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1、緒言一、 電機(jī)在電能產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換中的的作用1、電能的產(chǎn)生。原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)三相同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生三相電能。2變壓器的作用。廣泛用于遠(yuǎn)距離輸電。3、電動(dòng)機(jī)的作用。由此可見(jiàn)、電機(jī)、變壓器在電能利用的三個(gè)重要環(huán)節(jié)上(產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換),都起到不可替代的作用。二、 電機(jī)發(fā)展概況:近代電機(jī)發(fā)展的主要成就表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1、 電機(jī)容量的不斷提高。2、 中、小電機(jī)的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷地提高。3、 電機(jī)制造中不斷應(yīng)用新技術(shù)、新材料。4、 新型的特種電機(jī)不斷出現(xiàn)。三、 本課程的任務(wù)和要求掌握變壓器、異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理、主要特性、使用和維護(hù)知識(shí)。第一單元 變壓器的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)和工作原理課題一 變壓
2、器的分類(lèi)和用途變壓器是利用電磁感應(yīng)原理制成的靜止電氣設(shè)備。它能將某一電壓值的交流電變換成同頻率的所需電壓值的交流電。以滿(mǎn)足高壓輸電、低壓供電及其他用途的需要。 一變壓器的用途1、 變壓器的工作原理實(shí)際上是利用電磁感應(yīng)原理,把一次的電能傳給二次的負(fù)載。2、 變壓器的效率一般很高,容量越大,效率越高。3、 在電能的輸送過(guò)程中,總是把電壓提高,因?yàn)閭鬏斠欢ǖ碾姽β?,電壓越高,電流也就越小。這樣即可以節(jié)省導(dǎo)線(xiàn)(截面積小)和其他架設(shè)費(fèi)用也可以減少送電時(shí)導(dǎo)線(xiàn)上的損耗() 4、 電力系統(tǒng)中使用的電力變壓器可分為升壓、降壓和配電變壓器。5、 改變交流電壓、交流電流、變換阻抗及改變相位。二變壓器的分類(lèi) 表11
3、課題二 變壓器的結(jié)構(gòu)與冷卻方式一 變壓器的結(jié)構(gòu)(油浸式為例)變壓器的主要部分是繞組和鐵心,由他們組成器身。圖見(jiàn)書(shū)712頁(yè)1變壓器的繞組(1) 作用:繞組是變壓器的電路部分。(2) 材料:常用絕緣銅線(xiàn)或鋁線(xiàn)繞制而成。(3) 繞組命名:接電源的繞組稱(chēng)一次繞組。接負(fù)載的繞組稱(chēng)二次繞組。也可按繞組所接電壓高低分為高壓繞組和低壓繞組。(4)繞組類(lèi)型:按繞組繞制方式不同可分為同心繞組和交疊繞組兩種類(lèi)型。A 同心繞組 同心繞組是將一次、二次側(cè)線(xiàn)圈套在同一鐵心柱的內(nèi)外層,一般低壓繞組在內(nèi)層,高壓繞組在外層。 圖見(jiàn)書(shū)7頁(yè)B交疊繞組將高、低壓線(xiàn)圈繞成餅狀,沿鐵心軸向交疊放置,一般兩端靠近鐵軛處放置低壓繞組,有利于
4、絕緣。多用于殼式、干式變壓器及電爐變壓器中。圖見(jiàn)書(shū)7頁(yè)。2變壓器的鐵心(1)作用:鐵心是主磁通m的通道,也是安放繞組的骨架。為了提高鐵心導(dǎo)磁能力,使變壓器容量增大,體積減小,效率提高,采用性能好的導(dǎo)磁材料是很關(guān)鍵的。(2)材料:用硅鋼片疊裝而成。有冷軋和熱軋之分。(3)類(lèi)型:鐵心因線(xiàn)圈的位置不同,可分成芯式和殼式兩類(lèi)。A 芯式指線(xiàn)圈包著鐵心,適用于大容量、高電壓。電力變壓器大多采用此結(jié)構(gòu)。B殼式是鐵心包著線(xiàn)圈,工藝復(fù)雜,除小型干式變壓器外很少采用。圖見(jiàn)書(shū)5頁(yè) (4)裝配工藝:分為對(duì)接式和疊接式。二 主要附件1油箱:里面裝滿(mǎn)了變壓器油。變壓器油保護(hù)鐵心和繞組不受潮,又有絕緣和散熱的作用。 2 儲(chǔ)
