注册电气工程师基础考试视频课程笔记1VIP

1、第五节变压器与电动机一、理想变压器变压器是最经常使用的电气设备之一。利用变压器能够进行电压、电流和阻抗的变换。设与电源相联接的原边绕组（亦称低级绕组或一次绕组）的匝数为N1,与负我相联接的副边绕组（亦称次级绕组或二次绕组）的匝数为N2,匝数比K=N1/N2,那么电压变换却如K（851）电流变换加斗K"2）阻抗变换Z产成（双）Z1为从变压器原边端口看进去的等效负载阻抗，或称折合到变压器原边电路的等效负载阻抗。二、三相异步电动机的利用（一）转速和转向三相异步电动机的转速n,也确实是它的转子转速，取决于定子绕组通以三相交流电后产生的旋转磁场的转速nO（称为同步转速）。同步转速可用下式计算。

2、二（转/分，r/min）（8-5-4）式中fl电源频率；P一一电动机的磁极对数。异步电动机的转速n<nOo转差率s是用来表示n与nO相差程度的物理量，(8-5-5)一样异步电动机在额定负载时的转差率为1%9%,而在起动开始刹时由于"0,而s=l为最大。式（8-5-5）也可写成”=（）孙（8-5-6）表8-5-1为三相异步电动机的磁极对数与同步转速和电动机转速（当s=3%）之间的数量关系。P与0及的关系表8.5.1P123456n()(r/rnin)300015001000750600500n(r/min)29101455970728582485三相异步电动机的型号中，最后一名数

3、字是表示磁极数的。例如Y132-4,型号说明了该电动机为4极（即P=2）电机。依照那个数字就能够够判定电动机的转速，反过来也能够依照转速确信磁极数。异步机的转向与旋转磁场的转向相同。要改变电动机转向，只要任意对调两根联接电源的导线即可。(二)电磁转矩异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通与转子电流相互作用而产生的。转矩与定子电压的平方成正比.并与转子回路的电阻和感抗、转差率以及电动机的结构有关。I.额定转矩tn：电动机在额定负载时的转矩。Tn=9550(单位，牛顿米，Nm)(8-5-7)式中电动机的额定输出功率(kW)；“N电动机的额定转速(r/min)o2 .负载转矩Tl：电动机在实际负载下

4、发出的实际转矩。Tl=9550,(N-m)(8-5-8)式中P2电动机的实际输出功率(kW);n电动机的实际转速(r/min)o3 .最大转矩Tnwa：电动机能发出的最大转矩。7E二小(8-5-9)式中I为电动机的过载系数，一般为1.82.2。电动机发出最大转矩时对应的转速为临界转速临界。4 .起动转矩7；t：电动机起动时发出的转矩。一般有(8-5-10)Tsl=(1.0-2.2)Tn接电根接电源图&5-2定子绕组的星形联接和三角形联接(三)星形接法和三角形接法.鼠笼式异步电动机接线盒内有6根引出线，分别标以5、5、V、V?、W和W2o其中U1和L是定子第一相绕组的首末端，V,和V2、

5、W|和wiW2分别是第二相和第三相绕组的首末端。定子三相绕组的联接法有星形和三角形两种，见图8-5-2o(四)功率、效率和功率因数电动机的输入功率匕=4UJlcos夕(8-5-11)式中Ul和IL分别为线电压和线电流，一是电动机的功率因数。电动机的输出功率匕匕，其差值为电动机本身的功率损耗，包括铜损、铁损以及机械损耗。电动机的效率行言(85一般约为72%93%。图&5-3星-三角起动器接线简图电动机的功率因数在额定负载时约为0.7-().9,轻载和空载时很低，约为().20.3故应适当选用电动机容量,避免“大马拉小车”，更要缩短空载运行时间C(五)起动问题:相片步电动机的起动电流为额定

