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建筑电气,华中科技大学电气学院,第二章建筑电气的技术基础,华中科技大学电气学院,例2.1计算图2.5中电阻R上的电压Umn。已知Va=I0V，Ea=4V，Eb=3V。（P8）解：Uao=-Ea+Umn-Eb；Umn=Uao+Ea+Eb=10+4+3=17V,电路概念,华中科技大学电气学院,P26,iu,RLC串联电路概念,华中科技大学电气学院,i,u,uc,华中科技大学电气学院,三相交流电路三相交流发电机的原理图如右，由定子和转子构成。定子又称电枢，定子铁心的内表面冲有槽，槽中对称嵌放了三个同样的线圈AX、BY、CZ，首端A、B、C之间空间彼此相隔120，末端X、Y、Z之间也120。中间可以转动的这部分称为转子，转子铁心上绕有励磁绕组，定子、转子之间空隙中的磁感应强度按正弦规律分布。,华中科技大学电气学院,磁极转动后，磁力线切割定子绕组、感应出电动势，当磁极转到A相绕组时，A相的电动势达到正的最大幅值，经120后到达B相时，再经120又使C相的电动势达到最大值，因此，这三相上的电动势交替达到最大值，彼此时间上相差120,华中科技大学电气学院,三相交流电依次出现正幅值的顺序称为相序，在这里A相超前于B相，B相又超前于C相，C相又超前于A相，其相序为ABC，称为顺序；而相序ACB则与其相反，称为逆序。,顺序,逆序,华中科技大学电气学院,（2）三相电源的星形联接三相电源的星形联接如图，三相绕组的三个末端(X、Y、Z)联在一起，这个联接点称为中点或零点，用N表示，从中点引出的导线称为中线或零线。三个首端(A、B、C)引出的导线称为相线或火线。相线与中线之间的电压称为相电压，如图2.36中的uA、uB、uC，为相电压的瞬时值，,华中科技大学电气学院,由于三相电动势的最大值相等，所以三相电压的有效值UP相等，,华中科技大学电气学院,采用三相四线制供电，即将三根相线和一根中线引出，这样可得到常用的两种电压，380V的线电压和220V的相电压。图2.38所示为负载的星形联接方式，显然，各线电流即是相电流，而对中线来说，则有：,华中科技大学电气学院,P30,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,(4)负载三角形联接的三相电路如图2.40所示，每相负载上的相电压等于电源的线电压，即：Up=UL在三角形联接的三相电路中，线电流不再等于相电流，按照基尔霍夫的电流定律有：,华中科技大学电气学院,三相负载对称时，可得到如图241所示的相量图，可求出线电流大小，显然：,华中科技大学电气学院,(5)三相电路的功率在三相电路中，无论负载采取何种联接方式，总的有功功率或无功功率分别等于各相有功功率或无功功率之和，即：,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,磁路的基本物理量及基本定律1)磁感应强度B如图2.42，线圈通电以后产生的磁场、其磁力线集中于这个铁心中，这个铁心就是磁场的主磁路。而描述某一点的磁场的强弱和方向的物理量就是磁感应强度B，可用右手螺旋定则确定，单位是特斯拉(T)。2)磁通磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，即：=BS单位是韦伯(Wb)。3)磁动势F相当于电路中的电动势，单位是安匝(A)。F=NI,华中科技大学电气学院,4)磁场强度H根据安培环路定律可得到：Hd=I在电流线圈匝数为N，磁路平均长度为的均匀磁场中：F=H=NI磁场强度的单位是安米(Am)，在这里，H又称为磁压降。5)磁导率衡量磁场中介质的导磁能力的物理量，B=H磁导率的单位可经上式推导出来，是电感的单位亨利(H)。由实验测得的真空的磁导率为：0=4X107H/m它是一个常数。