④异步电动机额定运行时，n＝nN，则sN≈0.02～0.06。
⑤空载时，n接近n1，则sN≈0.0005～0.005。
二、三相异步电动机的结构
三相异步电动机种类繁多，若按转子结构分为鼠笼式和绕线式异步电动机两大类。
异步电动机分类方法虽不同，但各类三相异步电动机的基本结构却是相同的。
图1-2
图1-3
三、三相异步电动机的铭牌
三相异步电动机出厂时，电机机座上都固定着一块铭牌，如表1.1所示，主要标注电机的型号和主要技术数据，供正确选择和使用电动机时参考。
型号表示方法：
图1-5
第二节三相异步电动机的启动
（2学时）
异步电动机是把交流电能转变为机械能的一种动力机械。
三相异步电动机被广泛用来驱动各种金属切削机床、起重机、中、小型鼓风机、水泵及纺织机械等。
一、三相异步电动机的启动
1、定义：
指电动机接通电源后，由静止状态到稳定运行状态到稳定运行状态的过程。
2、要求：
启动电流小，以减小对电网的冲击。
启动转矩大，以加速启动过程，缩短启动时间。
3、分类：
直接启动
笼型串电阻（电抗）启动
降压启动Y---△启动
自耦变压器启动
转子回路串电阻
绕线型
转子回路串频敏变阻器
二、三相笼型异步电动机的启动
1、直接启动
三相异步电动机直接起动是指电动机直接加额定电压，定子回路不串任何电器元件时的起动。
特点：
①优点：
设备简单，操作方便；
②缺点：
起动电流大，须足够大的电源；
③适用条件：
小容量电动机带轻载的情况起动。
？
如何判断是否能起动：
①起动电流；②起动转矩；二者必须同时满足。
2、降压启动
原理：
启动时，通过启动设备使加到电动机上的电压小于额定电压，使电动机转速上升到一定数值时，再使电动机承受额定电压，保证电动机在额定电压下稳定运行。
①串电阻（抗）启动
三相鼠笼式异步电动机在定子回路中串接电抗器（可改接电阻器，但能耗较大，适用于较小容量电机）降压起动的接线原理图如图1-6所示。
三相异步电动机定子串电抗起动。
即开关2K接到“起动”端，使起动时电抗器接入定子回路；起动后，切除电抗器，即开关2K接到“运行”端。
图1-6鼠笼式异步电动机的串电抗器起动
②Y---△启动
对应运行时定子绕组接成△形的三相鼠笼式异步电动机，起动时接成ㄚ形（接线原理图如图1-7所示），则定子每相电压降为额定电压的1/3，从而实现了降压起动。
即起动时，开关2K合到下方，电动机定子绕组接成ㄚ形，电动机开始起动；当转速升到一定程度后，开关2K从下方断开合向上方。
定子绕组接成△形，电动机进入正常运行。
图1-7
3耦变压器降压启动
三相鼠笼式异步电动机采用自耦变压器降压起动接线原理图如图1-8所示。
起动时。
开关向下一边，电动机的定子绕组通过三相自耦变压器T的中间抽头接到三相电源上，从而降压起动。
当转速升高到稳定值后，开关K投向上边。
即“运行”端，自耦变压器被切除，电动机定子直接接到电源上，电动机正常运行。
图1-8自耦变压器降压运动
三、三相绕线式异步电动机的启动
对于三相绕线式异步电动机启动时，转子回路串接适当的三相对称电阻，既能限制起动电流，又能增大起动转矩，且能使起动转矩等于最大转矩。
起动结束后，可以切除外串电阻，电动机的效率不受影响。
对于重载和频繁起动的生产机械，三相鼠笼式异步电动机难以满足要求时，才选用三相绕线式异步电动机。
因为，绕线式异步电动机与鼠笼式异步电动机相比较，结构较复杂，控制维护较困难，制造成本较高，价格较贵。
1、转子回路串电阻
①优点：
只要在转子回路串入适当的电阻，既可减少起动电流，又可增加起动转矩
②适用条件：
电动机在重载情况下的起动场合。
2、转子回路串频敏电阻器（如图1-9）
转子串频敏变阻器起动的三相饶线式异步电动机接线原理图如图1-9所示，起动开始，开关K断开，电动机转子串入频敏变阻器起动。
电机转速达到稳定值后，开关K接通，切除频敏变阻器，电动机进入正常运行。
频敏变阻器是一铁损耗很大的三相电抗器，在起动过程中，能自动、无级的减小电阻保持转矩近似不变，使起动过程平稳、迅速。
结构简单，运行可靠，维护方便，应用广泛。
图1-9（a）图1-9（b）
第三节三相异步电机的制动及调速
（2学时）
许多生产机械工作时，为提高生产力和安全起见，往往需要快速停转或由高速运行迅速转为低速运行，这就需要对电动机进行制动。
一、三相异步电动机的制动
三相异步电动机的制动是三相异步电动机的起动的逆过程。
异步电动机的制动就是使电动机的转矩T与转速n反向，即T起反抗运动的作用。
