常用建筑电气设备第二章152

建筑电气技术桂林电子科技大学•建筑环境教研室杨建波2007.09Tel2章常用建筑电气设备绪言：通过本节内容的学习，了解并掌握建筑电气中常用电气设备的工作原理、结构、特性、型号、图形符号、应用要点等相关知识，为正确选择和合理使用这些电器打下基础。内容框架：变压器电动机常用高压电气设备常用低压电气设备重点/难点：各电气设备的工作原理和特性。preceding2006年7月13日星期四2第1节概述

电气设备→电器电器对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用。在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用极为广泛。2006年7月13日星期四3第1节概述1.1常用电器的分类继电接触式控制系统--由控制电器组成的自动控制系统。按工作电压等级分高压电器--用于交流电压1200V，直流电压1500V及以上电路中的电器。例如：高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器等。低压电器--用于交流电压1200V，直流电压1500V以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器。例如：接触器、继电器等。2006年7月13日星期四4第1节概述按动作原理分手动电器--用手或依靠机械力进行操作的电器。如：手动开关、控制按钮、行程开关等主令电器。自动电器--借助于电磁力或某个物理量的变化自动进行操作的电器。如：接触器、各种类型的继电器、电磁阀等。2006年7月13日星期四5第1节概述按用途分控制电器--用于各种控制电路和控制系统的电器。如接触器、继电器、电动机起动器等。主令电器--自动控制系统中发送动作指令的电器。如按钮、行程开关、万能转换开关等。保护电器--用于保护电路及用电设备的电器。如熔断器、热继电器、各种保护继电器、避雷器等。执行电器--用于完成某种动作或传动功能的电器。如电磁铁、电磁离合器等。配电电器--用于电能的输送和分配的电器。如高压断路器、隔离开关、刀开关、空气断路器等。2006年7月13日星期四6第1节概述按工作原理分电磁式电器--依据电磁感应原理来工作。如接触器、各种类型的电磁式继电器等。非电量控制电器--依靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器。如刀开关、行程开关、按钮、速度继电器、温度继电器等。2006年7月13日星期四7第1节概述1.2电器的作用低压电器是构成低压控制电路的最基本元件。低压控制电器作用：能够依据操作信号或外界现场信号的要求，自动或手动地改变电路的状态、参数，实现对电路或被控对象的控制、保护、测量、指示、调节。工作过程：将一些非电信号或电量信号转变为非通即断的开关信号或随信号变化的模拟量信号，实现对被控对象的控制。2006年7月13日星期四8第1节概述低压电器的具体作用：控制作用--如电梯的上下移动、快慢速自动切换与自动停层等。保护作用--能根据设备的特点，对设备、环境以及人身安全实行自动保护，如电动机的过热保护，电网的短路保护、漏电保护等。测量作用--利用仪表及与之相适应的电器，对设备、电网或其它非电参数进行测量。如电流、电压、功率、转速、温度、湿度等。2006年7月13日星期四9第1节概述调节作用--低压电器可对一些电量和非电量进行调整，以满足用户的要求。如柴油机油门的调整、房间温度和湿度的调节、光照度的自动调节等。指示作用--利用低压电器的控制、保护等功能，检测出设备运行状况与电气电路工作情况。如绝缘监测、保护掉牌指示等。转换作用--在用电设备之间转换或对低压电器，控制电路分时投入运行，以实现功能切换。如励磁装置手动与自动的转换、供电的市电与自备电的切换等。2006年7月13日星期四10第1节概概述常用低低压电电器的的主要要种类类及用用途2006年7月13日星星期期四11第1节概概述2006年7月13日星星期期四12第1节概概述2006年7月13日星星期期四13第1节变变压器器1.1变压器器功能能与分分类变压器器---根据电磁感感应原原理制成的的一种种电能转转换设设备，用来来将交交流电电由一一种等等级的的电压压与电电流转转换为为同频频的另另一种种等级级的电电压与与电流流。mainbody2006年7月13日星星期期四14第1节变变压器器变压器器分类类：按相数数分：：单相、、三相相或多多相；；根据作作用分分：升压变变压器器、降降压变变压器器、接接地变变压器器；按用途途分：：用于电电力系系统的的电力力变压压器、、用于于局部部动力力和照照明的的小容容量变变压器器、用用于传传递信信号的的耦合合和控控制变变压器器；根据绕绕组数数量分分：自耦变变压器器、两两绕组组变压压器、、三绕绕组变变压器器；根据冷冷却方方式分分：自冷干干式变变压器器、风风冷干干式变变压器器、自自冷油油浸式式变压压器、、风冷冷油浸浸式变变压器器、水水冷油油浸式式变压压器。。mainbody2006年7月13日星星期期四15第1节变变压器器1.2变压器器的结结构与与工作作原理理1、变压压器的的结构构两个或或两个个以上上绕组组(线圈)，绕在在一个个公共共铁心心上；；铁心心和绕绕组组组合成成变压压器的的主体体。基本结结构组组成：：电路部部分，，即一一次绕绕组和和二次次绕组组；磁路部部分,由硅钢钢片叠叠成的的铁心心柱；；其他辅辅助结结构：：油箱；；绝缘套套管；；油位计计；温度计计；储油柜柜。