1、第五節變壓器與電動機一、理想變壓器變壓器是最經常使用的電氣設備之一。利用變壓器能夠進行電壓、電流和阻抗的變換。設與電源相聯接的原邊繞組（亦稱低級繞組或一次繞組）的匝數為N1,與負我相聯接的副邊繞組（亦稱次級繞組或二次繞組）的匝數為N2,匝數比K=N1/N2,那么電壓變換卻如K（851）電流變換加斗K"2）阻抗變換Z產成（雙）Z1為從變壓器原邊端口看進去的等效負載阻抗，或稱折合到變壓器原邊電路的等效負載阻抗。二、三相異步電動機的利用（一）轉速和轉向三相異步電動機的轉速n,也確實是它的轉子轉速，取決于定子繞組通以三相交流電后產生的旋轉磁場的轉速nO（稱為同步轉速）。同步轉速可用下式計算。

2、二（轉/分，r/min）（8-5-4）式中fl電源頻率；P一一電動機的磁極對數。異步電動機的轉速n<nOo轉差率s是用來表示n與nO相差程度的物理量，(8-5-5)一樣異步電動機在額定負載時的轉差率為1%9%,而在起動開始剎時由于"0,而s=l為最大。式（8-5-5）也可寫成”=（）孫（8-5-6）表8-5-1為三相異步電動機的磁極對數與同步轉速和電動機轉速（當s=3%）之間的數量關系。P與0及的關系表8.5.1P123456n()(r/rnin)300015001000750600500n(r/min)29101455970728582485三相異步電動機的型號中，最后一名數

3、字是表示磁極數的。例如Y132-4,型號說明了該電動機為4極（即P=2）電機。依照那個數字就能夠夠判定電動機的轉速，反過來也能夠依照轉速確信磁極數。異步機的轉向與旋轉磁場的轉向相同。要改變電動機轉向，只要任意對調兩根聯接電源的導線即可。(二)電磁轉矩異步電動機的轉矩是由旋轉磁場的每極磁通與轉子電流相互作用而產生的。轉矩與定子電壓的平方成正比.并與轉子回路的電阻和感抗、轉差率以及電動機的結構有關。I.額定轉矩tn：電動機在額定負載時的轉矩。Tn=9550(單位，牛頓米，Nm)(8-5-7)式中電動機的額定輸出功率(kW)；“N電動機的額定轉速(r/min)o2 .負載轉矩Tl：電動機在實際負載下

4、發出的實際轉矩。Tl=9550,(N-m)(8-5-8)式中P2電動機的實際輸出功率(kW);n電動機的實際轉速(r/min)o3 .最大轉矩Tnwa：電動機能發出的最大轉矩。7E二小(8-5-9)式中I為電動機的過載系數，一般為1.82.2。電動機發出最大轉矩時對應的轉速為臨界轉速臨界。4 .起動轉矩7；t：電動機起動時發出的轉矩。一般有(8-5-10)Tsl=(1.0-2.2)Tn接電根接電源圖&5-2定子繞組的星形聯接和三角形聯接(三)星形接法和三角形接法.鼠籠式異步電動機接線盒內有6根引出線，分別標以5、5、V、V?、W和W2o其中U1和L是定子第一相繞組的首末端，V,和V2、

5、W|和wiW2分別是第二相和第三相繞組的首末端。定子三相繞組的聯接法有星形和三角形兩種，見圖8-5-2o(四)功率、效率和功率因數電動機的輸入功率匕=4UJlcos夕(8-5-11)式中Ul和IL分別為線電壓和線電流，一是電動機的功率因數。電動機的輸出功率匕匕，其差值為電動機本身的功率損耗，包括銅損、鐵損以及機械損耗。電動機的效率行言(85一般約為72%93%。圖&5-3星-三角起動器接線簡圖電動機的功率因數在額定負載時約為0.7-().9,輕載和空載時很低，約為().20.3故應適當選用電動機容量,避免“大馬拉小車”，更要縮短空載運行時間C(五)起動問題:相片步電動機的起動電流為額定

