电工电子课件-七.ppt

1、1电工电子技术与技能（非电类少学时）电工电子技术与技能（非电类少学时）程周主编程周主编中等职业教育课程改革国家规划新教材配套多媒体资源2 7.5 常用低压电器常用低压电器7 常用电器7.1 照明灯具照明灯具7.2 变压变压器器1237.3 交流电动机交流电动机45*7.4 直流电动机直流电动机3 照明用的电光源依据产生的方式可以分为热辐射光源与气体放电光源。照明用的电光源依据产生的方式可以分为热辐射光源与气体放电光源。热辐射光源发出的光是电流通过灯丝，将灯丝加热到高温辐射而产生。气体热辐射光源发出的光是电流通过灯丝，将灯丝加热到高温辐射而产生。气体放电光源是借助两电极之间的气体电离激发而发光的

2、。放电光源是借助两电极之间的气体电离激发而发光的。 7.1照明灯具照明灯具照明用光源的基本要求：照明用光源的基本要求：光效高，即用电少而亮度高，电源利用率高；光效高，即用电少而亮度高，电源利用率高；寿命长；寿命长；光色好光色好照明设备的性能指标：照明设备的性能指标：光通量、光效和寿命。光通量、光效和寿命。照明用电光源依据产生方式分类照明用电光源依据产生方式分类4图7.1白炽灯结构 7.1照明灯具照明灯具1.白炽灯白炽灯白炽灯有插口式、螺口式两种，如图白炽灯有插口式、螺口式两种，如图7.1为白炽灯结构。为白炽灯结构。 5图7.2 直管形荧光灯接线图 7.1照明灯具照明灯具2.荧光灯荧光灯不同类型

3、的荧光灯接线图如图7.2、图7.3和图7.4所示。 图7.3 环形荧光灯接线图 图7.4 U形荧光灯接线图 6图7.5高压钠灯结构图 7.1照明灯具照明灯具3.高压钠灯高压钠灯 高压钠灯属于气体放电灯，这种灯的放电管中充有钠蒸气，并用两个电极接通，高压钠灯属于气体放电灯，这种灯的放电管中充有钠蒸气，并用两个电极接通，其结构如图其结构如图7.5所示。高压钠灯在安装时一般要求灯头在上，若灯头在下，灯泡所示。高压钠灯在安装时一般要求灯头在上，若灯头在下，灯泡轴线与水平线夹角不应超过轴线与水平线夹角不应超过200 7图7.6三基色节能荧光灯结构示意图 7.1照明灯具照明灯具4三基色节能荧光灯三基色节能

4、荧光灯 三基色节能荧光灯结构示意图如图三基色节能荧光灯结构示意图如图7.6所示。所示。三基色节能荧光灯的发光效率比普通荧光灯提高三基色节能荧光灯的发光效率比普通荧光灯提高30左右。左右。 8图7.7LED照明灯灯头 7.1照明灯具照明灯具5LED灯灯 LED灯的主要器件是灯的主要器件是LED发光二极管，发光二极管，LED是一种能够将电能转化为可见光的是一种能够将电能转化为可见光的半导体器件，它可以直接把电能转化成光能。半导体器件，它可以直接把电能转化成光能。LED照明灯灯头如图照明灯灯头如图7.7所示。所示。97.1照明灯具照明灯具常用电光源的适用场合如表常用电光源的适用场合如表7.1所示。所

5、示。 10变压器是由铁心和线圈组成的。变压器是由铁心和线圈组成的。铁心铁心线圈线圈铁心铁心线圈线圈1. 铁心：铁心：硅钢片叠压而成。硅钢片叠压而成。小变压器也有用铁氧体或坡莫小变压器也有用铁氧体或坡莫合金替代硅钢片。合金替代硅钢片。变压器铁心一般分为心式变压器铁心一般分为心式和壳式两大类。和壳式两大类。心式心式壳壳式式7.2.1变压器的基本结构变压器的基本结构7.2 变压器变压器11铁铁心心绕绕组组绕绕组组铁铁心心(I)(I)高高压压绕绕组组高高压压绕绕组组低低压压绕绕组组低低压压绕绕组组( (a a) ) 心心式式( (b b) ) 壳壳式式7.2.1变压器的基本结构变压器的基本结构122.