使电动机转速由某一稳定转速迅速降为零的过程或者使电动机产生的转矩与负载转矩相平衡，从而使电动机的下降转速保持恒定。
三相异步电动机的制动方法有能耗制动，反接制动，回馈制动三种，其制动运动状态有能耗制动状态，反接制动状态，回馈制动状态。
1、能耗制动
原理：
能耗制动的电路原理图如图1-10所示，三相异步电动机定子绕组切断三相交流电源后（1K断开），同时，在定子绕组任意两相上接入直流电流（也称直流励磁电流），即接通开关2K，能耗制动广泛应用于要求平稳准确停车的场合。
图1-10能耗制动接线图
2、反接制动
原理：
三相绕线式异步电动机处于正常电动运行，当改变三相电源的相序时，如图1-11电路接线图中1K断开，2K闭合则改变了电源相序，电动机便进入了反接制动过程。
由于电源相序改变，圆形旋转磁场反向，而转子不可能立即改变转向，因而转子感应电动势反向，电流反向，则电磁转矩也反向，电动机处于制动运行状态，电动转速迅速下降，直到转速
，电机将停转，从而实现了快速制动停车。
定子电源反接的反接制动广泛用于要求迅速停车和需要反转的生产机械上，多用于三相绕线式异步电动机中。
对于三相鼠笼式异步电动机由于转子回路无法串电阻，则反接制动只能用于不频繁制动的场合。
图1-11反接制动
二、三相异步电动机的调速
三相异步电动机的转速公式为
n=60f/p（1-s）
式中f为异步电动机的定子电压供电频率；P电动机的极对数；S异步电动机的转差率。
所以调节三相异步电动机的转速有三种方案。
1.转差率调速
改变转差率的方法很多，常用的方案有改变异步电动机的定子电压调速，采用电磁转差（或滑差）离合器调速，转子回路串电阻调速以及串极调速。
前两种方法适用于鼠笼式异步电动机，后者适合于绕线式异步电动机。
这些方案都能使异步电动机实现平滑调速，但共同的缺点是在调速过程中存在转差损耗，即在调节过程中转子绕组均产生大量的钢损耗，使转子发热，系统效率降低。
2.改变电动机的极对数
通过改变定子绕组的连接方式来实现。
变极调速是改变异步电动机的同步转速n1
所以一般称变极调速的电动机为多速异步电动机。
3.变频调速
通过改变定子绕组的电压供电频率f来实现。
当转差率s一定时，电动机的转速n基本上正比于f。
很明显，只要有输出频率可平滑调节的变频电源，就能平滑、无极地调节异步电动机的转速。
小结：
通过本章的学习，大家应掌握以下知识：
1、三相笼型异步电动机的降压启动原理及方法
2、三相绕线式异步电动机的启动原理及方法
3、三相异步电动机的制动和调速原理及方法。
作业：
1、三相笼型异步电动机的降压启动方法有哪些？
2、试说明三相异步电动机的运行原理。
3、三相异步电动机的制动方法有哪些？
第二章直流电机
教学目的要求：
①掌握直流电机的结构、基本工作原理与分类
②了解直流电机的电枢绕组电磁转矩
③理解掌握直流电机的电枢电动势和电磁转矩
④掌握直流电动机的基本方程式与机械特性
主要教学内容：
①直流电机的结构与基本工作原理
②直流电机的电枢绕组电磁转矩
③直流电机的电枢电动势和电磁转矩
④直流电动机的分类、基本方程式与机械特性
教学重点、难点：
重点：
①掌握直流电机的基本工作原理与结构
②掌握直流电动机的机械特性
难点：
①直流电机的电枢电动势和电磁转矩
②直流电动机的固有机械特性
教具：
Z2-17型直流电机一台
教学内容：
第一节直流电机的结构及工作原理
（2学时）
直流电机是实现直流电能和机械能相互转换的一种旋转电机。
它包括直流发电机和直流电动机。
将机械能转化为电能的是直流发电机，将电能转化为机械能的是直流电动机。
一、电机的分类
发电机：
将机械能转换为电能
电动机：
将电能转换为机械能]
变压器：
改变电压
控制电机：
信息的处理
二、直流发电机的工作原理
直流电机是实现直流电能和机械能相互转换的一种旋转电机。
它包括直流发电机和直流电动机。
将机械能转化为电能的是直流发电机，将电能转化为机械能的是直流电动机。
与交流电机相比，直流电机结构复杂，成本高，维护麻烦，但直流电动机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过载能力强等很多优点，广泛应用与轧钢机、电力机车、大型机床拖动系统中。
直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。
当原动机拖动电枢以恒速n逆时针方向转动时，根据电磁感应定律可知，在线圈边（即导体）ab和cd中有感应电动势产生。
感应电动势e的大小用式
（1）确定。
e=BLv（V）
（1）