其他物质的磁导率与真空磁导率0的比值称为该物质的相对磁导率r。,华中科技大学电气学院,非磁性材料的磁导率接近真空的磁导率，磁性材料的磁导率则远远大于1。如图2.43所示。在磁性材料中，磁导率不是一个常数。磁性材料还有一个重要性质就是磁滞性，如图2.43所示的磁滞回线上，当磁场强度减小到零时，磁感应强度B并没有减小到零，这是由于磁性材料中会存在着剩磁。,华中科技大学电气学院,6)磁阻和电路中的电阻一样，磁路中也有磁阻Rm。(2)磁路定律1)磁路欧姆定律,这个表达式与欧姆定律的表达式I=UR很相似，所以称为磁路欧姆定律。,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,变压器原理图2.46，与电源相联的绕组称为原绕组或一次绕组，与负载相联的绕组称为副绕组或二次绕组。原、副绕组的匝数分别为N1和N2。当原绕组接上交流电压u1后，便有电流i1，磁动势i1N1，在闭合的铁心中产生交变的磁通，该磁通与原副绕组相交链，产生感应电动势e1、e2，如果副绕组接有负载，那么副绕组中就有电流i2流过，这时，副绕组中的磁动势i2N2也会产生出沿铁心闭合的磁通，所以铁心中的磁通是由原、副绕组的磁动势共同作用产生的，称为主磁通。,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,5)转差率在三相异步电动机中，转子的转速n是不可能达到同步转速no的。因为，如果n=n。，则转子绕组与旋转磁场之间就没有了相对运动，导条就无法切割磁力线，也就产生不了感应电势、转子电流以及电磁转矩，所以，这类电机也因此称为异步电动机，即转子的转速n与同步转速n。之间肯定是有差别的，而这种转速之间的相差程度就用转差率S来表示：由于三相异步电动机的额定转速与同步转速很接近，所以其转差率相当小，在额定转速下只有1-9，而电机在起动的瞬间n=0，所以S=1，此时转差率达到最大。,华中科技大学电气学院,给出的,华中科技大学电气学院,(4)三相异步电动机的起动电机起动时定子绕组上的线电流称为起动电流Ist。它是额定电流IN的57倍，大的起动电流使线路电压下降，影响线路上的负载的正常运行。通常采用：1)直接起动2)鼠笼式电动机的降压起动由于外加电压的降低会使起动转矩显著减小，因此，降压起动只能用于空载或轻载下的起动。降压起动主要有下面几种方式：星形一三角形(Y一)换接起动这种方式只适用于定子绕组在工作时为三角形联接的电机，在起动时把它接成星形，达到一定转速后再改接成三角形，这样，在起动时定子绕组上的电压只有正常工作电压的1而起动电流则为直接起动的13，自耦变压器降压起动,华中科技大学电气学院,3)绕线式异步电动机的起动现在常用的方式是在转子电路中串接频敏变阻器来起动绕线式异步电动机。频敏变阻器实际上是一种特殊的三相线圈，起动时转差率很高，使频敏变阻器的阻抗很大。随着转速的升高，转差率减小，频敏变阻器的阻抗也逐渐变小，以降低转子电路中的能耗。由于起动时转子电阻的增大会使起动转矩升高，因此，这种方式常用于要求起动转矩较大的生产机械上，如卷扬机、起重机等。,华中科技大学电气学院,(5)三相异步电动机的调速根据转速公式：,改变电动机的转速有三种方式：1)改变电源频率f1调速利用变频器不仅能实现电机的无级调速，而且可以改善电机的起动性能、实现对电机的各种保护，同时还节约能源。2)改变极对数p调速通过改变电动机定子绕组的接线方式，就可以改变极对数p3)改变转差率s调速这种方式只适用于绕线式电机，常用在起重设备上。在转子电路中接入调速变阻器，改变转子回路的电阻值，就可改变电机的转速。,华中科技大学电气学院,2)接法电机定子的三相绕组有星形和三角形两种联接方式，如图257所示。如果电源线电压都是380V，在星形联接的电机中，每相绕组所承受的电压为220V，而在三角形联接的电机中，每相绕组所承受的电压为380V，因此，在使用电机时必须严格按照铭牌上标注的接法进行联接。