6、 线圈线圈( (绕组绕组) )：小容量多用小容量多用高强度漆包线绕制而成。高强度漆包线绕制而成。一般有两个或以上绕组。接电源的绕组称为一次绕组，一般有两个或以上绕组。接电源的绕组称为一次绕组，接负载的绕组称为二次绕组。接负载的绕组称为二次绕组。3变压器冷却装置变压器冷却装置: 油箱、散热器等。油箱、散热器等。4变压器的图形符号变压器的图形符号12341、2 为一次绕组为一次绕组3、4 为二次绕组为二次绕组u2+- -u1+- - u1、u2 分别为输入与输出电压分别为输入与输出电压7.2.1变压器的基本结构变压器的基本结构131空载运行空载运行一次绕组接电源，二次一次绕组接电源，二次绕组开路状

7、态绕组开路状态( (如图示如图示) )kNNUU 2121k：匝数比匝数比外加电压外加电压 u1， N1 中形成电流中形成电流 i0 ( (空载电流空载电流) )。i0 产生工作磁通是产生工作磁通是 使使一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组感应电动势感应电动势 e1感应电动势感应电动势 e2二次二次绕组与输出的空载电压绕组与输出的空载电压 U2因为因为 u1 e1，有效值有效值 U1 E1= 4.44fN1 mu2 e2，有效值有效值 U2 E2= 4.44fN2 m7.2.2变压器的工作原理变压器的工作原理142变压器有载运行变压器有载运行kNNII11221 一次、二次绕组电流有效值与匝数成反

8、比。一次、二次绕组电流有效值与匝数成反比。在理想情况下在理想情况下7.2.2变压器的工作原理变压器的工作原理15 例例 有一台降压变压器，一次绕组有一台降压变压器，一次绕组电压为电压为 220 V，二次绕组电压为二次绕组电压为 110 V，一次绕组为，一次绕组为 2200 匝，若二次绕匝，若二次绕组接入阻抗为组接入阻抗为 10 W W 的阻抗，问变压器的变比、二次绕组的阻抗，问变压器的变比、二次绕组匝数，一次、二次绕组中电流各为多少匝数，一次、二次绕组中电流各为多少? 解解 变压器变比为变压器变比为二次绕组匝数为二次绕组匝数为匝匝 10012201102002 1212 UUNN2110220

9、21 UUk二次绕组电流为二次绕组电流为A11A10110L22 ZUI一次绕组电流为一次绕组电流为A5 . 5A11200210012121 INNI7.2.2变压器的工作原理变压器的工作原理16在电源电压不变的条件下，变压器二次绕组电压在电源电压不变的条件下，变压器二次绕组电压 U2 与电流与电流 I2 的关系，的关系，即外特性即外特性U2 = f (I2)电压调整率电压调整率%100%20N220 - - UUUU电压调整率越小越好，一般为电压调整率越小越好，一般为 3% 5%。7.2.3变压器的外特性变压器的外特性特点特点这是因变压器自身这是因变压器自身内阻抗内阻抗压降引起的，压降引起

10、的，U2 随负载随负载电流的增大而降低。电流的增大而降低。171变压器的功率损耗变压器的功率损耗外加电压固定时磁通固定，铁损不变，称固定损耗。外加电压固定时磁通固定，铁损不变，称固定损耗。主要有两部分主要有两部分铁损铁损铜损铜损磁滞损耗磁滞损耗涡流损耗涡流损耗铜损的大小随电流变化而变化，称可变损耗。铜损的大小随电流变化而变化，称可变损耗。2变压器的效率变压器的效率效率效率 =输出功率输出功率输入功率输入功率输出功率输出功率 输出功率输出功率 + 铁损铁损 + 铜损铜损= 100%变压器效率一般在变压器效率一般在 95% 98% 以上，负载一般在以上，负载一般在 40% 60% 额定负载时效率最

11、高。额定负载时效率最高。7.2.4变压器的损耗及效率变压器的损耗及效率18电力系统一般采用三相制供电，变压器均系三相变压电力系统一般采用三相制供电，变压器均系三相变压器。其工作原理与单相变压器相同。器。其工作原理与单相变压器相同。三相变压器的结构三相变压器的结构三套高压绕组三套高压绕组 U1U2、V1V2、W1W2( (一次绕组一次绕组) )。三套低压绕组三套低压绕组 u1u2、v1v2、w1w2( (二次绕组二次绕组) )。高压绕组高压绕组低压绕组低压绕组* 7.2.5三相电力变压器三相电力变压器19工作时，一次绕组根据额定电压和电力网线电压可以工作时，一次绕组根据额定电压和电力网线电压可以

12、接成星形或三角形；二次绕组根据供电需要可以接成星形接成星形或三角形；二次绕组根据供电需要可以接成星形或三角形。或三角形。高压绕组高压绕组低压绕组低压绕组* 7.2.5三相电力变压器三相电力变压器20油浸式油浸式电力变压器电力变压器* 7.2.5三相电力变压器三相电力变压器21* 7.2.6 特殊变压器特殊变压器一次、二次绕组共用一个绕组的变压器称为自耦变压器。一次、二次绕组共用一个绕组的变压器称为自耦变压器。kNNIIUU 211221优点优点设一次设一次绕组匝数为绕组匝数为 N1，二，二次绕组匝数为次绕组匝数为 N2，则一次、二则一次、二次绕组电压之比和电流之比与次绕组电压之比和电流之比与普

