建筑电气 第2章(全)39.ppt

30.05.2020,1,第2章建筑电气基础知识,主要内容,2.1电路的基本概念2.2电路的基本定律2.3单相交流电路2.4三相交流电路2.5磁路与变压器2.6三相异步电动机,30.05.2020,2,2.1电路的基本概念,2.1.1电路的基本概念,1.电路：电路是由电工设备和元器件按一定方式联接起来的总体，为电流流通提供了路径。如图为手电筒电路。,30.05.2020,3,2.1电路的基本概念,2.1.1电路的基本概念,2.电路的作用一类是电力电路，它主要起着实现电能的传输和转换的作用，因此，在传输和转换过程中，要求尽量减少能量损耗以提高效率。另一类是信号电路，其主要作用是传输和处理信号等（例如语言、音乐、图像、温度等）。在这种电路中，一般所关心的是信号传递的质量，如要求不失真、准确、灵敏、快速等。,30.05.2020,4,2.1电路的基本概念,2.1.2电路的基本物理量,1.电流（1）定义电荷的定向移动形成电流.（2）表达方式符号:直流为I,交流为i.大小:电荷随时间的变化率.单位:安培(A)且：安培（A）库仑秒（3）方向事实上：带负电荷的电子在金属导体中的运动才产生电流习惯上：约定正电荷运动方向为电流的正方向分析上：采用人为随意设定的参考方向，并且当参考方向和电流正方向相一致时电流的值为正值；当参考方向和电流正方向相反时，电流值为负值。,30.05.2020,5,2.1电路的基本概念,2.1.2电路的基本物理量,1.电流（4）注意点在进行电路分析时，必须先指定电流的参考方向，方能正确进行方程的编写和求解，题目中给出的电流方向是参考方向。只有规定了参考方向，电流的正负值才有意义，离开参考方向谈电流的正负值无意义。为描述和表征电荷与元件间交换能量的规模、大小，引入电压。,30.05.2020,6,2.1电路的基本概念,返回目录,2.1.2电路的基本物理量,2.电压与电位（1）电压定义：将单位正电荷从电路中的a点移动到b点所需要的能量称为a,b间的电压。（2）电压表达方式符号：大小：单位：伏特（v）且：伏特焦耳库仑（3）电压极性实际极性：从高电位（“”端）指向低电位（“”端）参考极性：分析中人为随意设定的,30.05.2020,7,2.1电路的基本概念,返回目录,2.1.2电路的基本物理量,2.电压与电位（4）关联参考方向在求解电路时，对一个二端元件而言，既要标注电流的参考方向，又要标注电压的参考方向，为方便起见，我们常常采用-关联的参考方向。即沿着电流的参考方向就是电压从正到负的方向。这样在电路上就只需标出电流的参考方向或电压的参考极性。与关联参考方向相反的是非关联参考方向。对独立电源，我们常采用非关联的参考方向。,30.05.2020,8,2.1电路的基本概念,返回目录,2.1.2电路的基本物理量,2.电压与电位（5）电位电路中某一点与参考点之间的电压称为该点的电位.电压也称电位差。电位的相对性和单值性：不同参考点，电位不同，但任意两点间的电压始终不变。,30.05.2020,9,2.1电路的基本概念,返回目录,2.1.2电路的基本物理量,3.电动势在电源内部，非电场力克服电场力做的功。电源的做功能力用电动势度量。电动势用E表示，它的单位与电压相同，也是伏特（V）。电动势的实际方向规定为由低电位端指向高电位端。在电路中电压源两端A、B间的电动势与其电压关系如下：,30.05.2020,10,2.1电路的基本概念,返回目录,建筑电气,2.1.2电路的基本物理量,4.电功率与电能电能表示电气设备在一段时间内所转换的能量。对电源来说，其产生的电能是电源力作的功。负载所消耗的电能，就是电流通过用电器所做的功。,30.05.2020,11,2.1电路的基本概念,电功率表示电气设备作功的能力，即电能量对时间的变化率。电功率又简称为功率，单位为W或kW。对电源来说，单位时间内产生的电能即电源电功率，表示为,30.05.2020,12,2.1电路的基本概念,2.1.3电路的工作状态,根据电源与负载之间连接方式及工作要求的不同，电路有开路（断路）、短路、通路等不同的状态。（1）开路（断路）当开关S打开，电源没有与外电路接通，如图所示，此时，电源的输出电流为零，这就称为电路处于开路状态。,30.05.2020,13,2.1电路的基本概念,返回目录,建筑电气,2.1.3电路的工作状态,（2）短路当电源两端的两根导线由于某种事故而直接相连，如图所示，这称为短路。,30.05.2020,14,2.1电路的基本概念,返回目录,建筑电气,2.1.3电路的工作状态,（2）通路将图中开关合上，使电源与负载接通，电路处于通路状态。此时，电路中有电流，有能量转换。,30.05.2020,15,2.1电路的基本概念,返回目录,建筑电气,本节小结：电路中基本的物理量，如：电压、电流、功率等。电路的几种工作状态。