,华中科技大学电气学院,4)电流铭牌中所标注的电流为电动机的额定电流人，即电动机在额定运行时流过定子绕组的线电流。5)功率与效率铭牌中所标注的功率为电动机的额定功率凡，即电动机在额定运行时从轴上输出的机械功率，而电动机的输入功率为电动机从电源取用的电功率，它除了产生机械功率外，在其转换过程中还有铜耗、铁耗及机械损耗等，而效率叩就是输出的机械功率与输人的电功率的比值。,华中科技大学电气学院,6)功率因数由于电动机是感性负载，定子相电流比相电压要滞后一个甲角，因此，电动机在额定负载下的c晶甲就是电动机的功率因数。值得注意的是电动机的效率和功率因数是随着轴上输出率的大小而变化的，在空载或半载时其效率和功率因数都很低，所以应尽量让电动机工作在满载状态。,华中科技大学电气学院,25继电接触器控制系统用接触器、继电器和按钮等有触点电器组成的电气控制系统，称为继电接触器控制系统。利用继电接触器控制系统可控制电机的工作状态，如起动、停止、反转、调速、制动等，也可控制电热、照明等负载的通电、断电，并可通过对电磁阀的控制实现对气动、液压等设备的控制。利用继电接触器控制系统可实现生产过程的自动化和远距离操作，控制电器一般都具有两个基本组成部分，即感受部分和执行部分。感受部分接受外界输人的信号，并通过转换、放大、判断，作出有规律的反应，使执行部分动作；执行部分多为触点，触点分为常开触点和常闭触点两类，常开点在无外界输入信号时断开，在受到感受部分的作用时闭合，而常闭点的状态则刚好相反，通过触点的通断就可实现对电路的通断控制。,华中科技大学电气学院,(1)按钮按钮是一种结构简单、操作方便的手动开关，常用来接通或断开额定电流较小的控制电路。在电路图中按钮常用SB来表示。(2)行程开关行程开关又称限位开关。它是利用运行机械上的某些部件的碰撞而使其动作的开关元件。在电路图中行程开关常用ST表示。(3)交流接触器交流接触器是用于远距离控制电压至380V、电流至600A的交流电路，以及频繁地起动和控制的交流电动机。接触器主要由电磁机构、触点系统和灭弧装置等几部分组成。交流接触器的触点可分为主触点和辅助触点，主触点允许通过大电流，用以通断主电路；辅助触点允许通过较小的电流，用以通断控制回路。接触器在电路图中常用KM来表示。,华中科技大学电气学院,(4)继电器继电器按输入信号的性质可分为：电压继电器、电流继电器、功率继电器、速度继电器、压力继电器等；按工作原理可分为：电磁式继电器、感应式继电器、热继电器、电动式继电器和电子式继电器等；按功用又可分为中间继电器、时间继电器、信号继电器等。,华中科技大学电气学院,(5)自动开关QK自动开关又称自动空气断路器。自动开关一般都具有专门的灭弧装置，在正常情况下可用来不频繁地接通和断开电路以及控制电机，同时在电路发生严重的过载、短路以及失压等故障时，能够自动切除故障电路，有效地保护电源和串接在它后面的电气设备。图2.59是自动开关的工作原理图。,华中科技大学电气学院,2.5.2常用电动机控制系统对于小容量电动机，如果不需要进行频繁的起、停操作，可直接采用自动开关进行控制。但当电动机容量较大，起、停频繁或要采取各类降压起动方式，以及需要进行各种控制时，就需要通过专门的控制回路对电动机进行控制。因此，电动机的控制系统中包含了两个部分：主回路和控制回路。主回路是电动机线圈的电源电路，主要有接通电源的自动开关，控制电机的接触器主触点和进行过载保护的热继电器；控制回路是对接触器线圈进行操作控制，为了保障操作者的安全，可使用低电压电源。,华中科技大学电气学院,(1)电动机单向运行控制线路图2.60是三相笼型异步电动机单向运行控制线路。它由自动开关QK1、接触器KM的常开触点、热继电器KH的热元件与电动机M构成主回路，由停止按钮SB1、起动按钮SB2、接触器KM的线圈和常开辅助触点、热继电器的常闭触点KH和控制回路的电源开关QK2组成控制回路。