5、油柜:也稱(chēng)為油枕。隔絕空氣,避免潮濕空氣侵入。3氣體繼電器(瓦斯繼電器):11頁(yè)圖1-5 當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí),器身就會(huì)過(guò)熱使油分解產(chǎn)生氣體。使氣體繼電器動(dòng)作,切斷電源,避免故障擴(kuò)大。4分接開(kāi)關(guān):用來(lái)控制輸出電壓在允許范圍內(nèi)變動(dòng)。一般裝在一次側(cè)(高壓邊)。 分無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種。5絕緣套管:將繞組輸入輸出從箱內(nèi)引到箱外。由外部的磁套和中間導(dǎo)電桿組成。6.安全氣道和壓力釋放閥:安全氣道又稱(chēng)防爆管。保護(hù)油箱防止爆裂?,F(xiàn)改用壓力釋放閥。7測(cè)溫裝置:就是熱保護(hù)裝置。監(jiān)測(cè)油溫和繞組溫度。三 冷卻方式1變壓器的發(fā)熱: 變壓器在室溫為35額定工作時(shí),繞組中溫度最高,鐵心次之。冷卻方式:9頁(yè)課題三 變壓器
6、的原理 一工作原理:把變壓器一次側(cè)接在交流電源上,一次側(cè)有交變電流流過(guò),這個(gè)電流將在鐵心中產(chǎn)生交變磁通,從而在一次側(cè)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),在二次側(cè)產(chǎn)生互感電動(dòng)勢(shì),將能量傳遞給負(fù)載。由于一次側(cè)、二次側(cè)匝數(shù)不等,所以輸出電壓也發(fā)生變化。二空載運(yùn)行1.空載運(yùn)行:變壓器一次側(cè)加額定電壓,二次側(cè)開(kāi)路即為空載運(yùn)行。 圖見(jiàn)書(shū)13頁(yè)2.理想變壓器 不計(jì)繞組的電阻、鐵心的損耗、磁通中的漏磁通和磁路飽和的影響,這樣的變壓器就稱(chēng)為理想變壓器。它只是單純的電感電路。(1)空載電流:空載運(yùn)行時(shí)流過(guò)一次側(cè)繞組的電流。 作用:產(chǎn)生主磁通,為Pcu,Pfe提供能量。(2)向量圖的畫(huà)法:(3)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的計(jì)算:由法拉第電磁感應(yīng)定律
7、 =-N/t 可推出 E=4.44fNm m- 主磁通幅值,Wb; f- 頻率,Hz; E- 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值,V.U1=E1=4.44fN1m m= U1/4.44fN1 當(dāng)U1,f一定時(shí),m為一定值。U02=E2=4.44FN2m(4)變壓器的變壓比KK的定義是一次側(cè)繞組相電動(dòng)勢(shì)E1與二次側(cè)繞組相電動(dòng)勢(shì)E2之比??傻霉剑篕=E1/E2=U1/U02=N1/N2N1- 一次側(cè)繞組匝數(shù);N2- 二次側(cè)繞組匝數(shù).3實(shí)際變壓器(1) 漏磁通及其產(chǎn)生的電壓降 圖及方程式見(jiàn)書(shū)14頁(yè)(2) 勵(lì)磁電流IO和空載損耗PO實(shí)際變壓器的鐵心中有鐵耗(磁滯與渦流損耗),它會(huì)消耗一部分輸入功率。鐵耗角很小。PO較