6、电流的47倍。这么大的电流对非频繁起动的电动机本身来讲，由于起动时间很短,不会造成过热，但会使线路上电压降大增，从而使贷载端电压降低.影响邻近负载的T.作,所以有必要采取措施来降低起动电流。此外，对于重载起动的电动机，如果其起动转矩不足以起动，还要设法提高其起动转矩“三相异步电动机根据其转子的结构分成鼠笼期啰”两种.鼠笼式异步电动机的强动方法行比接起动和降压起动两种1 .鼠笼式异步电动机的直接起动给电动机加卜.额定电压直接起动，亦称仝压起动.这种方法简单可靠，只要电网容量允许，起动不太频繁的电动机通常都采用此法。此法起动电流大，只适用于小型电动机各地电业局对多大电动机能采用外接起动有各自把规定

7、，例如有的地区规定，有专用变压器供电时，不经常起动的电动机容虽小于变压器容量30%的，频繁起动的电动机容量小尸25%的，允许直接起动；无专用变压器供电时,电动机宜接起动产生的电压降不应超过5%10%,一般20-30kW以下的电动机可采用直接起动。宜接起动采用的设备有组合开关、铁壳开关和磁力起动器等。2 .鼠笼式异步电动机的降压起动如果电动机容展较大，直接起动引起电网电压降落过大，则需要采取降压起动方式.即起动时降低加在电动机定子绕组I的电压.以减少起动电流.起动完毕后再恢复全压供电降压起动常用的有星形-三角形换接起动和自朋降压起动两种(1)星形-三角形(Y-A)换接起动采用此法的电动机正常运行

8、时必须是三角形接法的(目前一般4kW以上异步机都设计成三角形接法)在起动时接成星形，这时定子绕组仅承受电源相电压,等到转速上升接近额定值时再换接成三角形全压运行,由于星形起动时的电压仅为三角形直接起动时的1/0，所以起动电流和起动转矩都下降至直接起动时的W，可见此法仅适用于空载或轻载起动的情况C实现这种换接起动的设备叫做星-三角起动器，图8-5-3是它的接线简图。(2)自耨降压起动白耦降压起动是利用三相白酒变压器来达到起动时图8-5-4自耦降压起动接线简图降低定子绕组端电压的目的，其接线如图8-5-4所示。起动时将开关Q?扳至“起动”位置，这时定子绕组由自耦变压器中间抽头供电，电压降低使起动电

9、流减小，等到转速升至额定值,再将Qz扳至“工作”位置，切除自耦变压器全压运行。实现这种起动法的设备称为自耦降压起动器。一般自耦变压器行三档抽头，输出电压分别为电源电压的55%、64%和73%（或40%、60%或80%）,可根据对起动电流和起动转矩的不同要求选用和调整。'山于起动转矩也随电炫的降低而成平方地降低，故自耦降压起动只适用于空载或轻载起动°通常自耦降压起动的电动机容量比星-三角换接起动的电动机容量来得大、且可适用于正常运行时接成星形的电动机。3 .绕线式异步电动机转子电路串电阻起动图8-5-5所示是绕线式异步电动机转子外接电阻的起动方法。加大转子电阻可以减小转子电流从

10、而减小定子电流，还可增大起动转矩，适用型求起动营矩大的组产机械,如卷扬机、起重机、转炉和球磨机等c起动时使转子所出电阻最夫丁腐善转速上升，逐了切I除电阻，最后全部切除，进入正常运行。.图8-5-5绕线式异步电动机转子串电阻起动三、三相异步电动机的常用继电接触器控制（一）常用低压控制电器1 .闸刀开关图8-5-6间出了两种闸刀开关的外形图和符号*闸刀开关通常作电源开关，额定电压图8-5-6闸刀开关（a）底一刀开关:（fc）用连杆操作的闸刀开关；（-三极开关符，有250V和500V两种,额定电流为10A500Ao闸刀的极数有单极、双极和三极三种。2 .组合开关结构见图8-5-7所示。在实验室和机床