mainbody2006年7月13日星星期期四16第1节变变压器器单相变变压器器的结结构：：心式变变压器器：绕组装装在铁铁心的的两个个铁心心柱上上。单单相变变压器器的结结构比比较简简单，，有较较大的的绝缘缘空间间，用用于功功率大大、电电压高高的变变压器器．以以减少少用铁铁量，，电力力变压压器大大部分分采用用心式式变压压器；；壳式变变压器器：铁心包包围着着绕组组的上上下和和两侧侧，这这种机机械强强度较较好，，铁心心散热热条件件好，，但工工艺复复杂，，用铜铜量大大，用用于功功率较较小的的干式式变压压器。。mainbody2006年7月13日星星期期四17第1节变变压器器(1)变压器器铁心心：作用:构成磁磁路，，支撑撑绕组组。由垂直直的铁铁心柱柱和水水平的的铁轭轭两部部分组组成。。为减减小涡涡流损损耗，，铁心心用o．35mm厚的硅硅钢片片交错错叠装装而成成，硅硅钢片片表面面涂有有绝缘缘漆并并经氧氧化处处理形形成绝绝缘层层。mainbody2006年7月13日星星期期四18第1节变变压器器(2)变压器器的绕绕组(线圈)：作用:变压器器的电电路部部分，，是构构成交交流电电的通通路，，通以以励磁磁电流流建立立磁场场。小功率率的单单相变变压器器的绕绕组多多用高高强度度漆包包线绕绕制；；大功功率的的三相相变压压器的的绕组组可用用扁铜铜线或或铝线线绕制制。绕绕组的的形状状多为为圆筒筒形。。低压压绕组组靠近近铁心心，高高压绕绕组同同心地地套在在低压压绕组组的外外面。。一次绕绕组：：变压器器接电电源一一边的的绕组组；二次绕绕组：：接负载载一边边的绕绕组。。变压器器的铁铁心、、一次次绕组组和二二次绕绕组之之间是是彼此此绝缘缘的。。mainbody2006年7月13日星星期期四19第1节变变压器器2．工作作原理理利用电磁感感应原原理将电源源的电电能传传递到到负载载中。。变压器器的一一次绕绕组与与交流流电源源Ui接通后后，经经绕组组流过过交变变电流流Ii，铁心心中便便有交交变磁磁通φ，即一一次绕绕组从从电源源吸取取电能能转变变为磁磁能；；φ在铁心心中同同时交交(环)链一次次、二二次绕绕组，，由于于电磁磁感应应作用用，分分别在在一次次、二二次绕绕组上上产生生频率率相同同的感感应电电动势势E1、E2，根据据电磁磁感应应定律律，绕绕组的的感应应电动动势正正比于于它的的匝数数。如果此此时二二次绕绕组接接通负负载，，在二二次绕绕组感感应电电动势势作用用下，，便有有电流流输出出给负负载，，铁心心中的的磁能能又转转换为为电能能。mainbody2006年7月13日星星期期四20第1节变变压器器3．变压压器的的空载载运行行特性性与电电压变变换空载运运行状状态---变压器器一次次绕组组接交交流电电源、、二次次绕组组未接接负载载的工工作状状态。。变压器器空载载运行行时，，其二二次绕绕组开开路，，I2=0，此时时一次次绕组组中的的电流流I0称为空载电电流或或励磁磁电流流。由于I2=0，二次次绕组组对一一次绕绕组的的工作作状态态没有有任何何影响响，变变压器器在传传递电电能的的过程程中，，铁心心的交交变磁磁通，，在一一次、、二次次绕组组中的的每一一匝线线圈中中都产产生相相同的的感应应电动动势。。mainbody2006年7月13日星星期期四21第1节变变压器器空载运运行时时：E--绕组产产生的的感应应电动动势；；N--绕组匝匝数；；变压器器空载载时，，一次次绕组组电阻阻及电电抗的的电压压降甚甚小。。U--绕组端端电压压；K--变压器器的电电压比比；结论：：变压器器的电电压比比近似似等于于一次次、一一次绕绕组的的匝数数之比比，可可见变变压器器具有有变换换电压压的功功能。。降压变变压器器：电电压比比K＞1；升压变变压器器：K＜1。mainbody2006年7月13日星星期期四22第1节变变压器器4．变压压器的的负载载运行行特性性与电电流变变换负载运运行状状态---变压器器二次次绕组组接上上负载载ZL。变压器器在负负载运运行状状态下下，二二次绕绕组中中有电电流I2通过，，二次次绕组组的磁磁动势势I2N2产生磁磁通，，其中中大部部分通通过铁铁心而而闭合合(小部分分是漏漏磁通通)。此时时，铁铁心中中的主主磁通通由φm是一个个由一一次、、一次次绕组组的磁磁动势势共同同产生生的合合成磁磁通。。mainbody2006年7月13日星星期期四23第1节变变压器器但实际际上铁铁心中中主磁磁通的的幅值值在变变压器器空载载或有有负载载时是是差不不多恒恒定的的。有有：I--绕组的的电流流；N--绕组匝匝数；；可见：：(1)一次、、二次次绕组组的磁磁动势势在相相位上上近似似反相相，即二次次绕组组的磁磁动势势对一一次绕绕组的的磁动动势有有去磁磁作用用。变变压器器由空空载到到负载载运行行时它它的一一次电电流从从I0增大到到I1，以抵抵偿二二次绕绕组磁磁动势势对一一次绕绕组磁磁动势势的去去磁作作用，，从而而维持持主磁磁通恒恒定不不变。。(2)一次、、一次次绕组组的电电流关关系为为：一次、、二次次绕组组中电电流之之比等等于其其电压压比K的倒数数，即即变压压器变变换电电流的的功能能。负载变变化，，但其其电压压比K仍不变变，所所以当当负载载增加加时，，I1随着增增大，，而I2也必须须相应应增大大。mainbody2006年7月13日星星期期四24第1节变变压器器5．变压压器的的阻抗抗变换换变压器器的阻阻抗变变换功功能---实际的的负载载阻抗抗ZL并没有有改变变，而而是通通过变变压器器改变变了从从一次次侧看看进去去的等等效阻阻抗Z’L。故：变变压器器具有有变换换电压压、变变换电电流和和变换换阻抗抗的三三种特特性。。