《电工技术基础与技能》精品课件 第7章 变压器和电动机

电工技术 基础与技能 机电技术应用专业 教师：灵犀地 2025年6月19日 2025 1 1 变压器 2 单相交流异步电动机 3 三相异步交流电动机 4 三相异步交流电动机的控制 第七章 变压器和电动机 2 1.了解变压器的基本构造，种类和常用变压器。 2.掌握变压器的工作原理；掌握变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换关系。 ※ 3.理解变压器的功率和效率。 4.了解变压器的额定值及检验方法。 5.理解单向电动机的结构特点、分类及应用。 6.了解常用低压电器的分类和作用。 7.理解三相异步电动机的结构特点及应用、掌握其基本控制方法。 应知 应知应会 3 1.能识读变压器的额定值，并掌握判断变压器绕组通断及区分一次、二次绕组的方法。 2.认识钳形电流表、能正确使用钳形电流表测量交流电源。 3.能正确选用电动机基本控制电路所需的常用低压电器并安装。 4.能正确安装三相异步电动机的单向连续运行和正反转控制电路。 应会 应知应会 4 7.1 变压器 5 一、变压器的种类 变压器是一种静止的电气设备，它根据电磁感应原理来实现电能的传递、分配和控制，具有变换电压、变换电流和变换阻抗的作用，因此，变压器在电力系统的输电和配电、电工电子技术、测量、控制及驱动等方面都得到了广泛应用。 变压器 6 一、变压器的种类 （1）根据用途分类 1.变压器的种类 根据用途不同，变压器可分为电力变压器和特殊变压器两类。 电力变压器是应用于电力系统中进行变配电的变压器，常用的有升压变压器、降压变压器、配电变压器等。 发电厂发出的电压一般为6～10 kV，而在电能输送过程中，为了减少线路损耗，通常要将电压升高到110～500 kV，此时需要通过升压变压器来升压。 日常使用的交流电的电压为220 V，三相电动机的线电压则为380 V，这又需要降压变压器将电网的高压交流电降低到380/220 V。 7 一、变压器的种类 （1）根据用途分类 1.变压器的种类 在输电和用电的过程中都需要经变压器升高或降低电压。因此，变压器是电力系统中的关键设备，其容量远大于发电机的容量。 上图为电力系统的流程示意图，其中G为发电机，T1为升压变压器，T2～T4为降压变压器。 用户 8 一、变压器的种类 （1）根据用途分类 1.变压器的种类 配电变压器是用来将某一数值的交流电压（流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备，与升、降压变压器类似。 特种变压器是针对特殊需要而制造的变压器。包括调压变压器、整流变压器、电焊变压器、仪用互感器（又可分为电压互感器和电流互感器）、高压试验变压器、调压变压器和控制变压器等。 9 一、变压器的种类 （2）根据冷却方式和冷却介质分类 1.变压器的种类 根据冷却方式和冷却介质的不同，变压器可分为干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。 油浸式变压器包括油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环冷却变压器。 10 一、变压器的种类 （3）根据铁芯结构分类 1.变压器的种类 根据铁芯结构不同，变压器可分为芯式变压器和壳式变压器。 11 二、变压器的构造 1.变压器的构造 尽管各类变压器的外观和结构差异很大，但铁芯和绕组是所有变压器的主要部件。 铁芯是变压器的磁路部分，它由铁芯柱和铁轭两部分组成。其中，铁芯柱上装有绕组；铁轭用于连接铁芯柱以使磁路闭合。 为了减小磁滞损耗及涡流损耗，铁芯通常由表面涂有绝缘漆、厚度为0.35 mm或0.5 mm的硅钢片叠装而成。 12 二、变压器的构造 1.变压器的构造 绕组是变压器的电路部分，它可由一个或多个线圈串联组成。线圈用具有良好绝缘的漆包线、纱包线等绕制而成，线圈的层间和匝间、线圈和铁芯之间及不同线圈之间都要进行绝缘。 工作时，与电源连接的绕组称为一次绕组（或初级绕组、原边绕组），与负载相连的绕组称为二次绕组（或次级绕组、副边绕组）。