,起动时，合上开关QK1，引人三相电源，再合开关QK2接通控制回路电源，这时按下起动按钮SB2，接触器KM的线圈得电动作，其主触点闭合，电动机接通电源后起动运转。,华中科技大学电气学院,电动机接通电源后起动运转同时，与SB2，并联的KM的常开点闭合，当手松开使SB2复位时，KM的线圈仍可通过其闭合的常开点得电，从而保持电机的连续运行。这种依靠接触器自身触点而使线圈保持通电的现象就称为自锁，起自锁作用的触点称为自锁触点。,要使电动机停下来，只需按下停止按钮SB1，这时控制回路断开，接触器KM断电，其常开主触点将三相电源切断，电动机M停止运转。当手松开后，虽然SB1又会复位闭合，但由于KM的线圈已失电，其闭合的自锁触点也随着接触器的释放而断开，因此，KM不会再重新得电。,华中科技大学电气学院,在该控制系统中热继电器KH具有过载保护的作用，若电动机长期过载，则主回路中过大的电流会使热继电器动作，使热继电器KH在控制回路中的常闭点断开，从而使KM失电释放，电动机停止运转，实现电动机的过载保护。自动开关QK1，也可进行过载保护，并同时能起短路保护的作用，若采用有欠压脱扣器的自动开关还可进行欠压保护和失压保护。,华中科技大学电气学院,(2)电动机的正反转控制线路在许多生产机械中，往往要求电动机能够实现可逆运行，如升降机、吊车等。为了实现三相异步电动机的正、反转，只需将其三相电源中的任意两根线对调，电动机的旋转方向便随之改变。因此，需要用两只交流接触器组成正、反转两个方向的单向运行电路，并分别进行控制。图2.61电动机正、反转运行控制线路,华中科技大学电气学院,图2.61是用按钮控制的电动机正、反转控制电路。其中KM1，是控制正转的接触器，KM2是控制反转的接触器，对电动机M来说，由KM1引入的电源和由KM2引入的电源的相序是不同的，因此电动机的旋转方向不同。但是若KM1和KM2同时闭合则会产生相间短路，所以应在各自的控制电路中串接另一只接触器的常闭点，构成互锁关系。,华中科技大学电气学院,当按下正转起动按钮SB2时，接触器KM1得电并由其常开点自锁，电动机正转，这时KM1的常闭点断开，使反转接触器KM2无法得电，只有当KM1失电释放之后，才可按下反转起动按钮SB3使KM2得电，电动机反向运转，同时，KM2的常闭点断开也使KM1无法得电。,华中科技大学电气学院,(3)电动机的自动往返控制线路为了防止建筑工地上的塔式起重机在行走时跑出轨道，在铁轨的两端都设置了行程开关进行极限保护，在这里，行程开关在控制回路中的设置与作用都和停止按钮相同。通过行程开关的作用还可以实现电动机的自动往返控制。图262就是这种控制方式的控制回路。,华中科技大学电气学院,首先按下SB2使KM1得电并自锁，电动机正转起动后带动设备运行，当随设备运行的撞块压下行程开关ST1后，ST1的常闭点断开，KM1断电释放，电动机正转停止，同时，ST1的常开点闭合，使KM2得电并自锁，电动机反向起动后使设备向反方向运行，同样在使行程开关ST2动作后，又会使反转停止，正转起动。这样，电动机就可实现自动往返的运行，一直到按下停止按钮SB1，才会使电动机停止运转。,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,原、副绕组中的磁动势也要产生少量的漏磁通。上述电磁关系可表示如下：,华中科技大学电气学院,1)电压变换主磁通,华中科技大学电气学院,K称为变压器的变比，近似等于原、副绕组的匝数之比，当电源电压一定时，只要改变变比K，就可得到不同等级的输出电压。,华中科技大学电气学院,2)电流变换由磁势平衡定律得：,式中，负号表示原、副绕组的磁动势在相位上是反相的，即副绕组的磁动势对原绕组的磁动势有去磁作用，而原、副绕组的电流有效值的关系为：原、副绕组的电流之比为变比的倒数，这是一个恒定值，当二次侧负载增多，电流增大时，一次侧的电流也会相应增大，这样就增加了原绕组的磁动势，以补偿副绕组磁动势的去磁作用，从而维持主磁通的最大值近于不变。