1、建筑电工学目 录 第一章 电工基本知识和单相交流电路 1-1 电路的组成及其基本物理量 1-2 电路的基本定律 1-3 电磁 1-4 正弦交流电的产生及其基本概念 1-5 正弦量的相量表示法 1-6 单一参数的交流电路 1-7 RLC的串联交流电路 1-8 串联谐振与并联谐振 1-9 功率因数的提高 第二章 三相交流电路 2-1 三相交流电源 2-2 三相负载的星形连接 2-3 三相负载的三角形连接 第三章 变压器 3-1 变压器的用途及结构 3-2 变压器的工作原理 3-3 变压器的运行特性 3-4 三相变压器 3-5 特殊变压器 第四章 交流异步电动机 4-1 三相异步电动机的构造 4-2
2、 异步电动机的工作原理 4-3 异步电动机的电磁转矩与机械特性 4-4 异步电动机的起动、调速、反转和制动 4-5 异步电动机的铭牌和技术数据 4-6 异步电动机的选择 4-7 交流单相异步电动机 第五章 低压电器及控制电路 5-1 常用低压电器 5-2 异步电动机电气控制的典型环节 5-3 建筑施工机械中的电气控制 5-4 水泵的电气控制 5-5 锅炉的电气控制 5-6 空调系统的电气控制 5-7 火灾自动报警系统 第六章 建筑施工现场供电 6-1 电力系统概述 6-2 电力负荷的分类和计算 6-3 变电所及其主结线 6-4 低压配电线路的接线方式及其结构 6-5 配电导线截面与熔断器的选择
3、 6-6 施工现场的电力供应 6-7 建筑物的防雷 6-8 电气设备的接地 第七章 建筑电气照明 7-1 电气照明的基本知识 7-2 电光源与灯具 7-3 电气照明计算 7-4 照明供电线路 7-5 电气照明识图 第八章 电子技术基础 8-1 半导体的基本知识 8-2 半导体二极管 8-3 单相整流和滤波电路 8-4 稳压管及其稳压电路 8-5 晶体三极管 8-6 基本放大电路 8-7 放大电路静态工作点的稳定 8-8 放大电路的分析方法 8-9 多级放大电路 8-10 放大电路中的负反馈 8-11 功率放大电路绪 论 学习建筑电工学的主要目的，就是要掌握电工技术的基本理论、基本知识和基本技能
4、；为学习有关专业课和从事专业技术工作以及进一步钻研新技术奠定初步基础。 本课程的主要内容和基本要求： 1电路 2电气设备 3建筑施工供电与照明 4电子技术基础 5电工与电子实验 第一章 电工基本知识和单相交流电路 1-1 电路的组成及其基本物理量 一、电路的组成 电路就是电流通过的路径。图1-1是一个简单的电路模型。图1-1 电路的组成 二、电路的基本物理量 1.电流强度(简称电流) 衡量电流强弱的物理量称电流强度。 直流电流，用I表示。 (1-1)(1-2) 2.电源的电动势 电源的电动势在数值上就等于电源力把单位正电荷从电源的负极经电源内部移到正 极电源力所做的功。(1-3) 电动势的单位
5、是伏特，简称伏(V)。较大或较小的单位是千伏(kV)，毫伏(mV)， 3.电压 电路中任意两点a、b之间的电压Uab，在数值上等于电场力将单位正电荷从a点推到b点所做的功(1-4)(1-5) 电压的单位与电势相同。 4.电功率 一秒钟内负载消耗的电能叫做负载的电功率。 在直流电路中，负载消耗的电功率P等于负载两端的电压U与通过负载电流I的乘积。 P=UI (1-6) 功率的单位是：千瓦(kW)、瓦(W)、毫瓦(W)。 1-2 电路的基本定律 一、欧姆定律 电阻中电流的大小与加在电阻两端的电压成正比，而与电阻值成反比，即： (1-7)图1-2 一段电阻电路 二、克希荷夫定律及其应用 克希荷夫定律
6、共有两个：第一定律应用于节点，又称节点电流定律(KCL)；第二定律应用于回路，又称回路电压定律(KVL)。图1-3 复杂电路 1.克希荷夫电流定律 在任一瞬时，对于电路中任意一个节点，流入节点的电流之和必等于从该节点流出的电流之和。(1-8)(1-9) 如图1-3的 B节点：I1+I2=I3 如图1-4的广义节点：Ib+Ic=Ie图1-4 晶体三极管可等效为广义节点 2.克希荷夫电压定律 在任一瞬时，沿任一回路绕行一周，回路上各电动势的代数和必等于各段电压降的代数和。(1-10)(1-11) 如图1-3的I回路：E1-E2=I1R1-I2R2 3.克希荷夫定律的应用 (1)利用两定律求解复杂电