通常，一、二次绕组的匝数并不相等，匝数较多的绕组电压较高，称为高压绕组；匝数较少的绕组电压较低，称为低压绕组。为了有利于处理线圈和铁芯之间的绝缘，通常将低压绕组安放在靠近铁芯的内层，将高压绕组套在低压绕组外面。 13 二、变压器的构造 1.变压器的构造 芯式和壳式变压器的铁芯和绕组的组合结构不同。 芯式变压器的绕组套在铁芯柱上，结构较简单，绕组的装配和绝缘都较方便，因此多用于容量较大的变压器。 壳式变压器的绕组被铁芯包围，其制造工艺复杂，仅用于小容量的变压器。 14 二、变压器的构造 1.变压器的构造 为了改善散热条件，解决密封、安全等问题，变压器还设有油箱、储油柜、安全气道、气体继电器、绝缘套管、分接开关等其他附件。 8—绕组； 9—低压引线； 10—低压套管； 11—气体继电器； 12—高压套管； 13—储油柜 1—油位计； 2—升高座； 3—高压引线； 4—散热器； 5—变压器油； 6—油箱； 7—铁芯； 15 三、变压器的变换作用 铁芯是变压器的磁路部分，并作为变压器的机械骨架。一般变压器至少有两个绕组，与电源相接的绕组叫做一次侧绕组（或原边绕组），与负载相接的绕组叫做二次侧绕组（或副边绕组）。 如果把变压器一次侧接交流电源，在一次侧绕组中便有交变电流i1流过，在铁芯中产生按正弦规律交变的磁通。绝大部分磁通都是沿铁芯闭合并与一次侧、二次侧绕组交链，称为主磁通。变化的主磁通会在一次侧和二次侧绕组中产生交变的正弦感应电动势。如果二次侧绕组接上负载，这时二次侧绕组中就会有交变电流流过。 16 三、变压器的变换作用 变压器的一次侧电压与二次侧电压之比叫做变压器的变压比，简称变比，用表示。设一次侧与二次侧绕组匝数分别为与，主磁通在一次侧与二次侧绕组中产生的感应电动势分别为与。它们是与电源同频率的正弦交流电动势，根据互感原理，则可以得出 1.变压器的电压变换 (K为变压器的变化比，即一、二次绕组的匝数之比) 17 三、变压器的变换作用 由上式可以看出，当输入电压一定时，只要改变匝数比，就可得到不同的输出电压。 1.变压器的电压变换 K＞1时，N1＞N2，U1＞U2，这种变压器称为降压变压器； K＜1时，N1＜N2，U1＜U2，这种变压器称为升压变压器。 18 三、变压器的变换作用 对于理想变压器来说，一次侧功率（输入功率）等于二次侧功率（输出功率），所以有，即 2.变压器的电流变换 上式表明，变压器一次侧与二次侧中电流的大小与匝数成反比。 19 三、变压器的变换作用 设变压器一次绕组侧输入阻抗为二次绕组侧阻抗为，则 3.变压器的阻抗变换 20 四、变压器的功率和效率 由交流电的知识可知，变压器一次绕组侧输入的有功功率为 1.变压器的功率 变压器二次绕组侧出的有功功率为 输入功率和输出功率的差就是变压器所损耗的功率，即 理想变压器的功率损耗为0，实际工作中，变压器的功率损耗包括铁损耗（磁滞损耗和涡流损耗）和铜损耗（绕组电阻的损耗）等。 21 四、变压器的功率和效率 变压器的输出有功功率与输入有功功率之比的百分数称为变压器的效率，即 2.变压器的效率 一般变压器的效率较高，小型变压器效率为70% ～ 85%大型变压器效率可达98%以上。 22 五、变压器的额定值和检验 变压器的运行情况分为空载（无负载）运行和有负载运行两种情况，制造工厂所拟定的满负荷运行情况称为额定运行，额定运行的条件称为变压器的额定值。 1.变压器的额定值 额定容量：指二次绕组侧最大视在功率，以V·A（伏安）或KV·A（千伏安）。 额定电压：分为额定一次电压和额定二次电压，额定一次电压是指接到一次绕组侧的电压的规定值；额定二次电压是指变压器空载时，一次绕组侧加上额定电压后，二次绕组侧两端的电压。 额定电流：指规定的满载电流值。 23 五、变压器的额定值和检验 在使用变压器时,还必须注意:变压器不能存在故障;必须分清变压器的一次、二次绕组；工作温度不能过高。现以普通小型变压器为例,列出一些检验的步骤和方法。 2.变压器的检验 Step1 外观检测 通过观察变压器的外观来检查其是否有明显异常现象。如绕组线圆引线是否断裂、脱焊,绝缘物质是否有烧焦痕迹,铁心紧固螺杆是否有松动,硅钢片有无锈蚀,绕组线圈是否有外露等。 