公共基础精讲班电学信息第五讲《工程技术基础》刀哥

2023年勘察设计注册工程师公共基础精讲班—电学80商城80网校It’s电气技术基础1Eighty80-刀哥80注考Education80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校电气技术基础考点预览一、电磁基本知识

二、变压器与电动机1、电荷与电场

1、理想变压器2、库仑定律

2、变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换3、高斯定理

3、三相异步电动机的转矩4、电流与磁场

4、三相异步电动机的接线、启动、反转及调速方法5、安培环路定律

5、三相异步电动机的运行特性6、电磁感应定律

6、基本的继电-接触控制电路7、洛伦兹力80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校2一、电磁基本知识当电荷处于静止状态时，在其观测到电场的存在；当电荷处于运动状态时，在其观测到磁场的存在。电荷与电场电子所具有的电荷量的绝对值是最小电量单位：e

1.6010

19

C。静止电荷电场称为静电场。置于电场中的任何带电物体都要受到力的作用，这个力称为电场力。电场力是电场存在的一种证明；带电体在电场力的作用下就会某著名企业做功，这说明电场具有能量，也是电场物质性的一个例证。一个孤立点电荷电场在空间呈辐射状分布。当点电荷为正电荷时，电场起始于正电荷，终止于无限远处；当点电荷为负电荷时则相反，电场起始于无限远处，终止于负电荷。80教育商城：80网校：正电荷电场分布负电荷电场分布30商城80APP应用商店搜索：八零网校库仑定律在真空中，两个带电体之间的作用力F的大小和下列几个因素有关：（1）两个带电体的电量1q和2q。（2）两个带电体之间的距离r。库仑定律：F

Kr22

，式中，K

，真空中的介电常数

8.8510

12C2

N-1

m

2

。4

010两个带电体之间作用力的方向和电荷的极性有关，并遵循“异性相吸、同性相斥”规律。对于点电荷，作用力沿着两者连线的方向相吸或相斥，如图所示。和由于带电体1q和2q都有各自的电场，所以两者之间的作用力可以理解为1q的电场对2q的作用力2q的电场对1q的作用力，或者理解为1q的电场和2q的电场之间的作用力。2qF1q2q1qFFF点电荷间作用力方向80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校4电场强度电场的强弱以电场强度来度量。电场中某一点的电场强度E根据库仑定律来定义：EF

q式中，电场力F由库仑定律得到，电量0q0是在该点做测试用的带电体所带正电荷的电量。测试用带电体的体积很小，带电量也很小，它的引入以不破坏原有电场的分布为原则。显然，电场中某点电场强度的大小等于单位正电荷在该点所受电场力的大小，它的方向与正电荷的受力方向相同。电场强度的单位是NC-1

或Vm-1

。一般用电场线来描述电场强弱与方向特性的一簇曲线。电场线的特征是：（1）静电场的电场线起始于正电荷止于负电荷，孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起始于）无穷远处（单向的，非闭合的）；（2）电场线上每一点的切线方向，就是该点的场强方向；（3）电场线的疏密程度反映电场强弱，电场线密的地方场强大，电场线疏的地方场强小；（4）电场线不会相交，也不会相切；（5）静电场中的电场线不形成闭合线。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校5高斯定理高斯定理从另一个角度给出电荷与电场的关系，1

n它的表述形式为

EdS

q

，其含义是在

is

0

i

1真空介质中，通过任意闭合曲面的电通量s

等于n该闭合曲面所包围的所有电荷的代数和

q

与真空i

1i中介电常数

的商，而与闭合曲面外的电荷无关，0也和闭合面的形状无关。式中80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校6（1）闭合曲面电荷的代数和n

