15.2變壓器

15.3異步電動(dòng)機(jī)*15.4三相同步電動(dòng)機(jī)*15.5直流電動(dòng)機(jī)

*15.6控制電機(jī)本章要求：2.了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和繞組的同極性端，理解變壓器額定值的意義,掌握變壓器電壓、電流和阻抗變換作用；1.理解磁場(chǎng)的基本物理量的意義，了解磁性材料的基本知識(shí)及磁路的基本定律，3.了解三相交流異步電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造和轉(zhuǎn)動(dòng)原理。4.理解三相交流異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，掌握起動(dòng)和反轉(zhuǎn)的基本方法,了解調(diào)速和制動(dòng)的方法。5.理解三相交流異步電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)的意義。15.1磁路分析基礎(chǔ)

電工技術(shù)中變壓器、電動(dòng)機(jī)是最常用的電工設(shè)備，它們都是以電磁感應(yīng)作為工作基礎(chǔ)的能量變換裝置。

本章首先介紹磁路分析基礎(chǔ)，然后學(xué)習(xí)變壓器的工作原理和基本特性。在電動(dòng)機(jī)部分主要學(xué)習(xí)異步電動(dòng)機(jī)，并介紹同步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)和常用的控制電機(jī)。由鐵心線圈構(gòu)成的使磁通集中通過(guò)的閉合路徑--磁路。15.1.1鐵磁材料的特點(diǎn)鐵磁性材料主要特點(diǎn)：高導(dǎo)磁性、磁飽和性、磁滯性。第15章變壓器和電動(dòng)機(jī)1.高導(dǎo)磁性磁導(dǎo)率μ：表征各種材料導(dǎo)磁能力的物理量（亨/米）*

真空中的磁導(dǎo)率(μ0

)為常數(shù)*一般材料的磁導(dǎo)率μ和真空中的磁導(dǎo)率比，稱(chēng)為這種材料的相對(duì)磁導(dǎo)率μr稱(chēng)為磁性材料稱(chēng)為非磁性材料

鐵磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率μr值很高，可達(dá)幾百到幾萬(wàn)。利用優(yōu)質(zhì)鐵磁材料的鐵心線圈可以讓勵(lì)磁電流小，磁通和磁感應(yīng)強(qiáng)度足夠大。

2.磁飽和性磁場(chǎng)強(qiáng)度H與磁場(chǎng)方向垂直的單位面積所通過(guò)的磁通,故又稱(chēng)磁通密度。磁感應(yīng)強(qiáng)度B在均勻磁場(chǎng)中=BS或B=/SB的單位：特斯拉（Tesla）1Tesla=104高斯的單位：韋伯介質(zhì)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與介質(zhì)磁導(dǎo)率之比。H：安培/米（A/m)單位：B：特斯拉μ：亨/米BB0oHB

磁導(dǎo)率μ≈μ0=4π×10－7亨/米為常數(shù)。磁感應(yīng)強(qiáng)度（B）與磁場(chǎng)強(qiáng)度（H）成線性關(guān)系，非磁性材料B0=μ0H，

放入磁場(chǎng)強(qiáng)度為H的磁場(chǎng)內(nèi)，會(huì)受到強(qiáng)烈的磁化，開(kāi)始時(shí)B與H近于成正比增加，隨著H的增加，B的增加緩慢下來(lái)，最后趨于磁飽和。磁性材料3.磁滯性當(dāng)鐵心線圈中通交流時(shí)，鐵心受到磁化，B隨H增加的而增加。當(dāng)磁化電流減小使H為0時(shí)，B的變化滯后于H，有剩磁Br。磁滯回線OHB????BrHc

消除剩磁，須加反向磁場(chǎng)強(qiáng)度Hc，稱(chēng)為矯頑磁力。這種磁感應(yīng)強(qiáng)度B滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度H變化的性質(zhì)--鐵磁性材料的磁滯性。Hc不同的鐵磁性材料，其磁滯回線的面積不同，形狀也不同。鐵磁材料按磁性能分為三類(lèi)

其回線呈細(xì)長(zhǎng)條形，B

r小，H

c也小，磁導(dǎo)率高，易磁化也易退磁，用作交流電器的鐵心。如硅鋼片、坡莫合金、鑄鋼、鑄鐵、軟磁鐵氧體；1）軟磁材料

回線呈。矩形形狀的鐵磁材料，B

r大，但H

c小，穩(wěn)定性良好可以在計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)中用作記憶元件。

回線呈闊葉形狀，Br較大，H

c也較大，常在揚(yáng)聲器、傳感器、微電機(jī)及儀表中使用，是人造永久磁鐵的主要材料，如鎢鋼、鈷鋼等；2）硬磁性材料3）矩磁性材料15.1.2磁路歐姆定律安培環(huán)路定律（全電流定律）I1HI2

任意選定一個(gè)閉合回線的圍繞方向，凡是電流方向與閉合回線圍繞方向之間符合右螺旋定則的電流作為正、反之為負(fù)。

式中：是磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量沿任意閉合線(常取磁通作為閉合回線)的線積分；I

是穿過(guò)閉合回線所圍面積的電流的代數(shù)和。安培環(huán)路定律電流正負(fù)的規(guī)定：I1HI2安培環(huán)路定律將電流與磁場(chǎng)強(qiáng)度聯(lián)系起來(lái)。

在均勻磁場(chǎng)中

Hl=IN

環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的，線圈內(nèi)部各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。SxHxIN匝取磁通作為閉合回線，以其方向作為回線的圍繞方向，則有：例解：式中：N

線圈匝數(shù)；

lx=2x是半徑為x的圓周長(zhǎng)；

Hx半徑x處的磁場(chǎng)強(qiáng)度；

NI為線圈匝數(shù)與電流的乘積。令線圈匝數(shù)與電流的乘積NI---為磁動(dòng)勢(shì)，字母F表示F=NI磁動(dòng)勢(shì)的單位是安[培]Rm稱(chēng)為磁阻，表示磁路對(duì)磁通的阻礙作用。l為磁路的平均長(zhǎng)度；S為磁路的截面積，μ為磁導(dǎo)率。磁路的歐姆定律。

磁路與電路的比較磁路磁動(dòng)勢(shì)F磁通磁阻電路電動(dòng)勢(shì)E電流密度J電阻磁感應(yīng)強(qiáng)度B電流INI+_EIR