Step2 绝缘性能检测 可用兆欧表来对变压器的绝缘性能进行检查，测各绕组间及各绕组到铁心之间的绝缘电阻值。如对于一般的普通小型变压器而言，绝缘电阻值应该在几十兆欧到一百兆欧以上。 24 五、变压器的额定值和检验 2.变压器的检验 Step3 绕组线圈通断检测 电源变压器一次绕组引脚和二次绕组引脚一般都是分别从两侧引出,可将万用表置于Rx1挡测试对应引脚的电阻值，若某个绕组线圈的电阻值为无穷大,则说明此绕组有断路性故障。 Step4 判别绕组 如果观察到标有220 V字样的绕组一般是一次绕组，有15 V、24 V、35V额定电压值的一般是二次绕组。另外，线细、匝数多、电阻大的是高压绕组；线粗、匝数少、电阻小的是低压绕组。 25 五、变压器的额定值和检验 2.变压器的检验 Step5 检测判别各绕组的同名端 在使用电源变压器时，有时为了得到所需的二次电压，可采用串联法将两个或多个二次绕组串联起来使用,但参加串联的各绕组的同名端必须正确连接不能搞错，否则，变压器不能正常工作。常通过观察标示和用实验的方法来判定变压器的同名端。 Step6 短路性故障的初步判别 普通小型变压器(如电源变压器)发生短路性故障后的主要症状是发热严重和二次绕组输出电压失常。线圈内部距间短路点越多，短路电流就越大，而变压器发热就越严重。存在短路故障的变压器，其空载电流值将远大于满载电流的10%，当短路严重时，变压器在空载(二次侧不接负载)加电后几十秒钟之内便会迅速发热，用手触摸铁心会有烫手的感觉，此时不用测量空载电流便可断定变压器有短路点存在。 26 思考与练习 1.变压器主要是有哪两部分组成？变压器的主要作用是什么？ 2.什么是变压器的输入功率？什么是变压器的输出功率？什么是变压器的效率？ 3.变压器的分类方法有哪些？ 27 7.2 单相交流异步电动机 28 一、单相交流异步电动机的结构 采用单相交流电源的异步电动机称为单相异步电动机。单相异步电动机由于只需要单相交流电，故使用方便、应用广泛，并且有结构简单、成本低廉、噪声小、对无线电系统干扰小等优点，因而常用在功率不大的家用电器和小型动力机械中，如电风扇、洗衣机、电冰箱、空调、抽油烟机、电钻、医疗器械、小型风机及家用水泵等。 29 一、单相交流异步电动机的结构 单相异步电动机的基本结构也是由定子、转子两大部分，以及机壳、端盖、轴承、风扇等部件构成。 1.单相异步电动机的结构 30 二、单相交流异步电动机的工作原理 异步电动机属于感应电动机。 　　实验装置如图所示，在一个马蹄形磁铁上装有旋转手柄，两磁极之间放一个可以自由转动的笼型转子，磁极和转子之间是空气隙，没有机械或电气的联系。 1.运转原理 31 二、单相交流异步电动机的工作原理 异步电动机属于感应电动机。 　　实验装置如图所示，在一个马蹄形磁铁上装有旋转手柄，两磁极之间放一个可以自由转动的笼型转子，磁极和转子之间是空气隙，没有机械或电气的联系。 1.运转原理 当我们转动手柄使磁铁旋转时，现象： 　　（1）笼型转子随着磁极一起转动。磁极转得快，转子跟着转得快；磁极转得慢，转子也跟着转得慢。 　　（2）若改变磁极旋转方向，笼型转子也跟着改变旋转方向。 　　（3）仔细观察还会发现，笼型转子的转速总是低于磁极的转速，两者的转速不能同步，即所谓“异步”。 32 二、单相交流异步电动机的工作原理 设磁极按逆时针方向旋转，形成一个旋转磁场，置于旋转磁场中的转子导条切割磁感应线，产生感应电动势，由于笼型转子绕组是闭合结构，所以转子绕组中产生感应电流。根据右手定则，可以判断出位于N极下的导条感应电流方向为进入纸面；而位于 S 极下的导条感应电流方向为穿出纸面。又因为载流导体在磁场中会受到电磁力的作用，根据左手定则可判断出位于 N 极下的导条受力方向向左；位于 S 极下的导条受力方向向右。这样，在笼型转子上就形成一个逆时针方向的电磁转矩，从而驱动转子跟随旋转磁场按顺时针方向转动起来。 若磁极按顺时针方向旋转，同理，转子也会改变方向朝顺时针方向转动。另外，磁场若加快旋转切割转子速度，转子上感应电流及电磁转矩将增大，则转子转速加快。 “异步”解释：异步电动机的转子转向与旋转磁场转向一致，如果转子与旋转磁场转速相等，则转子与旋转磁场之间没有相对运动，转子导条不再切割磁感应线，没有电磁感应，感应电流和电磁转矩为零，转子失去旋转动力，在固有阻力矩的作用下，转子转速必然低于旋转磁场转速，所以称其为异步电动机。 1.运转原理 33 三、单相交流异步电动机的分类及应用 1.单相异步电动的分类 了解决单相异步电动机不能自行启动的问题，往往采用在单相电动机的定子绕组中嵌放两套绕组，分别为主绕组和启动绕组，在启动绕组中又采用串入电阻或电容使两个绕组中的电流在时间上有一定的相位差，就可以产生旋转磁场。因此单相电动机在类型上可分为： 34 三、单相交流异步电动机的分类及应用 1.单相异步电动的分类 （1）电阻分相启动式电动机 单相电阻起动式异步电动机的原理图。图中“1” 为主绕组，匝数比启动绕组多，主要呈感性。 “2” 为启动绕组，匝数较少、导线较细，相对于主绕组呈阻性。由电流、电压矢量图可以看出，工作时启动绕组中的电流超前于工作绕组的电流一个φ角，两者之间有一定的相位差，从而可以形成旋转磁场, 产生起动转矩。 35 三、单相交流异步电动机的分类及应用 1.单相异步电动的分类 （2）电容分相启动式电动机 图示为单相电容起动式电动机的原理图。电动机的启动绕组中串联了一个电容器，选择合适的电容量，可使工作绕组与启动绕组的电流相位差接近90° ，产生近似于圆形的旋转磁场。 36 三、单相交流异步电动机的分类及应用 1.单相异步电动的分类 （3）电容运转式异步电动机 图示为单相电容运转式电动机的原理图。与电容启动式电动机相比较，其启动绕组中不串起动开关，因此启动绕组和启动电容器在电动机启动后也参与运行，因此称为电容运转式电动机。 37 思考与练习 1.单相交流异步电动机的主要组成部分有哪些？ 2.电阻分相启动式电动机主要用在哪些地方？ 38 7.3 三相异步电动机 39 一、三相异步电动机的基本构造 1.磁化现象 发电机将机械能转换为电能，电动机则将电能重新转换为机械能。根据所使用的电源种类不同，电动机可分为交流电动机和直流电动机两类。其中，交流电动机是目前使用最多的一类电动机，其按电源相数又可分为单相电动机和三相电动机，三相电动机又可分为同步电动机和异步电动机。 三相笼型异步电动机由于使用方便、结构简单、坚固耐用、价格低廉，在工、农业等领域有广泛的应用。 40 一、三相异步电动机的基本构造 1. 定子 三相异步电动机的外形如上图所示，它由定子和转子两部分组成，其实物展开图如图所示。 定子是电动机不动的部分，由定子铁芯、定子绕组和机座等组成。定子铁芯安装在机座内，由0.5 mm厚的硅钢片叠成，它是电动机磁通的通路。 41 一、三相异步电动机的基本构造 1. 定子 定子是电动机不动的部分，由定子铁芯、定子绕组和机座等组成。定子铁芯安装在机座内，由0.5 mm厚的硅钢片叠成，它是电动机磁通的通路。 42 一、三相异步电动机的基本构造 1. 定子 定子绕组由绝缘铜线或铝线在定子铁芯内部绕制而成，通入三相交流电后可以为电动机产生旋转的磁场。定子三相绕组的结构完全对称且相互绝缘，每相绕组的首、尾端分别标记为和，如图所示。定子三相绕组的6个出线端分别引到电动机的出线接线盒内，根据需要连接成星形（Y）或三角形（Δ）。 43 一、三相异步电动机的基本构造 2.转子 转子是电动机的旋转部件，由转轴、转子铁芯和转子绕组等组成。 转子铁芯是电动机磁路的一部分。同定子铁芯一样，它也由硅钢片叠成。硅钢片外围均匀分布着一些槽，用以放置转子绕组。转子铁芯固定在转轴支架上。 44 一、三相异步电动机的基本构造 2.转子 常用的转子绕组为笼型绕组。笼型绕组是在转子铁芯的每一个槽中插入一铜条（导条），在铜条两端各用一铜环（端环）把铜条连接起来，称为铜排转子。若把铁芯拿出来，整个转子绕组的外形很像一个鼠笼，如图所示。除此以外，还可用铸铝的方法，把转子导条、端环及风叶用铝液一次浇铸而成，这种转子绕组称为铸铝转子，如图所示。目前，中小型异步电动机的转子一般都采用铸铝转子。笼型绕组由于制造方便、结构简单、工作可靠，因此得到了广泛应用。 45 二、三相异步电动机的工作原理 三相笼型异步电动机的工作原理可以通过实验进行简单模拟。