i

1qi是指正、负电荷的代数和，即正电荷取正号，负电荷取负号；。其中（2）电通量是电场中电场强度

E

对它所穿越过的空间某一曲面面积的累积，表示为

EdS

sE

是曲面上任意一点上的电场强度，是曲面上与该点电场强度相垂直的一个面元的面积；dS（3）闭合曲面上的电通量表示为

EdS

，其中，是闭合曲面上任意一点的电场强度，E

dSs是曲面上与该点电场强度相垂直的一个面元的面积。此处规定：穿出

dS

的

E

取正号，穿入dS

的

E取负号。电流与磁场1、电流电荷的定向流动形成电流。在电学理论中，电流的方向规定为正电荷流动的方向，而负电荷流动形成的电流方向与正电荷流动的方向相反。电流的大小以单位时间里所流动的电荷总量即电荷的流量来度量，称为电流强度，简称电流，通常用符号来表示，单位是安培（A）。在导体中，电流I7强度定义为单位时间里通过导体任意一个横截面的电荷总量，即II

sq，式中，是通过导体横截sqt面的电荷总量，它的方向定义为正电荷通过横截面的方向。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校2、磁场在恒定电流流动的路径的间中存在磁场，因此，处于该空间中的磁针会受到力的作用而发生偏转，这种力称为磁力。在磁场中的某一位置上，磁针的方向（S→N）定义为该点磁场的方向，磁针在所在位置上受磁力的大小代表该点磁场的强弱。磁场的强弱以单位磁针在磁场中受力的大小来度量，称为磁感应强度，用B来表示。的单位B是T（特斯拉），1T=1NA

-1

m-1。磁感应强度也用G（高斯）做单位，1T=10G4。磁场传播需要介质（包括真空），介质因磁化也会产生磁场，这部分磁场与源磁场叠加后产生另一磁场，或者说，一个磁场源在产生的磁场经过介质后，其磁场强弱和方向变化了，为了描述磁场源的特性，也为了方便数学推导，引入了一个与介质无关的物理量H，即磁场强度，单位是A/m，它是一个矢量，其与磁感应强度的关系式是B

H，故方向与磁感应强度相同，其中

为物质的磁导率，一般为了比较物质的磁导率，选择真空作为比较基准，可以测得真空的磁导率

0

=4

10

7Hm。磁场在电流分布状况以磁针在不同位置上所受力的大小和方向来描述。和电场有首有尾（起始于正电荷终止于负电荷）的分布状况不同，磁场是围绕电流首无尾呈环状分布的。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校8电流方向与磁场方向关系用右手螺旋定则来确定。对于一根直导线，伸开右手拇指指向电流方向，则弯曲的四指指向磁场的方向；对于一个线圈，弯曲的四指指向电流的方向，则伸开的拇指指向磁场的方向。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校93、毕-萨定律IxPB对于一根长直导线通以电流I的情况，当l

x时，毕-萨定律可表示为B

0I2

x即长直导线电流磁场中任意点的磁感应强度与电流的大小成正比，与任意点到B

I导线的垂直距离成反比；其中，真空中的磁导率x

0

=4

10NA

7

-2，磁感应强度B的方向由右手定则确定。4、磁通量与磁场高斯定理长直导线电流的磁场磁通量是磁感应强度对磁场空间中它所穿越的任意曲面面积的累积，表示为

BdS

，式中，s其中是曲面上任意一点处的磁感应强度，是曲面上与该点磁感应强度相垂直的一个面元的面积，B

dS并规定：穿出dS的B取正号，穿入dS的取负号。磁通量的单位是BWb，1Wb=1Tm-2

。l由于磁场是围绕在电流形分布的，磁力线是无始无终的闭合线，所以，对于磁场中的一个闭合曲面而言，穿出该曲面的B总是和穿入该曲面的B相等。因此，磁场高斯定律的形式表示10为

sBdS

=0，式中

是闭合曲面的磁通量。它说明，通过磁场中任意一个曲面的磁通量为0。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校安培环路定律安培环路定律以另外的形式给出磁场中的磁感应强度B和电流I的关系。它的表述形式为

