3.1 电机及电力拖动

（三）连接方法
电动机出线盒中有六个接线柱，分上下两排用金属连接板可以 把三相定子绕组接成星形（Y形）或三角形（△形）。 星形接法是把三个末端连接在一起，三角形接法是首尾相接。

星形连接： 相电流等于线电流，但相电压不等于线电压。

三角形连接： 相电压等于线电压，但相电流不等于线电流。


4、转差率
电动机的转子转速与旋转磁场的转速并不相等。因为转 子的转速和旋转磁场的转速相等，则转子导体与旋转磁场间 没有相对运动，导体内产生不了电动势和电流，因而也就没 有电磁力，所以电动机转速与旋转磁场的差异是保证电动机 旋转的必要条件。三相异步电动机转子的转 n 小于旋转磁 场的转速n ，其相差的程度常用转差率 S 表示，即
1.额定容量S。 ——单相电力变压器
——三相电力变压器

2.额定电压Ue 铭牌上的Ue值，除非另有规定，一般指调压中间分接头 的额定电压值，以kV表示。 3.额定电流Ie 指变压器在额定容量下，允许长期通过的电流。


4.温升
变压器绕组或上层油面的温度与变压器周围环境的温度 之差称为绕组或上层油面的温升。 5.额定工作状态 是变压器在额定电压、额定频率、额定负载及规定使用 条件下的工作状态，在铭牌上都有标示。

课时分配
6课时

绪 论
电机是根据电磁原理实现电能和机械能相互转 换或电能特性变换的机械。

运用：
在生产上主要应用的是交流电动机，特别是三相异步交 流电动机被广泛应用于金属切削机床、起重机、锻压机、铸 造机械以及功率不大的通风机、水泵等。 三相同步交流电动机主要应用于功率较大、不需要调速、 长期工作的各种生产机械，如压缩机、水泵、通风机等。 在需要均匀调速以及在某些电力牵引和起重设备中主要 采用直流电动机。例如龙门刨床、轧钢机、重型机床的主传 动机构、电力牵引和起重设备中。 此外，在高精度、高速度的机电一体化产品中还用到各 种控制电机，用作执行元件或信号传递、变换元件。
规定 i :“+” →首端流入，尾端流出。 i :“–”→尾端流入，首端流出。


3、旋转速度
旋转磁场的旋转方向与电流的相序一致，当转速以每分 钟计算时，旋转磁场的转速可表示为：
P ─ 磁极对数
结论：若要使电动机转子反向转动，只需将接于三相电源的三 相绕组中的任意两根对调位臵，使旋转磁场反向旋转即可。

四、变压器的结构
1.信号式温度计 2.铭牌 3.吸湿器 4.储油柜（油枕） 5.油面指示器（油标） 6.安全气管（防爆管） 7.气体断电器 8.高压套管 9.低压套管 10.分接开关 11.油箱 12.铁芯 13.绕组及绝缘 14.放油阀 15.小车 16.接地端子
中、小型变压器由下列一些部分组成：
额定转矩是电动机在额定负载时的转矩，它可从电动机 铭牌上的额定功率（输出机械功率）和额定转速求得，即

通常三相异步电动机都工作在特性曲线的ab段。当负载 转矩增大时（如起重机起重量的加大；车削时吃刀量的加大 等），在最初瞬间电动机的转矩T＜Tc，所以它的转速n开始 下降。随着转速的下降，电动机的转矩增加。当转矩增加到 T= Tc时，电动机在新的稳定状态下运行，这时转速较前有 所降低。 ab段比较平坦，当负载在空载与额定值之间变化时，电 动机的转速变化不大。这种特性即为硬机械特性。 三相异步电动机的这种硬特性非常适用于一般金属切削 机床。
二、变压器的工作原理
与电源相联的绕组称为 一次绕组（原绕组、初级绕 组），匝数为 N1； 与负载相联的绕组称为 二次绕组（副绕组、次级绕 组），匝数为 N2 一次、 二次绕组互不相 连，能量的传递靠磁耦合。
图3-1
变压器工作原理示意图


（一）空载
当一次绕组与交流电源接通而二次绕组未接负载 时，变压器处于空载状态。这时一次绕组在电源电 压作用下，有交变电流通过，此电流为空载电流。 空载时，一、二次绕组电压有效值之比存在以 下关系
第三章
第一节 第二节 第三节
电机及电力拖动
变压器 交流电动机及其控制 直流电动机及其控制
本章重点与难点

学习目的
通过本章内容的学习，要求学生能熟悉各种直流电动机、 交流电动机的工作原理、速度控制


本章重点
重点内容是直流电动机、交流电动机的工作原理、速度 控制


本章难点
同步电动机、异步电动机的工作原理

最大转矩与额定转矩之比称为过载系数用λ表示

一般三相异步电动机的过载系数为

在选用电动机时，必须考虑可能出现的最大负载转矩。 然后根据所选电动机的过载系数算出电动机的最大转矩，其 值必须大于最大负载转矩。否则就要重选电动机。

（三）起动转矩TQ
电动机刚起动（n=0,S=1）时的转矩称起动转矩。在刚 起动时，转子电流比较大，但起动转矩实际上并不大，它与 额定转矩之比约为1.0～2.0。 一般机床的主电动机都是空载起动，对起动转矩没有什 么要求。但对于诸如起重用的电动机，因为是在带负载的情 况下起动，因此应采用起动转矩较大一点的。
五、三相异步电动机的起动 （一）启动方法