,30.05.2020,16,2.2电路的基本定律,建筑电气,2.2.1欧姆定律,欧姆定律是表示电路中电压、电流和电阻这三个物理量之间关系的定律。导体中的电流I与加在导体两端的电压U成正比，与导体两端的电阻R成反比，它可以用下式表示：遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻。国际单位制中，电阻的单位是欧姆（），简称欧。,30.05.2020,17,2.2电路的基本定律,建筑电气,2.2.2基尔霍夫定律,(1)基尔霍夫电流定律(KCL)节点:就是三条或三条以上支路的汇合点.定律内容：KCL又叫节点电流定律。它指出：电路中任一节点处，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。如果规定流入节点的电流为正时，则流出节点的电流为负。则基尔霍夫电流定律表达为,30.05.2020,18,2.2电路的基本定律,建筑电气,2.2.2基尔霍夫定律,(1)基尔霍夫电流定律(KCL)特征：kcl反映了电流的连续性，它表明在任一节点上，电荷既不会产生和消失，也不会积聚。该定律不仅适用于电路中的一个实际节点，而且可以推广到电路中所取的任意封闭面。,30.05.2020,19,2.2电路的基本定律,建筑电气,2.2.2基尔霍夫定律,(2)基尔霍夫电压定律(KVL)回路：由若干支路所组成的闭合路径。定律内容：任一瞬时，作用于电路中任一回路各支路电压的代数和恒等于零。注意事项：用于电路的某一回路时，必须首先假定各支路电压的参考方向并指定回路的循环方向（顺时针或逆时针），当支路电压与回路方向一致时取“+”号，相反时取“”号。,30.05.2020,20,2.2电路的基本定律,建筑电气,2.2.2基尔霍夫定律,(2)基尔霍夫电压定律(KVL)特征：基尔霍夫电压定律实质是能量守恒的体现。表达形式：在任意一个闭合回路中，各段电阻上的电压降代数和等于各电源电动势的代数和。基尔霍夫电压定律还可以推广到任一不闭合的电路上，但要将开口处的电压列入方程。,30.05.2020,21,2.2电路的基本定律,返回目录,建筑电气,本节小结：电路的欧姆定律。电路的基尔霍夫定律。,30.05.2020,22,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.1正弦交流电的概念,正弦电流及其三要素随时间按正弦规律变化的电流称为正弦电流，同样也有正弦电压、正弦电动势、正弦磁通等。这些按正弦规律变化的物理量统称为正弦量。如：,1、幅值-最大值有效值-和交流电具有同样热效应的直流电流值；,30.05.2020,23,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.1正弦交流电的概念,正弦电流及其三要素,2、频率f（角频率）f-每秒转过的周数-每秒转过的角度二者关系=2f周期T=1/f,30.05.2020,24,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.1正弦交流电的概念,正弦电流及其三要素,3、相位t+：t时刻线圈平面与中性面的夹角-相位t：t时间内转子的线圈平面转过的电角度；：t=0时刻线圈平面与中性面的夹角-初相位相位差：两个同频率的正弦量的相位之差。超前、滞后、同相、反相。,30.05.2020,25,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,正弦量可用三角函数式表示，亦可用波形图表示，虽然都能体现正弦量的三要素，但遇到正弦量的运算时就特别复杂。,1、复数,(1)复数的表示方法,代数式：A=a+jb指数式：A=|A|ej极坐标式：A=|A|,(2)复数的运算,30.05.2020,26,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,1、复数,(2)复数的运算,复数的加减：利用代数式复数的乘除：利用指数式或极坐标式,正弦量的复数表示方法,幅值（有效值）模,初相位幅角,30.05.2020,27,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,2、正弦量的相量表示,相量（与正弦量有一一对应关系的复数）,定义：振幅相量有效值相量,有一一对应关系,30.05.2020,28,2、正弦量的相量表示注意事项:只有正弦量才能用相量表示；相量不能表示非正弦量；同频率的正弦量才能画在一个相量图上。结论：同频率的正弦量的叠加仍是同频率的正弦量。,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,30.05.2020,29,例子：,已知两频率为50Hz的电压，它们的相量表达式分别为：写出这两个相量的解析式。