式中B——导体所在处的磁密（Wb/m²）
L——导体ab或cd的长度（m）;
v——导体ab或cd与B之间的相对线速度（m/s）。
感应电动势的方向按右手定则确定。
如果想要得到直流电动势，那么必须把上述线圈abcd感应的电动势进行整流，实现整流的装置称之为换向器。
图2-1是直流发电机的原理模型。
图2-1直流发电机的原理模型
三、直电动机的工作原理
图2-2直流电动机原理图
图2-2所示为直流电动机的原理模型，与图2-1不同的是：
线圈不被原动机拖动；电刷
、
接上直流电源。
于是在线圈abcd中有电流流过。
根据电磁力定律可知，载流导体ab、cd上受到的电磁力f为：
f=BLI（N）
（2）
式中B—导体所在处的气隙磁密（Wb/m2）；
L——导体ab或cd的长度（m）；
I——导体中的电流（A）。
导体受力的方向用左手定则确定
这种同一台电机，既能作发电机又能作电动机运行的原理结构用途学理论中称为电机的可逆原理。
四、直流电机的主要结构及用途
图2-3
直流电机
1．定子部分
直流电机定子部分主要由主磁极、换向极、机座和电刷装置等组成。
2．转子部分
直流电机转子部分主要由电枢铁心和电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。
图2-4为直流电机电枢装配示意图。
图2-4直流电机的电枢
1—转轴；2—轴承；3—换向器；4—电枢铁心；5—电枢绕组；6—风扇；7—轴承
五、直流电机的用途和分类
把机械能转变为直流电能的电机是直流发电机；把直流电能转换为机械能的电机称为直流电动机。
直流电动机多用于对调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、电力牵引、挖掘机械、纺织机械等等。
第二节直流电机的基本特性
（2学时）
把机械能转变为直流电能的电机是直流发电机；把直流电能转换为机械能的电机称为直流电动机。
直流电动机多用于对调速要求较高的生产机械上，如轧钢机、电力牵引、挖掘机械、纺织机械等等。
直流电动机具有良好的启动性能和宽广的调速范围，因而在电力拖动系统中被广泛采用。
一、直流电动机的分类
直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。
根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型。
1．他励直流电机
励磁绕组与电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供电的直流电机称为他励直流电机，接线如图2-5（a）所示。
图中M表示电动机，若为发电机，则用G表示。
永磁直流电机也可看作他励直流电机。
2．并励直流电机
并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，接线如图2-5（b）所示。
作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电；作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。
3．串励直流电机
串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源，接线如图2-5（c）所示。
这种直流电机的励磁电流就是电枢电流。
4．复励直流电机
复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组，接线如图2-5（d）所示。
若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。
若两个磁通势方向相反，则称为差复励。
不同励磁方式的直流电机有着不同的特性。
一般情况直流电动机的主要励磁方式是并励式、串励式和复励式，直流发电机的主要励磁方式是他励式、并励式和和复励式。
图2-5直流电机的励磁方式
a）他励；b）并励；c）串励；d）复励
二、电压平衡方程式
当直流电动机运行时，电枢绕组切割气隙磁场产生感应电动势Ea。
由右手定则可判定电动势Ea的方向与电枢电流Ia的方向相反，如图2-6所示。
”
如果以图2-5中各物理量的方向为参考正方向，就可以写出他励直流电动机的电压平衡方程式：
图2-6直流电机的原理图
式中，Ra为电枢回路的总电阻；Rf为励磁回路的总电阻；If为励磁电流。