直接启动和降压启动 1、直接启动的问题
（1）电动机在额定电压下启动为直接启动
（2）直接启动时定子电流是额定电流的5－7倍，会引起短时电 动机电流过大，电网电压显著下降、延长启动时间

2、适用范围
直接启动：用于不频繁启动、供电变压器容量较大、电动机 容量较小


五、变压器的标准与现状
我国中小型电力变压器的标准先后进行了三次较大的修改。 可分为初期标准、中期标准和近期标准。 初期标准为高损耗标准：SJ、SJ1、SJ2、SJ3、SJ4、SJ5系 列以及SJL、SJL1系列； 中期标准为较高损耗标准：S、S1、S2、S5系列以及SL、 SL1、SL3系列 近期标准为 较低损耗标准：S7系列和SL7系列 低损耗标准：S8和SL8、老S9系列和新S9系列 目前主要是采用S9型（包括新S9型）和少量非晶合金配 电变压器。 新安装的主变压器，必须采用新型节能变压器。


定子绕组接成星形还是三角形，根据定子每相绕组的额 定电压和电源电压而定。 例如：380/220V、Y/△是指线电压为380V时，采用Y联结； 线电压为 220V 时，采用

△联结。
注意：电磁转矩与电压的平方成正比。而且要强调的是： 电磁转矩与相电压的平方成正比。所以，当相电压改变的时 候，电磁转矩也是不同的。

（二）转子 其作用是在旋转磁场作用下获得转动力矩。 按照构造的不同，转子分为鼠笼式和绕线式两种。 1.鼠笼式转子。
1.铝条 2.端环 3.风扇 4.转子铁芯

2.绕线式转子
绕线式转子的绕组和 定子绕组相似，但三相 绕组连接成星形，三根 端线连接到装在转轴上 的三个铜滑环上，通过 一组电刷与外电路相连 接。 特点：可以通过滑环和 电刷，将附加电阻接入 转子电路，从而改善起 动性能和调节转速。
第一节 变压器
一、变压器的用途和分类


（一）作用
变压器是一种能够改变交流电压的设备。除了用于改 变电压之外，变压器还用于变换交流电流、变换阻抗以及相 位等。


（二）分类
1、按容量分：中小型、大型、特大型 2、按用途分：电力、仪用、电炉、试验、整流、调 压、矿用及其他 3、按相数分：单相、三相

四、三相异步电动机的机械特性
在一定的电源电压和转子电阻下，转速与转矩的关 系曲线n=f（T）称为电动机的机械特性曲线。

（一）额定转矩
在等速转行时，电动机的转矩T必须与阻转矩相平衡， 即T=Tc 阻转矩主要是机械负载转矩。此外，还包括空载损耗转矩 （主要是机械损耗转矩）。由于很小，常可忽略，所以

第二节 交流电动机及其控制

一、三相异步电动机的基本结构
1.接线盒 2.定子铁芯 3.定子绕组 4.转轴 5.转子 6.风扇 7.罩壳 8.轴承 9.机座 10.端盖 11.轴承盖

（一）定子
定子是电动机固定部分，作用是用来产生旋转磁场。它 主要由定子铁芯、定子绕组和机座等组成。 1.定子铁芯。定子铁芯由互相绝缘的硅钢片叠成圆筒形 状，内圆周表面有均匀分布的槽，用来安放三相绕组。 2.定子绕组。定子绕组由许多线圈连接而成。线圈由带 有绝缘的铜导线或铝导线绕制而成。 三相定子绕组的三个首端和三个末端分别接在电动机出 线盒的6个接线柱上。 3.机座。 用来安装定子铁心和固定端盖。

变压器的输出功率等于输入功率与其损耗功率（铁损和铜 损）之差。一般电力变压器的铁损（铁心涡流损失）和铜损 （绕组电阻损耗的能量）都很小，变压器满负荷运行时效率 均在 95% 以上。 在电子设备中使用的变压器效率比较低，一般在 90% 以 下。 显然，变压器空载时的效率为零，因为输出功率为0


三、变压器的额定数据

降压启动： I Q 3 电源变压器容量 I N 4 4 电动机功率
（三）直接启动

1.直接起动控制线路所用电器 （1）组合开关 作用：小容量异步电动机的起动和停止、正反转控制常用组 合开关，组合开关也常用作电源引入开关。用在主电路中。

工作原理：转动转轴就可以将三个触头（彼此相差一定角度）
图3-5 绕线式转子

二、三相异步电动机的工作原理
1、旋转磁场切 割转子铁芯槽中的 导体，在闭合的导 体中产生电流，转 子导体电流与旋转 磁场相互作用产生 电磁转矩而使转子 旋转

2、通入定子绕组的三相电流共同产生的合成磁 场随着电流的交变而在空间不断地旋转，称为旋转 磁场。
三相异步电动机的三相定子绕组U1- U2、V1- V2、 W1- W2以Y形联接方式与三相电源相接，便有对称电流流 入。