7、路中的电流 (2)电路中电位计算 1-3 电 磁 一、磁路的基本物理量 1.磁感应强度和磁通 磁感应强度B是描述磁场中某点磁场强弱与方向的物理量。(1-12)磁通是描述磁场中某一范围内磁场强弱的物理量。 =BS (1-13) 2.磁导率和磁场强度 磁导率是用来表示物质导磁性能的物理量。 0=410-7 H/m (1-14) 而其他材料的磁导率和真空中的磁导率0的比值，称为该物质的相对磁导率r (1-15) 为了计算方便，引入一个辅助量，称磁场强度H。它与磁感应强度B的关系是：(1-16)(1-17)图1-7 环形线圈电流的磁场 二、磁路及磁路欧姆定律 磁路就是磁通通过的路径。(1-18)(1-
8、19)公式(1-19)是无分支磁路的欧姆定律。 三、电磁感应 1.电磁感应现象 2.感应电动势的大小图1-8 直导体中的感应电动势图1-9 线圈中的感应电动势(a)磁铁插入 (b)磁铁拔出 e=Blv (1-20) (1-21) 3.感应电动势的方向 直导线切割磁力线产生感应电动势的方向由右手定则判定，如图1-8所示。 螺线管中产生的感应电动势的方向由楞次定律来确定：感应电动势的方向总是使它在闭合回路中所产生的电流的附加磁通力图阻止原磁通发生改变。 为使电磁感应公式既能表明感应电动势的大小，又能正确反映由楞次定律所确定的感应电动势的方向，故在式前置一负号，即：(1-22) 上式就是法拉第电磁感
9、应定律。 四、自感与自感电动势 自感电动势(1-23)(1-24) L称为线圈的自感系数或电感。图1-10 铁心中的涡流 五、涡流 当变化的磁通穿过铁心时，其中必然要产生感应电动势，从而引起自成回路像水旋涡形的电流，故称为涡流。 1-4 正弦交流电的产生及其基本概念 一、单相正弦电动势的产生图1-11 单相交流发电机的结构图1-12 电枢表面磁场分布图1-13 正弦电动势的波形 电枢表面上任一点的磁感应强度为： B=Bmsin (1-25) 如绕组为N匝，则产生电动势的大小为： e=N2Bmlvsin=Emsin (1-26) 当电枢从任意角开始，以的角速度旋转，则经历t时刻后，电动势变化的电
10、角度应为(t+ )，所以 e=Emsin (t+ ) (1-27)图1-14 转磁式发电机结构 二、正弦交流电的特征量 1.周期与频率 正弦量变化一个循环所需的时间称为周期，交流电一秒钟内变化的次数称为交流电的频率。 (1-28) 角速度： (1-29) 2.相位和初相位 (t+)反映了正弦量变化的进程，被称为相位角，简称相位。 是当t=0时的相位角，即：图1-15 正弦电动势的波形 三、同频率正弦量的相位差 相位差就是两个同频率正弦量的相位之差，用表示。 (1-30) 四、正弦交流电的有效值 若把一交变电流i和一直流电流I分别通过两个等值的电阻R，如果在相同的时间内它们产生的热量相等，则此直
11、流电流值就叫做该交流电流的有效值。 由焦尔楞次定律得： (1-31) (1-32) 由定义知Q直=Q交，即： (1-33) 设i=Imsint，代入式(1-33)得： (1-34) 同理，正弦电压、正弦电动势的有效值为： (1-35) (1-36) 1-5 正弦量的相量表示法 一、复数的表示形式和四则运算 1.复数的表示形式 复数的代数表示式 A=a1+ja2 (1-37) A=a1+ja2=a(cos+jsin) (1-38) (1-39) 由代数形式化成指数形式时，有：(1-40)图1-18 复数的表示(a)复数与复平面上的点 (b)复数与向量 反过来，由指数形式化成代数形式按： 2.复数
12、的四则运算 (1-42) (1-43) (1-44) 二、相量的概念与正弦量的相量表示法(1-41) 随时间按正弦规律变化的正弦量向量叫相量，把用相量表示正弦量的幅值和初相的方法叫正弦量的相量表示法。对正弦电压、电流的幅值相量用Um、Im表示，有效值相量用U、I表示。例如： u=Umsin (t+u) 其幅值相量的复数表示式为： (1-45) 有效值相量的复数表示式为： (1-46)图1-19 旋转相量与正弦量的关系图1-20 正弦量的相量图 1-6 单一参数的交流电路 一、纯电阻电路图1-23 纯电阻电路及其相量图和波形图 1.电压与电流的关系 设加在电阻R两端的电压为： u=Umsint