,华中科技大学电气学院,3)阻抗匹配在信号源内阻较大而负载电阻较小时，为了使负载能获得最大功率，可利用变压器来改变阻抗，达到匹配的目的。当副绕组接入的负载阻抗的大小为ZL时：可以看出，ZL大小的负载阻抗反映到原边时其阻抗值为原来的K2倍，通过调整变比，就可得到不同的等效阻抗。,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,(3)三相变压器如图2.47所示，铁心有三个芯柱，一个芯柱上套装一相原绕组及其对应的副绕组，其中高压绕组为A-X、B-Y、C-Z，低压绕组为a-x、b-y、C-z。,华中科技大学电气学院,YY。联接，常用于供给动力和照明混合的负载，低压侧中线引出，可得到380V的动力用电和220V的照明用电。Y联接，既可用于升压，也可用于降压，高压不超过110kv而低压多为10kV。高压侧由于接成Y形，相电压只有线电压的1/，可以降低每相绕组的绝缘要求；而低压侧联接成形，则相电流只有线电流的1，可以减小每相绕组的导线截面。,华中科技大学电气学院,(4)变压器的型号及参数1)额定电压：为线电压值，配电变压器较多采用100.4(kV)。2)额定电流：指原边和副边的线电流，即绕组允许长期通过的最大工作电流。3)额定容量SN,变压器的容量S，即视在功率，单位是千伏安(kVA)。在额定工作状态下变压器的视在功率称为变压器的额定容量。在单相变压器中：,华中科技大学电气学院,4)阻抗电压：在变压器的参数中，一般电压降落是以与额定电压之比的百分数表示，5)变压器的效率变压器的功率损耗包括铁心中的铁损PFe和绕组上的铜损Pcu。而变压器的效率则为：,华中科技大学电气学院,6)变压器的型号如SL7-5010为一种电力变压器的型号，其中S代表三相，单相则用D表示，L表示铝线绕组，铜绕组则不表示，7为设计序号，50表示该变压器的额定容量为50kVA，10则表示变压器高压绕组的额定电压为10kV。另外，变压器的铭牌上还标注有变压器的绕组联接方式、运行方式、冷却方式以及运输安装的有关数据等。,华中科技大学电气学院,2.4.3三相异步电动机结构如图2.48所示，主要由固定不动的定子和可以旋转的转子两大部分组成。,电机中的固定部分主要包括定子铁心、定子绕组和机座。定子铁心常用0.350.5mm厚的硅钢片叠压而成，片间彼此绝缘，定子铁心的内侧冲有均匀分隔的槽口，用以嵌放定子绕组。,华中科技大学电气学院,定子绕组由绝缘铜线或铝线绕成，三相绕组对称嵌放在定子槽内，三个始端U1、V1、W1，和三个末端U2、V2、W2分别引出，接到接线盒的六个端钮上。机座一般用铸铁制成。,华中科技大学电气学院,转子由转子铁心和转子绕组两部分，由于转子绕组构造的不同，又可分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式转子的铁心由外圆冲有槽口的0.5mm厚的硅钢片叠压而成，并固定在转轴上，将熔化了的铝浇铸在转子铁心的槽内就制成了转子绕组，由于转子绕组形如鼠笼，因此叫鼠笼式转子。中、小型电动机一般都采用铸铝转子。,华中科技大学电气学院,绕线式转子的铁心与鼠笼式的相似，但转子槽内嵌放的是对称的三相绕组，通常把三相绕组联接成星形，即将三相绕组的末端联接在一起，三个始端则接到装在轴上的三个彼此绝缘的滑环上，并用固定的电刷与三个滑环接触，使转子绕组与外电路相联，用以对电机进行控制。三相异步电动机除了这两大部分外还有一些附件，如接线盒、端盖、轴承盖以及风扇等。,华中科技大学电气学院,1)旋转磁场：电流的正弦波形如图2.49所示。