8、小。詳見(jiàn)書(shū)14頁(yè)一、 負(fù)載運(yùn)行1、原理圖及電壓方程式 : 詳見(jiàn)書(shū)15頁(yè)(1) 當(dāng)輸入電壓U1不變時(shí),輸出電壓U2的穩(wěn)定性主要由Zs1、Zs2決定。(2) 二次側(cè)電路的功率因數(shù)主要由負(fù)載決定。2、磁動(dòng)式平衡方程式及電流比 : 詳見(jiàn)書(shū)15頁(yè)2.電壓方程式3阻抗變換 變壓器一次側(cè)接交流電源,對(duì)電源來(lái)說(shuō)是一個(gè)負(fù)載。其輸入阻抗為Z1=U1/I1,而變壓器二次側(cè)輸出又接了負(fù)載,電壓、電流、負(fù)載之間存在Z2=U2/I2=Zfz關(guān)系。經(jīng)過(guò)變壓器把Z2接到電源上和不要變壓器直接把Z2接到電源上,兩者是完全不一樣的,這里變壓器起到改變阻抗的作用。 圖見(jiàn)書(shū)17頁(yè)變換公式由于 U1=KU2 I1=I2/K Z1=U1
9、/I1 Z2=U2/I2 可得阻抗變換公式Z1=U1/I1=KU2/I2/K= KU2/I2= KZ2這說(shuō)明負(fù)載Z2經(jīng)過(guò)變壓器以后阻抗擴(kuò)大了K倍。阻抗匹配:負(fù)載阻抗等于電源內(nèi)阻時(shí),負(fù)載才能得到最大輸出功率。例11 見(jiàn)書(shū)17頁(yè) 4 變壓器的外特性 變壓器一次側(cè)輸入額定電壓和二次側(cè)負(fù)載功率因數(shù)一定時(shí),二次側(cè)輸出電壓與輸出電流的關(guān)系稱(chēng)為變壓器的外特性,也稱(chēng)為輸出特性。通常用曲線(xiàn)表示。 圖見(jiàn)書(shū)18頁(yè)當(dāng)二次側(cè)感性或阻性負(fù)載電流I2增加時(shí),由于漏阻抗Zs1、Zs2 的影響,使輸出電壓下降,即外特性是下降的。如果負(fù)載變成容性時(shí),負(fù)載電流增加使輸出電壓升高,即外特性是上翹的。5電壓調(diào)整率 一般情況負(fù)載都是電感
10、性的,所以變壓器輸出電壓U2是隨輸出電流I2的增加而略有下降的,下降的程度與Zs1、Zs2及cos有關(guān),通常用電壓調(diào)整率U來(lái)表示電壓變化的程度。 詳見(jiàn)書(shū)18頁(yè)6 變壓器的損耗和效率(1)鐵耗PFe(2)銅耗PCuPCu=(I2/I2N)PCuN PK負(fù)荷系數(shù)= I2/I2N 銅耗PCu是隨負(fù)載電流I2的變化而變化的,所以也稱(chēng)可變損耗。(3) 效率 是輸出功率與輸入功率之比。 公式見(jiàn)書(shū)18頁(yè) 效率曲線(xiàn)見(jiàn)書(shū)20頁(yè)當(dāng)PCu = PFe 時(shí)變壓器的效率最高。此時(shí): =例12 見(jiàn)書(shū)20頁(yè)課題四 變壓器的空載試驗(yàn)與短路試驗(yàn)一、 空載試驗(yàn)1、目的和方法本實(shí)驗(yàn)可測(cè)定變比K、空載電流Io、空載損耗功率Po和勵(lì)磁
11、阻抗Zm等。試驗(yàn)電路見(jiàn)書(shū)22頁(yè)2、試驗(yàn)內(nèi)容和步驟3、試驗(yàn)的實(shí)際意義(1)可以測(cè)出變壓器的鐵耗PFe,空載損耗是鐵耗和銅耗之和,即PO=PFe+PCu,因?yàn)榭蛰d電流Io很小,所以銅耗可忽略不計(jì),可近似認(rèn)為PO PFe, 而PFem,當(dāng)一次側(cè)電壓U1不變時(shí),m不變,PFe為常數(shù),所以PFe也稱(chēng)不變損耗。(2)通過(guò)空載損耗Po的測(cè)試,可以檢查鐵心材料的質(zhì)量、裝配工藝的質(zhì)量和繞組的匝數(shù)是否正確、有否匝間短路。二 單相變壓器短路試驗(yàn)1目的本實(shí)驗(yàn)的目的是測(cè)出變壓器的額定銅耗PCuN、短路電壓UK、短路阻抗ZK。2 試驗(yàn)電路見(jiàn)書(shū)24頁(yè)3 試驗(yàn)內(nèi)容和步驟4 短路試驗(yàn)的實(shí)際意義(1) 測(cè)出PCuN PK(功率表