如图所示，蹄形磁铁与转子之间没有机械联系。当转动外面的磁铁时，发现转子也随着磁铁同方向一起转动。磁铁转动得快，转子转得也快；磁铁反转，转子也反转。实验说明，欲使电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。。 46 二、三相异步电动机的工作原理 1.旋转磁场的产生 将定子三相绕组作星形连接，如图所示，则绕组中有三相对称电流通过，取电流的参考方向为从绕组始端指向末端。电流在正半周时，其值为正，其实际方向与参考方向一致；在负半周时，其值为负，其实际方向与参考方向相反。则流过定子三相绕组的电流分别为 47 二、三相异步电动机的工作原理 1.旋转磁场的产生 （1）在时，为负值，其方向为由端流进，端流出；为正值，且与大小相等，其方向为由端流进，端流出。根据右手螺旋定则可知，三相电流所产生的合磁场方向，相当于极在上，极在下的两极磁极，又称为一对磁极，如图所示。 48 二、三相异步电动机的工作原理 1.旋转磁场的产生 （2）在时，为正值，其方向为由端流进，端流出；为负值，其方向为由端流进，端流出；。此时，三相电流的合磁场沿顺时针方向旋转了60°，如图所示。 49 二、三相异步电动机的工作原理 1.旋转磁场的产生 （3）在时，为正值，其方向为由端流进，端流出；为负值，其方向为由端流进，端流出；也为负值，其方向为由端流进，端流出。此时，三相电流的合磁场沿顺时针方向又旋转了，如图所示。 由此可见，随着定子绕组中三相对称电流的不断变化，所产生的合磁场也在空间不断旋转，电流变化一周，合磁场在空间旋转360°。 50 二、三相异步电动机的工作原理 2.转子旋转的原理 三相异步电动机转子转动的原理图如图所示。表示两极旋转磁场，转子只画出了两根导条作示意。假设旋转磁场以转速顺时针旋转，则旋转磁场与静止的转子导条之间就存在相对运动，相当于转子导条切割磁力线，导条中就会产生感应电动势和电流，其方向可由右手螺旋定则确定。 通电导条在旋转磁场中将会受到电磁力F的作用，电磁力的方向可用左手定则判断。电磁力作用到电动机的转轴上将会产生电磁转矩，从而带动转子以转速旋转起来，其转动方向与旋转磁场的旋转方向相同。 51 三、三相异步电动机的参数 1.三相异步电动机的参数 每台电动机的机座上都有一块铭牌，标记了电动机的型号和额定值等数据，如图所示。了解铭牌上面的参数，是选择、安装、使用和修理电动机的重要前提。 三相异步电动机 型 号 Y132M-4 额定功率 7.5 kW 额定频率 50 Hz 额定电压 380 V 额定电流 15.4 A 接 法 Δ 额定转速 1 440 r/min 绝缘等级 E 定 频 连续 温 升 80℃ 防护等级 IP44 重 量 55 kg 年 月 编号 ××电机厂 52 三、三相异步电动机的参数 1.三相异步电动机的参数 型号是指为了适应不同用途和不同工作环境的需要，将电动机制成不同的系列，每种系列用各种型号表示。例如，型号Y132M-4的识读为：Y表示三相异步电动机；132表示机座中心高（mm）；M表示机座长度（S表示短机座，M表示中机座，L表示长机座）；最后的数字4表示磁极数。 额定功率是指电动机在额定运行情况下，转轴所允许输出的机械功率。 额定频率是指加在电动机定子绕组上的允许频率，我国规定标准电源频率为50 Hz。 额定电压是指电动机额定运行时，在定子绕组上所加的线电压值。一般规定电动机的电压不应超过额定值的±5%。 53 三、三相异步电动机的参数 1.三相异步电动机的参数 型号是指为了适应不同用途和不同工作环境的需要，将电动机制成不同的系列，每种系列用各种型号表示。例如，型号Y132M-4的识读为：Y表示三相异步电动机；132表示机座中心高（mm）；M表示机座长度（S表示短机座，M表示中机座，L表示长机座）；最后的数字4表示磁极数。 额定功率是指电动机在额定运行情况下，转轴所允许输出的机械功率。 额定频率是指加在电动机定子绕组上的允许频率，我国规定标准电源频率为50 Hz。 额定电压是指电动机额定运行时，在定子绕组上所加的线电压值。一般规定电动机的电压不应超过额定值的±5%。 额定电流是指电动机额定运行时，定子绕组上的线电流值。 