,解：,30.05.2020,30,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,3、电阻电路,（1）电压和电流的关系一般关系：u与i按关联方向则有u=iR（2）大小关系：U=RI（3）相位关系：u-i=0（4）相量关系,30.05.2020,31,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,3、电阻电路,(5)相量图,30.05.2020,32,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,3、电阻电路,(6)功率关系瞬时功率及意义：p=ui=UmImsin2t=UI(1-cos2t)瞬时功率图(见书P16）平均功率P=UI=I2R=U2/R,30.05.2020,33,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,4、电感元件,（1）电压和电流的关系一般关系：u与i按关联方向则有（2）大小关系：（3）相位关系：u-i=（4）相量关系,30.05.2020,34,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,4、电感元件,(5)相量图,30.05.2020,35,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,4、电感元件,(6)功率关系,瞬时功率及意义：p=ui=UmImsintcost=UIsin2t瞬时功率图（见书P18）平均功率P=0无功功率QL=UI=I2XL,30.05.2020,36,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,5、电容元件,（1）电压和电流的关系一般关系：u与i按关联方向则有（2）大小关系：U/I=1/C=XC（3）相位关系：u-i=-90（4）相量关系,30.05.2020,37,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,5、电容元件,(5)相量图,30.05.2020,38,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,5、电容元件,(6)功率关系,瞬时功率及意义：p=ui=UmImsintcost=UIsin2t瞬时功率图（见书P20）平均功率P=0无功功率QC=-UI=-I2XC,30.05.2020,39,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,6、RLC串联电路,(1)一般关系,30.05.2020,40,2.3单相交流电路,返回目录,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,6、RLC串联电路,（2）相量图,30.05.2020,41,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,6、RLC串联电路,（3）总电压与分电压有效值的关系,30.05.2020,42,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,6、RLC串联电路,（4）电压和电流的关系大小关系相位关系电压超前电流的相位角为,0感性；0容性；0纯电阻性。角由电路元件本身性质决定，与电压电流无关。,30.05.2020,43,2.3单相交流电路,返回目录,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,6、RLC串联电路,（5）复阻抗的物理意义,复阻抗的模代表阻抗的大小，复阻抗的辐角代表电压超前电流的角度。,30.05.2020,44,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.2正弦交流电路的计算方法,6、RLC串联电路,（6)电压（图例）、阻抗、功率三角形,电压三角形的各边除以电流得阻抗三角形；电压三角形的各边乘以电流得功率三角形。,三个三角形相似,30.05.2020,45,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.3功率因素及其改善的方法,1、平均功率及功率因素,这里,称为二端网络的功率因数，,称为功率因数角。