13、通变压器相同，普通变压器相同，即即结构简单结构简单节省材料节省材料体积小体积小成本低成本低缺点缺点一次、二次绕组之间有电的一次、二次绕组之间有电的联系，使用时一定要注意安全，联系，使用时一定要注意安全，要正确接线。要正确接线。1.自耦变压器自耦变压器22自耦变压器错误接线自耦变压器错误接线这种接法因这种接法因 U2 端接地，此时连接灯泡的每根导线端接地，此时连接灯泡的每根导线对地的电压都是对地的电压都是 200 V 以上，这对持灯人极不安全。以上，这对持灯人极不安全。* 7.2.6 特殊变压器特殊变压器23外外形形图图* 自耦变压器自耦变压器可以用于升压可以用于升压* 自耦变压器输出电压调节自

14、耦变压器输出电压调节把抽头制成能够沿把抽头制成能够沿线圈自由滑动的触点，线圈自由滑动的触点，靠手柄转动活动能点移靠手柄转动活动能点移动来调压。动来调压。一次绕组一次绕组 U1U2 接接 220 V 交流电压，交流电压，u1u2 输出电压可在输出电压可在 0 250 V 范围内调节。范围内调节。原原理理图图* 7.2.6 特殊变压器特殊变压器24在电工测量中，被测量的电量经常是高电压或大电流，为了保在电工测量中，被测量的电量经常是高电压或大电流，为了保证测量者的安全及按标准规格生产测量仪表，必须将待测电压或电证测量者的安全及按标准规格生产测量仪表，必须将待测电压或电流按一定比例降低，以便于测量。

15、用于测量的变压器称为仪用互感流按一定比例降低，以便于测量。用于测量的变压器称为仪用互感器。器。电压互感器电压互感器互感器互感器电流互感器电流互感器是降压变压器。是降压变压器。一次绕组接待测高压，二次绕组接电一次绕组接待测高压，二次绕组接电压表。压表。1122UNNU *需要需要 N2 N1；通常二次绕组额定电流设通常二次绕组额定电流设计成标准值计成标准值 5 A。使用电流互感器时二次绕组不能开路。使用电流互感器时二次绕组不能开路。（2）电流互感器电流互感器* 7.2.6 特殊变压器特殊变压器26* 7.2.6 特殊变压器特殊变压器（b）图为电压互感器外形图 （c）图为电流互感器外形图27*用钳

16、形电流表测量电流时不用断开电路，使用非常方便。用钳形电流表测量电流时不用断开电路，使用非常方便。钳形电流表钳形电流表将闭合铁心张开，被将闭合铁心张开，被测载流导线钳入铁心窗口测载流导线钳入铁心窗口中，一次绕组中，一次绕组 N1 1。铁铁心上绕有二次绕组，与测心上绕有二次绕组，与测量表头连接，可直接读出量表头连接，可直接读出被测电流的数值。被测电流的数值。*若被测若被测电流较小，可将一次边绕成电流较小，可将一次边绕成 N 匝，钳入铁心窗口，匝，钳入铁心窗口，其测量值其测量值NII量量测 * 7.2.6 特殊变压器特殊变压器28* 7.2.6 特殊变压器特殊变压器为了起弧容易，电焊变压器的空载电压

17、一般为为了起弧容易，电焊变压器的空载电压一般为 60 80 V，当电弧起燃后，焊接电流通过电抗器产生电压降。当电弧起燃后，焊接电流通过电抗器产生电压降。调节电抗器上的旋柄可改变电抗的大小以控制焊接电流调节电抗器上的旋柄可改变电抗的大小以控制焊接电流及焊接电压。维持电弧工作电压一般为及焊接电压。维持电弧工作电压一般为 25 30 V。电焊变压器是为满足电弧焊接的需要而设计制造的电焊变压器是为满足电弧焊接的需要而设计制造的特殊的变压器。特殊的变压器。3.电焊变压器电焊变压器29主要有两部分：主要有两部分：定子和转子定子和转子7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场三相异步电动机的基本结构与旋转

18、磁场7.3 交流电动机交流电动机三相笼型异步电动机结构如下图所示。三相笼型异步电动机结构如下图所示。307.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场三相异步电动机的基本结构与旋转磁场1定子定子定子定子是电动机的固是电动机的固定部分。它包括：定部分。它包括：a机壳机壳b定子铁心定子铁心定子铁心由表面涂有绝缘漆的定子铁心由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成内圆均匀分布槽孔；硅钢片叠压而成内圆均匀分布槽孔； c硅钢片硅钢片内内嵌置三相定子绕组。嵌置三相定子绕组。(a)图为电动机定子外形(b)图为定子硅钢片31所以，定子绕组可以接成星形或三角形。所以，定子绕组可以接成星形或三角形。当电动机每相绕组额定电压