13、(1-47) 根据欧姆定律，通过电阻的电流瞬时值为： (1-48) 由此可见 用相量表示 (1-50)(1-49) 2. 电阻上的功率 (1)瞬时功率 在电阻上任意瞬间所消耗的功率称为瞬时功率。 (1-51) (2)平均功率(也称有功功率) 平均功率即在一个周期内瞬时功率的平均值 (1-52) (1-53) 有功功率的单位：千瓦(kW)、瓦(W)。 二、纯电感电路 1.电压与电流的关系 设通过线圈中的电流为： i=Imsint (1-54) 由电磁感应定律可得： (1-55) 由此可见 (1-56) 用相量表示 (1-57) (1-58)图1-24 纯电感电路及其相量图和波形图 2.电感线圈的
14、功率 根据瞬时功率的定义得： pL=iu=ImsintUmcost=UIsin2t (1-59) 电感元件在正弦交流电路中，时而取能，时而放能，且取与放的能量相等，故它在一个周期内的平均功率等于零，即： (1-60) 为了衡量不同线圈与电源进行能量交换的规模，把瞬时功率的最大值叫做无功功率，用QL表示 (1-61) 无功功率的单位是乏(Var)或千乏(kVar)。 三、纯电容电路 1.电压与电流的关系 当电容C接入电压： u=Umsint (1-62) 就导致电容器反复不断地充电、放电，因而电路中就不断地有电流通过。电流的大小为： (1-63) 因此有 (1-64)图1-25 纯电容电路及其相
15、量图和波形图 电容器上电压和电流用相量表示为： (1-65) 2.电容上的功率 由瞬时功率的定义得： pC=ui=UmsintImcost=UIsin2t (1-66) 在正弦交流电路中，电容器与电源总是不断地进行等量的能量交换，故它在一个周期内的平均功率仍然为零，即： (1-67) 无功功率 (1-68) 无功功率Qc的单位与电感QL的相同。 1-7 RLC的串联交流电路图1-27 RLC串联电路和相量图 一、电压与电流的关系 (1-69) 各元件上的电压为 (1-70) 式(1-70) 称为欧姆定律的相量形式。式中： (1-71)图1-28 阻抗三角形、电压三角形和功率三角形 二、电路的功
16、率 1.瞬时功率 p=ui=2UIsin(t+) sint =UIcos-cos (2t+) (1-72) 2.平均功率 (1-73) 3.无功功率和视在功率 无功功率 (1-74)图1-29 RLC交流电路的瞬时功率 把总电压与电流的乘积称为RLC交流电路的视在功率或表观功率，用S表示，即： S=UI (1-75) 视在功率与有功功率、无功功率的关系为： (1-76) 视在功率的单位为伏安(VA)，或千伏安(kVA) (1-77) 1-8 串联谐振与并联谐振 一、串联谐振 1.谐振的条件和谐振频率 电路产生谐振的条件为： (1-78) 串联谐振的频率： (1-79) 2.谐振的主要特点 串联
17、谐振时，电路的阻抗Z0=R为最小；在一定的电压下，电路中电流的有效值为最大。 由欧姆定律，谐振时电路中的电流为： (1-80)图1-32 阻抗的频率响应曲线图1-33 电流的频率响应曲线 串联谐振时，电感、电容上的电压可以比总电压大许多倍。 因为谐振时I0=UR，所以电感和电容上的电压分别为： 谐振回路的品质因数，用Q表示 (1-81) 3.串联谐振的应用举例图1-34 晶体管收音机的输入电路及其等效电路(a)输入调谐电路 (b)等效电路 二、并联谐振图1-35 并联谐振电路及其相量图 1.谐振条件和谐振频率 由欧姆定律的相量形式，可求得各支路电流： (1-82) 由KCL的相量形式，线路总电