12、的讀數(shù)),可供變壓器計(jì)算銅耗用。(2) 測(cè)出UK和ZK, 它反映一次側(cè)繞組在額定電流時(shí)的內(nèi)部壓將及內(nèi)部阻抗,可以用來(lái)分析變壓器的運(yùn)行性能。 詳見(jiàn)書(shū)25頁(yè)三 試驗(yàn)應(yīng)注意事項(xiàng)第二單元 變壓器繞組的極性與連接課題一 單相變壓器繞組的極性一、 極性的意義直流電源的極性、交流電源的極性、單相變壓器的極性1單相變壓器繞組的極性:指變壓器一次側(cè)、二次側(cè)繞組在同一磁通作用下所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的相位之間的相互關(guān)系,通常用同名端來(lái)標(biāo)記。同名端:被同一磁通所穿過(guò)的兩線(xiàn)圈電動(dòng)勢(shì)極性相同的一端就稱(chēng)為同名端。用“*”“.”表示。異名端:不是同極性的兩端就稱(chēng)為異名端。沒(méi)有被同一個(gè)交變磁通所貫穿的線(xiàn)圈,它們之間就不存在同名端的
13、問(wèn)題。例題2-1 28頁(yè)2.繞組的連接和極性的重要性1、 繞組串聯(lián)時(shí)(1) 正向串聯(lián):也稱(chēng)為首尾相連,即把兩個(gè)線(xiàn)圈的異名端相連,總電動(dòng)勢(shì)為兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)相加,電動(dòng)勢(shì)會(huì)越串越大,E=E1+E2 圖見(jiàn)書(shū)28頁(yè)。(2) 反向串聯(lián):也稱(chēng)尾尾相連(或首首相連),總電動(dòng)勢(shì)為兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)之差,電動(dòng)勢(shì)將變小E=E1-E2,圖28頁(yè)。(3) 正因?yàn)檎?、反向串?lián)的總電動(dòng)勢(shì)相差很大,所以常用此法來(lái)判別兩個(gè)繞組的同名端。2、 繞組并聯(lián)時(shí):圖見(jiàn)書(shū)28頁(yè)(1) 同極性并聯(lián):1與2大小一樣,則兩個(gè)繞組回路內(nèi)部的總電動(dòng)勢(shì)為零,不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)流。I環(huán)=(E1-E2)/(Z1+Z2)=0 。變壓器并聯(lián)應(yīng)符合這種條件。 1與2大小不等,
14、則兩個(gè)繞組回路內(nèi)部的總電動(dòng)勢(shì)不為零,外部不接負(fù)載時(shí),也會(huì)產(chǎn)生一定的環(huán)流。I環(huán)=(E1-E2)/(Z1+Z2) 嚴(yán)重時(shí)甚至燒壞繞組。2)反極性并聯(lián):圖見(jiàn)書(shū)29頁(yè) 兩個(gè)繞組回路內(nèi)部的環(huán)流I環(huán)=(E1-E2)/(Z1+Z2)將很大,甚至燒壞線(xiàn)圈,這種接法是不允許的。二、 變壓器繞組極性的測(cè)定1、 直觀法:通過(guò)繞制方向判定極性 見(jiàn)書(shū)28頁(yè)2、 儀表測(cè)試法:(1) 直流法 :用1.5V或2-6V的蓄電池和直流電流表或直流電壓表。 見(jiàn)書(shū)29-30頁(yè)(2) 交流法:見(jiàn)書(shū)31-33頁(yè) 例2-2課題二 三相變壓器及連接及連接組別一、三相變壓器的磁路結(jié)構(gòu) 1、三相組式變壓器的磁路 它的三個(gè)單相變壓器鐵心磁路是各自
15、獨(dú)立的,只要三相電壓平衡,則磁路也是對(duì)稱(chēng)一樣的,每只變壓器可作為單相變壓器來(lái)分析。 圖見(jiàn)書(shū)34頁(yè)。 2、三相芯式變壓器的磁路三相芯式變壓器有三個(gè)鐵心柱,供三相磁通分別通過(guò)。在三相電壓平衡時(shí),磁路也是對(duì)稱(chēng)的,總磁通=+=0 ,所以就不需要另外的鐵心來(lái)供通過(guò)。圖見(jiàn)書(shū)34頁(yè)。 變壓器鐵心必須接地,以防感應(yīng)電壓或漏電。而且鐵心只能一點(diǎn)接地,以免形成閉合回路,產(chǎn)生環(huán)流。二、三相芯式變壓器繞組的連接 1、三相繞組的首尾判別判別的準(zhǔn)則是:磁路對(duì)稱(chēng),三相總磁通為零。如果一次側(cè)一相首尾接錯(cuò),會(huì)破壞三相磁通的相位平衡,即0,結(jié)果磁通就不能從鐵心中返回,而要從空氣和油箱中繞走。這就使磁阻大大增加,使空載電流IO也隨