19、等于电源的相电压时，绕当电动机每相绕组额定电压等于电源的相电压时，绕组接成星形联结；等于电源的线电压时，绕组接成三角形组接成星形联结；等于电源的线电压时，绕组接成三角形联结。联结。接电源接线盒接线盒三相异步电动机定子绕组属于三相对称负载三相异步电动机定子绕组属于三相对称负载7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场三相异步电动机的基本结构与旋转磁场322 转子转子是电动机的旋转部分。是电动机的旋转部分。由转子铁心和转子绕组组成。由转子铁心和转子绕组组成。笼型转子笼型转子转子绕组又分笼型转子和绕线型转子。转子绕组又分笼型转子和绕线型转子。转子绕组是在铁心槽内压进铜条，两端分别焊在两个铜环转子绕

20、组是在铁心槽内压进铜条，两端分别焊在两个铜环上。中小型电动机一般用熔化的铝浇铸成转子绕组。上。中小型电动机一般用熔化的铝浇铸成转子绕组。7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场三相异步电动机的基本结构与旋转磁场33铁心是由厚的硅钢片叠压而成的圆柱体，其外圆周冲有槽铁心是由厚的硅钢片叠压而成的圆柱体，其外圆周冲有槽孔，以嵌置转子绕组。孔，以嵌置转子绕组。铁心与笼型相同，但铁心槽内嵌置对称三相绕组并作星形铁心与笼型相同，但铁心槽内嵌置对称三相绕组并作星形联结。各相绕组首端通过滑环和电刷引到相应的接线盒里，在联结。各相绕组首端通过滑环和电刷引到相应的接线盒里，在起动和调速时可在转子电路中串入附加

21、电阻。起动和调速时可在转子电路中串入附加电阻。绕线型异步电动机能获得较好的起动与调速性能。绕线型异步电动机能获得较好的起动与调速性能。绕线转子绕线转子接线示意图接线示意图7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场三相异步电动机的基本结构与旋转磁场34iU = Imsin tiV = Imsin( t 120 )iW = Imsin( t + 120 )iUiViW相序相序 U1-V1-W1-U1 ti0iUiViWU1V1W1U2V2W2定子绕组分布定子绕组分布定子绕组定子绕组U1W2V1U2W1V2+绕组中形成三相对称电流。绕组中形成三相对称电流。定子绕组作星形联结通入定子绕组作星形联结通

22、入 三相对称电源。三相对称电源。2三相异步电动机的旋转磁场三相异步电动机的旋转磁场7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场三相异步电动机的基本结构与旋转磁场35iU t = 0时时 tiU1V2V1U2W1W2iU = 0iV 为为负负值值iW为为正正值值NS0设：设：电流的流入端用电流的流入端用 表示表示 iViW电流的流出端用电流的流出端用 表示表示旋转磁场的产生旋转磁场的产生7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场三相异步电动机的基本结构与旋转磁场36 t t = 60时时iU1V2V1U2W1W2NS60iW = 0iV 为为负负值值iU为为正正值值iUiViW0 旋转磁场的产

23、生旋转磁场的产生7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场三相异步电动机的基本结构与旋转磁场37 t = 90时时U1V2V1U2W1W2NS90iU 为为正正值值iV 为为负负值值iW 为为负负值值 tiiUiViW0旋转磁场的产生旋转磁场的产生7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场三相异步电动机的基本结构与旋转磁场38 t = 180时时U1V2V1U2W1W2iU = 0iV 为为正正值值iW 为为负负值值180NS tiiUiViW0 旋转磁场的产生旋转磁场的产生7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场三相异步电动机的基本结构与旋转磁场39 t = 0U1W2V1U2W1V

24、2NS0N t =180 U1W2V1U2W1V2S180 t = 90U1W2V1U2W1V2NS90 t =60 U1W2V1U2W1V2NS60旋转磁场旋转磁场7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场三相异步电动机的基本结构与旋转磁场40空间相差空间相差 120 角的三相绕组，通入对称角的三相绕组，通入对称三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场,当电流经过一个周期变化时，磁场也沿着顺当电流经过一个周期变化时，磁场也沿着顺时针方向旋转了一周时针方向旋转了一周( (在空间旋转的角度为在空间旋转的角度为360) )。综上分析可以得出：7.3.1三相异步

25、电动机的基本结构与旋转磁场三相异步电动机的基本结构与旋转磁场41 tiiUiViW0U1V1W1U2W2V2iUiW90 600 U1W2V1U2W1V2NS0U1W2V1U2W1V2NS60相序相序 U1 - - W1 - - V1 - - U1U1W2V1U2W1V2NS90iV改变旋转磁场的转向改变旋转磁场的转向7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场三相异步电动机的基本结构与旋转磁场42改变流入三相绕组的电流相序，就能改变流入三相绕组的电流相序，就能改变旋转磁场的转向；改变了旋转磁场的改变旋转磁场的转向；改变了旋转磁场的转向转向, , 三相异步电动机的转子旋转方向会三相异步电动机的