18、流： (1-83) 并联谐振的条件为： (1-84) 并联谐振时的角频率和频率为： (1-85) (1-86) 2.并联谐振的主要特点 (1)谐振回路的总电流I为最小值，回路总阻抗Z0为最大值 (1-87) 总电流(1-88) (2)并联谐振时，线圈支路、电容支路中的电流可比总电流大许多倍。 谐振时各支路的电流有效值为：(1-89) 1-9 功率因数的提高 一、为什么要提高电路的功率因数 提高供电网络的功率因数，可使电源的能量得到充分的利用。 二、怎样提高功率因数 用大型同步电动机过励磁运行(为容性负载)来补偿企业的功率因数或在企业变配电所内集中安装静电电容器提高功率因数。对于日光灯等感性负载
19、，可在负载两端并联适当容量的电容器。图1-36 提高功率因数的电路图和相量图 三、感性负载并联电容的计算 并联电容C前后电路所消耗的有功功率不变。 P=UI1cos1=UIcos (1-90) (1-91) 第二章 三相交流电路 2-1 三相交流电源 一、三相对称电动势的产生 三相对称电动势是由三相交流发电机产生的。三相交流发电机与单相交流发电机的工作原理是相同的，不同的是三相交流发电机有3个完全相同的定子绕组，3个绕组的首端A、B、C(或末端X、Y、Z)在空间互差120。 三相电动势的瞬时值表达式图2-1 三相发电机原理图 (2-1) 3个电动势有效值相量表达式为： (2-2)图2-2 三相
20、电动势波形图图2-3 三相电动势相量图 二、三相发电机绕组的连接方法 1.星形(Y形)连接图2-4 三相发电机绕组的星形连接 用相量表示(2-3) 线电压与相电压之间的关系，在图2-5中，由KVL可得：(2-4)(2-5)图2-5 星形连接时线电压与相电压的相量图 线电压的有效值 (2-6) 2.三角形(形)连接 这种连接方式，相线与相线之间的线电压就是发电机一相绕组上的电压，即线电压等于相电压。其有效值用一般式表示为： Ul=UP (2-7)图2-6 三相发电机绕组的三角形连接 2-2 三相负载的星形连接 一、三相不对称负载的星形连接图2-7 三相不对称负载星形连的实际电路图2-8 三相不对
21、称负载的星形连接 在星形连接中，线电流等于相电流 其有效值一般表示式为：Il=IP (2-8) 各相电流，电功率的计算，可按单相电路逐相进行。(2-9) 中线电流可由KCL的相量形式计算(2-10) 各相负载的有功功率分别为 (2-11) 功率因数可由下列公式求得： (2-12) 而三相总有功功率为： P=Pa+Pb+Pc (2-13) 二、三相对称负载的星形连接 其余两相则根据线电流或相电流的对称性关系直接推出。 (2-14) 中线电流为： (2-15) 三相对称负载消耗的总功率 P=3Pa=3UaIacosa (2-16)图2-12 三相对称感性负载的相量图图2-13 三相对称负载的星形连
22、接 如果已知线电压、线电流，则总有功功率P、总无功功率Q和总视在功率S可由下式计算：(2-17) 2-3 三相负载的三角形连接 一、三相对称负载的三角形连接 在三相负载对称时，相电流也是对称的。即：图2-15 三相负载形连接的实例图2-16 三相负载的形连接 (2-18) 在图2-16中，由KCL得： (2-19) (2-20) 线电流的有效值 (2-21) 三相对称负载作形连接，其自电源取用的总功率 P=3PP=3UPIPcosP (2-22) 如已知线电压、线电流，则： (2-23)图2-17 三相对称负载三角形连接线电流与相电流的相量图 各相功率因数为： (2-24) 二、三相不对称负载
23、的三角形连接 由于三相负载作三角形连接时，不论负载对称与否，各相负载均承受对称的电源线电压，所以三相不对称负载的三角形()形连接，各相负载的电流可按单相电路分别计算。 (2-25) 第三章 变 压 器 3-1 变压器的用途及结构 一、变压器的用途及分类 变压器是输送交流电能时所使用的一种变压、变流设备。 根据用途可分为：电力系统中使用的电力变压器、实验室调节电压用的自耦变压器(也称调压器)、用于高压、大电流测量的仪用互感器、用于电子设备进行信号传递和阻抗变换的输出变压器、电焊变压器等。 二、变压器的结构图3-1 三相油浸式电力变压器1油位计 2防爆管 3瓦斯继电器 4高压套管5低压套管 6分接