Bdl

I

，上式说明，磁感应强度沿磁场中任意一个闭合曲线的线积分与B0l该闭合曲线所包围的各个电流的代数和成正比，而和闭合曲线的位置与形状无关。在上述的电流中，方向与积分路径方向符合右手定则关系的电流取正号；方向与积分路径方向不符合右手定则关系的电流取负号。如果在闭合曲线上的处处相等并与Bdl同方向，则可写成B

ldl

Bl

I0电磁感应定律一个线圈两端接入电流计，把一根磁铁插入该线圈，在插入过程中，电流计的指针会发生偏转，这表明线圈中产生了感应电流。当磁铁插在线圈内不动时，电流计的指针就不再偏转，此时线圈中无感应电流。如果将磁铁从线圈中拔出，在拔出过程中，电流计的指针又发生偏转，且方向与插入磁铁时相反，这表明感应电流与插入时相反。闭合线圈中有电流产生，那就意味着回路中有电动势存在，这种由磁80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校11通量变化而引起的电动势叫做感应电动势。感应电动势比感应电流更能反映电磁感应现象的本质，即便回路不闭合，也会发生电磁感应现象，这时没有感应电流，而感应电动势依然存在，故电磁感应现象应该这样来理解：当穿过导体回路的磁通量发生变化时，回路中就产生感应电动势。当导体回路所包围面积中的磁通量

m发生变化时，导体回路中即产生感应

m12电动势，的大小与i

i

m对时间的变化率成正比。当规定和i

m的关联方向符合右手螺旋定则时，电磁感应定律表述为

i

=

d

Kdtm。若的单位用Wb（韦伯），

m时间t的单位用s（秒），的单位用V（伏特）时，比例系数K=1。所以电磁感i

i

应定律通常写成

i

=

d

d

m

。当磁通量减小时

m

0，为正，方向与图示方向相dt

dtd

m

>0

，为负，方向与图示方向相反。i

dt电磁感应定律同；当磁通量增加时即

当导体回路由匝线圈构成时，导体回路的磁通量为N

N

m。N

md

Ndm

dt

dt

N

m，于是，电磁感应定律通常表述为

i

=

m

m

。称为磁通链，通常用字母

m表示，在导体中，电动势是电荷流动的驱动力，若导体回路闭合，则导体中就有电流i

iI流通，称为感应电流。对于单匝导体的回路，感应电流为Ii

i

Nd

m。RRdt80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校自感：当一线圈中的电流变化时，它所激发的磁场通过线圈自身的磁通量也在变化，使线圈自身产生感应电动势，这种因线圈中电流变化而在线圈自身所引起的感应现象叫做自感现象。互感：当一线圈中的电流发生变化时，会使在临近的另一线圈中产生感应电动势，叫做互感现象。洛伦兹力1、洛伦兹力运动中的带电质点以切割磁场的方式穿越磁场（与磁感应强度的方向呈某种角度穿越磁场）时，会因为受力导致运动轨迹改变。运动电荷在磁场中所受到的这种力称为洛伦兹力。实验证明，运动带电粒子的磁场中受的力Fq与粒子的电荷、它的速度v、磁感应强度有如下关系：B

Fqv=

B，按照矢积的定义，上式表明，的大小为FF=qvBsin

，为

v与B之间的夹角；的方向F与和vB构成的平面垂直，且上式还表明，带电粒子受力F的方向，与它的电荷q的正负有关。右图为正电荷受力的方向，若是负电荷，则受力与此方向相反。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校13以上为通用情况，根据矢积的定义，选用右手螺旋定则来判断洛伦兹力的方向，当磁感应强度与粒子的速度方向Bv相垂直时，可选用左手定则来判断洛伦兹力的方向，其描述为：将左手掌摊平，让磁感线穿过手掌心，四指表示电流方向，则和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦兹力的方向。注意，运动电荷是正的，大拇指的指向即为洛伦兹力的方向。反之，如果运动电荷是负的，仍用四指表示电荷运动方向，那么大拇指的指向的反方向为洛伦兹力方向。在右图中，正电荷的运动方向即为电流方向，正好负荷左手定则的描述，若视和所在的平面为纸面，则垂直纸面向外。v