26、转子旋转方向会改变。改变。综上分析可以得出：7.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场三相异步电动机的基本结构与旋转磁场43前面讨论的旋转磁场是一对极磁场，当改变定子绕前面讨论的旋转磁场是一对极磁场，当改变定子绕组在空间的排列，可以制成两对、三对或更多对磁极的组在空间的排列，可以制成两对、三对或更多对磁极的旋转磁场，而磁极对数影响旋转磁场的转速。旋转磁场，而磁极对数影响旋转磁场的转速。电源的频率电源的频率 磁极对数磁极对数若若 f1 = 50 Hz 旋转磁场的磁极对数旋转磁场的磁极对数 p 旋转磁场的转速旋转磁场的转速 n0旋转磁场的转速旋转磁场的转速 n0pfn1060 n0 的单位：的单

27、位：r/min磁极对数 p12345旋转磁场转速n0/(r.min-1)3 0001 5001 0007506007.3.1三相异步电动机的基本结构与旋转磁场三相异步电动机的基本结构与旋转磁场441转动原理转动原理旋转磁场以同步转速旋转磁场以同步转速 n0 顺时针方向旋转；顺时针方向旋转；转子导线逆时针方向切割转子导线逆时针方向切割磁力线，产生感应电动势、感磁力线，产生感应电动势、感应电流；应电流；转子电流在旋转磁场中受转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用形成转矩，转到电磁力的作用形成转矩，转子沿旋转磁场的方向异步转动子沿旋转磁场的方向异步转动 n T2 ( (负载转矩负载转矩) )通通电电动

28、机逐渐加速，转矩电电动机逐渐加速，转矩 T 沿沿DC 段增大段增大Tm沿沿 CA 段减小段减小T = T2 n2 不变不变1.电磁转矩电磁转矩 T 与转子转速与转子转速 n2 的关系曲线的关系曲线7.3.3 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性47运行特性运行特性n20n0TACDTstTmnNTNB( (2) )电动机工作在特性电动机工作在特性曲线曲线 CA 段时，当负载变化电磁转段时，当负载变化电磁转矩会自动变化并与负载平衡，矩会自动变化并与负载平衡，重新平衡时转速重新平衡时转速 n2 改变；若负改变；若负载大于最大转矩载大于最大转矩 Tm , T 会沿会沿 CD 线线减小至零

29、堵转。减小至零堵转。堵转电动机堵转电动机电流电流 I = (4 7) IN ，时间稍长将时间稍长将损坏电动机。损坏电动机。( (4) )电动机的电动机的过载系数过载系数NmTT 电动机电动机起动能力起动能力NstStTT一般为一般为 2 2.2，一般为，一般为 1.7 2.2( (3) )AC 段为稳定运行区段为稳定运行区，转速，转速下降很少下降很少 ，n0/nN 约约为为 2% 6%7.3.3 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性482225509nPT 同理同理, 电动机在额定状态下运行则有电动机在额定状态下运行则有NNN5509nPT 式中式中: : TN 为电动机输出额定转

30、矩，单位牛为电动机输出额定转矩，单位牛 顿顿 米米( (Nm) )； PN 为电动机输出的额定功率，单位千瓦为电动机输出的额定功率，单位千瓦( (kW) )； nN 为为电动机额定转速，单位是转每分电动机额定转速，单位是转每分( (r/min) )。电动机带载运行的转矩为电动机带载运行的转矩为 T2，轴上输出的机械功率为轴上输出的机械功率为 P2，转子的转速转子的转速 n2，则则2. 转矩和功率的关系转矩和功率的关系7.3.3 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性49可以证明，可以证明，电磁转矩电磁转矩 T 与与电动机定子绕组上所加电压电动机定子绕组上所加电压 U 的平方成正比。即

31、的平方成正比。即2UT 不同电源电压的转矩特性不同电源电压的转矩特性n2n0OTaTstTmaxnNTNd1U11UU U1电压降低时，电磁转电压降低时，电磁转矩迅速下降矩迅速下降;带载能力降低，若带载能力降低，若负载转矩大于最大转矩，负载转矩大于最大转矩，电机会被迫停转，时间电机会被迫停转，时间稍长，电机会因电流过稍长，电机会因电流过大而损坏。大而损坏。3.电磁转矩和电源电压的关系电磁转矩和电源电压的关系7.3.3 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性50 例例 某三相异步电动机额定功率某三相异步电动机额定功率 PN = 4 kW，额定额定转数转数 nN = 1440 r/min