24、开关7吸湿器 8散热器 9铁心10温度计 11铭牌 12绕组13放油阀 1.铁心 铁心是变压器的磁路部分。为了产生较强的磁场，并减小磁滞和涡流损耗，铁心通常采用0.350.5 mm硅钢片叠压而成。片与片之间涂以绝缘漆。 2.绕组 绕组是变压器的电路部分，是用绝缘铜线或铅线在铁心柱上绕制而成的线圈。与电源连接，从电源吸取能量的绕组称为原绕组(或原边、一次绕组)；与负载连接，对负载供电的绕组称为副绕组(或副边、二次绕组)。图3-2 变压器铁心结构(a)单相心式 (b)单相壳式 (c)三相心式1铁轭 2绕组 3铁心柱4高压绕组 5低压绕组 3.冷却装置及其他附件 一般小容量变压器的热量尚可由绕组和铁
25、心直接散发到周围空气中，这种冷却方式称为空气自冷式。较大容量的变压器则需采用专门的冷却装置，如图3-1为油浸自冷式，其冷却装置由油箱、油枕、散热器和变压器油组成。 三、变压器的铭牌和额定值1.型号 2.额定容量SN 3.额定电压U1N、U2N 4.额定电流I1N 、I2N 5.温升 6.额定频率fN 3-2 变压器的工作原理 一、空载运行 空载运行的变压器原理示意如图3-3所示。 将变压器的原边绕组接至额定电压、额定频率的交流电源，而副边绕组开路(即不接负载，i2=0)的运行情况称为变压器的空载运行状态。图3-3 变压器空载运行工作原理图 根据电磁感应定律，主磁通在原、副绕组中产生的感应电动势
26、参考方向与主磁通也符合右手螺旋关系，且与主磁通的关系式为： 当变压器原绕组接入正弦电压u1时，也按正弦规律变化。 e1=E1msin (t-90) (3-1) e2=E2msin (t-90) (3-2) 在数值上e1、e2的有效值分别为： (3-3) (3-4) 对于原边回路 (3-5) 用相量形式表示为： (3-6) 由于空载时，I0很小，且原绕组的漏阻抗 |Z1|也很小，因此漏阻抗压降I0| Z1 |在数值上与感应电动势E1相比要小得多，故可认为： 其有效值 (3-7) 对于副边回路，因i2=0，所以副绕组的端电压用u20表示，且等于副绕组的感应电动势e2，即： u20=e2 用相量形式
27、表示为： 有效值 U20=E2=4.44fN2m (3-8) (3-9) 二、有载运行 将原边绕组接至额定频率的正弦电压，副边绕组接上负载的变压器运行情况称为有载运行状态。图3-4 变压器有载运行工作原理图 磁动势平衡方程式 (3-10) 由于变压器在额定负载或接近满载时I0N1与I1N1 、 I2N2相比，可忽略不计，于是有： (3-11) 变压器有载运行时，原、副绕组的电流数量关系为： (3-12) 变压器有载运行时原、副边电压平衡方程式，相量式为： (3-13) 及 (3-14) 3-3 变压器的运行特性 一、变压器的外特性 当原边电源电压一定，负载的功率因数为常数时，U2=f(I2)曲
28、线就称为变压器的外特性。电压调整率U% (3-15)图3-5 变压器的外特性 U%的大小反映了供电变压器的稳定程度，是衡量供电质量的标志之一。 二、变压器的损耗和效率 1.变压器的损耗 变压器在运行过程中总会产生损耗并转换成热，主要有铜耗PCu和铁耗PFe。铜耗PCu是电流流过原、副绕组时在绕组电阻上产生的电功率损耗，使绕组发热。称为可变损耗。铁耗PFe主要取决于电源频率和铁心中的磁通量，由于变压器运行时的电源频率不变以及铁心磁通量基本不变，故铁耗也基本不随负载变化，称为不变损耗。 2.变压器的效率 3-4 三 相 变 压 器 一、三相变压器的磁路系统 1.三相变压器组图3-6 三相变压器组
29、2.三相心式变压器图3-7 三相心式变压器 二、三相变压器绕组的连接方式图3-8 三相变压器的 Y,yn 和 Y,d连接方式(a)Y，yn连接 (b)Y，d连接 3-5 特 殊 变 压 器 一、自耦变压器图3-9 单相自耦变压器原理图 二、仪用互感器 1.电压互感器图3-10 电压、电流互感器原理接线图和外形图(a)电压互感器 (b)电流互感器原理图 (c) LMJ10.5型电流互感器外形图1铭牌 2一次母线穿过口 3铁心，外绕二次绕组，环氧树脂浇注 4安装板 5二次接线端 2.电流互感器 三、电焊变压器图3-11 电焊变压器的外特性图3-12 电焊变压器原理图 第四章 交流异步电动机 4-1