mainbody2006年7月13日星星期期四25第1节变变压器器【例】某信号号源的的电动动势E为10V，内阻阻R0为500Ω，负载载电阻阻RL为5Ω，当RL折算到到原边边的等等效电电阻与与R0相等时时，求求变压压器的的变比比以及及负载载得到到的功功率。。如果果将该该负载载直接接与信信号源源联接接时，，负载载得到到的功功率又又为多多少？？2006年7月13日星星期四26第1节变压压器2006年7月13日星星期四27第1节变压压器1.3变压器的的运行特特性1．变压器器的外特特性对用电设备备来说，，变压器器相当于于电源；；对变压压器来说说，用电电设备就就是负载载。变压器一一次、二二次绕组组既有电电阻又有有电抗，，当电流流通过时时，必然然产生电电压降。。从而使使二次电压压随负载载的增减减而变化化。变压器的的外特性性---由于负载载电流I2变化引起起的输出出端电压压U2的变化的的特性曲曲线。mainbody2006年7月13日星星期四28第1节变压压器当I2＝0时，二次电压压U2＝U2N，变压器器二次绕绕组空载载电压U20=U2N，U2N称为二次次绕组的的额定电电压。当负载为为电阻时时，cosφφ＝1.0，变压器器二次输输出电压压逐渐降降低，下下降并不不多；当负载为为感性时时，cosφφ<1.0，随着变变压器二二次负载载电流I2增大，变变压器二二次输出出电压下下降较大大，其原原因是去磁作用用较强。当负载为为容性时时，cosφφ<0，随着变变压器二二次负载载电流I2增大，变变压器二二次输出出电压增增大，其其原因是是对变压压器磁路路中的主主磁通的的助磁作用用较强。mainbody2006年7月13日星星期四29第1节变压压器2．变压器器的电压压调整率率电压调整整率---从空载到到满载（（I2=I2N），二次次电压变变化的数数值与空空载电压压的比值值。U20----变压器的的二次空空载电压压(kv)；U2----变压器的的二次输输出额定定电流时时的端电电压(kv)；电力变压压器的电电压调整整率一般般约为2％～3％。mainbody2006年7月13日星星期四30第1节变压压器3．变压器器的损耗耗和效率率(1)变压器的的损耗变压器运运转时是是有损耗耗的，损损耗分：：铜损耗：：指变压器器在负载载运行时时，一次次、二次次绕组电电流(I1、I2)在各自绕绕组的电电阻(R1、R2)上所消耗耗的有功功功率，，可变损损耗即：：铁损耗：：是由磁滞滞损耗及及涡流损损耗两部部分构成成的。不不变损耗耗:mainbody2006年7月13日星星期四31第1节变压压器磁滞损耗耗(Ph)：磁滞现象象---变压器铁铁心中的的磁通是是交变的的，在交交变励磁磁的情况况下，磁磁通的变变化滞后后于电流流的变化化的现象象。磁滞现象象的存在在造成铁铁心发热热，即有有能量损损耗，称称为磁滞滞损耗。。涡流损耗耗(Pe)：涡流损耗耗为铁心心内部。。涡流---交变磁通通产生的的感应电电动势引引起的电电流在铁铁心内形形成环流流。涡流流使铁心心发热而而消耗的的能量，，称为涡涡流损耗耗。mainbody2006年7月13日星星期四32第1节变压压器(2)变压器的的效率变压器在在运行时时，其输输入的有有功功率率P1为输出有有功功率率P2与铜损耗耗Ph和铁损耗耗PFe之和，即即:变压器效效率---变压器输输出有功功功率P2与输入有有功功率率Pl的比值。。变压器的的损耗很很小．所所以效率率很高，，通常在在95％以上。。在一般般变压器器中，当当负载为为额定负负载的50％一58％时，效效率达到到最大值值。mainbody2006年7月13日星星期四33第1节变压压器1.4变压器的的铭牌变压器的的铭牌表表明了：：型号、、各种额额定数据据、使用用条件等等。国产的中中、小型型电力变变压器的的主要型型号有：：S7、SL7、S9、SC8、SCL2等。三相电力力变压器器的铭牌牌：mainbody2006年7月13日星星期四34第1节变压压器变压器的的型号的的含义如如下：如：S9-1000/10表示三相相铜绕组组油浸式式（自冷冷式）变变压器，，设计序序号为9，容量为为1000kVA，高压绕绕组额定定电压为为10kV。mainbody2006年7月13日星星期四35第1节变压压器1．额定电电压一次绕组组额定电电压U1N---变压器在在额定运运行条件件下，根根据变压压器的绝绝缘等级级和允许许的发热热条件所所确定的的一次绕绕组的电电压值。。二次绕组组额定电电压U2N---在变压器器的一次次绕组加加上额定定电压，，二次绕绕组空载载时的电电压值。。mainbody2006年7月13日星期期四36第1节变压器器2．额定电流流额定电流---是根据变压压器的长期期允许发热热条件而规规定的满载载电流值。。三相变压器器：单相变压器器：mainbody2006年7月13日星期期四37第1节变压器器3．额定容量量额定容量---变压器在额额定使用条条件下的输输出视在功功率(S)。见上式。。视在功率(S)：即交流电压压和交流电电流的乘积积。视在功功率包括两两部分：有有功功率（（Ｐ）和无无功功率（（Ｑ）。mainbody2006年7月13日星期期四38第1节变压器器1.5变压器的调调压方式适当地改变变一次、二二次绕组的的匝数，就就可以达到到变换电压压的目的。利用变换变变压器一次次绕组分接接头来调节节变压器二二次绕组的的电压，这这是最常用用也是最基基本的调压压方式。变压器变换换分接头的的调压方式式，分为无载调压和和有载调压压两种。mainbody2006年7月13日星期期四39第1节变压器器1.6三相变压器器的联接一次（或二二次）绕组组的联接方方式：星形（Y）联接：三角形（△△）联接：：三相变压器器的常见联联接组：mainbody2006年7月13日星期期四40第1节变压器器1.7自耦变压器器工作特点:是一次、二二次绕组不不仅有磁的的联系，而而且有电的的联系。