在右下图中，三相定子绕组彼此互隔120分布在定子铁心的内侧的线槽中，构成对称三相绕组，接上对称的三相电源后，就有三相电流，电流的参考方向定为AX、BY、CZ，则电流的瞬时值为：,t,华中科技大学电气学院,当t=0时，这时iA=0，iB为负，B相电流从B流出进Y，iC为正，在C相电流从Z流出进C。各相电流方向如图2.50(a)所示，通过右手螺旋定则就可确定出合成磁场的方向。合成磁场的磁力线分布是以A边为中心，左右对称，从上到下，它和一对磁极产生的磁场一样。,华中科技大学电气学院,图2.50(b)为t=60时定子绕组中各相电流的方向及其合成的磁场，iA为正，在A相电流从X流出进A。可以看出合成磁场的方向在空中顺时针旋转了60。如图2.50(c)所示的t=90时三相电流所合成的磁场，这时，合成磁场的方向已在空间顺时针旋转了90。,华中科技大学电气学院,2)转动原理顺时针旋转磁场，转子中导体以与n相反的方向切割旋转磁场，导体中将产生感应电动势和感应电流。由右手定则，该电流在N极下的方向为，而由左手定则，该电流与气隙磁场相互作用，将产生一个与气隙磁场同方向的拖动力矩。该力矩能克服负载制动力矩而拖动转子旋转，转子就跟着这个旋转磁场同方向地转动起来，从轴上输出机械功率。根据功率平衡，该电机一定从电网吸收有功电功率。如图2.51所示。若B相与C相的电源互换，定子电流的相序发生变化，则转子反方向转动。,可以发现对称的三相电流通入对称的三相绕组后，所建立起来的合成磁场如一对在顺时针旋转的磁极的磁场。,华中科技大学电气学院,三相异步电动机的极对数也就是旋转磁场的极对数，用p表示。前面所举的三相绕组，每相由一组线圈组成，通入三相交流电，建立起一对磁极的旋转磁场，即p=1，如果三相绕组的每一相由两个线圈组成，如图2.53所示。用同样方法可分析出三相电流所建立的合成磁场仍然是一个旋转磁场，不过磁极数变为4个，即两对，而电流每交变一个周期，旋转磁场仅转过12转。所以：no=60fpn0称为同步转速，我国电源频率为50Hz，所以对应于不同极对数p的电机的同步转速n。见表。,华中科技大学电气学院,在三相异步电动机中，转子的转速n是不可能达到同步转速no的。因为，如果n=n。，则转子绕组与旋转磁场之间就没有了相对运动，导条就无法切割磁力线，产生不了感应电势、转子电流以及电磁转矩，转子就无法转动，所以，称其为异步电动机，这种转速之间的相差程度就用转差率S表示：由于三相异步电动机其转差率相当小，在额定转速下只有1-9，在电机起动的瞬间n=0，S=1，此时转差率达最大。,华中科技大学电气学院,5)转差率在三相异步电动机中，转子的转速n是不可能达到同步转速no的。因为，如果n=n。，则转子绕组与旋转磁场之间就没有了相对运动，导条就无法切割磁力线，也就产生不了感应电势、转子电流以及电磁转矩，所以，这类电机也因此称为异步电动机，即转子的转速n与同步转速n。之间肯定是有差别的，而这种转速之间的相差程度就用转差率S来表示：由于三相异步电动机的额定转速与同步转速很接近，所以其转差率相当小，在额定转速下只有1-9，而电机在起动的瞬间n=0，所以S=1，此时转差率达到最大。,华中科技大学电气学院,(3)三相异步电动机的机械特性电磁转矩T是由磁通与转子电流相互作用后产生的，因此，异步电动机的电磁转矩为：T=KTI2cos或,式中：K、KT常数；R转子回路电阻；X转子回路的感抗。,华中科技大学电气学院,由式可得到当外加电压U1不变，转子回路的参数一定时，得到如图2.54(b)所示的n=f(T)曲线，称为三相异步电动机的机械特性。在三相异步电动机的机械特性曲线上，三个参数:即最大转矩Tmax、额定转矩TN和起动转矩Tst是在实际应用中常常用到的三个参数。,华中科技大学电气学院,给出的,华中科技大学电气学院,(4)三相异步电动机的起动电机起动时定子绕组上的线电流称为起动电流Ist。它是额定电流IN的57倍，大的起动电流使线路电压下降，影响线路上的负载的正常运行。通常采用：1)直接起动2)鼠笼式电动机的降压起动由于外加电压的降低会使起动转矩显著减小，因此，降压起动只能用于空载或轻载下的起动。