電工應(yīng)用技術(shù) 課件 安磊 -模塊4、5 變壓器、三相異步電動(dòng)機(jī)及控制

電工應(yīng)用技術(shù)目錄Contents電工測(cè)量及工具使用2電路基本知識(shí)1交流電路3變壓器4三相異步電動(dòng)機(jī)及控制5職業(yè)目標(biāo)養(yǎng)成積極參與實(shí)踐操作、重視學(xué)習(xí)、注意安全文明等優(yōu)良的勞動(dòng)態(tài)度和行為習(xí)慣。知識(shí)目標(biāo)掌握變壓器的特點(diǎn)和工作原理；了解變壓器的常見(jiàn)故障類(lèi)型。能力目標(biāo)熟練使用萬(wàn)用表；能根據(jù)不同的檢測(cè)數(shù)據(jù)或結(jié)果對(duì)變壓器的狀態(tài)進(jìn)行判斷。變壓器模塊四目標(biāo)變壓器模塊四（一）變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器主要由鐵芯和線圈（又稱(chēng)繞組）組成的。1、鐵芯變壓器鐵芯的作用是構(gòu)成磁路。為了減小渦流和磁滯損耗，鐵芯用具有絕緣層的0.35?0.5mm厚的硅鋼片疊成，片間涂有絕緣漆，以減小渦流損耗。在一些小型變壓器中，也有采用鐵氧體或坡莫合金替代硅鋼片的。

變壓器模塊四（一）變壓器的基本結(jié)構(gòu)2、線圈線圈又稱(chēng)為繞組。其中，一個(gè)繞組接到交流電源上，稱(chēng)為原繞組（也稱(chēng)為初級(jí)繞組或一次繞組），其匝數(shù)用N1表示；

另一個(gè)繞組接到負(fù)載上，稱(chēng)為副繞組（也稱(chēng)為次級(jí)繞組或二次繞組），其匝數(shù)用N2表示。變壓器模塊四變壓器模塊四（二）變壓器的基本原理普通變壓器主要是由一個(gè)閉合鐵芯（做成閉合的形狀是為了保證磁路的耦合性能）作為主磁路和兩個(gè)匝數(shù)不同而又相互絕緣的線圈（繞組）作為電路組合而成變壓器模塊四變壓器模塊四（二）變壓器的基本原理1.功率的關(guān)系為了研究的方便，通常將實(shí)際變壓器簡(jiǎn)化為理想變壓器。理想變壓器的特點(diǎn)是：變壓器鐵芯內(nèi)無(wú)漏磁、也不產(chǎn)生渦流和磁滯損耗--磁能無(wú)損失，原、副線圈的內(nèi)阻不計(jì)--不產(chǎn)生焦耳熱，電能無(wú)損失。P1=P2變壓器模塊四（二）變壓器的基本原理2.電壓關(guān)系由于互感過(guò)程中，認(rèn)為沒(méi)有漏磁，所以變壓器原、副線圈中每一匝線圈的磁通量的變化率均相等。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，原、副線圈的電動(dòng)勢(shì)之比等于其匝數(shù)比。變壓器模塊四（二）變壓器的基本原理3.電流關(guān)系根據(jù)P1=P2，則U1I1=U2I24.阻抗關(guān)系變壓器模塊四變壓器模塊四（二）變壓器的基本原理5.變壓器的損耗鐵損耗PFe