30、 三相异步电动机的构造图4-1 三相鼠笼式电动机的外形及结构1定子 2风罩 3端盖 4转子 5风扇 6轴 一、定子 1.机座 2.定子铁心图4-2 定子铁心 3.定子绕组图4-3 定子接线盒端子接线 二、转子图4-4 鼠笼式转子(a)嵌铜条 (b)铸铝图4-5 绕线式转子示意图1绕组 2滑环 3电刷 4变阻器 4-2 异步电动机的工作原理 一、旋转磁场的产生图4-6 定子绕组接线(P=1)图4-7 三相电流及其产生的旋转磁场(P=1)图4-8 定子绕组接线(P=2) 旋转磁场转速n1与定子绕组的电流频率f1及磁极对数P之间有如下关系： (4-1)图4-9 三相电流及四极旋转磁场 二、异步电动机
31、的转动原理 1.转子电动势的产生图4-10 异步电动机转动原理 2.电磁转矩和转子旋转方向 3.转子转速和转差率 转子转速n与旋转磁场转速n1相差的程度，常用转差率表示，转差率通常用百分数表示，即： (4-2) 4.异步电动机带负载运行 4-3 异步电动机的电磁转矩与机械特性 一、电磁转矩 异步电动机的电磁转矩为： M=KmI2cos2 (4-3) 电磁转矩与某些可变参数有关的参数表达式 (4-4) 二、异步电动机的机械特性图4-11 M=f(s)和n=f(M)曲线 若将功率单位换成千瓦(kW)，则有： 在额定工作点，则： (4-5) 产生最大转矩的转差率： (4-6) sm称为临界转差率，将
32、上式代入式(4-4)得： (4-7) 过载系数或过载能力，用表示， (4-8) 将起动时s=1代入式(4-4)，得到： (4-9) 异步电动机的起动转矩与额定转矩的比值称为起动能力，用Kst表示，即：图4-12 定子不同电压的特性图4-13 转子串不同电阻特性曲线 4-4 异步电动机的起动、调速、反转和制动 一、异步电动机的起动 1.起动电流Ist 2.鼠笼式电动机的起动 (1)直接起动 (2)降压起动 Y起动 Y形接法起动时 (4-10) 形接法起动时 (4-11) 比较式(4-10)和式(4-11)可以看出： (4-12)图4-14 定子绕组Y形和形两种接法起动电流比较 用自耦变压器降压起
33、动图4-16 用自耦变压器降压起动控制电路 3.绕线式异步电动机的起动图4-17 绕线式转子回路串电阻起动接线 二、异步电动机的调速 由转差率 可知，电动机的转速： (4-13) 1.改变磁极对数调速 2.改变电源频率调速 3.在转子电路中串接电阻调速图4-18 绕线式转子串电阻调速的机械特性曲线 三、异步电动机的反转图4-19 三相电动机正、反转控制 四、异步电动机的制动 1.机械制动 图4-20 电磁抱闸结构示意图 1闸瓦 2闸轮 3弹簧 4铁心线圈 5衔铁 6杠杆 2.电气制动(1)电源反接制动 (2)能耗制动图4-21 能耗制动接线 4-5 异步电动机的铭牌和技术数据 一、异步电动机的
34、铭牌 二、异步电动机的技术数据 (1)效率与功率因数 (4-14) (4-15) 功率因数就是指cosN。 (2)堵转电流/额定电流 (3)堵转转矩/额定转矩 (4)最大转矩/额定转矩 4-6 异步电动机的选择 一、类型的选择 异步电动机有鼠笼式和绕线式两种。前者具有结构简单，维护方便，价格低廉等优点，其主要缺点是起动性能较差，调速困难，因此适用于空载或轻载起动，无调速要求的场合，例如运输机、搅拌机和功率不大的水泵，风机等；后者起动性能较好，并可在不太大的范围内调速，但其结构复杂，维护不便，故适用于要求起动转矩大和能在一定范围内调速的设备，如起重机、卷扬机等多用绕线式异步电动机拖动。 二、转速
35、的选择 通常异步电动机的同步转速不低于500 r/min，因此要求转速低的生产机械还需配减速装置。 三、额定功率(容量)的选择 (1)连续工作方式 电动机功率应满足： (4-16) (2)断续工作方式 负载持续率 (4-17) 如果生产机械负载持续率与标准持续率不同，应先将实际负载持续率w下的实际负载功率Pw换算成最接近的标准负载持续率N下的功率Ps，其换算公式为： (4-18) (3)短时工作方式 实际上，生产机械的实际工作时间tw不一定等于标准持续时间ts，此时应按下式将实际工作时间tw下的实际功率Pw换算成标准持续时间ts下的功率Ps ： (4-19) 所选电动机的功率为: (4-20)