磁路分析的特點(diǎn)(1)在處理電路時(shí)不涉及電場(chǎng)問(wèn)題，在處理磁路時(shí)離不開(kāi)磁場(chǎng)的概念；(2)在處理電路時(shí)一般可以不考慮漏電流，在處理磁路時(shí)一般都要考慮漏磁通；(3)磁路歐姆定律和電路歐姆定律只是在形式上相似。由于不是常數(shù)，其Rm也不是常數(shù)。磁路歐姆定律不能直接用來(lái)計(jì)算，只能用于定性分析；(4)在電路中，當(dāng)E=0時(shí)，I=0；但在磁路中，由于有剩磁，當(dāng)F=0時(shí)，不為零。若磁動(dòng)勢(shì)F=NI不變，則磁路中空氣隙愈大，磁通Φ就愈??；反之，如線圈的匝數(shù)N一定，要保持磁通Φ不變，則空氣隙愈大，所需的勵(lì)磁電流I也愈大。帶有空氣隙的磁路如圖所示磁路的總磁阻為各段磁阻之和。μ2IS2l2μ1

S1l1δS0≈S1

對(duì)空氣隙這段磁路，其δ雖小，但因μ0很小，故Rm很大，整個(gè)磁路的磁阻大大增加IU15.1.3簡(jiǎn)單磁路分析

將線圈繞制在鐵心構(gòu)成鐵心線圈，鐵心線圈分為兩類(lèi)：直流鐵心線圈和交流鐵心線圈，它的磁路也就稱(chēng)為直流磁路和交流磁路。1.直流磁路

鐵心線圈中通入直流電流，在鐵心及空氣中產(chǎn)生磁通Φ和漏磁通Φσ

ΦσΦ主磁通工程中：直流電機(jī)、直流電磁鐵及其他各種直流電磁器件的線圈都是直流鐵心線圈漏磁通直流鐵心線圈的特點(diǎn)：（1）勵(lì)磁電流I由外加電壓及勵(lì)磁繞組的電阻R決定，與磁路特性無(wú)關(guān)。IUΦσΦ主磁通恒定磁通，不會(huì)在線圈和鐵心中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（2）勵(lì)磁電流I產(chǎn)生的磁通不僅與線圈的電流I（即磁動(dòng)勢(shì)NI）有關(guān)，還決定于磁路中磁阻Rm（3）直流鐵心線圈中磁通Φ的大小漏磁通iuuReeσ

ΔP=I2R，由線圈中的電流和電阻決定。因磁通恒定，在鐵心中不會(huì)產(chǎn)生損耗。（4）直流鐵心線圈的功率損耗（銅損）2.交流磁路交流鐵心線圈中通入交流電流，產(chǎn)生交變磁通，在鐵心和線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).Φ主磁通Φσ漏磁通（1）電磁關(guān)系

交流鐵心線圈的磁動(dòng)勢(shì)iN產(chǎn)生交變磁通，即通過(guò)鐵心閉合的主磁通Φ和通過(guò)空氣的閉合漏磁通Φσ

其參考方向根據(jù)磁通的方向，由右手螺旋定則決定。

兩個(gè)磁通又在線圈中產(chǎn)生兩個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。主磁電動(dòng)勢(shì)e和漏磁電動(dòng)勢(shì)eσiuuReeσΦ主磁通Φσ漏磁通漏電感為常數(shù)，

基爾霍夫電壓定律，交流鐵心線圈的電壓平衡式iuuReeσΦ主磁通Φσ漏磁通

線圈電阻上的電壓降uR和漏磁電動(dòng)勢(shì)eσ都很小，忽略不計(jì)。

設(shè)磁通Φ=Φmsinωt，線圈兩端電源電壓u與磁通Φ的關(guān)系為u也按正弦規(guī)律變化

電壓的有效值為

U--單位伏（V），F(xiàn)--單位赫（Hz），Φm--單位韋伯（Wb）對(duì)有空氣隙的鐵心磁路，U、f和N一定時(shí)，當(dāng)空氣隙增大，Rm增加，勵(lì)磁電流增大（磁動(dòng)勢(shì)IN增大）；反之當(dāng)空氣隙減小，Rm減小，勵(lì)磁電流減?。ù艅?dòng)勢(shì)IN減?。?。1）交流磁路中，當(dāng)線圈兩端外加電壓有效值恒定時(shí)，鐵心磁路中磁通的最大值恒定。2）交流磁路的磁動(dòng)勢(shì)（勵(lì)磁電流）會(huì)隨磁阻的變化而變化。結(jié)論：（2）功率損耗2）鐵損ΔPFe1）線圈的銅損ΔPCu=I2R。R是線圈的電阻；I是線圈中電流的有效值鐵心在交變磁通作用下鐵損由磁滯和渦流產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗。①磁滯損耗（Ph）OHB由鐵磁材料的磁滯現(xiàn)象造成的

與材料的磁滯回線所包圍的面積以及勵(lì)磁電流的頻率成正比。為了減小磁滯損耗，應(yīng)盡量采用軟磁性材料，如硅鋼等。磁滯損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。②渦流損耗△Pe。

渦流：交變磁通在鐵心內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，渦流在垂直于磁通的平面內(nèi)環(huán)流。渦流損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。減少渦流損耗措施：提高鐵心的電阻率。鐵心用彼此絕緣的鋼片疊成，把渦流限制在較小的截面內(nèi)。交流鐵心線圈的有功功率為：15.2.1變壓器的分類(lèi)

根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的一種電氣設(shè)備，它具有變換電壓、變換電流和變換阻抗的功能，按照用途分，變壓器主要分成三大類(lèi)：1．電力變壓器

15.2變壓器

用在輸配電系統(tǒng)中，傳輸和分配電能。

電力變壓器又有單相變壓器和三相變壓器。三相變壓器

電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實(shí)現(xiàn)節(jié)能并保證用電安全。

2．特種電源變壓器

用來(lái)獲得工業(yè)中特殊要求的電源，如整流變壓器、電爐變壓器等。3.專(zhuān)用變壓器有專(zhuān)門(mén)用途的變壓器。電源變壓器自耦變壓器

環(huán)形變壓器隔離變壓器按相數(shù)分三相變壓器

單相變壓器按制造方式殼式心式變壓器符號(hào)