自耦变压器器的工作原原理与双绕绕组变压器器相同。一次、二次次电压和它它们的匝数数成正比，，即一次、二次次电流和它它们的匝数数成反比，，即要把把—次、、二二次次绕绕组组的的公公共共端端接接零零。。mainbody2006年7月13日星星期期四四41第1节变变压压器器1.8电焊焊变变压压器器电焊焊变变压压器器是是为为焊焊接接金金属属工工件件而而设设计计的的特殊殊变变压压器器。特点点：：因为为在在焊焊接接过过程程中中，，电电焊焊变变压压器器的的负负载载经经常常处处于于从从空空载载（（当当焊焊条条与与工工件件分分离离时时））到到短短路路（（当当焊焊条条与与工工件件接接触触时时））或或者者从从短短路路到到空空载载之之间间急急剧剧变变化化的的状状态态，，所所以以，，要要求求电电焊焊变变压压器器具具有有急剧剧下下降降的的外外特特性性。这这样样，，短短路路时时，，由由于于输输出出电电压压迅迅速速下下降降，，副副边边电电流流也也不不至至于于过过大大；；空空载载时时，，由由于于副副边边电电流流为为零零，，输输出出电电压压能能迅迅速速恢恢复复到到点点火火电电压压。。mainbody2006年7月13日星星期期四四42第2节异异步步电电动动机机2.1电动动机机的的转转动动原原理理1．三三相相异异步步电电动动机机的的结结构构两个个基基本本部部分分：：定子子(固定定部部分分)--由机机座座和和装装在在机机座座内内的的圆圆筒筒形形铁铁心心组组成成。。铁铁心心的的内内圆圆周周表表面面冲冲有有槽槽，，放放置置对对称称的的三三相相绕绕组组UlU2、VlV2、W1W2，汇汇成成六六个个端端头头分分别别引引到到接接线线盒盒中中，，可可以以联联结结成成Y形或或△△形形。。转子子(旋转转部部分分)--在构构造造上上分分成成两两种种型型式式：：笼笼型型和和绕绕线线转转子子型型。。转转子子铁铁心心是是圆圆柱柱状状，，用用表表面面冲冲槽槽型型的的硅硅钢钢片片叠叠制制而而成成。。将将铁铁心心装装在在转转轴轴上上，，转转轴轴承承受受机机械械负负载载。。是是三三相相、、并并连连成成Y形。mainbody2006年7月13日星星期期四四43第2节异步电电动机mainbody2006年7月13日星期四四44第2节异步电电动机mainbody2006年7月13日星期四四45第2节异步电电动机2．转子转动原原理定子绕组通入三相电流产生随电流的的交变而在空空间中不断地地旋转着的旋转磁场旋转磁场切割转子导体，在在其中感应出电动势势，在闭合导体体中产生电流转子导体电流流与旋转磁场场相互作用而而产生电磁转矩，使电动机转转动。mainbody2006年7月13日星期四四46第2节异步电电动机3．旋转磁场的的方向电动机转子转转动的方向和和旋转磁场旋旋转方向是相相同的。在三相电路中中，电流出现现正幅值的顺顺序依次为U1-V1-W1。因此磁场的的旋转方向与与这个顺序一一致，如果将将联结于三相相电源的三个个相序中任意两相对调调后，使电动机机旋转磁场的的方向相反，，从而使电动动机转子跟着着改变方向，，即反转。mainbody2006年7月13日星期四四47第2节异步电电动机2.2三相异步电动动机的极对数数和转速1．三相异步电电动机的极对对数P旋转磁场有一对极：在三相绕组组中，定子每相绕组只有有一个线圈，，三相绕组的的始端之间存存在1200空间角度。旋转磁场有两对磁极：定子每相绕组两个个线圈串联。。各绕组的始始端之间相差差600。mainbody2006年7月13日星期四四48第2节异步电电动机2．三相异步电电动机的转速速异步电动机的的转速与旋转磁磁场的转速有有关。p对磁极时，磁磁场转速n0为：可见：旋转磁场的转转速n0的大小与电流流频率f1成正比，与磁磁极对数p成反比。一台三相异步步电动机，f1和p通常是一定的的，所以磁场场转速n0为常数。供电系统的频频率为50Hz，不同磁极对对数的旋转磁磁场的转速n0：mainbody2006年7月13日星期四四49第2节异步电电动机异步电动机转转子的转速n≠旋转磁场的转转速n0。（n<n0）如果转子的转转速与旋转磁磁场的转速相相等，则转子子与旋转磁场场之间就没有有相对运动，，磁力线就不不切割转子导导体，转子电电动势和电流流以及电磁转转矩也就不能能产生。即“异步”通常称旋转磁磁场的转速n0为“同步转速””。转差率s：表征转子转速速n与同步转速n0之间相差的程程度。转差率s很小，一般s=0.001～0.009。mainbody2006年7月13日星期四四50第2节异步电电动机2.3电动机的机械械特性1．异步电动机机的转距特性性电磁转矩的大大小和转子电电流的大小及及气隙磁场的的强弱有直接接关系。转子电流愈大大、磁场愈强强，电磁转矩矩也就愈大。。还和转子电路路的功率因数有一定关系。。对于己制好的的电动机的电磁转矩T只与转差率s有关。mainbody2006年7月13日星期四四51第2节异步电电动机转矩特性曲线线T=f(s)：起动转矩---电动机起动的的瞬间s＝1时的转矩Tst；转子达到同步步转速时s＝0，转子电流为为零（转、定定子间无相对对转速，电磁磁转矩就不能能产生），转矩T也为零；最大转矩---当s达到某一值sm（临界转差率率）时，电磁磁转矩达到最最大值Tm。一般异步电电动机的sm在0.04～0.14之间。额定转矩---对应于额定负负载时的转矩矩TN。额定转差率率sN。mainbody2006年7月13日星期四四52第2节异步电电动机2．异步电动机机机械特性曲曲线n＝f(T)：“电动机稳定定运行区”---BD这一运行区域域。“不稳定运行行区”---CB段。