電磁電器、電磁設(shè)備課件

電力系統(tǒng)和電子設(shè)備中經(jīng)常用電磁轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，或利用電磁力來進(jìn)行控制。3．1磁路

3.1.1磁場(chǎng)的基本物理量1．磁感應(yīng)強(qiáng)度B

表示某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量。電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向可用右手螺旋定則來確定。2．磁通Ф磁感應(yīng)強(qiáng)度B與垂直于磁場(chǎng)方向的面積S的乘積，即

Ф=BS或

Ф的單位是韋伯（Wb）3.磁導(dǎo)率μ是物質(zhì)導(dǎo)磁性能。在真空中的μo為一常數(shù)，其值為

μo＝4π×10–7H／m

非磁性材料，如銅、鋁、銀等，其μ≈μo。鐵磁性材料，如鐵、鈷、鎳及其合金等，其磁導(dǎo)率μ比μo大得很多，可達(dá)幾百至幾萬，且不是常數(shù)，隨磁感應(yīng)強(qiáng)度和溫度變化而變化。4.磁場(chǎng)強(qiáng)度H

是與物質(zhì)導(dǎo)磁率無關(guān)，與載流導(dǎo)體的形狀、電流大小等有關(guān)的物理量。

H=或B=μH

H磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位是A/m（安/米）

3.1.2磁性材料的磁性能

1.高導(dǎo)磁性在外磁場(chǎng)作用下，磁性材料磁化，使磁性材料內(nèi)的B大大增加，圖3-1中ab段。

2.磁飽和性磁性材料磁化所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不會(huì)隨外磁場(chǎng)的增強(qiáng)而無限增強(qiáng)。當(dāng)外磁場(chǎng)增大到一定值時(shí)，B達(dá)到飽和值。圖3-1中bc段。3.磁滯性和剩磁性磁性材料在H值作正負(fù)變化的反復(fù)磁化過程中，B的變化總是H的變化，稱磁滯；當(dāng)H=0時(shí)，Br≠0，稱剩磁。當(dāng)B=0時(shí)，H=-HC，稱為矯頑磁力，進(jìn)行去磁，圖3-2的磁滯回線。HcHO–HCBrB圖3-2磁滯回線–BrBμOHabcμB圖3-1磁化曲線磁性材料按磁滯回線形狀分成三類：

(1)軟磁材料：剩磁和矯頑磁力均較小，如硅鋼片、坡莫合金等，常用來做成電機(jī)、變壓器的鐵心等。

(2)硬磁材料：剩磁和矯頑磁力都較大，如碳鋼、鎢鋼、鈷鋼及鐵鎳合金等。適宜做永久磁鐵。

(3)矩磁材料：磁滯回線接近矩形，如鎂錳鐵氧體、1J51型鐵鎳合金等。在計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)中，可用作記憶元件、開關(guān)元件和邏輯元件。3.1.3磁路

磁通集中通過的閉合路徑稱為磁路。幾種常見電磁器件、設(shè)備的磁路有圖3-3所示。

線圈中通入電流稱勵(lì)磁電流I

，磁路中磁通Φ，I和線圈匝數(shù)N的乘積IN稱為磁動(dòng)勢(shì)Fma)鐵心主磁通Ф原繞組副繞組Фδ漏磁通圖3-3不同的磁路b)磁極勵(lì)磁繞組磁扼電樞主磁通Фc)N永久磁鐵空氣隙S主磁通Ф

變壓器是利用電磁感應(yīng)原理傳輸電能或信號(hào)的器件，具有變換交流電壓、交流電流和阻抗的作用。

變壓器由鐵心和繞在鐵心上的多個(gè)繞組兩部分組成。與電源相連的繞組稱為原繞組（初級(jí)或原邊），與負(fù)載相連的繞組稱為副繞組（次級(jí)或副邊），結(jié)構(gòu)如圖3-4。3.2變壓器的原理和應(yīng)用

鐵心繞組(a)芯式(b)殼式圖3-4變壓器的結(jié)構(gòu)

變壓器原邊的電流稱為勵(lì)磁電流i10，在忽略漏磁通和線圈電阻的情況下，原邊電壓的有效值U1為設(shè)φ=Φmsinωt，則

u1＝Nφmcosωt=2πfN1Φmsin(ωt+90?)=Um1sin(ωt+90?)