,30.05.2020,46,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.3功率因素及其改善的方法,2、功率因数意义cos=P/UI为电源能量的利用率提高功率因数的第一种意义：提高电源的利用率提高功率因数的第二种意义：减少线路损耗,3、提高功率因数的原则：不能改变原电路的一切运行性能提高功率因数的方法：并联电容,30.05.2020,47,2.3单相交流电路,建筑电气,2.3.3功率因素及其改善的方法,4、并联电容值的计算,30.05.2020,48,2.3单相交流电路,返回目录,建筑电气,本节小结：正弦交流量的三要素。正弦量的复数和相量运算。电阻、电感和电容元件的交流电路分析及RLC串联电路的分析。功率因素概念及功率因素的提高。,30.05.2020,49,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.1三相交流电源,1、三相交流电源（依次记为A相、B相、C相）特征如下：对称三相电源的三个相电压瞬时值之和为零。uA+uB+uC0相序：对称三相电压到达正（负）最大值的先后次序ABCA正序ACBA负序无特殊说明，三相电源的相序均是正序。,30.05.2020,50,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.1三相交流电源,波形图,30.05.2020,51,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.1三相交流电源,2、三相电源的星形联接,30.05.2020,52,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.1三相交流电源,2、三相电源的星形联接相电压对称，线电压也对称；线电压超前对应相电压30线电流与相电流的关系,30.05.2020,53,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.1三相交流电源,2、三相电源的星形联接相量图,30.05.2020,54,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.1三相交流电源,3、三相电源的三角形联接,30.05.2020,55,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.1三相交流电源,3、三相电源的三角形联接,线电压与相电压的关系：大小相等。线电流滞后对应相电流30，且线电流是相电流的,30.05.2020,56,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.1三相交流电源,3、三相电源的三角形联接相量图,30.05.2020,57,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.2三相负载的组成与连接,1、负载的组成,30.05.2020,58,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.2三相负载的组成与连接,2、负载的Y联接（三相四线制）,30.05.2020,59,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.2三相负载的组成与连接,2、负载的Y联接（三相三线制）,30.05.2020,60,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.2三相负载的组成与连接,2、负载的Y联接负载的Y联接对称电路，不论有无中线，都不会影响各相负载的电流和电压。进行电路计算时，可将电源中点和负载中点用一导线联接，用计算一相，推知其它两相的方法进行分析。负载Y联接对称三相电路其负载电压、电流特点：(1)线电压、相电压，线电流、相电流都是对称的。(2)线电流等于相电流。(3)线电压等于倍的相电压。,30.05.2020,61,30.05.2020,62,中性线电流,30.05.2020,63,(2)三相负载不对称（R1=5、R2=10、R3=20）分别计算各线电流,中性线电流,30.05.2020,64,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.2三相负载的组成与连接,3、负载的联接,30.05.2020,65,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.2三相负载的组成与连接,3、负载的联接,在分析负载作三角形联接的电路时，只要知道三个线电压就够了。而不必追究电源是星形联接还是三角形联接。