B

lf因为洛伦兹力的方向总与带电粒子速度的方向垂直，故洛伦兹力永远不对粒子做功，它只改变粒子运动的方向，而不改变它的速率和动能。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校142、洛伦兹力与动生电动势洛伦兹力存在的另一个例证是：一段导体在磁场中切割磁场运动时，在导体的会产生电动势。这是因为导体中的自由电子随导体一起运动并切割磁场，导体中的自由电子由于受洛伦兹力的驱动而向导体的一端聚集的缘故。洛伦兹力是一种非电场力，它驱动电荷运动而做功的能力就是电动势，这是由导体运动所产生的电动势称为动生电动势。在动生电动势的作用下，自由电子聚集一端，使该端带负电，而另一端由于缺少电子而带正电，两端的正负电荷在导体某著名企业立起电场并形成电压，从而对这一段导体中的电荷产生电场力，当电场力和洛伦兹力在该段导体中取得平衡后，导体两端形成一个稳定的电压。若这一段导体通过外接电路连通，由于外电路中没有洛伦兹力的作用，它在电压的作用下就会有电流流通，这时，磁场中运动导体的动生电动势不断驱动自由电子向一端聚集并维持与两端电压的平衡，电路处于稳定工作状态。右图表示一段导体垂直切割磁场运动时导体动生电动势形成及电荷某著名企业的情况。导体沿纸面向右运动，均匀磁场的磁场强度垂直纸面向里，l

BAPP应用商店搜索：八零网校15根据lf

=v

B可知，自由电子所受的洛伦兹力为

lf方向沿纸面向下。导体内部电动势方向是沿纸面向上的，其大小为

=Blv，单位为V（伏特）。80教育商城：80网校：0商城803、磁场中载流导体受力载流导体在磁场中要受到力的作用，这种力的实质也是洛伦兹力。这是因为载流导体中流动的是带电的自由电子，所以，它在磁场中所承受的力正是其中自由电子所受洛伦兹力的外部表现。右图中表示一段垂直于均匀磁场的磁感应强度放置的导体，通以电流时的受力情况。导体的长度为，磁场强度垂直纸I

l

B面向里，根据lf

=v

B可知，导体受力的方向是沿纸面向右的，受力的大小为F

BlI，显然，通电导体在磁场中因为受力而运动并对外做功。因此，只要对导体持续通电，并保持电流与磁场的方向关系不变，则力驱动导体持续运动并对外做功。这就F是各种电动机械的基本设计依据。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校16二、变压器与电动机理想变压器变压器是一种实际的电器设备或器件，是利用电磁感应原理传递交流电能和信号的，在某些场合，变压器也作为电流变换器、阻抗变换器或电气隔离器使用。变压器由一个铁芯和绕在铁芯上的两个或多个匝数不等的线圈（绕组）组成，其中，一个（或一组）线圈与交流电源相接，称为一次绕组，另一个（或一组）线圈与负载相接，称为二次绕组。两个绕组中没有电气的连接。

铁芯17将变压器接于电源和负载之间后，线圈中便有电流流通，在其作用下，铁芯中有较强的磁场产生，由此定有线圈电阻和铁芯对电功率的损耗现象出现，不过，与变压器的输入功率和输出功率相比，这一损耗占有的比例很小（例如2％），因此，在对变压器电路的分析中，通常将它们忽略掉。忽略线圈电阻和铁芯损耗以及很小的空载励磁电流的变压器称为理想变压器。绕组变压器绕组80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换变压器的电路模型如图所示。设变压器的一次线圈的匝数为N1，二次线圈的匝数为N2，则称为N1N2为变压器的变比，记为。变压器的变比决定了k变压器的电压变换、电流变换及阻抗变换能力。1、变压器的电压变换、电流变换U1N

N12

kUI11

UI22I

=1I2U2

1U2U1k2、变压器的阻抗变换将变压器和变压器的负载整体视为一个二端网络，该二端网络的等效阻抗设为Z

L，如图所示。18那么称“变压器把负载阻抗ZL变换成了Z

L”。利用变压器的电压变换式和电流变换式可以推出ZL与Z

L大小之间的关系式：因为ZU

L

I

11，z

L

Z

L

U1，ZLU

I

2

2，zL

ZL

U2，所以z

L

Z

L

U1kU=1

2

kI

2

kz2L，特别对于阻I1。I2I1性负载ZL

RL有：R

kR2L

L80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校3、阻抗匹配和变压器的阻抗匹配的条件某电源（U

，RS

S）向负载（RL）供电的电路如右图所示，负载RL从电源处获得最大功率的条件：RL

=R

，通常称满足上式的如图所示电S路处于阻抗匹配状态，它使电路的电源输出最大功率，或者说使电源的负载获得最大功率。当电源和负载之间插入变压器之后，借助变压器的阻抗变换可以推出带变压器的电路达到阻抗匹配的条件：k