+-i1u1i2u2ZLΦ鐵心由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚0.35mm或0.5mm鐵心變壓器的磁路繞組：原邊繞組副邊繞組原邊繞組N1副邊繞組N2變壓器的電路

變壓器的結(jié)構(gòu)15.2.2變壓器的工作原理它由閉合鐵心和高壓、低壓繞組等幾個(gè)主要部分構(gòu)成。變壓器的工作原理

原、副邊繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。+-i1u1i2u2ZLΦ鐵心一次繞組N1二次繞組N2單相變壓器(1)空載運(yùn)行情況1.電磁關(guān)系原邊接交流電源，副邊開(kāi)路。+–+–+–+–+–1i0(i0N1)

1空載時(shí)，鐵心中主磁通是由原邊繞組磁通勢(shì)產(chǎn)生的。(2)帶負(fù)載運(yùn)行情況1.電磁關(guān)系原邊接交流電源，副邊接負(fù)載。+–+–+–11i1(i1N1)i1i2(i2N2)

2有載時(shí)，鐵心中主磁通是由原邊、副邊繞組磁通勢(shì)共同產(chǎn)生的合成磁通。2i2+–e2+–e2+–u2Z2.電壓變換（設(shè)加正弦交流電壓）有效值:同理：主磁通按正弦規(guī)律變化，設(shè)為則(1)原邊、副邊主磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)根據(jù)KVL：變壓器原邊的等效電路如圖

由于電阻R1和感抗X1(或漏磁通)較小,其兩端的電壓也較小,與主磁電動(dòng)勢(shì)E1比較可忽略不計(jì)，則–––+++(2)原、副邊電壓式中R1為原邊繞組的電阻;

X1=L1為原邊繞組的感抗(漏磁感抗，由漏磁產(chǎn)生)。（匝比）K為變比對(duì)副邊，根據(jù)KVL：結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。式中R2為副邊繞組的電阻;

X2=L2為副邊繞組的感抗；

為副邊繞組的端電壓。變壓器空載時(shí):+–u2+–+–+–i1i2+–e2+–e2式中U20為變壓器空載電壓。故有3.電流變換(原邊、副邊電流關(guān)系)有載運(yùn)行

可見(jiàn)，鐵心中主磁通的最大值m在變壓器空載和有載時(shí)近似保持不變。即有

不論變壓器空載還是有載，原邊繞組上的阻抗壓降均可忽略，故有由上式，若U1、f不變，則m基本不變，近于常數(shù)?？蛰d：有載：+–|Z|+–+–+–一般情況下：I0(2~3)%I1N很小可忽略?；蚪Y(jié)論：原、副邊電流與匝數(shù)成反比?；颍?.提供產(chǎn)生m的磁勢(shì)2.提供用于補(bǔ)償i2N2

作用

的磁勢(shì)磁勢(shì)平衡式：空載磁勢(shì)有載磁勢(shì)4.阻抗變換+–+–+–由圖可知：

結(jié)論：變壓器原邊的等效阻抗模，為副邊所帶負(fù)載的阻抗模的K2倍。(1)

變壓器的匝數(shù)比應(yīng)為：信號(hào)源R0RL+–R0+–+–解:例1:

如圖，交流信號(hào)源的電動(dòng)勢(shì)E=120V，內(nèi)阻R0=800，負(fù)載為揚(yáng)聲器，其等效電阻為RL=8。要求:（1）當(dāng)RL折算到原邊的等效電阻時(shí)，求變壓器的匝數(shù)比和信號(hào)源輸出的功率；（2）當(dāng)將負(fù)載直接與信號(hào)源聯(lián)接時(shí),信號(hào)源輸出多大功率？信號(hào)源的輸出功率：電子線路中，常利用阻抗匹配實(shí)現(xiàn)最大輸出功率。

結(jié)論：接入變壓器以后，輸出功率大大提高。原因：滿足了最大功率輸出的條件：（2）將負(fù)載直接接到信號(hào)源上時(shí)，輸出功率為：三相電壓的變換ABCXYZabczyx1)三相變壓器的結(jié)構(gòu)高壓繞組：A-XB-YC-ZX、Y、Z：尾端A、B、C：首端低壓繞組：a-xb-yc-za、b、c：首端x、y、z：尾端2)三相變壓器的聯(lián)結(jié)方式聯(lián)結(jié)方式：高壓繞組接法低壓繞組接法三相配電變壓器動(dòng)力供電系統(tǒng)（井下照明）高壓、超高壓供電系統(tǒng)常用接法:（1）三相變壓器Y/Y0聯(lián)結(jié)線電壓之比：ACBbca+–+–+–+–（2）三相變壓器Y0/聯(lián)結(jié)線電壓之比：ACBabc+–+–+–15.2.3變壓器的運(yùn)行特性

當(dāng)原邊電壓U1和負(fù)載功率因數(shù)cos2保持不變時(shí)，副邊輸出電壓U2和輸出電流I2的關(guān)系，U2=f(I2)。U2I2U20I2Ncos2=1Ocos2=0.8(感性）

U20：原邊加額定電壓、副邊開(kāi)路時(shí)，副邊的輸出電壓。負(fù)載功率因數(shù)愈低，U2下降愈大。1.變壓器的外特性一般供電系統(tǒng)希望要硬特性（隨I2的變化，U2變化不大）。軟特性硬特性2.電壓調(diào)整率（電壓變化率）它反映了從空載到額定負(fù)載時(shí)，副邊輸出電壓的變化程度。是衡量變壓器供電平衡能力和運(yùn)行性能的重要數(shù)據(jù)之一U20是副邊的空載電壓，U2是副邊的輸出電壓。

在一般電力變壓器中由于其電阻和漏抗都很小，電壓變化率約為5%左右。3.變壓器的效率()為減少渦流損耗，鐵心一般由導(dǎo)磁鋼片疊成。變壓器的損耗包括兩部分：銅損(PCu)：繞組導(dǎo)線電阻的損耗。渦流損耗：交變磁通在鐵心中產(chǎn)生的感