mainbody2006年7月13日星星期期四53第2节异异步步电动动机分析：：电动机机在旋旋转时时，作用在在轴上上的转转矩有：电电动机机产生生的电磁转转矩T和作用用在轴轴上的的机械负负载转转矩。电动机机在起动瞬瞬间n＝0，电动动机的的电磁磁转矩矩为起动转转矩Tst、，如如果电电磁转转矩小于负载转转矩，，电动动机将将无法起起动，反之之，电电动机机的转速n将不断断上升升。电动机机的电电磁转转矩将将开始始沿着着机械械特性性曲线线的CB段上升，经过过最大大转矩矩Tm后沿着着曲线线BD段减小小。当电磁磁转矩矩等于负载转转矩时时，电电动机机以稳定的的转速速n运行。。若机械负负载增增加，在曲曲线BD段上，，随着着电动动机转转速的的下降降，电电磁转转矩将将增加加。当当电磁磁转矩矩等于于负载载转矩矩时，，电动动机达达到新的平平衡点点稳定运运行。。若电动动机轴轴上负载转转矩减减小时，电电动机机的转速将将增加加，此时时电动动机以以较高高的转转速运运行在在BD段。mainbody2006年7月13日星星期期四54第2节异异步步电动动机2.4电动机机的铭铭牌mainbody2006年7月13日星星期期四55第2节异异步步电动动机1．型号号型号具具体说说明如如下：：mainbody2006年7月13日星星期期四56第2节异异步步电动动机2．功率率指电动动机在在额定运行情情况下下机轴轴上输出的的机械械功率率。3．电压压指电动动机的的额定电电压，它表表示电电动机机定子绕绕组某种接接法时时(Y、Δ)应加的的电源线线电压压。4．电流流指电动动机的的额定电电流，它表表示电电动机机在额额定电电压下下，轴轴上输输出额额定功功率时时的定子线线电流流。mainbody2006年7月13日星星期期四57第2节异异步步电动动机5．联结结指定子三三相绕绕组的的接法法。在接接电源源之前前，六六个引引出线线端（（U1、U2、V1、V2、W1、W2）必须须正确确连接接（Y型或△△型））。其中U1、U2表示第第一相相绕组组始末末端，，V1、V2是第二二相绕绕组始始末端端，W1、W2是第三三相绕绕组始始末端端。mainbody2006年7月13日星星期期四58第2节异异步步电动动机6．转速速转速指指电动动机在在额定运行时时的转转速。。7．功率率因数数指电动动机在在额定运行时时定子电电路的功率率因数数。三相异异步电电动机机的功率因因数较较低．额定定负载载时约约为0.7～0.9。轻载和和空载载时更更低，只有有0.2～0.3。8．防护护等级级mainbody2006年7月13日星星期期四59第2节异异步步电动动机9．温升升指电动动机在在运行行中定定子绕绕组发发热而而升高高的温温度。。电动动机的的允许许温升升与绝绝缘的的等级级有关关：mainbody2006年7月13日星星期期四60第2节异异步步电动动机2.5电动机机的起起动、、正反反转与与制动动1．异步步电动动机的的起动动起动过过程---电动机机接通通电源源后，，从转转速为为零瞬瞬间开开始直直到转速稳稳定为止的的过程程。(1)笼型三三相异异步电电动机机的起起动控控制1)直接起起动“直接接起动动”---就是利利用刀刀开关关、接接触器器或电电磁起起动器器等将将电动动机直接接到具具有额额定电电压的的电源源上。。特点：：起动简简单经经济，，但起动电电流大大。当电源源容量量足够够大，，起动动时不不致造造成对对电网网电压压的显显著波波动，，可以以采用用直接接起动动。mainbody2006年7月13日星星期期四61第2节异异步步电动动机补：起起动特特性起动电电流：：刚起动动时，，旋转转磁场场对静静止的的转子子有着着很大大的相相对转转速，，这时时转子子绕组组中感感应出出的电电动势势和产产生的的转子子电流流都很很大。。转子子电流流增大大，定定子电电流必必然相相应增增大。。一般般中小小型鼠鼠笼式式电动动机的的定子子起动动电流流(指线电电流)与额定定电流流之比比值大大约为为5—7。例如Y132M—4型电动动机的的额定定电流流为15.4A，起动动电流流与额额定电电流之之比值值为7，因此此起动动电流流为7×15.4＝107.8A。2006年7月13日星星期期四62第2节异异步步电动动机适用:一般在在设计计规范范中规规定：：当电源源采用用公用用低压压网络络供电电时，，容量量在11kw及以下下时可可采用用全电电压直直接起起动；；当电源源取自自居住住小区区变电电所低低压配配电装装置时时，容容量在在15kw及以上上者可可以来来用全全电压压直接接起动动。可采用用如下下经验验公式式确定定能否否直接接起动动：mainbody2006年7月13日星星期四63第2节异异步电动动机2)减压起动动“减压起起动”---就是利用用某些设设备如自自耦变压压器，或或变换电电动机定定子绕组组的联结结法，使电动机机的端电电压低于于额定值值，借以以减小起起动电流流。适用：直接起动动时电流超过过了允许值值，且起动转矩矩又不需很大大时。①Y—△起动②异步电电动机定定子绕组组串接电电阻的减减压起动动③自耦变变压器减减压起动动mainbody2006年7月13日星星期四64第2节异异步电动动机①Y—△起动起动过程程：起动动时将其其定子绕绕组连接接成星形形，当电机机转速接接近额定定转速（（正常运运行）时时，再换接成三三角形。优点：减压起动动时的电电流为直直接三角角形起动动时的1／3。缺点：减压起动动时的起起动转矩矩也减小小到1／3。适用：三三角形联结的大型三相异步步电动机机空载或或轻载时时起动。。