16、之增加,尤其是反接的一相空載電流IO更大,后果是嚴(yán)重的,所以決不允許接錯(cuò)首尾。首尾的判別方法:見(jiàn)書(shū)35頁(yè)。(1)直流法(2)交流法2三相繞組的連接(1)星形接法 39頁(yè)二次側(cè)星形接法,如果首尾接反的話(huà),會(huì)出現(xiàn)三相電動(dòng)勢(shì)不對(duì)稱(chēng),明顯反映在三個(gè)線(xiàn)電壓大小不一樣,其中兩個(gè)線(xiàn)電壓與相電壓一樣大,僅有一相線(xiàn)電壓為倍相電壓大,因此可用測(cè)量二次側(cè)線(xiàn)電壓的大小來(lái)判斷二次側(cè)星型接法是否接對(duì)。A星型接法的優(yōu)點(diǎn): B星型接法的缺點(diǎn): (2)三角形接法 39頁(yè)A 可分為正相序和反相序兩種接法。見(jiàn)書(shū)39頁(yè) 一次側(cè)一相首尾接反,會(huì)使空載電流IO急劇增加,后果是嚴(yán)重的,所以決不允許接錯(cuò)首尾。二次側(cè)繞組正確接法時(shí),閉合回路的
17、三相電動(dòng)勢(shì)之和為零,即總=+ + =0,所以也就不產(chǎn)生環(huán)流。這時(shí)任意打開(kāi)回路中一個(gè)節(jié)點(diǎn),測(cè)量該節(jié)點(diǎn)兩端所得的電壓,成為三角形的開(kāi)口電壓,其值應(yīng)該為零。若其中一相接反,則E總=2E相 它將在閉合回路中產(chǎn)生很大的環(huán)流,是絕不允許的。因此,只要測(cè)量一下三角形接法的開(kāi)口電壓是否為零,就可以斷定二次側(cè)三角形接法是否接對(duì)了。圖見(jiàn)書(shū)39頁(yè)B三角形接法的優(yōu)點(diǎn):見(jiàn)書(shū)39頁(yè)C三角形接法的缺點(diǎn):見(jiàn)書(shū)39頁(yè)三 用交流法測(cè)定三相變壓器繞組的極性 1.試驗(yàn)線(xiàn)路2操作步驟(1)測(cè)定一次側(cè)三相繞組的首尾(2)測(cè)定每相一次側(cè)、二次側(cè)繞組的極性課題三 三相變壓器繞組的連接組別 一、連接組 1 一次側(cè)繞組三角形接法用D表示,星型接
18、法用Y表示,有中線(xiàn)時(shí)用YN表示。二次側(cè)繞組分別用d、y、yn表示。一次側(cè)、二次側(cè)繞組的不同接法,形成了不同的連接組別,也反映出三相變壓器高、低壓繞組線(xiàn)電動(dòng)勢(shì)的相位關(guān)系。用時(shí)鐘表示法。 2 時(shí)鐘表示法:把一次側(cè)線(xiàn)電壓向量為長(zhǎng)針,永遠(yuǎn)指向12點(diǎn)位置;相對(duì)應(yīng)二次側(cè)線(xiàn)電壓向量為短針,它指幾點(diǎn)鐘,連接組別的標(biāo)號(hào)就是幾。3國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了五種常用的連接組:Y.yn0 Y,d11 YN,d11 YN,y0 Y,y0二、連接組別的判別方法:見(jiàn)書(shū)42-43頁(yè)課題四 電力變壓器的銘牌及參數(shù)的簡(jiǎn)單計(jì)算一、 電力變壓器的銘牌銘牌上記載了變壓器的型號(hào)及各種額定數(shù)據(jù)。書(shū)44頁(yè)1、 型號(hào)和含義:表示變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、額定容量
19、(kVA)和高壓側(cè)的電壓等級(jí)(kV)。例SL9800/10 44頁(yè)2、 額定電壓(U1N /U2N)詳見(jiàn)書(shū)44頁(yè) 單位是V。3、 額定電流(I1N/I2N)詳見(jiàn)書(shū)44頁(yè)4、 額定容量(SN)單位是kVA,也稱(chēng)視在功率。 5、額定頻率 6 溫升T :詳見(jiàn)書(shū)44頁(yè)冷卻方式、絕緣水平、其它數(shù)據(jù):詳見(jiàn)書(shū)44頁(yè)二、 新型變壓器簡(jiǎn)介 :詳見(jiàn)書(shū)45-46頁(yè)三、 變壓器參數(shù)的簡(jiǎn)單計(jì)算 :詳見(jiàn)書(shū)44-45頁(yè)第三單元 變壓器并聯(lián)運(yùn)行、維護(hù)和檢修課題一 三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行一、 并聯(lián)運(yùn)行的原因(1) 當(dāng)某臺(tái)變壓器需要檢修或故障時(shí),就可以由備用變壓器并列運(yùn)行,以保證不停電,從而提高了供電質(zhì)量。(2) 當(dāng)負(fù)載隨晝夜、季