6、電流的47倍。這么大的電流對非頻繁起動的電動機本身來講，由于起動時間很短,不會造成過熱，但會使線路上電壓降大增，從而使貸載端電壓降低.影響鄰近負載的T.作,所以有必要采取措施來降低起動電流。此外，對于重載起動的電動機，如果其起動轉矩不足以起動，還要設法提高其起動轉矩“三相異步電動機根據其轉子的結構分成鼠籠期啰”兩種.鼠籠式異步電動機的強動方法行比接起動和降壓起動兩種1 .鼠籠式異步電動機的直接起動給電動機加卜.額定電壓直接起動，亦稱仝壓起動.這種方法簡單可靠，只要電網容量允許，起動不太頻繁的電動機通常都采用此法。此法起動電流大，只適用于小型電動機各地電業局對多大電動機能采用外接起動有各自把規定

7、，例如有的地區規定，有專用變壓器供電時，不經常起動的電動機容雖小于變壓器容量30%的，頻繁起動的電動機容量小尸25%的，允許直接起動；無專用變壓器供電時,電動機宜接起動產生的電壓降不應超過5%10%,一般20-30kW以下的電動機可采用直接起動。宜接起動采用的設備有組合開關、鐵殼開關和磁力起動器等。2 .鼠籠式異步電動機的降壓起動如果電動機容展較大，直接起動引起電網電壓降落過大，則需要采取降壓起動方式.即起動時降低加在電動機定子繞組I的電壓.以減少起動電流.起動完畢后再恢復全壓供電降壓起動常用的有星形-三角形換接起動和自朋降壓起動兩種(1)星形-三角形(Y-A)換接起動采用此法的電動機正常運行

8、時必須是三角形接法的(目前一般4kW以上異步機都設計成三角形接法)在起動時接成星形，這時定子繞組僅承受電源相電壓,等到轉速上升接近額定值時再換接成三角形全壓運行,由于星形起動時的電壓僅為三角形直接起動時的1/0，所以起動電流和起動轉矩都下降至直接起動時的W，可見此法僅適用于空載或輕載起動的情況C實現這種換接起動的設備叫做星-三角起動器，圖8-5-3是它的接線簡圖。(2)自耨降壓起動白耦降壓起動是利用三相白酒變壓器來達到起動時圖8-5-4自耦降壓起動接線簡圖降低定子繞組端電壓的目的，其接線如圖8-5-4所示。起動時將開關Q?扳至“起動”位置，這時定子繞組由自耦變壓器中間抽頭供電，電壓降低使起動電

9、流減小，等到轉速升至額定值,再將Qz扳至“工作”位置，切除自耦變壓器全壓運行。實現這種起動法的設備稱為自耦降壓起動器。一般自耦變壓器行三檔抽頭，輸出電壓分別為電源電壓的55%、64%和73%（或40%、60%或80%）,可根據對起動電流和起動轉矩的不同要求選用和調整。'山于起動轉矩也隨電炫的降低而成平方地降低，故自耦降壓起動只適用于空載或輕載起動°通常自耦降壓起動的電動機容量比星-三角換接起動的電動機容量來得大、且可適用于正常運行時接成星形的電動機。3 .繞線式異步電動機轉子電路串電阻起動圖8-5-5所示是繞線式異步電動機轉子外接電阻的起動方法。加大轉子電阻可以減小轉子電流從

10、而減小定子電流，還可增大起動轉矩，適用型求起動營矩大的組產機械,如卷揚機、起重機、轉爐和球磨機等c起動時使轉子所出電阻最夫丁腐善轉速上升，逐了切I除電阻，最后全部切除，進入正常運行。.圖8-5-5繞線式異步電動機轉子串電阻起動三、三相異步電動機的常用繼電接觸器控制（一）常用低壓控制電器1 .閘刀開關圖8-5-6間出了兩種閘刀開關的外形圖和符號*閘刀開關通常作電源開關，額定電壓圖8-5-6閘刀開關（a）底一刀開關:（fc）用連桿操作的閘刀開關；（-三極開關符，有250V和500V兩種,額定電流為10A500Ao閘刀的極數有單極、雙極和三極三種。2 .組合開關結構見圖8-5-7所示。在實驗室和機床