應(yīng)電流(渦流)造成的損耗。磁滯損耗：磁滯現(xiàn)象引起鐵心發(fā)熱，造

成的損耗。

鐵損(PFe)：變壓器的效率為輸出功率輸入功率

它與主磁通Φm2或U12成正比，它與負(fù)載大小和性能無(wú)關(guān)，電源電壓U1不變時(shí)，Φm基本不變，故ΔPFe也基本不變,稱(chēng)為不變損耗。銅損ΔPCu=I12R1+I22R2與負(fù)載電流的大小有關(guān)，叫作可變損耗其中：鐵損包括磁滯損耗ΔPh和渦流損耗ΔPe變壓器的效率曲線η=f（P2）

ηP2oηmax通常小型變壓器的效率約為60%~90%，大型電力變壓器的效率可達(dá)97%以上。在設(shè)計(jì)時(shí)統(tǒng)常使最大效率出現(xiàn)在50%~75%額定負(fù)載左右。有一帶電阻負(fù)載的三相變壓器，其額定數(shù)據(jù)如下：SN=100kVA,U1N=6000V,f=50Hz。U2N=U20=400V,繞組連接成／０。由試驗(yàn)測(cè)得:

PFe

=600W，額定負(fù)載時(shí)的

PCu

=2400W。試求(1)變壓器的額定電流；(2)滿載和半載時(shí)的效率。解:(1)定電流例(２)滿載和半載時(shí)的效率15.2.4變壓器的使用

1．變壓器的銘牌數(shù)據(jù)鋁線電力變壓器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：額定容量：1000千伏安型號(hào)：SL7—1000/10千伏安額定電壓高壓：10000伏低壓：400

/

230伏額定電流高壓：57.7安低壓：1442安相數(shù)：3

頻率：50赫使用條件：戶外式線圈溫升：65oC油面溫升：65oC阻抗電壓：4.5%冷卻方式：油浸自冷式接線連接圖相量圖高壓低壓高壓低壓連接組標(biāo)號(hào)分接頭電壓開(kāi)關(guān)位置Y/Y-12Ⅰ10500Ⅱ10000Ⅲ9500abcABCABCX1X2X3Y1Y2Y3Z1Z2Z3axbcyzn1）變壓器的型號(hào)

冷卻方式J:油浸自冷式(不標(biāo))F:油浸風(fēng)冷式相數(shù)S:三相D:單相S

L71000/10

設(shè)計(jì)序號(hào)

鋁線圈（銅線不標(biāo)）變壓器額定容量(KVA)高壓繞組的額定電壓(KV)2）額定電壓

U1N、U2N

變壓器副邊開(kāi)路（空載）時(shí)，原、副邊繞組允許的電壓值單相：U1N，原邊電壓，

U2N，副邊空載時(shí)的電壓三相：U1N、U2N，原、副邊的線電壓

3）額定電流

I1N、I2N

變壓器滿載運(yùn)行時(shí)，原、副邊繞組允許的電流值。單相：原、副邊繞組允許的電流值三相：原、副邊繞組線電流

4）額定容量

SN

傳送功率的最大能力。單相：三相：容量SN

輸出功率P2

原邊輸入功率P1

輸出功率P2注意：變壓器幾個(gè)功率的關(guān)系（單相）效率容量：原邊輸入功率：輸出功率：變壓器運(yùn)行時(shí)的功率取決于負(fù)載的性質(zhì)

有三相配電變壓器，其連接組別號(hào)Y／Y0，額定電壓為10000/400V，現(xiàn)向額定電壓U2=380V,

功率P2=60kW,cosφ2=0.82的負(fù)載供電。求原、副繞組的電流，并選擇變壓器的容量。例解:

變壓器供給負(fù)載的電流

變壓器是星形連接，繞組相電流IP2等于線電流Il2，副繞組電流也是111.2A。變壓器的變比繞組的電流IP1（等于線電流Il1）為變壓器的容量SN應(yīng)≥S2=P2/cosφ2=60/0.82=73.17kVA，選變壓器容量為100kVA

2.變壓器繞組的極性及其測(cè)定1)同極性端

(同名端)

當(dāng)電流流入(或流出）兩個(gè)線圈時(shí)，若產(chǎn)生的磁通方向相同，則兩個(gè)流入(或流出）端稱(chēng)為同極性端。

或者說(shuō)，當(dāng)鐵心中磁通變化時(shí)，在兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相同的兩端為同極性端。

同極性端用“?”表示。

同極性端和繞組的繞向有關(guān)。AXax??AXax??增加–++–+–+–2)線圈的接法當(dāng)兩個(gè)線圈需要串聯(lián)時(shí)，必須將兩線圈的異極性端相聯(lián)

變壓器原邊有兩個(gè)額定電壓為110V的繞組當(dāng)電源電壓為220V時(shí)：??1324+–電源電壓為110V時(shí)：??1324+–問(wèn)題1：在110V

情況下，如果只用一個(gè)繞組N），行不行？答：不行（兩繞組必須并接）兩種接法鐵心中的磁通相等，則：若將兩繞組并接，對(duì)每個(gè)繞組有i110=i220，不會(huì)因電流過(guò)大而使變壓器過(guò)熱。??1324+–??1324’+–問(wèn)題2：如果兩繞組的極性端接錯(cuò)，結(jié)果如何？答：有可能燒毀變壓器兩個(gè)線圈中的磁通抵消原因：電流很大燒毀變壓器感應(yīng)電勢(shì)結(jié)論：在同極性端不明確時(shí)，一定要先測(cè)定同極性端再通電。

3）同極性端的測(cè)定方法方法一：交流法把兩個(gè)線圈的任意兩端(X-x)連接,然后在AX上加一低電壓uAX。aAXx+–測(cè)量：UAX、

UAa、UaxVV若

說(shuō)明A與a或X與x為同極性。

結(jié)論：

若

說(shuō)明A與x

或X與a

是同極性端.方法二：直流法Xx電流表+_Aa+–S??AXax+_S+–

設(shè)S閉合時(shí)增加。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，阻止的增加。

如果當(dāng)S閉合時(shí)，電流表正偏，則A-a為同極性端;結(jié)論：

如果當(dāng)S閉合時(shí)，電流表反偏，則A-x為同極性端。15.2.5專(zhuān)用變壓器1.自耦變壓器原、副邊共用一個(gè)繞組，副繞組是原繞組的一部分。ABP+–+–12345注意：使用時(shí)，改變滑動(dòng)端的位置，可得到不同的輸出電壓。實(shí)驗(yàn)室中用的調(diào)壓器就是根據(jù)此原理制作的。③因?yàn)樵?、副繞組有電的直接聯(lián)系，聯(lián)接電源時(shí)，“1”端必須接中線。①原、副繞組不能對(duì)調(diào)使用，如把電源接到副繞組，可能燒壞調(diào)壓器或使電源短路。②接通電源前，先將滑動(dòng)頭旋到零位，通電后再將輸出電壓調(diào)到所需值。用畢應(yīng)將滑動(dòng)頭回到零位。ABP+–+–123452.電壓互感器實(shí)現(xiàn)用低量程的電壓表測(cè)量高電壓VR