32、，过载能力为过载能力为 2.2，起动能力为，起动能力为 1.8。试求额定转矩试求额定转矩 TN、起动转矩起动转矩 Tst、最大转矩最大转矩 Tm。若电动机满载运行，定子电压下降若电动机满载运行，定子电压下降 20% 时，电动机时，电动机能否继续旋转？能否在此状态下满载起动？能否继续旋转？能否在此状态下满载起动？mN 5 .26mN1440495509550NNNnPT起动转矩为起动转矩为mN 7 .47mN5 .268 . 18 . 1Nst TT 解解 额定转矩额定转矩7.3.3 三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性51mN 3 .58mN5 .262 . 22 . 2Nm TT

33、当电压当电压降低降低 20% 时时，由于由于 2UT mN 3 .37mN 3 .5864. 08 . 0mN 30mN 7 .4764. 08 . 0m2mst2st TTTT满载运行时，因为负载转矩等于电磁转矩，满载运行时，因为负载转矩等于电磁转矩，TN = 26.5 Nm，小于，小于 T ，降压后能在新的平衡点以新的转降压后能在新的平衡点以新的转速稳定运行。速稳定运行。满载起动时，因为负载转矩等于电磁转矩，满载起动时，因为负载转矩等于电磁转矩，TN = 26.5 Nm，小于，小于 Tst，降压后可满载直接起动。降压后可满载直接起动。最大转矩最大转矩7.3.3 三相异步电动机的运行特性三相

34、异步电动机的运行特性52电动机的外壳上都有一块铭牌，标出了电动机的型号电动机的外壳上都有一块铭牌，标出了电动机的型号以及主要技术数据，以便能正确使用电动机。以及主要技术数据，以便能正确使用电动机。图图示为一台示为一台三相异步电动机的铭牌。三相异步电动机的铭牌。7.3.4三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌53电动机型号电动机型号 Y 112 M - 4额定转速额定转速 nN( (1440 r/min) )：表示电动机在额定运行时转表示电动机在额定运行时转子的转速。子的转速。额定功率额定功率 PN( (4.0 kW) )：表示电动机在额定工作状态下运表示电动机在额定工作状态下运行时输出的机械

35、功率。行时输出的机械功率。额定电压额定电压 UN( (380 V) )：表示定子绕组上应施加的线电压。表示定子绕组上应施加的线电压。额定电流额定电流 IN( (8.8 A) )：表示电动机额定运行时定子绕组的表示电动机额定运行时定子绕组的线电流。线电流。Y 系列异系列异步电动机步电动机机座中心高度机座中心高度112 mm中机座中机座 L长机长机座座 S 短机座短机座旋转磁场为旋转磁场为 4 个个极极( (p = 2) )。7.3.4三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌54防护方式防护方式( (IP44) )：表示电动机外壳防护在方式为封闭式电表示电动机外壳防护在方式为封闭式电动机。动机。频

36、率频率 f( (50 Hz) )：表示电动机定子绕组输入交流电源的频率。表示电动机定子绕组输入交流电源的频率。工作制工作制( (工作制工作制 S1) )：表示电动机可以在铭牌标出的额定状表示电动机可以在铭牌标出的额定状态下连续运行。态下连续运行。S2 为短时运行，为短时运行，S3 为短时重复运行。为短时重复运行。绝缘等级绝缘等级( (B级绝缘级绝缘) )：表示电动机各绕组及其他绝缘部件：表示电动机各绕组及其他绝缘部件所用绝缘材料的等级。绝缘材料按耐热性能可分为所用绝缘材料的等级。绝缘材料按耐热性能可分为 Y、A、E、B、F、H、C 七个等级。七个等级。目前，国产目前，国产 Y 系列电动机一般采

37、用系列电动机一般采用 B 级绝缘。级绝缘。7.3.4三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌55 绝缘材料耐热性能等级绝缘材料耐热性能等级绝缘等级YAEBFHC最高允许温度/90105120130155180大于 180LW 82 dB： 电动机的噪声等级。电动机的噪声等级。其他一些技术数据其他一些技术数据%100cos3%100NNN2N1N2N IUPPP温升：温升：额定负载时绕组的工作温度与环境温度的差值。额定负载时绕组的工作温度与环境温度的差值。功率因数：功率因数：额定负载下定子电路的功率因数。额定负载下定子电路的功率因数。效率：效率：电动机在额定负载时的效率，它等于额定状态下输电动机

38、在额定负载时的效率，它等于额定状态下输出功率与输入功率之比，即出功率与输入功率之比，即7.3.4三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌56 例例 某异步电动机，某异步电动机，若若 UN = 380 V，cos = 0.82，Ist/IN = 7.0，PN = 4kW,效率效率 = 0.84，求额定电流、起动求额定电流、起动电流。电流。84. 082. 03803104cos3N3NNN IIUP 可得可得 A8 . 8 A82. 084. 038031043N I A6 .61 A8 . 877Nst II 解解 根据效率公式根据效率公式三相三相异步电动机结构简单，成本较低，运行可靠，使用和