則電源電壓有效值U1為

=4.44fN1Φm

3.2.1變壓器的空載運(yùn)行和電壓變換uu1u20i10i2=0ФN1N2圖3-5變壓器空載運(yùn)行u2++++––––

空載即副邊開路，i2=0，由于i10=0產(chǎn)生的主磁通φ通過鐵心閉合，既穿過原、副邊，于是在副邊產(chǎn)生的感應(yīng)電壓有效值U20為

U20=

4.44fN2Φm于是

ku稱變壓比。當(dāng)N1>N2，ku>1，稱降壓變壓器；當(dāng)N1<N2，ku<1，稱升壓變壓器。

3.2.2變壓器的有載運(yùn)行和電流變換當(dāng)副繞組接上負(fù)載|Z|后，i2≠0，在副邊N2將產(chǎn)生磁通，使主磁通變化，因U1和f固定，Φm近似于常數(shù)。故

i1N1+i2N2=i10N1

當(dāng)i10遠(yuǎn)小于I1N時(shí)

i1N1≈–i2N2

則I1、I2的關(guān)系為

由于u2≈u20

于是U1I1=U2I2通過Φm實(shí)現(xiàn)了能量的傳輸。uu1u20i10i2≠0ФN1N2圖3-6變壓器有載運(yùn)行u2|Z|++++––––3.2.3變壓器的阻抗變換

變壓器副邊接負(fù)載阻抗|Z|后，則對(duì)電源來說可用阻抗|Z′|來等效代替，兩者的關(guān)系可通過下面計(jì)算得出。

可見由改變?cè)褦?shù)比ku來達(dá)到阻抗匹配的目的。圖3-7變壓器的阻抗變換i1i2u1a)|Z|b)|Z'|i1u1N2u2N1+++–––3.2.4變壓器的額定值、外特性和效率

1．變壓器的額定值

(1)額定電壓U1N和U2N

U1N應(yīng)加在原邊的正常工作電壓(或線電壓)有效值；U2N是指加上U1N時(shí)副邊輸出的電壓(或線電壓)有效值

(2)額定電流I1N和I2N

原、副繞組中允許長期通過的最大工作電流(或線電流)有效值。

(3)額定容量SN

是指副邊的額定額定視在功率，單位為伏安(VA)或千伏安(kVA)）。在單相變壓器中SN=U2NI2N≈U1NI1N

在三相變壓器中 SN=U2NI2N≈U1NI1N

(4)額定頻率fN

是指變壓器接入電源頻率，我國規(guī)定工頻為50Hz(2)變壓器的損耗和效率

變壓器運(yùn)行時(shí)銅損ΔPCu和鐵損ΔPFe，銅損為I12r1+I22r2，隨負(fù)載而變；鐵損有磁滯和渦流損耗，與負(fù)載無關(guān)。故輸出功率P2比輸入功率P1小。效率η是P2與P1的比值，即

η=×100%u2U20OI2Ncosφ2=0.8滯后i2cos(–φ2)=0.8超前cosφ2=1圖3-9變壓器的外特性

2．變壓器的外特性、損耗和效率(1)外特性

輸出電壓u2隨負(fù)載電流i2變化的關(guān)系，即u2=f(i2)，如圖3-9。

當(dāng)cosφ2=1負(fù)載呈電阻性時(shí)，u2隨i2↑稍有↓；當(dāng)cosφ2=0.8負(fù)載呈感性時(shí)，u2隨i2時(shí)↑增大加大；當(dāng)cos(–φ2)=0.8負(fù)載呈容性時(shí)，u2隨i2的↑而↑。3.2.5特殊變壓器1．自耦變壓器