包括基本鐵損耗和附加鐵損耗兩部分，稱(chēng)為不變損耗。6.變壓器的效率銅損耗Pcu

是原、副繞組電流流過(guò)其繞組時(shí)在電阻上產(chǎn)生的損耗

之和，稱(chēng)為可變損耗。變壓器模塊四（二）變壓器的基本原理7.變壓器的額定值變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)稱(chēng)額定運(yùn)行。額定運(yùn)行時(shí)各電量值為變壓器的額定值。額定電流I1N、I2N指規(guī)定的滿載電流值。三相變壓器的額定電流均指線電流。額定容量SN指變壓器在額定工作狀態(tài)下，副邊的視在功率。單相變壓器的額定容量三相變壓器的額定容量原繞組的額定電壓U1N別是指加在原繞組上的正常工作電壓值。目錄Contents電工測(cè)量及工具使用2電路基本知識(shí)1交流電路3變壓器4三相異步電動(dòng)機(jī)及控制5職業(yè)目標(biāo)養(yǎng)成積極參與實(shí)踐操作、重視學(xué)習(xí)、注意安全文明等優(yōu)良的勞動(dòng)態(tài)度和行為習(xí)慣。體驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程中能力提高的樂(lè)趣。知識(shí)目標(biāo)掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理；掌握常用的低壓控制電器的結(jié)構(gòu)、工作原理等特點(diǎn)；了解三相異步電動(dòng)機(jī)的控制電路。能力目標(biāo)能掌握識(shí)別常用低壓控制電器；掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制；掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的直接起?？刂?；掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五目標(biāo)三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五導(dǎo)入：電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)三相電動(dòng)機(jī)單相電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五在生產(chǎn)上主要用的是交流電動(dòng)機(jī)，特別三相異步電動(dòng)機(jī)。因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。它被廣泛地用來(lái)驅(qū)動(dòng)各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳送帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。（一）三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五1.三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)定子轉(zhuǎn)子定子鐵心定子繞組轉(zhuǎn)子繞組電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心機(jī)座轉(zhuǎn)軸其他附件軸承銘牌端蓋氣隙：0.2-1.5mm三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五(1)定子部分①定子鐵心是電機(jī)磁路的一部分；用0.5mm硅鋼片疊成，以減少鐵心損耗；疊片內(nèi)圓沖有槽，以嵌放定子(電樞)繞組；定子鐵心壓裝在機(jī)座內(nèi)。三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五是電機(jī)的電路部分。定子繞組為按一定規(guī)律連接而成的三相對(duì)稱(chēng)繞組，嵌放在定子鐵心槽內(nèi)。②定子繞組

用來(lái)固定和支撐定子鐵心及端蓋。中小電機(jī)用鑄鐵機(jī)座，大型電機(jī)用鋼板焊接而成。③機(jī)座三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五(2)轉(zhuǎn)子部分①轉(zhuǎn)子鐵心是電機(jī)磁路的一部分；用0.5mm硅鋼片疊成，以減少鐵心損耗；疊片外圓沖有槽，以嵌放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)軸上。②轉(zhuǎn)子繞組有兩種結(jié)構(gòu)型式鼠籠型轉(zhuǎn)子——鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)繞線型轉(zhuǎn)子——繞線型異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五籠型轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子每個(gè)槽中有一根導(dǎo)條，在鐵心兩端用短路環(huán)短接，形成一個(gè)多相對(duì)稱(chēng)短路繞組（一個(gè)槽為一相）。如去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個(gè)繞組猶如一個(gè)“松鼠籠子”，由此得名。大型電動(dòng)機(jī)多用銅導(dǎo)條和銅端環(huán)組成；中、小型電動(dòng)機(jī)采用鑄鋁導(dǎo)條，連同端環(huán)、冷卻用的風(fēng)葉一次澆鑄成型。三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五是三相對(duì)稱(chēng)繞組，一般采用星形聯(lián)結(jié)。三相繞組的出線端分別接在三個(gè)滑環(huán)上，經(jīng)電刷引出，再經(jīng)串聯(lián)電阻后短接起來(lái)。轉(zhuǎn)子回路串電阻，可以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能或?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速。繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五(3)氣隙定子和轉(zhuǎn)子之間氣隙大小，對(duì)電動(dòng)機(jī)性能影響很大。變壓器主磁路全部是鐵心，磁阻很小，產(chǎn)生主磁通所需勵(lì)磁電流很?。?~10%）。異步電機(jī)主磁路由定、轉(zhuǎn)子鐵心和兩段氣隙構(gòu)成，氣隙雖然很小但磁阻卻很大，因此產(chǎn)生一定的主磁通所需要的勵(lì)磁電流較大，一般為額定電流的20~50%。勵(lì)磁電流是無(wú)功電流，勵(lì)磁電流較大是異步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)較低的主要原因。為提高功率因數(shù)，必須減小勵(lì)磁電流，最有效的方法就是減小氣隙長(zhǎng)度。異步電動(dòng)機(jī)的氣隙大小一般為0.2～1.5mm左右。三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五2.三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速稱(chēng)為同步轉(zhuǎn)速，大小為：同步轉(zhuǎn)速與極對(duì)數(shù)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系(f1=50HZ)極對(duì)數(shù)p123456同步轉(zhuǎn)速n1（r/min）300015001000750600500(1)定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)定子三相對(duì)稱(chēng)繞組通入三相對(duì)稱(chēng)電流會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。f1—電網(wǎng)頻率；P—磁極對(duì)數(shù)三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五定子磁場(chǎng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體逆時(shí)針切割定子磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并在閉合的轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，在圖示瞬間，轉(zhuǎn)子上半周導(dǎo)體中的電流流出紙面，下半周流入紙面。(2)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流載有電流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子磁場(chǎng)中將受到電磁力作用，并形成電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向一致，在電磁轉(zhuǎn)矩作用下轉(zhuǎn)子將順著定子磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)。(3)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受到電磁轉(zhuǎn)矩作用而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五