39、维护方异步电动机结构简单，成本较低，运行可靠，使用和维护方便。可以用来拖动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备。据统便。可以用来拖动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备。据统计，计，90% 电力拖动电动机是异步电动机，异步电动机用电量占电网总电力拖动电动机是异步电动机，异步电动机用电量占电网总负荷的负荷的 50% 以上。以上。7.3.4三相异步电动机的铭牌三相异步电动机的铭牌57日常生活中的电风扇、电冰箱、洗衣机、搅拌机等均日常生活中的电风扇、电冰箱、洗衣机、搅拌机等均采用单相异步电动机作动力。采用单相异步电动机作动力。U1U2：工作绕组工作绕组，流过，流过的电流为的电流为 i2；V1

40、V2：起动绕组起动绕组，串有，串有电容器，流过的电流为电容器，流过的电流为 i1；它；它们在空间互差们在空间互差 90 。转子为笼型转子为笼型工作绕组工作绕组起动绕组起动绕组笼型转子笼型转子定子两个绕组：定子两个绕组：1.电容分相式单相异步电动机电容分相式单相异步电动机7.3.5单相异步电动机单相异步电动机58选择适当电容可使电容分相式单相异步电动机中两选择适当电容可使电容分相式单相异步电动机中两个绕组中的电流相位差为个绕组中的电流相位差为 90 。在空间上互成在空间上互成 90 的两相绕组通入互差的两相绕组通入互差 90 的两相交的两相交流电，便产生旋转磁场。流电，便产生旋转磁场。 7.3.

41、5单相异步电动机单相异步电动机59采用在起动绕组中串入电阻的方法也可使两相绕组采用在起动绕组中串入电阻的方法也可使两相绕组中的电流在相位上存在一定的角度产生旋转磁场。中的电流在相位上存在一定的角度产生旋转磁场。转动原理转动原理 与与三相异步电动机相同。三相异步电动机相同。定子磁极上开一个槽，定子磁极上开一个槽，将磁极分成两部分，较小部将磁极分成两部分，较小部分套一个分套一个短路环短路环 罩极。罩极。短路环短路环罩极式单相异步电动机定子铁心做成凸极式，转子罩极式单相异步电动机定子铁心做成凸极式，转子仍为笼型。仍为笼型。2.罩极式单相异步电动机罩极式单相异步电动机7.3.5单相异步电动机单相异步电

42、动机60罩极式单相异步电动机不能改变转向，它的起动转罩极式单相异步电动机不能改变转向，它的起动转矩较小，一般用在空载或轻载起动的台扇、排风机等设矩较小，一般用在空载或轻载起动的台扇、排风机等设备中。备中。原理：原理：当在当在定子绕组中通入单相交流电流时，铁心中的磁定子绕组中通入单相交流电流时，铁心中的磁通会从未罩部分向罩极移动，好像磁场在旋转，从而获得起动通会从未罩部分向罩极移动，好像磁场在旋转，从而获得起动转矩。转矩。 7.3.5单相异步电动机单相异步电动机61*7.4.1直流电动机的结构及转动原理直流电动机的结构及转动原理 直流电动机主要由定子和转子两部分组成。直流电动机主要由定子和转子两

43、部分组成。 结构结构转动原理转动原理 电流方向电流方向 Aa b c d B电流方向电流方向 Ad c b a B*7.4直流电动机直流电动机62直流电动机定子磁极直流电动机定子磁极永久磁铁永久磁铁励磁绕组通入直流电产生励磁绕组通入直流电产生励磁绕组励磁方式：励磁绕组励磁方式：他励、并励、串励、复励。他励、并励、串励、复励。7.4.2 直流电动机的励磁方式直流电动机的励磁方式63直流电动机的机械特性曲线直流电动机的机械特性曲线与励磁方式有关。与励磁方式有关。他励和并励直流电动机他励和并励直流电动机具有硬机械特性。具有硬机械特性。适用于需要调速的轧机、金属切削机适用于需要调速的轧机、金属切削机床

44、、纺织印染、造纸和印刷机械。床、纺织印染、造纸和印刷机械。串励电动机串励电动机具有软机械特性。具有软机械特性。用于用于起重及交通运输机械上，如起重及交通运输机械上，如起重吊车、电瓶车、城市电起重吊车、电瓶车、城市电车、电传动机车等。车、电传动机车等。7.4.2 直流电动机的励磁方式直流电动机的励磁方式64复励电动机复励电动机复励电动机的机复励电动机的机械特性曲线介于械特性曲线介于并励并励( (他励他励) )、串励、串励两种电两种电动机机械特性曲线之动机机械特性曲线之间。间。适用于起动转矩较大转速变化不大的负载，如冶金辅助适用于起动转矩较大转速变化不大的负载，如冶金辅助机械、空气压缩机等。机械、