接法是指定子三相绕组的连接方法，有星形（Y）和三角形（Δ）两种。 额定转速是指电动机在额定电压、额定电流和额定输出功率情况下的转速。 54 三、三相异步电动机的参数 1.三相异步电动机的参数 绝缘等级是指电动机内部绕组所用绝缘材料允许的最高温度等级。例如，A级，105℃；E级，120℃；B级，130℃；F级，155℃；H级，180℃。 定频是按照电动机允许使用时间长短的规定，分为连续、短时和断续三种。连续是指电动机连续不断地输出额定功率而温升不超过铭牌允许值；短时是指电动机不能连续使用，只能在规定的较短时间内输出额定功率；断续是指电动机只能短时输出额定功率，但是可以多次反复启动和运行。 温升是指电动机的各个部件高出环境的温度。 防护等级是指电动机防灰尘和防水的能力。 55 思考与练习 1.三相异步电动机的基本构造有哪些？三相异步电动机的定子绕组有哪些接法？ 2.三相异步电动机调速方法分别有哪几种？ 3.三相异步电动机在额定负载下运转时，转差率一般为多少？ 56 7.4 三相异步电动的控制 57 一、三相异步电动机的常用控制器材 常用的刀开关为开启式负荷开关，俗称闸刀开关或胶壳刀开关，它主要由刀片、刀座和绝缘底板等组成。按刀片数量不同，闸刀开关分为单极、双极和三极等几种类型。其结构示意图如图所示。 1.开关刀 58 一、三相异步电动机的常用控制器材 开关刀其图形符号如图所示，文字符号用QS表示，广泛用作照明电路或5.5 kW以下动力电路不频繁启动的控制开关。 1.开关刀 59 一、三相异步电动机的常用控制器材 熔断器是一种使用广泛的过载和短路保护电器。它主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管（或熔座）组成。熔体是熔断器的主要部分，它一般用电阻率较高的易熔合金（如铅锡合金等）制成，或用截面积很小的良导体（如铜、银等）制成。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸或玻璃纤维制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。 2.熔断器 60 一、三相异步电动机的常用控制器材 熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔体相当于一根导线。一旦电路发生短路或严重过载，熔体就会因过热而熔化，从而断开电路对设备起到保护作用。熔断器一般用于电阻性负载的过载保护和短路保护，熔体的额定电流应大于等于负载的额定电流。 如图所示为熔断器的图形符号，文字符号用FU表示。 2.熔断器 61 一、三相异步电动机的常用控制器材 主令电器是指在电器自动控制系统中用于发出信号指令的电器。在实际应用中使用最广泛的主令电器有按钮、行程开关等。 3.主令开关 （1）按钮开关 按钮是一种手动且一般可以自动复位的低压电器。它由按钮帽、复位弹簧、动断触点和动合触点等部件组成，其外形，图形符号如图所示，文字符号用SB表示。 62 一、三相异步电动机的常用控制器材 3.主令开关 （1）按钮开关 按钮只能短时接通或分断5 A以下的小电流电路，它不直接控制主电路的通断，而在控制电路中发出指令去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路。 63 一、三相异步电动机的常用控制器材 3.主令开关 （2）行程开关 行程开关又称限位开关，它的作用与按钮相同，区别在于其触头的动作不是靠手动操作，而是利用生产机械上面运动部件的挡铁碰撞其滚轮来实现的。行程开关的外形、图形符号如图所示，文字符号用SQ表示。 64 一、三相异步电动机的常用控制器材 4.继电器 继电器是一种根据某种物理量的变化，使其自身执行机构动作的电器。 它由感应元件（又称输入电路）和执行元件（又称输出电路）组成，执行元件的触点通常位于控制电路中。 当感应元件中的输入量（如电流、电压、温度、压力等）变化到某一定值时继电器动作，使执行元件接通或分断控制电路，以达到控制或保护的目的。 65 一、三相异步电动机的常用控制器材 4.