圖3-12所示是自耦變壓器或稱單相調(diào)壓器。它結(jié)構(gòu)簡單，原、副邊除有磁和電聯(lián)系，省銅，經(jīng)濟(jì)；可平滑調(diào)節(jié)輸出電壓。使用時(shí)注意：

(1)AX端嚴(yán)禁接反或副邊繞組斷線。

(2)原邊和副邊不可接反，會(huì)燒壞自耦變壓器或電源短路。

(3)不允許作ku=1變壓器來使用。AXax圖3-12調(diào)壓器外形圖3-11自耦變壓器

i1i2u1u2N2N1220V~0~250V~AXax++––2．儀用互感器

(1)電流互感器(CT)CT是滿載運(yùn)行的升壓變壓器。用于測(cè)量大電流。使用時(shí)副邊嚴(yán)禁開路。如圖3-13所示。

(2)電壓互感器(PT)

PT是空載運(yùn)行的降壓變壓器，用于測(cè)量高電壓。使用時(shí)原、副邊嚴(yán)禁短路。如圖3-15所示。│Z│(a)(b)圖3.-13電流互感器的接線圖及其符號(hào)ALKkli2i1CTLi2N1~i1KklAN2CTPTFUN2圖3-15電壓互感器的接線圖及符號(hào)UN1uVvu2u1V(b)FU1UVu1N1N2u2FU2vuVPT(a)++++–––––3.3電磁鐵及其電磁電器3.3.1電磁鐵電磁鐵是利用通電的鐵心線圈產(chǎn)生電磁力，吸引銜鐵的一種電器?？蓸?gòu)成電磁開關(guān)、電磁閥門和繼電器、接觸器等基本部件，因此用途十分廣泛。電磁鐵由繞組1、鐵心2及銜鐵3三部分組成，圖3-16。根據(jù)線圈中的電流不同，電磁鐵分直流電磁鐵和交流電磁鐵兩種。123圖3-16電磁鐵的幾種型式F(a)(b)(c)FFF3112321．直流電磁鐵

特點(diǎn)：

(1)勵(lì)磁電流I決定于勵(lì)磁線圈上所加的直流電壓U和線圈電阻R，磁動(dòng)勢(shì)IN恒定。

(2)隨著銜鐵的吸合，空氣隙δ變小，磁阻Rm減小，B增大，電磁力F由小到大。FIIFOδ圖3-17直流電磁鐵的特性(3)由于電流恒定，無鐵損，可用整塊軟鋼做成。且噪音小。其特性如圖3-17。2．交流電磁鐵

特點(diǎn)：

(1)因I交變，磁場(chǎng)交變，電磁力F在0與Fm之間交變。造成銜鐵顫動(dòng)，噪音大。但平均吸力F基本不變。

(2)因當(dāng)U、N、f不變時(shí)，Φm不變。隨著δ的減小，磁阻顯著減小，勵(lì)磁電流I由大顯著變小，特性如圖3-20。

(3)在磁極的部分端面上套上分磁(短路)環(huán)，如圖3-19所示，使Φ1與Φ2之間有一相位差，F(xiàn)不同時(shí)為零、消除噪音。

(4)交流電磁鐵有鐵損，鐵心由硅鋼片制成。FIIFOδ圖3-20交流電磁鐵的特性圖3-19分磁（短路）環(huán)Ф1Ф2

分磁（短路）環(huán)

交流接觸器是利用電磁力使電路接通和斷開自動(dòng)電器，由電磁鐵和觸頭兩部分組成。觸頭分主觸頭和輔助觸頭兩種。主觸頭通斷主電路，輔助觸頭通斷控制電路。結(jié)構(gòu)、符號(hào)如圖3-21所示。當(dāng)吸引線圈通電時(shí)，所有動(dòng)合(動(dòng)斷)觸頭同時(shí)閉合(斷開)；當(dāng)線圈斷電或電壓過低時(shí)，各觸頭恢復(fù)原位。