RS的变压器插接于电源（U

，RS

S）和负载（RL）之间时，19因为RL

=

kR2L

RS，于是当用变比RL电源输出功率最大，电路达到匹配。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校P

IR2L

RsU2

2RLRs商城80APP应用商店搜索：八零网校20s

RL

Rs

U2s

4RRs

LRL

RsU2

4sRL

2

RL

2RL80教育商城：80网校：0电动机交流旋转电机可分为同步电机和异步电机两大类。转子转速与旋转磁场转速相同的称为同步电机，不同的称为异步电机。同步电机主要用作发电机运行，异步电机主要作为电动机运行。以下主要介绍三相异步电动机。异步电动机结构主要由固定不动的定子和旋转的转子所组成。定子的作用是用来产生旋转磁场，转子的作用是用来产生感应电流，形成电磁转矩，从而实现机电能量转换。V’UW’定子转轴转子WVU’接线盒80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校21原理简述：当异步电动机三相对称定子绕组中通入三相对称交流电流时，定子电流便产生产生60

f以一个同步转速

1n

的旋转的圆形旋转磁场，且

n

，旋转方向取决于定子三相绕组的排列以及1p三相电流的相序。转子开始时是静止的，故转子和旋转磁场之间存在相对运动，转子导体切割定子磁场而感应电动势，因转子绕组自身闭合，转子绕组内便产生了感应电流。转子绕组在磁场中受到电磁力的作用，从而对转轴形成一个电磁转矩，拖着转子沿着旋转磁场方向旋转，将输入的电能转化为转子旋转的机械能。异步电动机的转子转速n总是低于定子旋转磁场转速1n，这是异步电动机转子绕组产生感应电动势和电流，并形成电磁转矩的必要条件。通常我们将同步转速1n与转子转速n之差对同步转速1nn

n之比称为转差率，用字母表示，即s

s

1

，因此，异步电动机的转差率在0～1范围内变化，即n10＜s＜1，通常在额定负载下的转差率约为0.01～0.06，当转子空载运行时，其转速非常接近旋转磁场转速，则s≈0。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校22三相异步电动机的转矩三相异步电动机是一种常见的电力拖动设备，它将从三相电源接受的电能转换为机械能量并从旋转的轴上输出出去。旋转体的功率等于作用在旋转体上的转矩与它角速度的乘积即，P

T

。两边同除以机械角速23度

，

=2

n60rads，可得如下关系：T=P=60P

9.55P，因常见电动机的功率用kW表示，故当功率

2

nn单位为kW，转矩单位为Nꞏm，转速单位为r/min时，可表示为T

=9550

Pn。电动机靠电磁转矩T拖动机械负荷工作，该电磁转矩由三相电源（U1，f）转化而来，有关系式：TC=TR22

sR2

sX20

2

U21式中，CT是电动机机械参数的综合系数，它体现电动机转子的尺寸、气隙大小等对转矩的影响；R

，X220是电动机转子绕组的等效电阻和静止状态下的感抗；是三相电源的线电压；是电动机的转差率。U1

s80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校由电磁转矩公式可知：（1）三相异步电动机的电磁转矩与电源线电压的平方成正比，电源电源的下降将导致电动机驱动能力（带载能力）的下降，一旦电磁转矩下降到其最大值都低于电动机的负载转矩时，电动机就会停转，此时，电动机有电功率输入，而无机械功率输出，很快就会因过热而被烧毁。（2）三相异步电动机的启动转矩电动机在启动瞬间，n=0，s

1，转子的漏电抗达到最大值

X

20

，而转子电阻

R2

通常都很小，使

X

R

，于是启动转矩

T

C

2

2

，也就是说，起动转20

2

st

T

2

1R

UX20矩几乎和转子绕组电阻成正比，加大转子绕组的电阻可以提高电动机的启动能力。同时注意到，如果某著名企业电压的下降导致电动机的启动转矩小于负载转矩，同样会因无法启动而将电动机烧毁。（3）三相异步电动机的运行转矩电动机在运行期间，接近n1n，转差率s很小，使式中的24sX