mainbody2006年7月13日星星期四65第2节异异步电动动机②异步电动动机定子子绕组串串接电阻阻的减压压起动起动过程程：闭合开关关Q1，引入三三相电源源，此时时电阻R与电动机机定于绕绕组串联联，电阻分压压使定子绕绕组的电电压小于于电源电电压，电电动机起起动转速速升高后后，闭合合Q2使电阻R短路，电电源电压压全部降降落在电电动机的的定子绕绕组上，，电动机机正常运运行。适用：定定子绕组组为星形形的，一般般功率大于于10kw的笼型异异步电动动机；mainbody2006年7月13日星星期四66第2节异异步电动动机③自耦变压压器减压压起动利用特制制的三相相自耦变变压器将将电动机机减压后后起动。。起动过程程：起动时，，先将Q1闭合，Q2扳向起动动位置。。当转速速接近额额定转速速时，再再将起动动器扳向向运行位位置，切切除自耦耦变压器器。mainbody2006年7月13日星星期四67第2节异异步电动动机(2)三相绕线线转子异异步电动动机的起起动控制制①Y—△减压起动动与笼型异异步电动动机Y—△减压起动动相似。。在绕线转转子异步步电动机机的转子子绕组回回路中串串接附加加电阻，，便有良好好的起动动特性。。绕线转转子异步步电动机机能够减减小起动动电流，，起动转矩矩却较大大。适用：常用于要要求起动转矩矩较大的卷扬机机、锻压压机和起起重机等等生产机机械上。。起动过程程：起动动时（Y型）串接接附加电电阻，随着转转速的上上升，将将附加电电阻逐段切除除，并转接接为△型。注意：起起动电阻阻器仅供供起动使使用，不不可将电电阻器长长期接入入转子电电路。mainbody2006年7月13日星星期四68第2节异异步电动动机②转子回路路串接频频敏变阻阻器起动动起动过程程：刚起动时时，频敏变阻阻器RF呈现最大大的阻抗，，转子的的起动电电流减小小，随着着转于转转速的上上升，感应电动动势频率率降低．因而变变阻器阻抗减小小。起动结结束后，，将频敏敏变阻器器从电路路中切除除。mainbody2006年7月13日星星期四69第2节异异步电动动机2．三相异异步电动动机的正正反转控控制转子旋转转方向与与旋转磁磁场的旋旋转方向向一致，，而旋转转磁场的的旋转方方向完全全取决于于三相电电源的相相序。要想改变变电动机机的旋转转方向，，只需将将三相电电源的相相序改变变即可。。即任意将将三相中中的两相相对调接接于电动动机的定定子绕组组。正转---开关Q闭合时，，电源L1接U相，L2接V相，L3接W相。反转---Q向下合闸闸时，电电源L1接V相，L2接U相，L3接W相，U、V对调，旋转磁场场反转，电动机机反转。。mainbody2006年7月13日星星期四70第2节异异步电动动机3．三相异异步电动动机的制制动控制制电动机断断电后迅迅速停止止或反转转，这就就需要对对电动机机进行制制动，也也就是加加上与转转子转动动方向相相反的转转矩（制动转矩矩）。制动的常用方法法有：机械摩擦擦制动（（可采用用带轮摩摩擦或电电磁抱闸闸）、能能耗制动动（电气气）、反反接制动动（电气气）和发发电反馈馈制动（（电气））等。mainbody2006年7月13日星星期四71第2节异异步电动动机(1)能耗制动动：“能耗制制动”---用消耗转转子的功功能(转换为电电能)进行制动动。在电动机机脱开电电源后，，立即在在定子绕组中通入直流流电流，此直流流电流在在电功机机中产生生一个力力向恒定定的磁场场，产生生的电磁磁转矩与与转子惯惯性旋转转方向相反反，也就是是制动转转矩。制动转矩矩的大小小决定于直直流磁场场的强弱弱和转子子电流的的大小。。直流电流流的大小小一般为电电动机定定子额定定电流的的0.5～1.0倍。而对对绕线转转子异步步电动机机还可调调节转子子电路中中的变阻阻器的电阻值来控制制制动。特点：制动能量量消耗小小，制动动平稳。。适用：某些机床床和桥式式起重机机快速停停车制动动控制。。缺点：需要用直直流电源源。mainbody2006年7月13日星星期四72第2节异异步电动动机(2)反接制动动：将定子三相绕组组的三相相电源的的任意两相相对调旋转磁场场的旋转方向向随即改变变产生制动转矩矩，使电动动机转速速迅速下下降降到0，则停止止。如此此时不拉拉开电源源开关、、电动机机将反转转。特点：在制动过过程中有有较大的电电流，电功率损损耗也较较大，故经济济性较差差，但是是接线简简单、制制动效果果良好。。适用：中型车床床和铣床床的主轴轴电动机机制动和和某些起起重机电电动机制制动。mainbody2006年7月13日星星期四73第2节异异步电动动机(3)发电反馈馈制动：：发电反馈馈制动也也称为发发电机制制动。当电动机机的转子转速速超过电电动机的的旋转磁磁场的转转速n0时，如电电力机车车下坡，，或起重重机快速速下放重重物时。。此时，，转差率率s<0，电磁转转矩方向向与旋转转磁场方方向相反反，从而而产生了了制动力力矩，限限制机车车和起重重机的速速度。适用：电气列车车下坡或或起重机机快速下下卸重物物时限制制速度。。mainbody2006年7月13日星星期四74第2节异步电电动机2.6电动机的选用用与使用1．类型的选择择对于无调速要求的的中小容量的生产机械，，如水泵、通通风机、压缩缩机、金属切切削机床等设设备，要尽可可能选用笼型异步电动机。。对于有一定调速要求，经常起动和容量较较大的生产机械，，如起重机、、卷扬机、电电梯等，可选选用绕线转子异步电动机(能保证起动力力矩)。在异步电动机机不能满足要要求时，可选选用其它类型电动机，如直直流电动机、、同步电动机机等。mainbody2006年7月13日星期四四75第2节异步电电动机2．结构形式的的选择对空气干燥、、灰尘少、无无水土飞溅和和无腐蚀性气气体的场合，，选用防护式；对尘土飞扬、、潮湿或有腐腐蚀性气体的的场合，如脱脱谷场、饲料料加工车间等等，应用封闭式；对有爆炸性气气体的场合，，如石化工业业和煤矿等，，应选用防爆式。