36、 4-7 交流单相异步电动机 一、单相异步电动机的工作原理图4-22 简单的单相电动机图4-23 脉动磁场波形和分解为两个旋转方向的旋转磁场 二、单相电动机的起动 为了使单相电动机能自行起动，在定子上除装有单相的主绕组(又称工作绕组)外，另装一辅助绕组(又称起动绕组)，它与主绕组在空间相差90电角度，主绕组和辅助绕组均接到同一单相电源上，在辅助绕组中串入适当的电阻或电容，使辅助绕组中的电流相位不同于主绕组，以获得空间上相差90电角度，而时间上又相差一定的电角度的两个脉动磁势。这样就会在电动机内形成一种两相旋转磁势，从而产生起动转矩。图4-24 电容式电动机接线图 第五章 低压电器及控制电路 5
37、-1 常用低压电器 一、刀开关 二、铁壳开关图5.1 刀开关结构图(a)结构图 (b) 图形符号及文字符号图5-2 铁壳开关(a)结构图 (b)符号1手柄 2转轴 3速断弹簧4闸刀 5夹座 6熔断器 三、组合开关图5-3 HZ1025/3型组合开关1静触头 2动触头 3绝缘垫板4绝缘方轴 5手柄 四、自动开关图5-4 自动开关(a)电力线路用 (b)照明线路用 (c)电力自动开关示意图 (d)图形符号及文字符号1、2衔铁 3双金属片 4杠杆 5搭扣 6主触头 五、接触器图5-5 CJ12交流接触器(a)结构图 (b)符号1灭弧罩 2弹簧片 3主触头 4接线端子 5反作用弹簧6线圈端子 7辅助常
38、闭(动断)触头 8辅助常开(动合)触头 9衔铁 10铁心 11短路环 12线圈 六、继电器 (1)电流继电器图5-6 JT4电流继电器 (2)中间继电器图5-7 JZ7中间继电器 (3)电压继电器 2.时间继电器图5-8 JS7A时间继电器外形与原理示意图及图形符号(a)外形 (b)原理示意图 3.热继电器图5-9 热继电器外形及原理示意图1热元件 2双金属片 3传动板 4传动杆(温度补偿片)5动触头 6复位调节螺钉 7手动复位装置8电流调节凸轮 9触头活板 七、主令电器 1.控制按钮图5-10 控制按钮的外形、结构示意和图形符号 2.行程开关图5-11 LX19行程开关的外形和结构示意图(a
39、)外形 (b)结构示意 (c)表示符号1滚轮 2凸轮 3推杆 4微动开关 5复位弹簧 6撞杆 八、熔断器图5-12 熔断器(a)RC型 (b)RL型 (c)RM型 (d)表示符号 5-2 异步电动机电气控制的典型环节 一、电路图的作用和绘制原则图5-13(a)电动机正、反转电气控制电路图 (b)电动机正、反转电气控制接线图 1.电路图的用途 通过电路图，便于详细理解表达对象的作用原理； 用于测试和寻找故障； 为绘制接线图提供依据。 2.电路图的绘制原则 电路图中所有的电器部件都必须按国家标准规定的图形符号和种类代号(字母文字符号)来表示。 电器元件及各部件均按未通电和不受外力作用时的正常状态画
40、出。 电器元件及各部件不按实际位置画，而是以阅读和分析电路工作原理的需要为主画出。主电路画在辅助电路的左侧或上面，各分支电路按动作顺序从上到下或从左向右依次排列。 同一种类的电器元件用同一字母文字符号后加数字序号来区分。同一个电器的不同部件可用同一个字母文字符号标注，其相似部分可以在种类代号之后用圆点()或横杠()隔开的数字来区分，也可用触头编号的方法来区分。 3.接线图 各电器不画实体，以图形符号代表，各电器元件的位置均应与实际安装位置一致。 接线图中的各电器元件的字母文字符号及接线端子的编号应与电路图一致，并按电路图联接。 不在同一处的电器元件的联接应通过接线端子进行。 画连接导线时，应标
41、明导线的规格、型号、根数及穿线管的尺寸。 二、异步电动机直接起动的电气控制电路 1.单方向旋转电路 (1)单向连续运行控制图5-14 单方向旋转控制电路图 电气控制电路的保护功能： 短路保护 过载保护 失压保护 (2)既能连续运行又能点动的控制图5-15 电动机单方向旋转既能连续运行又能点动的控制电路 (3)两地(或多地)控制图5-16 两地控制电路 2.正反转控制电路图5-17 正、反转电路图5-18 双互锁的正反转电路 3.行程控制电路图5-19 行程控制正、反转电路 三、降压起动控制电路 1.星形三角形降压起动控制电路(Y)图5-20 电动机Y起动电路 2.定子串自耦变压器的降压起动控制