45、空气压缩机等。7.4.2 直流电动机的励磁方式直流电动机的励磁方式65低压电器是指交流低压电器是指交流 1200 V、直流直流 1500 V 以下用来控制与保护用电以下用来控制与保护用电设备的电器。将不同功能的低压电器组合，就可构成具有各种控设备的电器。将不同功能的低压电器组合，就可构成具有各种控制功能的电路，完成生产和生活设备对电气性能的要求。制功能的电路，完成生产和生活设备对电气性能的要求。闸刀开关是一种手动电器闸刀开关是一种手动电器。主要用作电源的隔离开关或电。主要用作电源的隔离开关或电源开关使用。源开关使用。39单刀符号单刀符号单刀开关单刀开关7.5.1闸刀开关闸刀开关7.5 常用低压

46、电器常用低压电器66做电源开关使用时，电动机的容量不能大于做电源开关使用时，电动机的容量不能大于 7.5 kW。其额定电流应大于电动机额定电流的其额定电流应大于电动机额定电流的 3 倍。倍。三刀开关三刀开关符号符号7.5.1闸刀开关闸刀开关67与闸刀开关不同是熔断器和刀片与刀座等安装在薄钢与闸刀开关不同是熔断器和刀片与刀座等安装在薄钢板制成的防护外壳内。板制成的防护外壳内。速速断断弹簧弹簧用来加快刀片用来加快刀片与刀座分断速度，减少电弧。与刀座分断速度，减少电弧。铁壳开关外壳上还装铁壳开关外壳上还装有有机械联锁装置。机械联锁装置。可用在电力排灌、电可用在电力排灌、电热器等装置中。热器等装置中。

47、7.5.2铁壳开关铁壳开关68组合开关外形组合开关外形内部结构内部结构手柄沿顺时针或逆时针转动，手柄沿顺时针或逆时针转动，带动动触点与静触点接通或断开。带动动触点与静触点接通或断开。7.5.3组合开关组合开关( (转换开关转换开关) )符号符号69静触片静触片静触片静触片静触片静触片静触片静触片动触片动触片内部结构内部结构用手按下按钮帽时，用手按下按钮帽时，动触片向下移动，上面动触片向下移动，上面的动断触点先断开，下的动断触点先断开，下面的动合触点后闭合。面的动合触点后闭合。当松开按钮帽时，在复当松开按钮帽时，在复位弹簧作用下，动触点位弹簧作用下，动触点复位。这种按钮称为复位。这种按钮称为复复

48、合按钮合按钮。符号符号7.5.4 按钮按钮70熔断器是一种短路保护电器。当过大的短路电流流过熔断器是一种短路保护电器。当过大的短路电流流过易熔合金制成的熔体时，熔体迅速熔断，达到保护电路及易熔合金制成的熔体时，熔体迅速熔断，达到保护电路及电气设备的目的。电气设备的目的。插入式熔断器插入式熔断器螺旋式熔断器螺旋式熔断器7.5.5熔断器熔断器71管管式式熔熔断断器器填料式熔断器填料式熔断器7.5.5熔断器熔断器72是一种自动控制电器，属于电磁式开关。是一种自动控制电器，属于电磁式开关。结构是由电磁铁和触头组两部分组成。结构是由电磁铁和触头组两部分组成。电磁铁部分有电磁铁部分有静铁心、静铁心、动铁心

49、、吸引线圈、反力弹动铁心、吸引线圈、反力弹簧簧触头部分有触头部分有静触点、动触静触点、动触点、点、主触点、主触点、辅助触点。辅助触点。接触器原理示意图接触器原理示意图静铁心静铁心动铁心动铁心吸引线圈吸引线圈反力弹簧反力弹簧静触点静触点动触点动触点辅助触点辅助触点主触点主触点工作原理：吸引线圈通工作原理：吸引线圈通电电动铁心移动动铁心移动带动完成带动完成开关动作开关动作断电时，动铁心断电时，动铁心在反力弹簧作用下复位在反力弹簧作用下复位7.5.6交流接触器交流接触器73说明：说明：1. 主触点通常为主触点通常为 3 对动合触点，它的接触面积较大，对动合触点，它的接触面积较大，允许流过的电流较大。

50、允许流过的电流较大。2. 主触头上都设有灭弧装置。用来减小主触头通、主触头上都设有灭弧装置。用来减小主触头通、断时产生的电弧。断时产生的电弧。3. 辅助触头有动合与动断两种，触头处面积较小，辅助触头有动合与动断两种，触头处面积较小，允许通过的电流较小，不需要灭弧罩；允许通过的电流较小，不需要灭弧罩；4. 交流接触器吸引线圈中通过的是交流电，因而电磁交流接触器吸引线圈中通过的是交流电，因而电磁吸力在电流为零时也为零，会引起铁心在工作时发生振动，吸力在电流为零时也为零，会引起铁心在工作时发生振动，产生噪声。解决的办法是在铁心部分端面上嵌装短路环。产生噪声。解决的办法是在铁心部分端面上嵌装短路环。若