,30.05.2020,66,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.2三相负载的组成与连接,3、负载的联接,负载三角形联接的对称三相电路，负载中的三相电压和电流都是对称的。每相负载上的线电压与相电压相等，线电流的大小是相电流倍。且滞后相应的相电流30。负载形联接的对称三相电路，其负载电压、电流特点：(1)相电压、线电压，相电流、线电流均对称。(2)线电压等于相电压。(3)线电流的有效值等于相电流有效值的倍。,30.05.2020,67,例子：,已知负载联接的对称三相电路，电源为Y联接，其相电压为110V,负载每相阻抗Z=4+3j欧。求负载的相电压和线电流。,解：,电源线电压：,设：,相电流：,30.05.2020,68,对称性：,线电流：,-156.9,30.05.2020,69,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.3三相功率,1、在三相电路中，三相负载的有功功率等于每相负载上的有功功率之和。2、负载有功、无功及视在功率（1）有功功率,30.05.2020,70,2.4三相交流电路,建筑电气,2.4.3三相功率,（2）无功功率对称三相负载时=sin（3）视在功率=对称三相负载，则=,30.05.2020,71,例子：,某三相异步电动机每相绕组的等值阻抗，功率因素，正常运行时绕组作三角形连接，电源电压为380V。试求：1）正常运行时的相电流，线电流和电动机输入功率。2）为了减小起动电流，在起动时改接成星型，试求此时的线电流和电动机输入功率。,30.05.2020,72,解：,（1）正常运行时绕组作三角形连接,cos,30.05.2020,73,（2）起动时改接成星型,cos,30.05.2020,74,2.4三相交流电路,返回目录,建筑电气,本节小结：三相交流电源的Y和三角形连接规律。负载的Y和三角形连接规律。对称三相电路的分析及计算步骤。三相交流电路的功率计算。,30.05.2020,75,垂直穿过某一面积S的磁力线的总根数。韦伯wb,穿过单位面积的磁力线根数。特斯拉Twb/m2,磁场中某点的B与该点的磁导率的比值。,1.磁通,2.磁感应强度B,3.磁场强度H,4.导磁系数,描述导磁能力大小的物理量。通常使用相对导磁系数,无量纲,真空导磁系数,安/米，A/m,A/cm,2.5磁路与变压器,2.5.1磁路的基本物理量及基本定律,30.05.2020,76,2.5磁路与变压器,2.5.1磁路的基本物理量及基本定律,磁路：磁通所经过的闭合回路。,30.05.2020,77,磁动势,沿任一闭合路径，H的线积分等于包围在这闭合路径内各电流的代数和,若磁场均匀则有,无分支磁路,平均长l,线圈N匝,I,N,磁通,导磁系数,截面积S,根据,磁路欧姆定律,磁阻Rm,全电流定律：,磁路欧姆定律：,30.05.2020,78,2.5磁路与变压器,返回目录,建筑电气,2.5.2变压器,变压器：是一种静止的电机，它利用电磁感应原理将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。换句话说，变压器就是实现电能在不同等级之间进行转换。,30.05.2020,79,2.5磁路与变压器,建筑电气,2.5.2变压器,1变压器的作用与结构（1）作用：利用电磁感应原理变换交流电压、交流电流及阻抗等。大小悬殊，用途各异。（2）结构：一般电力变压器主要由铁心和绕组两个基本部分组成。,30.05.2020,80,2.5磁路与变压器,建筑电气,油浸式电力变压器,信号温度计,吸湿器,储油柜,油表,安全气道,气体继电器,高压套管,低压套管,分接开关,油箱,铁芯,绕组,放油阀门,30.05.2020,81,2.5磁路与变压器,建筑电气,2.5.2变压器,铁芯：构成了变压器的磁路，同时又是套装绕组的骨架。铁心材料：为了提高磁路的导磁性能，减少铁心中的磁滞、涡流损耗，铁心一般用高磁导率的磁性材料硅钢片叠成。硅钢片其厚度为0.350.5mm，两面涂以厚0.020.23mm的漆膜，使片与片之间绝缘。,30.05.2020,82,2.5磁路与变压器,建筑电气,2.5.2变压器,绕组：绕组是变压器的电路部分。一次绕组（原绕组）：输入电能二次绕组（副绕组）：输出电能分为同心式、交迭式同心式绕组结构简单，制造方便，所以，国产的均采用这种结构，交迭式主要用于特种变压器中。,30.05.2020,83,2.5磁路与变压器,建筑电气,2.5.2变压器,2.工作原理,30.05.2020,84,2.5磁路与变压器,2.5.2变压器,（1）空载运行：原绕组接交流电压，副绕组开路的运行状态叫空载运行。,30.05.2020,85,（2）负载运行：原绕组接交流电压，副绕组接负载,30.05.2020,86,（3）阻抗变换：,2,30.05.2020,87,2.5磁路与变压器,建筑电气,2.5.2变压器,3.