N1（匝數(shù)多）保險(xiǎn)絲

N2（匝數(shù)少）~u（被測(cè)電壓）電壓表被測(cè)電壓=電壓表讀數(shù)N1/N2使用注意事項(xiàng)：2）鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時(shí)，在副邊出現(xiàn)高壓。1）副邊不能短路，以防產(chǎn)生過(guò)流；3.電流互感器實(shí)現(xiàn)用低量程的電流表測(cè)量大電流（被測(cè)電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2電流表被測(cè)電流=電流表讀數(shù)N2/N11.二次側(cè)不能開(kāi)路，以防產(chǎn)生高電壓；2.鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時(shí)，在二次側(cè)出現(xiàn)過(guò)壓。使用注意事項(xiàng)：15.2.6電磁鐵當(dāng)電源斷開(kāi)時(shí)電磁鐵的磁性消失，銜鐵或其它零件即被釋放。電磁鐵銜鐵的動(dòng)作可使其它機(jī)械裝置發(fā)生聯(lián)動(dòng)。

電磁鐵是利用通電的鐵心線圈吸引銜鐵或保持某種機(jī)械零件、工件于固定位置的一種電器。根據(jù)使用電源類(lèi)型分直流電磁鐵：用直流電源勵(lì)磁；交流電磁鐵：用交流電源勵(lì)磁。2.基本結(jié)構(gòu)

電磁鐵由線圈、鐵心及銜鐵三部分組成，常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)如圖所示。鐵心銜鐵銜鐵

有時(shí)是機(jī)械零件、工件充當(dāng)銜鐵FFFF線圈線圈銜鐵鐵心線圈鐵心應(yīng)用實(shí)例

圖示為應(yīng)用電磁鐵實(shí)現(xiàn)制動(dòng)機(jī)床或起重機(jī)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，其中電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)輪同軸。原理如下：M3~抱閘制動(dòng)輪彈簧電磁鐵通電電磁鐵動(dòng)作拉開(kāi)彈簧抱閘提起松開(kāi)制動(dòng)輪電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)斷電電磁鐵釋放彈簧收縮抱閘抱緊抱緊制動(dòng)輪電機(jī)制動(dòng)啟動(dòng)過(guò)程：制動(dòng)過(guò)程：15.3異步電動(dòng)機(jī)

電機(jī)是根據(jù)電磁原理完成電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備稱(chēng)為發(fā)電機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備為電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)三相電動(dòng)機(jī)單相電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)他勵(lì)、并勵(lì)電動(dòng)機(jī)串勵(lì)、復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)分為鼠籠式和繞線式15.3.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1．基本構(gòu)造外形

轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子鐵心定子繞組定子鐵心機(jī)座1）定子鐵心：由內(nèi)周有槽的硅鋼片疊成。三相繞組：U1----U2V1----V2W1----W2機(jī)座：鑄鋼或鑄鐵V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W1U1V1W2U2V2三相繞組的連接三相電動(dòng)機(jī)的出線盒2）轉(zhuǎn)子鼠籠式繞線式(1)鼠籠式轉(zhuǎn)子

鐵芯槽內(nèi)放銅條，端部用短路環(huán)形成一體?；蜩T鋁形成轉(zhuǎn)子繞組。鐵心：由外周有槽的硅鋼片疊成。

(2)繞線式轉(zhuǎn)子同定子繞組一樣，也分為三相，并且接成星形。轉(zhuǎn)子:在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電流。、

鼠籠式電動(dòng)機(jī)與繞線式電動(dòng)機(jī)的的比較：鼠籠式：

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。繞線式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。

2．工作原理磁鐵閉合線圈n0e產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)i方向由右手定則確定f磁場(chǎng)力的方向n線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的方向方向由左手定則確定1）三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

定子三相繞組通入三相交流電(星形聯(lián)接)oU1U2V1V2W1W2oU1V2W1V1W2U2規(guī)定

i:“+”→

首端流入，尾端流出。

i:“–”→

尾端流入，首端流出。()電流入(?)電流出U1U2V2W1V1W2U1U2V2W1V1W2

三相電流合成磁

場(chǎng)的分布情況o合成磁場(chǎng)方向向下600合成磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)60°結(jié)論：三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是一旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)即：一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò)360°2)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相電流的相序

任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線(電路如圖)結(jié)論：任意調(diào)換兩根電源進(jìn)線，則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反。U1U2V1V2W1W2o3)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)pU1U2V1V2W1W2U1U2V2W1V1W2o當(dāng)三相定子繞組按圖示排列時(shí)，產(chǎn)生一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，

若定子每相繞組由兩個(gè)線圈串聯(lián)

，繞組的始端之間互差60°，將形成兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'AXBYCC'Y'ABCXYZA'X'B'Z'極對(duì)數(shù)p=2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)與三相繞組的排列有關(guān)4)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速(同步轉(zhuǎn)速)p=1時(shí)

一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò)360°,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度為：

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速取決于磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)若電流頻率為f1，則一對(duì)極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每分鐘的轉(zhuǎn)速工頻：p=2時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0與極對(duì)數(shù)p的關(guān)系極對(duì)數(shù)每個(gè)電流周期磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0與頻率f1和極對(duì)數(shù)p有關(guān)。1)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理定子三相繞組通入三相交流電旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)AXYCBZFF方向:順時(shí)針

切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體右手定則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E20感應(yīng)電流I2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)左手定則電磁力F電磁轉(zhuǎn)矩Tn3.異步轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理與轉(zhuǎn)差率2)轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向一致，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相等，即異步電動(dòng)機(jī)n<n0如果:n=n0

轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磁通不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條無(wú)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子電流無(wú)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速間必須要有差別。

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速之比稱(chēng)為轉(zhuǎn)差率。轉(zhuǎn)差率s轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速n=975r/min，電源頻率f1=50Hz。試求電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)和額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)差率。例根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知：n0=1000r/min,即p=3解：額定轉(zhuǎn)差率為三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系異步電動(dòng)機(jī)每相電路i1u1e1e

1e2e

2i2+－++++－－－－f1f21)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁通異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割導(dǎo)體e

U1E1=4.44

f1N1每極磁通2)定子感應(yīng)電勢(shì)的頻率f1旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與定子導(dǎo)體間的相對(duì)速度為n0，所以感應(yīng)電勢(shì)的頻率與磁場(chǎng)和導(dǎo)體間的相對(duì)速度有關(guān)f1=電源頻率f1定子電路2.轉(zhuǎn)子電路1)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)頻率f2異步電動(dòng)機(jī)每相電路i1u1e1e

1e2e

2i2+－++++－－－－f1f2∵定子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的相對(duì)速度固定，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的相對(duì)速度隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不同而變化。定子感應(yīng)電勢(shì)頻率f1轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)頻率f2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定子導(dǎo)體和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度不同

轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)頻率f22)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2E2=4.44f2N2=4.44sf1N2

當(dāng)轉(zhuǎn)速n=0(s=1)時(shí)，f2最高，且E2最大，有異步電動(dòng)機(jī)每相電路i1u1e1e

1e2e

2i2+－++++－－－－f1f2E20=4.44

f1N2轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電勢(shì)3）轉(zhuǎn)子感抗X2當(dāng)轉(zhuǎn)速n=0(s=1)時(shí)，f2最高，且X2最大，有即X2=sX20

X20=2f1L2即E2=sE204）轉(zhuǎn)子電流I2轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流5）轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)cos2轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)I2cos2s1I2,O

結(jié)論：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電路中的各量均與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，即與轉(zhuǎn)速

n有關(guān)。15.3.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械特性1．電磁轉(zhuǎn)矩

轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下,受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和。常數(shù)，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)

由分析知：得電磁轉(zhuǎn)矩公式由公式可知1.T與定子每相繞組電壓成正比。U1T2.當(dāng)電源電壓U1一定時(shí)，T是s的函數(shù)。3.R2

的大小對(duì)T有影響。繞線式異步電動(dòng)機(jī)可外電阻來(lái)改變轉(zhuǎn)子電阻R2，從而改變轉(zhuǎn)距。.

2.機(jī)械特性曲線根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式OTS1OT三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩。1)額定轉(zhuǎn)矩TNOT額定轉(zhuǎn)矩(N?m)

如某普通機(jī)床的主軸電機(jī)(Y132M-4型)的額定功率為7.5kw,額定轉(zhuǎn)速為1440r/min,則額定轉(zhuǎn)矩為

轉(zhuǎn)子軸上機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2不能大于Tmax，否則將造成堵轉(zhuǎn)(停車(chē))。電機(jī)的最大負(fù)載的能力。令：求得臨界轉(zhuǎn)差率OT將sm代入轉(zhuǎn)矩公式，可得Tmax2)最大轉(zhuǎn)矩Tmax電機(jī)嚴(yán)重過(guò)熱而燒壞。當(dāng)U1一定時(shí)，Tmax為定值過(guò)載系數(shù)(能力)一般三相異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)為工作時(shí)必須使T2

<Tmax，否則電機(jī)將停轉(zhuǎn)。(2)

sm與R2有關(guān)，R2smn↓。繞線式電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻R′2可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。OT電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)時(shí)n=0時(shí)，s=1(2)Tst與R2有關(guān)，適當(dāng)使

R2Tst。對(duì)繞線式電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻

R′2,可使Tst=Tmax

。

Tst體現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)帶載起動(dòng)的能力。

若

Tst

>T2電機(jī)能起動(dòng)，否則不能起動(dòng)。Tst起動(dòng)能力3)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TstTO常用特性段T2T2sT2>TT=T2n

T

T′2達(dá)到新的平衡4)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析

n、sE2,I2

I1電源提供的功率自動(dòng)增加。電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整，這種能力稱(chēng)為自適應(yīng)負(fù)載能力。自適應(yīng)負(fù)載能力是電動(dòng)機(jī)區(qū)別于其它動(dòng)力機(jī)械的重要特點(diǎn)（如：柴油機(jī)當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，必須由操作者加大油門(mén)，才能帶動(dòng)新的負(fù)載）5)U1和R2變化對(duì)機(jī)械特性的影響(1)U1變化對(duì)機(jī)械特性的影響UTmTOTstT2(2)R2變化對(duì)機(jī)械特性的影響TOTstR2Tstn硬特性：負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化不大，運(yùn)行特性好。軟特性：負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速下降較快，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)特性好。

不同場(chǎng)合選用不同的電機(jī)。如金屬切削，選硬特性電機(jī)；重載起動(dòng)則選軟特性電機(jī)。15.3.3三相異步電動(dòng)機(jī)的使用1.銘牌數(shù)據(jù)年月日編號(hào)××××電機(jī)廠三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S-4功率5.5kW防護(hù)等級(jí)IP44電壓380V電流11.6A功率因數(shù)0.84接法

Δ轉(zhuǎn)速1440r/min絕緣等級(jí)B磁極數(shù)(極對(duì)數(shù)p=2)例如：Y132M－4

機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)機(jī)座中心高（mm）三相異步電動(dòng)機(jī)1）型號(hào)

表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品名稱(chēng)代號(hào)及其漢字意義見(jiàn)表產(chǎn)品名稱(chēng)新代號(hào)新代號(hào)的漢字意義老代號(hào)異步電動(dòng)機(jī)Y、Y-L異J、JO繞線式異步電動(dòng)機(jī)YR異繞JR、JRO防爆型異步電動(dòng)機(jī)YB異爆JB、JBS高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)YQ異起JQ、JGQ起重冶金用異步電動(dòng)機(jī)YZ異重JZ起重冶金繞線式異步電動(dòng)機(jī)YZR異重繞JZRY、Y-L系列新產(chǎn)品。Y系列定子繞組是銅線，Y-L系列定子繞組是鋁。其體積小、效率高、過(guò)載能力強(qiáng)。電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓值，又稱(chēng)額定電壓UN，單位是伏（V）。一般異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓有380V、3000V、6000V等。2）電壓