继电器 继电器 热继电器 时间继电器 速度继电器 电流继电器 电压继电器 中间继电器 66 一、三相异步电动机的常用控制器材 4.继电器 （1）热继电器 热继电器是利用电流的热效应原理来保护设备，使之免受长期过载的危害。它主要用于电动机的过载保护、缺相保护、三相电流不平衡运行的保护，以及其他电气设备发热状态的控制。热继电器的结构如图所示。 67 一、三相异步电动机的常用控制器材 4.继电器 （1）热继电器 热继电器主要由热元件、双金属片和触点三部分组成。 当电动机过载时，流过热元件的电流增大，热元件产生的热量使双金属片向上弯曲，经过一定时间后，弯曲位移增大至足以推动动断触点断开，从而断开动断触点所在电路。 动断触点一般串接在电动机的控制电路中，控制电路断开会使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路，起到过载保护的目的。 按下复位按钮即可使热继电器复位。 68 一、三相异步电动机的常用控制器材 4.继电器 （1）热继电器 热继电器的图形及文字符号如图所示。 69 一、三相异步电动机的常用控制器材 4.继电器 （2）时间继电器 时间继电器也称延时继电器，主要用于实现触点电路的延时接通或断开。 时间继电器的种类很多，常用的有电磁式、空气式、电动式、电子式等类型。 不同类型的时间继电器，其延时时间的设定方式和控制精度也不相同。 在交流电路中经常采用的是空气式时间继电器。 70 一、三相异步电动机的常用控制器材 4.继电器 （2）时间继电器 空气式时间继电器是利用空气阻尼原理获得延时的，它由电磁系统、延时机构和触点系统三部分组成，如图所示。 电磁系统采用直动式双E形铁芯；延时机构采用气囊式阻尼器，通过调节螺钉调节进气孔的大小，来调节延时时间；触点系统采用微动开关。 71 一、三相异步电动机的常用控制器材 4.继电器 （2）时间继电器 时间继电器的延时方式有通电延时和断电延时两种。 （通电延时） （断电延时） 72 一、三相异步电动机的常用控制器材 5.接触器 接触器相当于一种自动的电磁开关，可快速切断交流电路，并可频繁地接通和分断大电流控制电路。它不仅能接通和分断电路，还具有低电压保护功能。 73 一、三相异步电动机的常用控制器材 5.接触器 交流接触器主要由电磁机构、主触点和灭弧系统、辅助触点、反力装置、支架和底座五部分组成，如图所示，其中： 电磁机构：用来操作触点的闭合和分断。它由铁芯、线圈和衔铁三部分组成。 主触点：用以通断电流较大的主电流，一般由接触面积较大的动合触点组成； 74 一、三相异步电动机的常用控制器材 5.接触器 灭弧系统：用于在断开电路时迅速熄灭触点间的电弧，交流接触器一般采用灭弧室灭弧。 辅助触点：用以通断小电流，它由辅助动合触点和辅助动断触点成对组成。 反力装置：包括反作用弹簧、缓冲弹簧等，它们均不能进行松紧的调节。 支架和底座：用于交流接触器的固定和安装。 75 一、三相异步电动机的常用控制器材 5.接触器 交流接触器线圈通电后会在铁芯中产生磁通，由此在衔铁气隙处产生吸力，使衔铁产生闭合动作，主触点在衔铁的带动下闭合，辅助动合触点也同时闭合，而原来闭合的辅助动断触点断开。 当线圈断电或电压降低至极限值时，对衔铁的吸力消失或减弱，衔铁在反作用弹簧的作用下被打开，主触点、辅助触点又恢复到初始状态。 交流接触器的图形及文字符号如图所示。 76 二、三相异步电动机的起动控制 电动机控制电路是依靠按钮、接触器、继电器等控制部件来控制电动机的。通过控制部件的不同组合以及不同的接线方式，组成不同的基本控制电路，可对电动机的启停、正反转、运行时间、转速等进行控制，从而满足一定的工作需求。 77 二、三相异步电动机的起动控制 单向控制是指对电动机实现一个旋转方向的控制。单向控制电路可用刀开关控制，也可用接触器控制。 1.单相运转控制 （1）刀开关控制的单向控制电路 如图所示为刀开关控制的单向控制电路。其中，QS为刀开关，M为笼型三相异步电动机，FU为熔断器。当闭合刀开关QS时，三相交流电源与电动机接通，电动机开始旋转。当断开刀开关QS时，电动机停止旋转。 78 二、三相异步电动机的起动控制 1.