三相变压器对三相电源进行电压变换时，可用三台单相变压器组来完成，一般用一台三相变压器来完成。三相变压器的工作情况于单相变压器完全相同。,30.05.2020,88,2.5磁路与变压器,建筑电气,2.5.2变压器,4.变压器的型号及参数（1）变压器的型号变压器的型号表明了变压器的结构特点、额定容量（KVA）和高低压侧电压等级（KV）。（2）变压器的额定值额定值是制造厂对变压器在指定工作条件下运行时所规定的一些量值。,30.05.2020,89,2.5磁路与变压器,建筑电气,2.5.2变压器,额定容量SN指额定运行时的视在功率。以VA、kVA或MVA表示。由于变压器的效率很高，通常一、二次侧的额定容量设计成相等。额定电压U1N和U2N正常运行时规定加在一次侧的端电压称为变压器一次侧的额定电压。二次侧的额定电压U2N是指变压器一次侧加额定电压时二次侧的空载电压。额定电压以V或kV表示。对三相变压器，额定电压是指线电压。,30.05.2020,90,2.5磁路与变压器,建筑电气,2.5.2变压器,额定电流I1N和I2N单相变压器三相变压器,30.05.2020,91,2.5磁路与变压器,返回目录,建筑电气,本节小结：磁路的几个概念及定律。变压器的结构、用途及原理分析。三相变压器简介。变压器的几个主要额定值。,30.05.2020,92,2.6三相异步电动机,建筑电气,异步电动机是应用最广泛的一种电动机，厂矿企业，交通工具，娱乐，科研，农业生产，日常生活都离不开异步电动机。优点:结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便、效率较高。缺点：功率因数较低，调速性能不如直流电动机。,30.05.2020,93,三相异步电动机结构,30.05.2020,94,转子,三相异步电动机结构,30.05.2020,95,2.6三相异步电动机,建筑电气,2.6.1三相异步电动机的结构与铭牌,1、定子部分定子铁心：导磁部分。定子绕组：导电部分。机座：具有较强的机械强度和刚度。,30.05.2020,96,2.6三相异步电动机,建筑电气,2.6.1三相异步电动机的结构与铭牌,（1）定子铁心为降低损耗，铁心用硅钢片叠压而成，硅钢片两面涂绝缘漆。下图为定子槽,其中(a)开口槽，用于高压电机；(b)半开口槽，用于中型500V以下电机；(c)半闭口槽，用于低压小型异步电机中。,30.05.2020,97,2.6三相异步电动机,建筑电气,2.6.1三相异步电动机的结构与铭牌,30.05.2020,98,2.6三相异步电动机,建筑电气,2.6.1三相异步电动机的结构与铭牌,（2）定子绕组高压大、中型容量的定子绕组常采用Y接，只有三根引出线，如下图(a)所示。中、小容量低压异步电动机常把定子绕组的六根出线头都引出来，根据需要接成Y或形，如下图(b)所示。绕组用绝缘的铜（或铝）导线绕成，嵌在定子槽内。,30.05.2020,99,2.6三相异步电动机,返回上页,建筑电气,2.6.1三相异步电动机的结构与铭牌,30.05.2020,100,2.6三相异步电动机,建筑电气,2.6.1三相异步电动机的结构与铭牌,（3）机座固定与支撑定子铁心。如果是端盖轴承电机，还要支撑电机的转子部分。应有足够的机械强度和刚度。对中、小型异步电动机，通常用铸铁机座。对大型电机，一般采用钢板焊接的机座。,30.05.2020,101,2.6三相异步电动机,建筑电气,2.6.1三相异步电动机的结构与铭牌,2、转子部分转子铁心：是电动机磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅钢片叠压而成。转子绕组：1）鼠笼式转子2）绕线式转子,30.05.2020,102,2.6三相异步电动机,建筑电气,2.6.1三相异步电动机的结构与铭牌,1）鼠笼式转子在转子的每个槽里放上一根导体，在铁心的两端用端环连接起来，形成一个短路的绕组。如果把转子铁心拿掉，剩下来的绕组形状像个松鼠笼子。,30.05.2020,103,导条的材料有用铜的，也有用铝的。笼型转子结构简单、制造方便、是一种经济、耐用的电机，所以应用极广。,2.6三相异步电动机,2.6.1三相异步电动机的结构与铭牌,30.05.2020,104,2.6三相异步电动机,建筑电气,2.6.1三相异步电动机的结构与铭牌,2）绕线式转子绕线型转子的绕组，和定子绕组一样，由绝缘导线组成的三相绕组，一般都联接成Y形。与笼型转子相比较，绕线型转子结构稍复杂，价格稍贵，因此只在要求起动电流小，起动转距大，或需平滑调速的场合使用。,30.05.2020,105,2.6三相异步电动机,建筑电气,2.6.1三相异步电动机的结构与铭牌,3、铭牌数据（1）额定功率PN指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率，单位是kW。