動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)動(dòng)合輔助觸點(diǎn)主觸點(diǎn)吸引線圈銜鐵靜鐵心復(fù)位彈簧動(dòng)觸片靜觸頭（a）結(jié)構(gòu)圖3-21交流接觸器KM（b）符號(hào)動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)動(dòng)合輔助觸點(diǎn)吸引線圈KM主觸點(diǎn)動(dòng)合輔助觸點(diǎn)動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)KM3.3.2交流接觸器3.3.3電磁閥電磁閥是利用電磁力控制氣體或液體管路開閉的自動(dòng)控制閥體。圖3-22所示。當(dāng)吸引線圈不通電時(shí)，銜鐵由于受彈簧作用，閥流體入口線圈閥門銜鐵彈簧鐵心流體出口(a)斷電圖3-22電磁閥原理和符號(hào)(b)通電YV(c)符號(hào)門處于關(guān)閉狀態(tài)，如圖(a)；當(dāng)線圈通電時(shí)，銜鐵與鐵心吸合，閥門處于打開狀態(tài)，如圖(b)。廣泛應(yīng)用在液壓機(jī)械、空調(diào)系統(tǒng)、組合機(jī)床、自動(dòng)機(jī)床及自動(dòng)生產(chǎn)線中。3.4三相異步電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)(將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能)電動(dòng)機(jī)(將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能)

按能量轉(zhuǎn)換分

三相異步電動(dòng)機(jī)因結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、效率較高、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用廣泛。按電流分交流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)同步異步按相數(shù)分按轉(zhuǎn)速分三相單相籠型繞線型3.4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

1．定子

定子由機(jī)座用鑄鐵或鑄鋼制成；定子鐵心由硅鋼片疊成作磁路部分；定子繞組由三個(gè)彼此獨(dú)立的繞組U1U2、V1V2、W1W2構(gòu)成對(duì)稱的三相繞組。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電壓和電源電壓，將三相定子繞組聯(lián)接成星形或三角形，如圖3-24。

(a)星形(b)三角形L1L2L3W2U2V2U1V1W1圖3-24三相定子繞組的接法L1L2L3U1V1W1W2U2V22．轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心為硅鋼片疊成的圓柱體、作磁路部分；轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)軸輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩；風(fēng)葉作冷卻等組成。根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)有籠型和繞線型兩種，如圖3-25、圖3-26。圖3-25籠型轉(zhuǎn)子(a)轉(zhuǎn)子繞組(b)轉(zhuǎn)子外形圖3-26繞線型異步電動(dòng)機(jī)接線(a)定子接線轉(zhuǎn)子繞組電刷滑環(huán)起動(dòng)位置運(yùn)行位置可變電阻L1L2L3轉(zhuǎn)軸(b)轉(zhuǎn)子接線定子繞組ωtiUiViWi2π/34π/32π圖3-28三相對(duì)稱電流的波形O1．旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

(1)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生

定子繞組中通以三相對(duì)稱電流：

iU=ImsinωtiV=Imsin(ωt–120?)iW=Imsin(ωt+120?)

其定子繞組結(jié)構(gòu)和電流波形如圖3-27、圖3-28所示。圖3-27三相定子繞組的布置L1L3L2iUiViWU1W1V1U2V2W23.4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

(a)iU=0iViWL1L3U1W1V1L2U2V2W2NNS圖3-29ωt=0o時(shí)三相電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)當(dāng)ωt=0o時(shí)，iU=0；iV為負(fù)；iV為正，則三相電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)如圖3-29a。ωtiUiViWi2π/34π/32π圖3-28三相對(duì)稱電流的波形Oωt=0o三相電源電源與電動(dòng)機(jī)連接電動(dòng)機(jī)b)iUiV=0iWU1W1V1U2V2W2NS圖3-29ωt=120o時(shí)三相電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)