42、图5-21 串自耦变压器起动电路 5-3 建筑施工机械中的电气控制 一、混凝土搅拌机的电气控制 二、塔式起重机的电气控制 1.电气控制特点图5-23 塔式起重机结构图1平衡重 2变幅机构 3回转机构 4起重臂 5驾驶室 6提升机构 7爬梯8压重 9龙门架 10电缆卷筒 (1)电动机和频敏变阻器 (2)万能转换开关和主令控制器 图5-24 (a)塔式起重机电气控制电路 (b)塔式起重机电气控制电路图5-25 万能转换开关示意图图5-26 万能转换开关示意图(a)图形表示法 (b)图表表示法 (3)制动抱闸 2.电气控制电路分析 (1)电源部分 (2)变幅部分各电气元件的作用 (3)行走和回转部分
43、 (4)提升部分图5-27 提升电动机各挡机械特性曲线 5-4 水泵的电气控制 一、水位控制 1.干簧管水位控制器及控制电路图5-28 干簧管原理结构图1舌簧片 2玻璃管 3舌簧片图5-29 干簧管水位控制器安装示意图和接线图图5-30 两台水泵互为备用直接投入控制电路图 2.浮球磁性液位控制器图5-31 浮球外形示意图5-32 浮球式水位控制器安装示意图图5-33 单浮球给水水位信号电路图5-34 电极式水位控制器电路 3.电极式水位控制器 4.压力式水位控制器图5-35 电接点压力表外形和接线图 二、室内消火栓加压水泵的电气控制图5-36 电接点压力表压力控制水位信号电路图5-37 消火栓
44、给水加压泵控制电路图5-38 湿式喷水灭火系统给水加压泵电气控制 三、自动喷水灭火系统加压水泵的电气控制 5-5 锅炉的电气控制 一、锅炉的自动控制概况图5-39 SHL10锅炉电气控制电路图(一)图5-40 SHL10锅炉电 气控制电路图(二)二、系统简介图5-41 SHL10锅炉仪表控制方框图 三、动力电路电气控制分析 1.给水泵的控制 2.引风机的控制 3.一次风机的控制 4.其他电机的控制 5.锅炉停炉的控制 6.声光报警及保护 5-6 空调系统的电气控制 一、概述 空气调节是一门维持室内良好热环境的技术。可分为集中式空调、半集中式和分散式空调。 二、风机盘管电气控制实例图5-42 风
45、机盘管机组图5-43 风机盘管电路图图5-44 RS型调节器电路 三、恒温恒湿机组的电气控制 1.系统主要设备 (1)制冷部分 (2)空气处理设备 (3)电气控制部分图5-45 空调机组示意图图5-46 KD10型空调机组电气控制电路 2.电气控制电路分析 (1)夏季运行的温湿度调节 (2)冬季运行的温湿度调节图5-47 SY调节器电路 5-7 火灾自动报警系统 一、火灾探测器 一个探测区域内所需设置的探测器数量应按下式计算： (5-1)图5-48 由探测器的保护面积A和保护半径R确定探测器的安装间距a、b的极限曲线 探测器的保护面积A、保护半径R与安装间距a、b具有下列近似关系 A=ab (
46、5-2) (5-3) Di=2R (5-4) 二、火灾自动报警器 1.区域报警控制器 2.集中报警控制器 三、系统组成简介 1.系统特点 2.系统主要部件 (1)探测器及通用底座图5-50 火灾探测器外形图(a)JTYLZ (b)JTWJC (c)JTWJD (2)手动报警按钮图5-51 探测器通用底座及安装示意图(a)通用底座 (b)暗配 (c)明配图5-52 手动报警按钮外形及安装示意图 (3)中继器图5-53 8308型中继器与其他传感器接线方式 (4)楼层火灾显示报警器 (5)火灾报警控制器图5-54 8308型中继器外形及安装示意图 3.系统图例 (1)单控制器报警方式图5-55 单控制器报警方式系统图 (2)单控制器及楼层显示器报警方式图5-56 单控制器及楼层显示报警方式系统图 (3)集中式报警方式加消防联动控制 四、布线 1.一般规定图5-57 区域集中报警、纵向联动控制系统图 2.屋内布线 3.探测器与区域报警器的联接方式(布线数量)图5-58 二总线制的树枝形联接图5-59 二总线制的环形联接