mainbody2006年7月13日星期四四76第2节异步电电动机3．转速的选择择额定转速越低，则结构尺寸越大（极数P越大），价格格也高。对于低转速工工作的生产机机械，选用高高转速电动机机(通常是1500r／min)，再另配减速器。电动机转速的的选择，要根根据具体情况况全面综合考考虑。mainbody2006年7月13日星期四四77第2节异步电电动机4．容量的选择择连续工作方式式电动机容量的的选择：长期恒载的水水泵、长期变变载的脱谷机机和粉碎机等等。恒定负载的电电动机容量应应满足：式中PN——电动机的额定定功率(kw)；P2——生产机械的负负载功率(kw)；ηl——生产机械的效效率；η2——传动效率，联联轴器传动1，带传动0.95对选定的电动动机还要进行行过载能力的校验。mainbody2006年7月13日星期四四78第2节异步电电动机短时运行电动机容量的的选择：有些生产机械械，如小型水水电站和渠道道的闸门，工工作时间短，，停歇时间较较长，属于短短时运行负载载。短时运行时间间有10、30、60、90min四个级别，额额定功率与标标堆运行时间间相对应。mainbody2006年7月13日星期四四79第2节异步电电动机重复短时运行电动机容容量的选择：：特点：运行与停歇是是交替进行的的，运行和停停歇的时间均均较短。选择这类电动动机时，应考考虑负载工作作和停歇的时时间长短。国产重复短时时运行电动机机的标准负载载持续率有：：15％、25％、40％和60％四种，重复运运行周期不大于10min。同一型号的电电动机，负载载持续率愈小小，额定功率率愈大，允许许输出的功率率也愈大。mainbody2006年7月13日星期四四80第3节高压电电气设备概念:“一次电路（或或称主电路））“---变配电所中，，承担传输和和分配电能到到备用电场所所的配电线路。“一次设备““---一次电路中所所有电气设备备。（高压：>DC1200V，>AC1500V）“二次电路““---用来测量、控制、、信号显示和和保护一次设备运转转的电路。”二次设备““---二次电路中的的所有电气设设备(如测量仪表、、继电器等)。（低压：<DC1200V，<AC1500V）mainbody2006年7月13日星期四四81第3节高压电电气设备3.1高压断路器作用:是配电装置中中最重要的控制和保护设设备。正常时,用以接通和切切断负荷电流流；短路故障障或严重过负负荷时,借助继电保护护装置的作用用，自动、迅迅速地切断故故障电流。断路器应在尽尽可能短的时时间内熄灭电弧，有可靠的灭灭弧装置。断路器一般与隔离开关配配合使用，“倒闸操作””原则是指：断开电路时，，先断断路器器，后拉隔离离开关；接通通电路时、先先合隔离开关关,后合断路器。。断路器分类：（按其所采用用的灭弧介质不同分）mainbody2006年7月13日星期四四82第3节高压电电气设备1.多油断路器(DW)用绝缘油作为灭弧介质质。断路器油有三三个作用：作为灭弧介质质；断路器切断电电路时作为动动、静触头间间的绝缘介质质；作为带电导体体对地(外壳)的绝缘介质。。依据其额定电电流和断路容容量的大小不不向，分为三三相共用一个个油箱和三相相有单独的油油箱两种。适用：主要安装在35kv以上的电压等等级的用户中中。mainbody2006年7月13日星期四四83第3节高压电电气设备2.少油断路器(SN)用油量很少，，一般约为多多油断路器的的1／10。有户内型和户户外型。均为为每相有单独独的油箱。其其中油只做灭弧介介质，不做绝绝缘介质。特点：体积小、机构构简单、防爆爆防火、使用用安全等。适用：通常35kv以上多为户外外型，10kv及6kv多为户内型。。mainbody2006年7月13日星期四四84第3节高压电电气设备3.空气断路器(KN)采用压缩空气作为灭弧介质质。断路器中的空空气有三个作用：强烈的灭弧，，使电弧冷却却而熄灭；作为动、静触触头间的绝缘缘介质；接通、切断操操作时的动力力。特点：动作快，断流流容量大，但但构造复杂，，价格高。适用：使用在电压等等级为10kv～35kv的电力系统中中。mainbody2006年7月13日星期四四85第3节高压电电气设备4.六氟化硫断路路器(LN)六氟化硫(SF6)气体特性：有优异的绝缘缘能力和灭弧弧能力，与普普通空气相比比，它的绝缘能力约高高2.5～3倍，灭弧能力力则高5～10倍，而且，电弧弧在SF6中燃烧时，电电孤电压特别别低，燃烧时时间也短。适用：频繁操作，同同时也延长了了检修周期。。它的发展速速度很快，电电压等级也在在不断地提高高。mainbody2006年7月13日星期四四86第3节高压电电气设备5.磁吹式断路器器(CN)利用电弧电流通过专门的磁磁吹线圈时产产生吹弧磁场，将电弧熄灭灭。特点：不用油，没有火灾危危险；灭弧性能良好好，多次切断故故障电流后，，触头及灭弧弧室烧损轻微微；灭弧室具具有半永久性性；结构较简简单，体积较较小，重量轻轻；维护简单单等。mainbody2006年7月13日星期四四87第3节高压电电气设备6．真空断路器器(ZN)采用的绝缘介介质和灭弧介介质是高度真空空气气。在高度真空空灭弧室中切切断电路。特点：触头开距小，，动作快；燃燃弧时间短，，灭弧快；体积小，重量量轻，防火防防爆；操作噪噪声小，适于于频繁操作优点。真空断路器的的结构图：mainbody2006年7月13日星期四四88第3节高压电电气设备3.2高压负荷开关关功能:用于接通和切切断负荷电路的开关设备，，具有简单的灭弧装装置，不能切断短路路电路，能通断一定定的负荷电流流和过负荷电电流。通常负荷开关关与熔丝(管形熔断器)串联，借助(管形熔断器的的)熔丝切断短路路电流。