當(dāng)ωt=2π/3=120o時(shí)，iU為正；iV

=0

；iV為負(fù)，則三相電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)如圖3-29b。ωtiUiViWi2π/34π/32π圖3-28三相對(duì)稱電流的波形Oωt=120oL1L3L2三相電源電源與電動(dòng)機(jī)連接電動(dòng)機(jī)c)iUiViW=0U1W1V1U2V2W2NS圖3-29ωt=120o時(shí)三相電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)ωtiUiViWi2π/34π/32π圖3-28三相對(duì)稱電流的波形Oωt=240o當(dāng)ωt=4π/3=240o時(shí)，iU為負(fù)；iV為正；iV

=0，則三相電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)如圖3-29c。L1L3L2三相電源電源與電動(dòng)機(jī)連接電動(dòng)機(jī)圖3=29ωt=360o時(shí)三相電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)ωtiUiViWi2π/34π/32π圖3-28三相對(duì)稱電流的波形Oωt=360o當(dāng)ωt=2π=360o時(shí)，iU=0；iV為負(fù)；iW為正，則三相電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)如圖3-29d。當(dāng)三相電流變化360o時(shí)，磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一圈。(d)iU=0iViWL1L3U1W1V1L2U2V2W2NNS三相電源電源與電動(dòng)機(jī)連接電動(dòng)機(jī)

(2)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速no稱同步轉(zhuǎn)速單位r/min，p稱磁極對(duì)數(shù)，取決于三相繞組的布置，f1為定子電流的頻率。當(dāng)f1=50Hz時(shí)，no與p的關(guān)系見下表（3)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向由三相繞組中電流到達(dá)最大值的順序，即相序決定。實(shí)際應(yīng)用中，常把電動(dòng)機(jī)與電源相連的三相電源線調(diào)換任意兩根，即可改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向。p12345no(r/min)300015001000750600a)iU=0iViWL1L3U1W1V1L2U2V2W2NSNωtiUiViWi2π/34π/32π圖3-27三相對(duì)稱電流的波形Oωt=0o三相電源電源與電動(dòng)機(jī)連接電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向的改變b)iUiV=0iWU1W1V1U2V2W2NSωtiUiViWi2π/34π/32π圖3-28三相對(duì)稱電流的波形Oωt=120oL1L3L2三相電源電源與電動(dòng)機(jī)連接電動(dòng)機(jī)c)iUiViW=0U1W1V1U2V2W2NSωtiUiViWi2π/34π/32π圖3-28三相對(duì)稱電流的波形Oωt=240oL1L3L2三相電源電源與電動(dòng)機(jī)連接電動(dòng)機(jī)SNnonoBvvI2I2FFn2．三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

nnoNFBvSnoFI2I2v

2．三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

NSnonoBvvI2I2nFF

2．三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

nnoI2BvNSnoI2FFv

2．三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

SNnonoBvvI2I2FFn可見轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向相同。

2．三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的速度n<no，因n=no時(shí)，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將不再切割磁力線，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩均為零，轉(zhuǎn)子便不可能轉(zhuǎn)動(dòng)。故稱為異步電動(dòng)機(jī)。其轉(zhuǎn)速差為no-n，轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速的比值稱轉(zhuǎn)差率s

轉(zhuǎn)差率s是分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)情況的一個(gè)重要參數(shù)。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)n=0，s=1；當(dāng)n=no時(shí)(理想空載運(yùn)行)，s=0；額定運(yùn)行時(shí)，n=nN，n接近no，sN在0.02~0.08之間。3.4.3三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性根據(jù)理論分析，電磁轉(zhuǎn)矩T可用下式確定，即