電動(dòng)機(jī)定子繞組在額定運(yùn)行時(shí)所應(yīng)采取的聯(lián)接方式。有星形（Y）連接和三角形（△）兩種。通常Y系列異步電動(dòng)機(jī)3kW以下，連接成Y形；4kW以上，連接成△形。3）接法

電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電壓流，又稱(chēng)額定電流IN，單位是安（A）。4）電流一般鼠籠式電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)效率約為72%～93%。5）功率與效率效率---額定功率與輸入電功率P1N之比，即電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行情況下，軸上輸出的機(jī)械功率P2稱(chēng)為額定功率PN。6）功率因數(shù)cosφ電動(dòng)機(jī)是感性負(fù)載，三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載時(shí)約為0.7～0.9在輕載和空載時(shí)更低,空載時(shí)只有0.2～0.3必須正確選擇電動(dòng)機(jī)的容量,防止出現(xiàn)“大馬拉小車(chē)”的現(xiàn)象。電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速n

N，它略低于同步轉(zhuǎn)速。7）轉(zhuǎn)速

電動(dòng)機(jī)繞組所用的絕緣材料按使用時(shí)的最高容許溫度劃分的不同等級(jí)

8）絕緣等級(jí)絕緣等級(jí)YAEBFHC極限溫度℃90105120130155180＞180

又稱(chēng)定額，分為連續(xù)運(yùn)行、短時(shí)運(yùn)行和斷續(xù)運(yùn)行三種，分別用代號(hào)S1、S2、S3表示。9）工作方式

例如IP44為防護(hù)大于1mm固體異物和防濺水的電動(dòng)機(jī)。10）防護(hù)等級(jí)電動(dòng)機(jī)外殼的防護(hù)等級(jí)。

其代號(hào)由表征字母“IP”及附加在后的兩個(gè)表征數(shù)字組成。第一位數(shù)字（0～6）表示第一種防護(hù)，即防止人體觸及或接近殼內(nèi)帶電部分和觸及殼內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，以及防止固體異物進(jìn)入電機(jī)；第二位數(shù)字（0～8）表示第二種防護(hù)，即防止由于電機(jī)進(jìn)水而引起有害影響。這兩位數(shù)字越大，防護(hù)能力越強(qiáng)。已知Y225M-2型三相異步電動(dòng)機(jī)的有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：PN=45kW，f=50Hz，n

N=2970r/min，ηN=91.5%，起動(dòng)能力為2.0，過(guò)載系數(shù)λ=2.2，求該電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率、額定轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩和額定輸入電功率。例解：由型號(hào)Y225M-2知該電動(dòng)機(jī)是兩極的同步轉(zhuǎn)速為n

1=3000r/min額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定輸入電功率2.三相異步電動(dòng)機(jī)的使用（1）起動(dòng)1）起動(dòng)性能

起動(dòng)問(wèn)題：起動(dòng)電流大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。

一般中小型鼠籠式電機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的5~7倍;電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的(1.0~2.2)倍。n=0，s=1,接通電源。產(chǎn)生的原因起動(dòng)時(shí)，n=0，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線速度很大，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)轉(zhuǎn)子電流定子電流

大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響鄰近負(fù)載的工作頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累，使電機(jī)過(guò)熱造成的后果：2）起動(dòng)方法①直接起動(dòng)（全壓起動(dòng)）

二、三十千瓦以下的異步電動(dòng)機(jī)一般都采用直接起動(dòng)。②降壓起動(dòng)：星形-三角形(Y－)換接起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)（適用于鼠籠式電動(dòng)機(jī)）③轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)（適用于繞線式電動(dòng)機(jī)）介紹降壓起動(dòng)和轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)。降壓起動(dòng)(a)Y－換接起動(dòng)僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)。+－

起動(dòng)U1U2V1V1W1W2+－正常運(yùn)行U1U2V1V2W1W2設(shè)：電機(jī)每相阻抗為三角形聯(lián)結(jié)時(shí)：星形聯(lián)結(jié)時(shí)：降壓起動(dòng)時(shí)的電流為直接起動(dòng)時(shí)的1/3Y－起動(dòng)器接線簡(jiǎn)圖L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1△動(dòng)觸點(diǎn)Y動(dòng)觸點(diǎn)靜觸點(diǎn)L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1

起動(dòng)UPU1+＿Ul+＿U2V1V2W1W2L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2正常運(yùn)行Ul+＿U1V1V2W1W2Y－起動(dòng)Y－換接起動(dòng)適合于空載或輕載起動(dòng)的場(chǎng)合正常運(yùn)行UlU1W2V2W1+＿U2V1UP

起動(dòng)+＿Ul+＿U1W2V2W1U2V1(b)自耦降壓起動(dòng)L1L3L2FUQ合刀閘開(kāi)關(guān)Q

Q2下合：接入自耦變壓器，降壓起動(dòng)。

Q2上合：切除自耦變壓器，全壓工作。自耦降壓起動(dòng)適合于容量較大的或正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)成Y形的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。RRR滑環(huán)電刷定子轉(zhuǎn)子起動(dòng)時(shí)將適當(dāng)?shù)腞串入轉(zhuǎn)子電路中，起動(dòng)后將R短路。起動(dòng)電阻

繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)?