FN3有三种形式:无熔断器/有熔断器(2种)型号FN3—10R/400：F——负荷开关；；N——户内，W——户外；3——设计序号；；10——额定电压(kV)；400———额定电流(A)；R——带熔断器。。操动机构一一般选用CS系列的手动动操动机构。。mainbody2006年7月13日星期期四89第3节高压压电气设备备3.3高压隔离开开关一般配电用用隔离开关关大多采用用闸刀垂直转转动式，其典型结结构:功能：主要用来隔隔离电源，，将需要检修的设备与电电源可靠地地断开。特点：断开后有明明显的可见见的断开间间隙。没有专门的的灭弧装置置，不许带带负荷操作作，可以用来来通断一定定的小电流流。分类(按安装地点点)：户内型和和户外型。。型号GN22-10/2000-40：G——隔离开关；；N——户内型；W——户外型；22——设计序号；；10——额定电压(kV)；2000———额定电流(A)；40——2s热稳定电流流有效值(kA)操动机构一一般选用cs系列的手动动操动机构。。mainbody2006年7月13日星期期四90第3节高压压电气设备备3.4高压熔断器器1.户内高压管管式熔断器器功能：是一种简单单的保护电器。当过负荷荷或短路故故障时，故障电流超超过熔体的的额定电流流，熔体被迅迅速加热熔熔断，从而而切断电流流，防止故故障扩大。。管式熔断器器剖面结构：几根镀银银铜丝并联联，镀银铜铜丝中间焊焊有小锡球球，管内填填充石英砂砂。管帽的的一端装有有红色熔断断指示器。。mainbody2006年7月13日星期期四91第3节高压压电气设备备工作原理：：短路电流或或过负荷电电流通过熔熔体，熔体被加热热锡熔点低，先熔化化包围铜丝，，铜锡互相相渗透形成成熔点较低低的铜锡合金，使铜丝能能在较低的的温度下熔断在熔体被熔熔断时，产产生电弧，各沟产生生的金属蒸蒸气喷向四四周，渗入石英砂砂，电弧迅速速熄灭使熔断器本本身及其保保护的线路路设备均未受到冲击击电流的影响红色指示器器被弹出，表示熔体体己熔断。。这种熔断器器称为限流式熔熔断器。型号RN3-10/400：R——熔断器；N——户内，W——广外；3——设计序号；；10——额定电压(kv)；400———额定电流(A)。mainbody2006年7月13日星期期四92第3节高压压电气设备备2.户外跌落式式熔断器功能:是一种最简简便、价格格低廉、性性能良好的的户外线路开开关保护设设备。既可以作配配电线路和和变压器的的短路保护，又可在一一定条件下下(用高压绝缘缘钩棒作)，可以切断断或接通小小容量空载载变压器或或线路。组成：固定的支持部件、、活动的熔熔管、熔体体。熔管外壁壁由环氧玻玻璃钢构成成，内壁衬衬红钢纸或或桑皮纸用用以灭弧，，称为灭弧管。mainbody2006年7月13日星期期四93第3节高压压电气设备备工作原理：：当线路发生生故障时，，故障电流流使熔体迅迅速熔断并产生电弧弧。电弧的高温温使灭弧管管壁分解出出大量气体，使管内压力剧剧增。高压气体沿沿管道纵向强烈喷喷出，形成纵向向吹弧，电弧迅速速熄灭。同时，熔体体熔断后、、熔管下端端动触头失去去张力而下下翻，紧锁机构构释放。在触头弹力力和熔管自自身重力作作用下，绕轴跌落，造成明显显可见的断断路间隙。。mainbody2006年7月13日星期期四94第3节高压压电气设备备3.5互感器功能:特殊的变压压器，它向向测量仪表和和继电器电压压线圈或电电流线圈供电。分类(依据用途的的不同)：电流互感器器：将一次侧的的大电流，，按比例变变为适合通通过仪表或或继电器使使用的、额额定电流为为5A的低压小电电流的设备备；电压互感器器：将一次侧的的高电压降降到线电压压为100V的低电压，，供给仪表表或继电器器用电的专专用设备。。mainbody2006年7月13日星期期四95第3节高压压电气设备备作用：隔离高压电电路。互感器一次次侧和二次次侧没有电的联联系，只有有磁的联系系，故测量仪仪表和保护护电器与高高压电路隔隔开，以保保证二次设备和和人员的安全。使测量仪表表和继电器器小型化和标标准化。如电流互互感器二次次绕组的额额定电流都都是5A：电压互感感器二次绕绕组电压通通常都规定定为100V。可以避免短短路电流直直接流过测测量仪表和和继电器的的线圈，使使其不受大电流流的损坏。mainbody2006年7月13日星期期四96第3节高压压电气设备备互感器的准准确度等级级一般分为为0.2、0.5、1、3等级。0.2级---作精密测量量用；0.5级---作计算电费费测量用；；1级---供配电盘上上的仪表使使用；3级---一般指示仪仪表和继电电保护用。。常用互感器器的分类表表(P24~P25)mainbody2006年7月13日星期期四97第3节高压压电气设备备1.电压互感器器(1)分类：按绝缘及冷冷却方式分分：干式和和油浸式；；按相数分：：单相和三三相。应用最广泛泛的是：以以环氧树脂脂浇注绝缘缘的单相干干式电压互互感器。(2)型号与结构构mainbody2006年7月13日星期期四98第3节高压压电气设备备(3)联结Yy联结----由三个单相相互感器一一次、二次次侧均接成成Y形，可供给给要求的线线电压的仪仪表和继电电器以及要要求相电压压的绝缘监监视电压表表。V-V接线----由两个单相相互感器接接线成V-V形，供测量量线电压和和测量电能能。Dd联结----该联结仅适适用于测量量三相三线线式的线电电压。Yyn联结----mainbody2006年7月13日星期期四99第3节高压压电气设备备(4)使用注意事事项电压互感器器的二次侧在工工作时不能能短路。短路时，，其电流很很大(二次阻抗很很小)，将烧毁设设备。电压互感器器的二次侧必须须有一端接接地。防止一、、二次侧击击穿时，高高压