11、電氣操縱線路頂用作電源開關，也可用來直接起動和停止小容量鼠籠式異步電動機。組合開關有單極、雙極、三極和四極等幾種，額定電流有10、2五、60、100A等多種。圖8-5-7組合開關結構圖3 .按鈕按鈕的外形、結構和符號見圖8-5-8o按鈕是用來接通和斷開操縱電路的，僅流過小電流。圖8-5-8（6）中2是通過金屬橋片連通的動觸點，1和3是靜觸點。在常態下（即按鈕未按下時），1是斷開的，稱為常開觸點，而3是通過2接通的，稱為常閉觸點。按下按鈕時3先斷開而后1通過2接通。松開手后按鈕乂恢復常態，1先斷開而后3乂接通。常開觸點1單獨利歷時確實是一個常開按鈕（亦稱起動按鈕），常閉觸點3單獨利歷時確實是一個

12、常閉按鈕（亦稱停止按鈕），觸點1和3聯合利用，確實是一個組合按鈕。圖心,8校鈕的外形、結構和符號 （a外彩1 （5）結構；S）符號4 .交流接觸器nrKM圖外5/接觸器外形、原理及符號主點；常閉觸點,；常開觸點；嫌婚交流接觸器用來接通和斷開電動機或其他電氣設備的主電路，其主觸點流過大電流。圖8-5-9表示它的外形、原理及符號。接觸器的要緊結構由電磁鐵和觸點兩大部份組成。電磁鐵由鐵芯和線圈組成，而鐵芯又包括動鐵芯和靜鐵芯兩部份。為減少鐵損，鐵芯由彼此絕緣的硅鋼片疊成，線圈那么套在山字形靜鐵芯上。觸點分主觸點和輔助觸點兩種，其中主觸點是通、斷主電路的，容量大，往往設有滅弧裝置，主觸點是常開觸點（未

13、動作時是斷開的）。輔助觸點是接在操縱線路中的，容量小，有常開和常閉（未動作時是接通的）之分。當線圈通電，產生電磁吸力，使動鐵芯吸合，同時帶動金屬橋片動作，使主觸點閉合，接通主電路，同時常開輔助觸點也閉合，而常閉輔助觸點打開。當線圈斷電，吸力消失，依托彈簧力使動鐵芯釋放，各觸點恢復常態。選用交流接觸器要注意主觸點的額定電流和鐵芯線圈的額定電壓，和輔助觸點的數量。5 .熱繼電器圖8-5-10熱繼電器的原理圖和符號1一熱元件；2一雙金片片；3一板扣；4彈簧；5常用觸點；6一按曲I熱繼電器是用來作電動機長期過我愛惜的，其原理圖見圖8-510。圖中1為熱元件，串接在主電路中，2是雙金屬片。當主電路中電流

14、超過許諾值使雙金屬片受熱，由于兩層金屬熱膨脹系數不同,一段時刻后雙金屬片向上彎曲而脫扣，板扣3在彈簧4的拉力下使接在操縱線路中的常閉觸點5斷開,從而使操縱線路失電，主電路斷開。按下復位按鈕6即可使熱繼電器復位。6 .自動空氣斷路器亦稱白動開關，用于接通和斷開主電路，具有短路、過我和失壓等多種愛惜，平安靠得住。（二）三相鼠籠式異步電動機直接起動操縱1 .單向直接起動的操縱電路圖8511是單向直接起動的主電路（左側）和操縱電路（右邊）。起動時先合上開關Q,不帶負荷接通電源。FU是熔斷器，起短路愛惜作用。再按下按鈕SB：,接觸器KM線圈通電KM主觸點閉合,電動機M起動KM輔助觸點閉合，自鎖,M連續運

15、轉由于松手后SB二復位斷開，由KM輔助觸點閉合自鎖。停止時按下按鈕SB：,廣KM主觸點打開，電動機M停轉SBLKM線圈失電一KM輔助觸點打開，自鎖打開,為下次起動作好準備圖8-5-11單向直接起動主電路和控制電路誤動作會使電源發生短路。圖（a）控制電路中,要改變轉向,必須先停車。如果運行時長期過載，熱繼電器FR的熱元件受熱彎曲脫扣使其常閉觸點打開，控制線路斷開,KM線圈失電而使其主觸點打開,于是主電路斷電,起到了保護作用。以上一套裝置包括交流接觸器和熱繼電器.稱為磁力起動器。2 .正反轉控制鼠籠式異步電動機的正反轉控制電路如圖8-5-12所示。電路中運用兩只交流接觸器，一只用于正轉控制，另一只用于反轉控制。圖（a）中，在一個接觸器線圈電路中串入了另一個接