若R2選得適當(dāng)，轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)既可以降低起動(dòng)電流，又可以增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。常用于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機(jī)械上。R2-TTst

-TO轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)的特點(diǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)

方法：任意調(diào)換電源的兩根進(jìn)線，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)電源~UVWM3~UVW電源~M3~

1)解:

一臺(tái)Y225M-4型的三相異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組△型聯(lián)結(jié)，其額定數(shù)據(jù)為：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：1)額定電流IN?2)額定轉(zhuǎn)差率sN?3)額定轉(zhuǎn)矩

TN、最大轉(zhuǎn)矩Tmax、和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TN。例

2）由nN=1480r/min，可知p=2（四極電動(dòng)機(jī)）3）

在上例中(1)如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩為510.2N?m,試問(wèn)在U=UN和U′=0.9UN兩種情況下電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？（2）Ist/IN=7.0，采用Y-換接起動(dòng)時(shí)，求起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（3）又當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的80%和50%時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？解：(1)在U=UN時(shí)

Tst=551.8N?m>510.2N.m

不能起動(dòng)

(2)Ist=7IN=784.2=589.4A

在U′=0.9UN時(shí)能起動(dòng)例（3）在80%額定負(fù)載時(shí)不能起動(dòng)在50%額定負(fù)載時(shí)可以起動(dòng)

上例中的電動(dòng)機(jī)采用自耦變壓器降壓起動(dòng)，設(shè)起動(dòng)時(shí)加到電動(dòng)機(jī)上的電壓為額定電壓的64%，求這時(shí)的線路起動(dòng)電流Ist′′和電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst′。解：設(shè)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電壓為U'，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為Ist

依據(jù)變壓器的一次、二次側(cè)電壓電流關(guān)系，可求得線路起動(dòng)電流Ist′′。例

采用自耦降壓法起動(dòng)時(shí)，若加到電動(dòng)機(jī)上的電壓與額定電壓之比為x，則線路起動(dòng)電流Ist"為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)距Tst′為結(jié)論：（2）三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三種電氣調(diào)速方法1）變頻調(diào)速(無(wú)級(jí)調(diào)速)f=50Hz逆變器M3~整流器f1、U1可調(diào)+–~變頻調(diào)速方法恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（f1<f1N）恒功率調(diào)速（f1>f1N）頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5~幾百赫茲2）變極調(diào)速(有級(jí)調(diào)速)

變頻調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速,調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSSA1X1A2X2ii??P=1

采用變極調(diào)速方法的電動(dòng)機(jī)稱(chēng)作雙速電機(jī)，由于調(diào)速時(shí)其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對(duì)調(diào)速性能要求不高的場(chǎng)合，如銑床、鏜床、磨床等機(jī)床上。A1··A2X1X2SN3）變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

(無(wú)級(jí)調(diào)速)Tonn'??TLTso變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線式電動(dòng)機(jī)特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑、設(shè)備簡(jiǎn)單投資少，缺點(diǎn)是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。（3）三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)1）能耗制動(dòng)制動(dòng)方法機(jī)械制動(dòng)電氣制動(dòng)能耗制動(dòng)反接制動(dòng)發(fā)電反饋制動(dòng)

在斷開(kāi)三相電源的同時(shí)，給電動(dòng)機(jī)其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場(chǎng)與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動(dòng)轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。nF轉(zhuǎn)子Tn0=0M3~+-運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)?RP2）反接制動(dòng)

停車(chē)時(shí)，將接入電動(dòng)機(jī)的三相電源線中的任意兩相對(duì)調(diào)，使電動(dòng)機(jī)定子產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而獲得所需的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

M3~運(yùn)轉(zhuǎn)制動(dòng)?nF轉(zhuǎn)子Tn03）發(fā)電反饋制動(dòng)

當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，由驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)距。電動(dòng)機(jī)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)將外力作用于轉(zhuǎn)子的能量轉(zhuǎn)換成電能回送給電網(wǎng)。nF轉(zhuǎn)子Tn0n>n03.三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇選擇一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)通常從以下幾個(gè)方面進(jìn)行（1）種類(lèi)和結(jié)構(gòu)型式的選擇①種類(lèi)的選擇：

通常生產(chǎn)場(chǎng)所用的都是三相交流電，如果僅要求機(jī)械特性較硬而無(wú)特殊調(diào)速要求的一般生產(chǎn)機(jī)械應(yīng)盡可能采用籠型電動(dòng)機(jī)。

對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和調(diào)速有特殊要求時(shí)才采用繞線型電動(dòng)機(jī)。②結(jié)構(gòu)型式的選擇：能運(yùn)行在不同環(huán)境條件下的各種類(lèi)型的異步電動(dòng)機(jī)。防爆式：整個(gè)電動(dòng)機(jī)密閉，骨架能夠承受巨大的壓力?？蓪㈦姍C(jī)內(nèi)部的火花、繞組電路短路，打火等完全與外界隔絕。用在一些高粉塵、有爆炸氣體燃燒氣體環(huán)境的場(chǎng)合。開(kāi)啟式：在構(gòu)造上無(wú)特殊防護(hù)裝置，用于干燥無(wú)塵的場(chǎng)所，散熱效果良好封閉式：具有全封閉式的外殼，既防水的滴濺又防粉塵等雜物，散熱條件不如開(kāi)啟式。③電氣性能的選擇：普通起動(dòng)轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)：用于一般機(jī)械負(fù)載的起動(dòng)，起動(dòng)系數(shù)從0.7～1.3（從15kW～150kW）。一般情況下，起動(dòng)電流不超過(guò)額定電流的6.4倍，用在一般的生產(chǎn)機(jī)械、驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇、離心泵等。高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)：這種電動(dòng)機(jī)用于起動(dòng)條件非常差的場(chǎng)合，如水泵、活塞式壓縮機(jī)等。要求電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是負(fù)載額定轉(zhuǎn)矩的二倍，起動(dòng)電流同樣不超過(guò)額定電流的6.4倍。一般情況下，通常采用具有良好起動(dòng)轉(zhuǎn)矩特性的雙鼠籠結(jié)構(gòu)電動(dòng)機(jī)。密閉式：外殼嚴(yán)密封閉，具有很好的防水性能（如潛水泵電機(jī)）。這種電動(dòng)機(jī)的散熱條件較差，多采用外部冷卻的方式。高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)：運(yùn)行速度通常為同步速度的85%～90%。適用加快大慣性負(fù)載的起動(dòng)過(guò)程（像離心干燥機(jī)、大飛輪）。這種電動(dòng)機(jī)的鼠籠條的電阻值較大，在間歇工作狀態(tài)下工作。隨著負(fù)載的增加，速度下降較大的電動(dòng)機(jī)也特別適合擠壓和沖孔機(jī)械。

容量的選擇，選擇太大，容量沒(méi)得到充分利用，既增加投資，也增加運(yùn)行費(fèi)用。如選得過(guò)小，電動(dòng)機(jī)的溫升過(guò)高，影響壽命，嚴(yán)重時(shí)，可能還會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)。（2）功率的選擇①對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，所選功率應(yīng)等于或略大于生產(chǎn)機(jī)械的功率。2.對(duì)于短時(shí)工作