T=kTΦI2cosφ21.額定轉(zhuǎn)矩TN

2.最大轉(zhuǎn)矩Tm用Tm/TN來表示過載能力，為1.8~2.2。3.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst

用Tst//TN來表示起動(dòng)能力，為1.0~2.2。圖3-32三相異步電動(dòng)的轉(zhuǎn)矩特性

TTNssm01圖3-33三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性nonNnTTNTstTmOTmsNTst3.4.5三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌與技術(shù)數(shù)據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y160M-4功率18.5kW電壓380V電流35.9A頻率50Hz轉(zhuǎn)速1470r/min接法Δ工作方式連續(xù)絕緣等級(jí)E1．型號(hào)Y160M-4─磁極數(shù)(p=2)

││└─中機(jī)座(S–短，L–長)

│└──中心高(160mm)

└Y系列異步電動(dòng)機(jī)(YR：繞線式；

YB：防爆式；YD：多速)2．接法指電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，三相定子繞組的接法（Y或Δ）。

3.額定頻率fN

電動(dòng)機(jī)定子繞組所加電源頻率，我國工業(yè)用交流電標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz。

4.額定電壓UN

指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)加到定子繞組按接法加上的線電壓有效值。Y系列UN=380V。

5.額定電流IN

指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，定子繞組線電流有效值。

6.額定功率PN和效率η

在fN、UN、IN時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率PN

；η是指PN與P1的比值。

7.額定轉(zhuǎn)速nN

轉(zhuǎn)速是指在fN、UN、PN時(shí)，電動(dòng)機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。8.溫升和絕緣等級(jí)

電動(dòng)機(jī)溫度高出環(huán)境溫度的容許值叫容許溫升；絕緣等級(jí)是指繞組所用絕緣材料允許的最高溫度等級(jí)，絕緣等級(jí)及其最高容許溫度關(guān)系如下表。

9.功率因數(shù)cosφ

定子相電壓與相電流相位差的余弦，額定運(yùn)行時(shí)為0.7?0.9，輕載或空載時(shí)僅0.2?0.3。10.工作方式

(1)連續(xù)工作方式S1可按額定值長期連續(xù)運(yùn)行。

(2)短時(shí)工作方式S2只允許規(guī)定時(shí)間內(nèi)按PN運(yùn)行。

(3)斷續(xù)工作方式S3以間歇方式運(yùn)行。

級(jí)別AEBFH最高允許溫度105°C120°C130°C155°C180°C3.4.5

三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)1.三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

(1)直接起動(dòng)

將額定電壓加在電動(dòng)機(jī)定子繞組起動(dòng)。

(2)降壓起動(dòng)

起動(dòng)時(shí)降低電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，待n升高到接近nN時(shí)，恢復(fù)到額定電壓，轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。

1）Y-△換接起動(dòng)

起動(dòng)時(shí)把定子繞組接成星形，待n升高到接近nN時(shí)，換接成三角形進(jìn)入正常運(yùn)行，電路如圖3-35所示。圖3-35Y-△換接起動(dòng)M3~?運(yùn)行L1L3L2Q1Q2U1U2V1V2W1W2Y起動(dòng)停止

2）自耦降壓起動(dòng)起動(dòng)時(shí)用三相自耦變壓器來降低加在定子繞組上的電壓，待n升高到接近nN時(shí)，換接成三角形進(jìn)入正常運(yùn)行，圖3-36。2．三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

(1)變極調(diào)速采用多速電動(dòng)機(jī)改變定子繞組的接法，可以改變磁極對(duì)數(shù)，進(jìn)行調(diào)速。不能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。

(2)變頻調(diào)速隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，可在大范圍內(nèi)平滑地改變電源頻率f1，從而得到平滑的無極調(diào)速。

(3)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速在轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻進(jìn)行調(diào)速圖3-36自耦變壓器降壓起動(dòng)接線圖L1L2L3Q1Q2運(yùn)行80%60%40%停止起動(dòng)M3~3.三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)