R

，此时转矩公式

T

C

U

2

，也就是说，电磁转矩几乎和转子绕组电阻成反比，在转20

2

T

R

1s2矩不变的情况下，加大转子绕组的电阻会同时加大电动机的转差率。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校三相异步电动机接线、启动、反转及调速方法在使用三相异步电动机时，要根据电动机额定电压和供电电源电压的不同，对定子绕组进行正确的接线，使其能够正常工作。另外，电动机起动和运行还涉及启动方法、反转运行及调速等问题。1.三相异步电动机的接线电动机作为三相电源的三相负载，必然存在三个完全相同的定子绕组的接线方式。三相异步电动机的接线涉及两个方面内容：其一，三相定子绕组如何连接成星接或角接；其二，如何决定三相定子绕组的接法。三相异步电动机的工作电源是三相电源，为了便于接线，分别将三相定子绕组的6个端子引到电动机机壳上的接线盒中，6个端子的布局如图所示。U1、V1、W1表示三个绕组的首端U2、V2、W2表示三个绕组的末端。如果三相电源从三个首端引入，并将三个尾端相接，则实现了电动机的星形连接所示；如果将三相电源从三个首端引入，将三个绕组的首尾端顺次相接，则实现了电动机的三角形连接，如图所示。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校25至于三个绕组作星形连接还是作三角形连接能使电动机处于额定状态下工作，则取决于电源电压和电动机的额定电压，当电动机额定电压标注为380V，要求电源电压一定为380V采用三角形接法；当电动机额定电压标注为380V/220V，接法视电源电压而定，对于线电压为380V电源，三个绕组应采用星形接法；对于线电压为220V电源，三个绕组应采用三角形接法。2.三相异步电动机的反转三相异步电动机定子绕组连接正确，外加合适的电源电压，电动机会旋转，其旋转方向与电源的相序有关。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校26（1）电源的正相序和逆相序正相序：A相超前B相120°，B相超前C相120°，C相超前A相120°。（A—B—C—A）逆相序：B相超前A相120°，C相超前B相120°，A相超前C相120°。（A—C—B—A）（2）电动机的正转和反转三相电动机的三个定子绕组正确连接后，三个定子绕组的首端U1、V1、W1与三相电源的三个相相接，电动机旋转。如果电源按正相序与电动机相连时，即三个绕组首端U1→V1→W1→U1上所加电压相序依次滞后120°，设电动机正向旋转；则按逆相序接入U1→W1→V1→U1时，电动机反向旋转。实际上，若将电动机的旋转从一个方向改变到另一个方向，只需将接入三相电源的三个线圈首端U1、V1、W1中的任何二个对调一次即可。U2V2U1W227W11VABCABCABCABC80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校U2V2U1W2W11VU2V2U1W2W11VU2V2U1W2W11V3.三相异步电动机的启动（1）全压启动电动机从静止状态合闸启动到稳定运行的过程称为启动过程。当外加电动机的额定电压启动时，称为全压启动，也称为直接启动。这种方案是最简单的启动方案，是全压启动。一般来讲，全压启动的启动电流是电动机额定运行时的工作电流的4～7倍，会造成某著名企业电压的下降，严重时会影响电网上其他用电设备的正常工作。因此这种启动方法只适应于不频繁启动的小容量的异步机。对于大容量的频繁启动的异步电动机必须采用以下特定的启动措施。（2）降压启动对电动机容量较大而供电变压器的容量又相对较小时，为降低启动电流，需要采用降压启动。三相异步电动机有鼠笼式和绕线式两种类型，特定的启动措施依类型而异。1）鼠笼式Y—△启动：适用于额定运行时定子绕组为△连接的电动机。启动时定子绕组先作Y形连接，待转速增加到接近额定转速时再改换为△形连接。采用这种启动方法启动时，可使每相定子绕组所承受的电压降低到电源电压的13，启动的线电流为直接启动时的1/3，但启动转矩也减小到直接启动2880教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校时的1/3。所以这种启动方法只能用在空载或轻载启动的场合。自耦变压器启动：这种方法是在电动机开始启动时，利用自耦变压器降低定子绕组的端电压，当电动机的转速接近额定转速时，即切除自耦变压器而将电动机直接接电源。设某著名企业电压为U，自耦变压器的变比k