11、电气操纵线路顶用作电源开关，也可用来直接起动和停止小容量鼠笼式异步电动机。组合开关有单极、双极、三极和四极等几种，额定电流有10、2五、60、100A等多种。图8-5-7组合开关结构图3 .按钮按钮的外形、结构和符号见图8-5-8o按钮是用来接通和断开操纵电路的，仅流过小电流。图8-5-8（6）中2是通过金属桥片连通的动触点，1和3是静触点。在常态下（即按钮未按下时），1是断开的，称为常开触点，而3是通过2接通的，称为常闭触点。按下按钮时3先断开而后1通过2接通。松开手后按钮乂恢复常态，1先断开而后3乂接通。常开触点1单独利历时确实是一个常开按钮（亦称起动按钮），常闭触点3单独利历时确实是一个

12、常闭按钮（亦称停止按钮），触点1和3联合利用，确实是一个组合按钮。图心,8校钮的外形、结构和符号 （a外彩1 （5）结构；S）符号4 .交流接触器nrKM图外5/接触器外形、原理及符号主点；常闭触点,；常开触点；嫌婚交流接触器用来接通和断开电动机或其他电气设备的主电路，其主触点流过大电流。图8-5-9表示它的外形、原理及符号。接触器的要紧结构由电磁铁和触点两大部份组成。电磁铁由铁芯和线圈组成，而铁芯又包括动铁芯和静铁芯两部份。为减少铁损，铁芯由彼此绝缘的硅钢片叠成，线圈那么套在山字形静铁芯上。触点分主触点和辅助触点两种，其中主触点是通、断主电路的，容量大，往往设有灭弧装置，主触点是常开触点（未

13、动作时是断开的）。辅助触点是接在操纵线路中的，容量小，有常开和常闭（未动作时是接通的）之分。当线圈通电，产生电磁吸力，使动铁芯吸合，同时带动金属桥片动作，使主触点闭合，接通主电路，同时常开辅助触点也闭合，而常闭辅助触点打开。当线圈断电，吸力消失，依托弹簧力使动铁芯释放，各触点恢复常态。选用交流接触器要注意主触点的额定电流和铁芯线圈的额定电压，和辅助触点的数量。5 .热继电器图8-5-10热继电器的原理图和符号1一热元件；2一双金片片；3一板扣；4弹簧；5常用触点；6一按曲I热继电器是用来作电动机长期过我爱惜的，其原理图见图8-510。图中1为热元件，串接在主电路中，2是双金属片。当主电路中电流

14、超过许诺值使双金属片受热，由于两层金属热膨胀系数不同,一段时刻后双金属片向上弯曲而脱扣，板扣3在弹簧4的拉力下使接在操纵线路中的常闭触点5断开,从而使操纵线路失电，主电路断开。按下复位按钮6即可使热继电器复位。6 .自动空气断路器亦称白动开关，用于接通和断开主电路，具有短路、过我和失压等多种爱惜，平安靠得住。（二）三相鼠笼式异步电动机直接起动操纵1 .单向直接起动的操纵电路图8511是单向直接起动的主电路（左侧）和操纵电路（右边）。起动时先合上开关Q,不带负荷接通电源。FU是熔断器，起短路爱惜作用。再按下按钮SB：,接触器KM线圈通电KM主触点闭合,电动机M起动KM辅助触点闭合，自锁,M连续运

15、转由于松手后SB二复位断开，由KM辅助触点闭合自锁。停止时按下按钮SB：,广KM主触点打开，电动机M停转SBLKM线圈失电一KM辅助触点打开，自锁打开,为下次起动作好准备图8-5-11单向直接起动主电路和控制电路误动作会使电源发生短路。图（a）控制电路中,要改变转向,必须先停车。如果运行时长期过载，热继电器FR的热元件受热弯曲脱扣使其常闭触点打开，控制线路断开,KM线圈失电而使其主触点打开,于是主电路断电,起到了保护作用。以上一套装置包括交流接触器和热继电器.称为磁力起动器。2 .正反转控制鼠笼式异步电动机的正反转控制电路如图8-5-12所示。电路中运用两只交流接触器，一只用于正转控制，另一只用于反转控制。图（a）中，在一个接触器线圈电路中串入了另一个接