降压起动主要有下面几种方式：星形一三角形(Y一)换接起动这种方式只适用于定子绕组在工作时为三角形联接的电机，在起动时把它接成星形，达到一定转速后再改接成三角形，这样，在起动时定子绕组上的电压只有正常工作电压的1而起动电流则为直接起动的13，自耦变压器降压起动,华中科技大学电气学院,3)绕线式异步电动机的起动现在常用的方式是在转子电路中串接频敏变阻器来起动绕线式异步电动机。频敏变阻器实际上是一种特殊的三相线圈，起动时转差率很高，使频敏变阻器的阻抗很大。随着转速的升高，转差率减小，频敏变阻器的阻抗也逐渐变小，以降低转子电路中的能耗。由于起动时转子电阻的增大会使起动转矩升高，因此，这种方式常用于要求起动转矩较大的生产机械上，如卷扬机、起重机等。,华中科技大学电气学院,(5)三相异步电动机的调速根据转速公式：,改变电动机的转速有三种方式：1)改变电源频率f1调速利用变频器不仅能实现电机的无级调速，而且可以改善电机的起动性能、实现对电机的各种保护，同时还节约能源。2)改变极对数p调速通过改变电动机定子绕组的接线方式，就可以改变极对数p3)改变转差率s调速这种方式只适用于绕线式电机，常用在起重设备上。在转子电路中接入调速变阻器，改变转子回路的电阻值，就可改变电机的转速。,华中科技大学电气学院,2)接法电机定子的三相绕组有星形和三角形两种联接方式，如图257所示。如果电源线电压都是380V，在星形联接的电机中，每相绕组所承受的电压为220V，而在三角形联接的电机中，每相绕组所承受的电压为380V，因此，在使用电机时必须严格按照铭牌上标注的接法进行联接。,华中科技大学电气学院,4)电流铭牌中所标注的电流为电动机的额定电流IN，即电动机在额定运行时流过定子绕组的线电流。5)功率与效率铭牌中所标注的功率为电动机的额定功率PN，即电动机在额定运行时从轴上输出的机械功率，而电动机的输入功率为电动机从电源取用的电功率，它除了产生机械功率外，在其转换过程中还有铜耗、铁耗及机械损耗等，而效率就是输出的机械功率与输人的电功率的比值。,华中科技大学电气学院,6)功率因数由于电动机是感性负载，定子相电流比相电压要滞后一个角，因此，电动机在额定负载下的COS就是电动机的功率因数。值得注意的是电动机的效率和功率因数是随着轴上输出功率的大小而变化的，在空载或半载时其效率和功率因数都很低，所以应尽量让电动机工作在满载状态。,华中科技大学电气学院,华中科技大学电气学院,(4)继电器继电器按输入信号的性质可分为：电压继电器、电流继电器、功率继电器、速度继电器、压力继电器等；按工作原理可分为：电磁式继电器、感应式继电器、热继电器、电动式继电器和电子式继电器等；按功用又可分为中间继电器、时间继电器、信号继电器等。,华中科技大学电气学院,(5)自动开关QK自动开关又称自动空气断路器。自动开关一般都具有专门的灭弧装置，在正常情况下可用来不频繁地接通和断开电路以及控制电机，同时在电路发生严重的过载、短路以及失压等故障时，能够自动切除故障电路，有效地保护电源和串接在它后面的电气设备。图2.59是自动开关的工作原理图。,华中科技大学电气学院,2.5.2常用电动机控制系统对于小容量电动机，如果不需要进行频繁的起、停操作，可直接采用自动开关进行控制。(1)电动机单向运行控制线路图2.60是三相笼型异步电动机单向运行控制线路。它由自动开关QK1、接触器KM的常开触点、热继电器KH的热元件与电动机M构成主回路，由停止按钮SB1、起动按钮SB2、接触器KM的线圈和常开辅助触点、热继电器的常闭触点KH和控制回路的电源开关QK2组成控制回路。,华中科技大学电气学院,起动时，合上开关QK1，引人三相电源，再合开关QK2接通控制回路电源，这时按下起动按钮SB2，接触器KM的线圈得电动作，其主触点闭合，电动机接通电源后起动运转。同时，与SB2，并联的KM的常开点闭合，当