单相运转控制 （2）点动控制电路 电动机的点动控制是指电动机由按钮控制，按下按钮电动机开始运行、松开按钮电动机停止运行的工作模式。 电动机点动控制电路如图所示，它采用的是一种短时间、断续的控制方式，主要应用于设备的快速移动和校正，如机床刀架、横梁和立柱的快速移动，机床试车调整和对刀等场合。 79 二、三相异步电动机的起动控制 1.单相运转控制 （2）点动控制电路 电动机点动控制电路可分为主电路和控制电路两部分。通过按钮控制接触器线圈回路的通断，使接触器主触点接通或断开电动机电源电路，从而实现电动机的点动控制。 电路的工作原理如下： （1）闭合QF，接通电路的三相交流电源。 （2）按下SB并保持，KM线圈通电。 （3）KM主触点闭合，主电路通电，电动机开始运行。 （4）松开SB，KM线圈断电。 （5）KM主触点断开，电动机停止运行。 80 二、三相异步电动机的起动控制 1.单相运转控制 （3）连续运行控制电路 电动机连续运行的值当电动机启动后，再松开启动按钮，控制电路仍保持畅通，电动机仍继续工作。 图所示电路中，SB1为停止按钮，SB2为连续运行控制的启动按钮，SB3为点动控制的复合按钮。未按下SB3时，电路的运行流程与连续运行控制电路相同。 81 二、三相异步电动机的起动控制 2.正反转控制 生产机械的运动部件往往需要实现正反两个方向的运动，如机床工作台的前进与后退、主轴的正转与反转、起重机的上升与下降等，这就要求电动机能做正反向运转。 由三相异步电动机的工作原理可知，改变电动机三相交流电源中任意两相相序，即可改变电动机的旋转方向。 生活中常见的正反转控制有接触器控制、按钮连锁控制、接触器按钮双重控制等。 82 二、三相异步电动机的起动控制 2.正反转控制 接触器互锁正反转控制电路如图所示。与按钮互锁正反转控制电路相比，该电路是用KM1，KM2的辅助动断触点代替了复合按钮的动断触点，用动合按钮代替了复合按钮的动合触点。在KM1，KM2的线圈回路中，与线圈串联的辅助动断触点为互锁触点。 （1）接触器互锁正反转控制 83 二、三相异步电动机的起动控制 2.正反转控制 闭合QF，按下SB2，KM1线圈通电，KM1主触点、KM1自锁触点闭合，KM1互锁触点断开，电动机将连续正向运行。 此时若要使电动机反向运行，必须先按SB1，使KM1线圈断电，KM1各触点复位； 然后按下SB3，使KM2线圈通电，KM2主触点、KM2自锁触点闭合，KM2互锁触点断开。 （1）接触器互锁正反转控制 84 二、三相异步电动机的起动控制 2.正反转控制 按钮互锁正反转控制电路如图示。电路要求接触器KM1，KM2不能同时通电，否则它们的主触点就会同时闭合，将造成L1，L3两相电源短路。为此，电路采用了复合按钮SB2，SB3。 （2）按钮互锁正反转控制 85 二、三相异步电动机的起动控制 2.正反转控制 SB1为停止按钮，SB2为正向启动按钮，SB3为反向启动按钮；KM1所在电路为正向运行控制电路，KM2所在电路为反向运行控制电路。SB2动断触点、SB3动断触点在电路中起互锁作用，为互锁触点。KM1辅助动合触点、KM2辅助动合触点为自锁触点。 KM1主触点接通时，三相交流电源按L1-U，L2-V，L3-W的相序接入电动机，电动机正向运行；而当KM2主触点接通时，三相交流电源按L1-W，L2-V，L3-U的相序接入电动机，电动机反向运行。 （2）按钮互锁正反转控制 86 二、三相异步电动机的起动控制 2.正反转控制 按钮与接触器双重互锁正反转控制电路是把上述两个电路的优点结合起来，可不按停止按钮而直接按反向或正向启动按钮来改变电动机的运行方向，且当接触器的主触点发生熔焊故障时，电路不会发生电源相间短路故障。 （3）按钮与接触器双重互锁正反转控制 87 思考与练习 1.胶盖闸刀开关安装时有哪些注意事项？在安装螺旋式熔断器时，电源进线应该接在哪个接线柱上？ 2.能否用按钮开关来直接控制电动机的起动和停止，为什么？ 3.热继电器的主要作用是什么？时间继电器的主要作用是什么？ 4.三相异步电动机单相运转的保护装置有哪些？什么是自锁和互锁？ 88 灵犀地 感谢聆听 2025年5月9日 89 90 91 $$