制動(dòng)就是剎車。當(dāng)電動(dòng)機(jī)斷電后，由于慣性才能停轉(zhuǎn)。機(jī)械設(shè)備中常用反接制動(dòng)和能耗制動(dòng)。圖3-38反接制動(dòng)L1L2L3M3~RRQ（a）nonF（b）FB

(1)反接制動(dòng)

在電動(dòng)機(jī)脫離電源后，把電動(dòng)機(jī)與電源聯(lián)接的三根導(dǎo)線中的任意兩根對(duì)調(diào)一下，再接入電動(dòng)機(jī)，使旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)，它與轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩而迅速減速，如圖3-38。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)，必須將三相電源切斷，以免反轉(zhuǎn)。(2)能耗制動(dòng)

能耗制動(dòng)如圖3-39所示，在切斷三相電源的同時(shí)給定子繞組通入直流電，在定子與轉(zhuǎn)子之間形成一個(gè)固定磁場(chǎng)，由于轉(zhuǎn)子仍按原方向轉(zhuǎn)動(dòng)，而切割固定磁場(chǎng)，產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。停轉(zhuǎn)后，轉(zhuǎn)子與磁場(chǎng)相對(duì)靜止，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨之消失。圖3-339能耗制動(dòng)nF（b）FBL1L2L3M3~Q（a）+–3.4.6三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇

在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要和經(jīng)濟(jì)、安全出發(fā)，合理選擇其功率、種類和型號(hào)等。1．功率（即容量）的選擇由生產(chǎn)機(jī)械所需的機(jī)械功率決定。功率選得過大，會(huì)造成“大馬拉小車”；功率選得過小，將使電動(dòng)機(jī)燒壞而造成嚴(yán)重事故。2．類型的選擇可根據(jù)電源類型、機(jī)械特性、調(diào)速與起動(dòng)特性、維護(hù)及價(jià)格等方面來考慮。3．電壓的選擇根據(jù)電動(dòng)機(jī)類型、功率及使用地點(diǎn)的電源電壓來決定。4．轉(zhuǎn)速的選擇取決于生產(chǎn)機(jī)械的要求和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的變速比。3.5單相異步電動(dòng)機(jī)

單相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和家用電器等方面3.5.1單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

單相正弦交流電通入單相定子繞組時(shí)，在空氣隙中各點(diǎn)的B隨交變電流變化按正弦規(guī)律變化，產(chǎn)生繞組軸線方向上靜止的一個(gè)交變脈動(dòng)磁場(chǎng)，如圖3-40所示?？梢?，單相異步電動(dòng)機(jī)中的磁場(chǎng)是一個(gè)靜止的脈動(dòng)磁場(chǎng)。圖3-40不同瞬間空氣隙中B的分布Nc220V~LabdibcdaBta(a)(b)

脈動(dòng)磁場(chǎng)可以分解為幅值相等，以同一同步轉(zhuǎn)速no在相反方向旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，如圖3-41所示，分別在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出大小相等，方向相反的電動(dòng)勢(shì)和電流。因此，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T1、T2也必然大小相等，方向相反，合成轉(zhuǎn)矩T為零。即單相異步電動(dòng)機(jī)沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，它不能自行起動(dòng)。圖3-41單相異步電動(dòng)機(jī)脈動(dòng)磁場(chǎng)的分解B–BmOtt1t2t3t4t5Bm

當(dāng)用外力將轉(zhuǎn)子沿某一方向轉(zhuǎn)動(dòng)一下時(shí)，一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T1使轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；另一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T2，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速減低。則合成轉(zhuǎn)矩T=T1–T2不再等于零，使單相異步電動(dòng)機(jī)沿著外力方向加速轉(zhuǎn)動(dòng)。其轉(zhuǎn)矩特性如圖3-42。因此。只有首先在單相異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部建立一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，才能起動(dòng)正常運(yùn)行。0