UU12（k

1），经自耦变压器降压时，加在电动机上的启动电压（自耦变压器的二次侧电压）为Uk，由于电动机的启动电流与定子绕组上的电压成正比，故通过电动机定子绕组的电流（自耦变压器二次侧电流）I

sta也为额定电压下直接启动时启动电流stI的1

k倍，又由于自耦变压器一次侧电流为其二次侧电流的1

k，故某著名企业供给电动机的启动电流Ista为流过电动机定子绕组电流的1

k，为直接启动电流的1

k2倍，由此可见，利用自耦变压器降压启动，某著名企业供给的启动电流及电动机的启动转矩都减小到直接启动时的1

k2倍。2）绕线式增加转子绕组电阻：绕线式异步电动机允子绕组外加可调节的电阻器，从而可以人为地改变转子绕组的总电阻值。总的思路是，通过加大电动机转子绕组阻值，减小转子电流，进而减小定子绕组电流。转子绕组阻值的加大，会同时加大启动转矩，可以带满负荷启动。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校294.三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速是指在电动机的负载运行期间，改变电动机轴的转速。正常情况下，三相异步电动机的转速与其工作电源的频率nf、电动机的磁极对数p以及转差率有关。s（1）调磁极对数调速n=60f

1

p

s

三相异步电动机的磁极对数是由三相定子绕组的布线方式决定的，常见的有p=1,23，等有限的整数，显然，这种方法无法实现转速的平滑调节，如果称平滑调速为无级调速的话，调磁极对数调速是有级的。（2）调转差率调速改变转子绕组的电阻可以调整转差率，从而可以实现对电动机运行期间（转矩不变）调速的目的，但其仅适用于绕线式异步电动机，且使转速向下调整。（3）调频调速电动机供电频率的调整需要专用的变频器。变频器是一种电力电子设备，可以实现频率的连续调节，且可围绕工频上下调节，从而实现三相异步电动机转速的上下连续调节。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校30三相异步电动机运行特性1.功率因数异步电动机空载运行时功率因数很低，仅为0.2左右。随着负载P2的增大，电动机的有功功率迅速上升，无功功率不变，功率因数也随之增大。一般来讲，电动机工作在额定状态时，功率因数达到最大值。若在额定负载的基础上继续加大负载，由于转差率的增加，会使转子电路的漏电抗sX20增大，从而导致电动机电路的功率因数升高到一定程度后转而下降。2.运行效率根据效率的定义，感应电动机的效率为输出功率2P与输入功率1P之比，用百分数表示，即