（2）额定电压UN指额定运行状态下加在定子绕组上的线电压，单位为V。（3）额定电流IN指电动机在定子绕组上加额定电压、轴上输出额定功率时，定子绕组中的线电流，单位为A。,30.05.2020,106,2.6三相异步电动机,建筑电气,2.6.2三相异步电动机的工作原理,1、转动原理电生磁：三相对称绕组通往三相对称电流时，产生圆形旋转磁场。磁生电：旋转磁场切割转子导体产生感应电动势和电流。电磁力：转子载流体在磁场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。,30.05.2020,107,返回,30.05.2020,108,异步电动机的工作原理-旋转磁场的产生,U,V,W,V,W,异步机中,旋转磁场代替了旋转磁极,()电流出,()电流入,U,30.05.2020,109,对应电流各时刻的合成磁场方向:,结论：电流变化一周，磁场旋转3600。,N,N,N,N,定子通入三相电流，定子内产生旋转磁场,30.05.2020,110,30.05.2020,111,30.05.2020,112,异步电动机的工作原理-异步电动机的转动原理,（1）.转子电动势和转子电流,（2）.电磁转距和转子旋转方向,定子绕组通入电流后，产生旋转磁场，与转子绕组间产生相对运动，由于转子电路是闭合的，产生转子电流。根据左手定则可知在转子绕组上产生了电磁力。,电磁力分布在转子两侧，对转轴形成一个电磁转距T，电磁转距的作用方向与电磁力的方向相同，因此转子顺着旋转磁场的旋转方向转动起来。,返回,30.05.2020,113,2.6三相异步电动机,建筑电气,2.6.2三相异步电动机的工作原理,2、转差率在正常情况下，异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的转速（同步转速）。它是表征异步电动机运行状态的一个基本参数。电动机的转速随负载的变化而变化。,注意！,n1=n?,30.05.2020,114,2.6三相异步电动机,建筑电气,2.6.3三相异步电动机的运行特性,1、电磁转矩它由定子旋转磁场与转子电流相互作用产生的。它与磁通量和转子电流的有功分量的乘积成正比。从物理特性上描述了三相异步电动机的运行特性，这一表达式又称为三相异步电动机的物理表达式。,30.05.2020,115,2.6三相异步电动机,建筑电气,2.6.3三相异步电动机的运行特性,2、机械特性机械特性是指电磁转矩与转速之间的关系曲线。异步电动机的机械特性就是T-s曲线。几个关键点：起动点；最大转矩点；额定工作点,30.05.2020,116,2.6三相异步电动机,建筑电气,2.6.3三相异步电动机的运行特性,2、机械特性,30.05.2020,117,2.6三相异步电动机,建筑电气,2.6.3三相异步电动机的运行特性,2、机械特性（1）同步转速点：异步电动机不可能达到同步转速点。（2）额定运行点：电磁转矩和转速均为额定值。异步电动机可长期运行在额定状态。（3）最大转矩点：对应的电磁转矩为最大值，称为最大转矩，对应的转差率称为临界转差率。,30.05.2020,118,电动机在额定负载时的转矩。,1.额定转矩TN,三个重要转矩,额定转矩,(Nm),如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型)的额定功率为7.5kw,额定转速为1440r/min,则额定转矩为,30.05.2020,119,2.最大转矩Tmax,电机带动最大负载的能力。,临界转差率,将sm代入转矩公式，可得,30.05.2020,120,当U1一定时，Tmax为定值,过载系数(能力),一般三相异步电动机的过载系数为,(3)工作时必须使T2T2电机能起动，否则不能起动。,起动能力,30.05.2020,122,4.电动机的运行分析,电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整，这种能力称为自适应负载能力。,自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载)。,此过程中，n、sE2,I2I1电源提供的功率自动增加。,T2,s,T2T,T=T2,n,T,达到新的平衡,30.05.2020,123,5.U1和R2变化对机械特性的影响,(1)U1变化对机械特性的影响,T2,30.05.2020,124,(2)R2变化对机械特性的影响,R2,Tst,n,硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。,软特性：负载增加时转速下降较