上式表明，直流电动机在电动运行状态下，电枢电动势Ea小于端电压U。
三、直流电动机的机械特性
电动机的机械特性是指电动机稳定运行时，电动机转速与电磁转矩的关系，即n＝f（Tem）。
当U＝UN，Φ＝ΦN，R＝Ra（Rs＝0）时的机械特性称为固有机械特性，其方程式为
由上式作出的特性曲线，称为固有机械特性曲线，如图2所示。
其特点为：
（1）对于任何一台直流电动机，只有一条固有机械特性曲线。
（2）由于电枢回路没有外串电阻，因为Ra很小，则β很小，那么转速降Δn很小，因此，它是一条微微下降的直线，所以固有机械特性属于硬特性。
图2-7直流电动机固有机械特性
小结：
1、直流电机的结构与基本工作原理
2、直流电机的电枢绕组电磁转矩
3、直流电机的电枢电动势和电磁转矩
4、直流电动机的基本特性
作业：
1、电机的分类？
2、直流电动机的分类？
第三章变压器
教学目的要求：
①知道变压器的构造．知道变压器是用来改变交流电压的装置．
②理解互感现象，理解变压器的工作原理．
③掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题．
④理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系，能应用它分析解决基本问题。
主要教学内容：
①变压器的工作原理和结构
②掌握变压器的铭牌和用途
③三相电力变压器
④掌握变压器的应用
教学重点、难点：
重点：
①变压器的工作原理和结构
②三相电力变压器
难点：
三相电力变压器
教具：
电子变压器一个，电力变压器一个
教学内容：
第一节变压器
（2学时）
变压器是一种静止的电机，通过线圈间的电磁感应关系，将某一等级的交流电压转换为同频率的另一等级的交流电压。
一、变压器的用途：
1、电力系统用于电力系统升、降电压的变压器。
远距离输电为什么必须采用高压输电？
2、调压用的自耦变压器
整流变压器（专用）：
给直流电力机车供电。
电炉变压器（专用）给电炉（如炼钢炉）供电。
电焊变压器（专用）：
给电焊机供电。
电子变压器：
用于电子产品中
3、仪表变压器：
用在测量设备中。
二、基本工作原理
u2
图3-1
变压器的主要部件是铁心和套在铁心上的两个绕组。
两绕组只有磁耦合没电联系。
在一次绕组中加上交变电压，产生交链一、二次绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。
只要
（1）磁通有变化量;
（2）一、二次绕组的匝数不同，就能达到改变压的目的。
基本原理：
其中：
；
若
可见，
只要改变线圈的匝数，就能达到改变电压的目的。
三、三相电力变压器的基本结构
1、铁心：
构成主磁路，机械骨架，由硅钢片迭成
①材料：
0.35mm厚涂有绝缘漆膜的硅钢片，导磁性能好，可减少铁损；
图3-2
②铁心结构：
心式和壳式；
③迭片方式：
交迭式迭装
2、线圈：
导电部分，铜线或铝线
*为便于线圈和铁心绝缘，低压靠近铁心柱在里面，高压在外面；
同心式
线圈在铁心上排列方式：
交迭式
3、油箱和冷却装置：
器身装在油箱内，油箱内充满变压器油。
变压器油是一种矿物油，具有很好的绝缘性能。
变压器油起两个作用：
①在变压器绕组与绕组、绕组与铁心及油箱之间起绝缘作用。
②变压器油受热后产生对流，对变压器铁心和绕组起散热作用。
油箱有许多散热油管，以增大散热面积。
为了加快散热，有的大型变压器采用内部油泵强迫油循环，外部用变压器风扇吹风或用自来水冲淋变压器油箱。
这些都是变压器的冷却装置。
4、绝缘套管：
将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着固定的作用。
5、保护装置和其他
变压器运行时产生热量，使变压器油膨胀，并流进储油柜中。
储油柜使变压器油与空气接触面变小,减缓了变压器油的氧化和吸收空气水分的速度。
从而减缓了油的变质。
故障时,热量会使变压器油汽化,触动气体继电器发出报警信号或切断电源。
如果是严重事故，变压器油大量汽化，油气冲破安全气道管口的密封玻璃，冲出变压器油箱，避免油箱爆裂
四、变压器的应用
1、自耦变压器
2、仪用互感器
3、电焊变压器
小结：
通过本节课学习，希望同学掌握以下知识：
1、知道变压器的构造．知道变压器是用来改变交流电压的装置．
2、理解互感现象，理解变压器的工作原理．
3、掌握理想变压器工作规律并能运用
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