=

2

100%=1

Cu1

Fe

Cu2

ad

Pm

100%P

P

P

P

P

P

P

1

1从空载到满载范围内，电动机的铁耗和机械损耗变化很小，可以看做是不变损耗，而定子、转子铜耗和附加损耗是随负载变化的，是可变损耗。空载时，P2

=0，故

=0。当输出功率P2增加时，可变损耗增加较慢，所以效率上升很快。当负载增加到不变损耗(Pm＋PFe)等于可变损耗(PCu1＋PCu2＋Pad)时，效率达到最大值。若输出功率P2继续增加，引起定子、转子铜耗增加很快，效率就反而下降。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校31基本继电—接触控制电路工程上，继电接触控制通过低压控制电器实现对被控对象一三相异步电动机的运行状态（如电动机的启动、电动机的正转和反转以及电动机的停止等）的控制，通常需要组织专门的控制电路。按钮和交流接触器是对电动机实施各种控制时必不可少的控制电器，而在需要对电动机实施时间控制时，则要增加时间继电器，在需要对电动机实施位置控制时，需要增加行程开关。1.常见低压电器按钮帽商城80APP应用商店搜索：八零网校32（1）按钮复位弹簧按钮是一种手动主令电器，如图所示。SB是按钮的文字符号，常闭触点为按钮动动断触点作时（称为常态）触点处于闭合状态，常动合开触点为按钮处于常态下，触点处于断开触点状态按下按钮，常开触点闭合、常闭触点SBSB断开，因此，常开触点又称作动合触点、常闭触点又称作动断触点。动合触点动断触点（常开触点）（常闭触点）80教育商城：80网校：0（2）交流接触器交流接触器是一种电磁式自动电器，它的最核心的电器部分包括励磁线圈、三对常开主触点及若干对常开、常闭辅助触点，主触点与辅助触点的区别在于主触点可以通过较大电流，设有隔离和灭弧装置，通常串接在主电路中三相电源刀闸（也可以是空气开关）与三相异步电动机的定子绕组之间，而流过辅助触点的电流较小，励磁线圈和辅助触点均在控制电路中。交流接触器的图形符号及文字符号如图所示，KM是交流接触器的文字符号。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校33交流接触器的工作过程大致为：励磁线圈中一旦有足够强度的电流通过，就产生磁力，在电磁力的作用下，使器件中的所有常开触点立即闭合，所有常闭触点立即断开，线圈失电或电流强度不够时，所有触点立即恢复常态。主触头弹簧线圈80教育商城：80网校：铁芯衔铁辅助34触头M电机3~0商城80APP应用商店搜索：八零网校（3）热继电器热继电器是一种以双金属片受热而动作的保护电器，主要用来保护电动机过载。因为电动机在实际运行中，常会遇到过载情况，但只要过载不严重、时间短，绕组不超过允升，这种过载是允。但如果过载情况严重，时间长，则会加速电动机绝缘的老化，缩短电动机的使用年限，甚至烧毁电动机，因此，常用热继电器对电动机进行过载保护。工作原理：当电动机过载时，流过电阻丝的电流超过继电器的整定电流，电阻丝发热增多，温度升高，由于两块金属片的热膨胀程度不同而发生弯曲。通过传动机构推动常闭触头断开，分段控制电路，对电机起到过载保护作用。符号FR结构：发热元件双金扣板热元件串联在主电路中属片I常闭触头符号80教育商城：复位按钮动断触点串联在控制电路中商城80APP应用商店搜索：八零网校3580网校：0（4）熔断器熔断器是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。FU熔断器文字符号和图形符号RT14圆筒形熔断器螺旋式熔断器80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校36（5）行程开关行程开关，位置开关（又称限位开关）的一种，是一种常用的小电流主令电器。利用生产机械运动部件的碰撞使其触头动作来实现接通或分断控制电路，达到一定的控制目的。通常，这类开关被用来限制机械运动的位置或行程，使运动机械按一定位置或行程自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动等。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校372.继电接触控制的常规保护（1）短路保护

电源下方的熔断器FU用于实现对电源的短路保护。（2）过载保护

三相异步电动机的过载保护通常借助热继电器FR来完成。热继电器的过载检测元件（也称热元件）串接在电动机的主电路中，常闭触点则串联在控制电路的干路上。正常情况下，常闭触点处于闭合状态，当电动机过载到一定程度时，热元件中的电流形成热量积累，就会在规定的时间内动作，诱发常闭触点动作（断开），切断控制电路电源，使交流接触器失电，主触点打开，电动机停止工作。（3）欠压（失压）保护

某著名企业电压的下降会造成电动机因电磁转矩下降而停止工作，这时需要切断电源，避免电动机因通电状态而造成的烧毁。所谓失压保护是指当电源断电或电压严重降低时，接触器的线圈失电，电磁铁释放使主触点断开，电动机自动从电源切除停转。并且当电源重新恢复供电或电源电压恢复正常时，如果不重新按起动按钮，则电动机不能自行起动（因用于自锁的常开触点已断开）。这种保护由自锁环节（交流接触器）完成。（4）行程保护

利用位置检测使运行中的电动机及时停转的控制为行程保护。行程开关是实现对电动机的行程保护的重要电器。80教育商城：80网校：0商城80APP应用商店搜索：八零网校383.基本控制电路ABC（1）电动机连续运行—自锁控制通过自锁控制电路实现电动机的连续运QSM1SB2SBKM行控制。其中，电动机的供电电路称为主电路，由于交流接触器的常开主触点KM1~3的出FU现，当刀闸开关QS闭合后，只有KM1~3闭合，KM1~3KM4自锁电动机才