三相異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理可歸納為：①電生磁：三相對(duì)稱(chēng)繞組通以三相對(duì)稱(chēng)電流產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。②磁生電：旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。③電磁力：轉(zhuǎn)子載流（有功分量電流）體在磁場(chǎng)作用下受電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五（二）三相異步電動(dòng)機(jī)的控制

常用控制電器分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種。

手動(dòng)是由運(yùn)行人員用手直接操作來(lái)進(jìn)行切換的，如刀開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、按鈕等。

自動(dòng)是指在完成接通、斷開(kāi)、起動(dòng)、反向和停止等動(dòng)作是自動(dòng)動(dòng)作的，如接觸器、繼電器、磁力起動(dòng)器等。三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五

1.手動(dòng)電器（1）刀開(kāi)關(guān)（QS）刀開(kāi)關(guān)又叫閘刀開(kāi)關(guān)，一般用于不頻繁操作的低壓電路中，用作接通和切斷電源，有時(shí)也用來(lái)控制小容量電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)與停機(jī)。刀開(kāi)關(guān)圖形符號(hào)三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五（2）組合開(kāi)關(guān)（SA）組合開(kāi)關(guān)又稱(chēng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，由數(shù)層動(dòng)、靜觸片組裝在絕緣盒而成的。動(dòng)觸點(diǎn)裝在轉(zhuǎn)軸上，用手柄轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸使動(dòng)觸片與靜觸片接通與斷開(kāi)。三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五（3）按鈕（SB）按鈕是一種用來(lái)短時(shí)接通或分?jǐn)嘈‰娏鳎ㄒ话悴怀^(guò)5A）電路的手動(dòng)控制電器。三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五2．自動(dòng)電器（1）熔斷器熔斷器主要作短路保護(hù)用，串聯(lián)在被保護(hù)的線路中。線路正常工作時(shí)如同一根導(dǎo)線，起通路作用；當(dāng)電路或電氣設(shè)備發(fā)生短路故障時(shí)，有很大的短路電流通過(guò)熔斷器，使熔體迅速熔斷，切斷電源，起到保護(hù)線路上其他電器設(shè)備的作用。三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五（2）交流接觸器接觸器是一種自動(dòng)開(kāi)關(guān)，是電力拖動(dòng)中主要的控制電器之一，它分為直流和交流兩類(lèi)。其中，交流接觸器常用來(lái)接通和斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)或其他設(shè)備的主電路。三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五線圈

主觸點(diǎn)

輔助觸點(diǎn)

線圈

得電失電常開(kāi)觸點(diǎn)閉合斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)閉合三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五（3）中間繼電器

中間繼電器是用拉增加控制電路的信號(hào)數(shù)量或?qū)⑿盘?hào)放大的繼電器。中間繼電器的結(jié)構(gòu)與接觸器基本相同，只是體積較小，觸點(diǎn)較多，通常用來(lái)傳遞信號(hào)和同時(shí)控制多個(gè)電路，也可以用來(lái)控制小容量的電動(dòng)機(jī)或其他執(zhí)行元件。線圈

常開(kāi)觸頭

常閉觸頭三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五（4）熱繼電器熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理切斷電路以起過(guò)載保護(hù)的電器設(shè)備。三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五（5）低壓斷路器低壓斷路器（空氣開(kāi)關(guān)）它具有操作安全、使用方便、工作可靠、安裝簡(jiǎn)單、動(dòng)作值可調(diào)、分?jǐn)嗄芰Ω撸且环N或多種保護(hù)功能的保護(hù)電器。熱脫扣器執(zhí)行過(guò)載保護(hù)；電磁脫扣器執(zhí)行短路保護(hù)；欠壓脫扣器執(zhí)行失壓、欠壓保護(hù)。三相異步電動(dòng)機(jī)及控制模塊五2．三相異步電動(dòng)機(jī)基本控制電路刀開(kāi)關(guān)直接起動(dòng)適用：小容量起動(dòng)不頻繁的籠型電動(dòng)機(jī)異步機(jī)的直接起動(dòng)----點(diǎn)動(dòng)控制M3~ABCKMKMSB動(dòng)作過(guò)程主觸頭（KM）打開(kāi)按鈕松開(kāi)（