20、節(jié)而波動(dòng)時(shí),可根據(jù)需要將某些變壓器斷開(kāi)(稱(chēng)為解列)或投入(稱(chēng)為并列)以提高運(yùn)行效率,減少不必要的損耗。(3) 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,供電站的用戶(hù)不斷增加,需擴(kuò)展容量而增加變壓器并列的臺(tái)數(shù)。 當(dāng)然并列的臺(tái)數(shù)也不能太多,因?yàn)槿鐔闻_(tái)機(jī)組容量太小,會(huì)增加損耗,增加投資和成本,也會(huì)使運(yùn)行操作復(fù)雜化。二、 變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件必須符合以下三個(gè)條件的變壓器才可以并連運(yùn)行1、 一次側(cè)、二次側(cè)的電壓分別相等,即變比K相等。兩個(gè)線(xiàn)圈要并聯(lián)必須要電壓相等、極性相同,才不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。 I環(huán) = 如果兩臺(tái)二次側(cè)電壓不同的變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí),兩臺(tái)變壓器的承載也不平衡,電壓偏大的一臺(tái)承載過(guò)大。為此規(guī)定了兩臺(tái)變壓器的一次側(cè)、二次
21、側(cè)的電壓分別相等,變壓比K的誤差不允許超過(guò)%。2、 連接組別應(yīng)相同如果連接組別不同,即使二次側(cè)電壓大小一樣,但因相位不同,他們并聯(lián)后,仍會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部電動(dòng)勢(shì)差,而導(dǎo)致產(chǎn)生環(huán)流。3、 短路阻抗(阻抗電壓)要相等前面兩個(gè)條件是關(guān)系到并聯(lián)時(shí)是否會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)流,而這個(gè)條件關(guān)系到運(yùn)行時(shí)的負(fù)載分配是否合理。公式說(shuō)明了一個(gè)重要規(guī)則,即變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載分配(即電流分配)與變壓器的阻抗電壓成反比。因此要求它們的U都一樣。如果它們的U不相等,那么U小的變壓器承受的電流就相對(duì)大些,就首先過(guò)載。并聯(lián)運(yùn)行的變壓器容量之比不宜大于3:1,U要盡量接近,相差不大于10%。三 并聯(lián)運(yùn)行的接線(xiàn)課題二 變壓器的維護(hù)及檢修第四單
22、元 特殊用途的變壓器課題一 自耦變壓器自耦變壓器一次側(cè)、二次側(cè)共用一個(gè)繞組,一次側(cè)、二次側(cè)繞組不但有磁的聯(lián)系,還有電的聯(lián)系。圖見(jiàn)書(shū)54頁(yè)。 U1/U2 E1/E2=N1/N2 =K 1 I=I= I 繞組中公共部分的電流:I= I- I=(K-1) I當(dāng)K接近于1時(shí)繞組中公共部分的電流I就很小,因此共用部分繞組導(dǎo)線(xiàn)的截面積可以減小很多,減少了變壓器的體積和質(zhì)量,這是它的一大優(yōu)點(diǎn)。如果K 2,則II,就沒(méi)有太大的優(yōu)越性了。通常K=1.2-2之間。自耦變壓器輸出的視在功率為S2=U2I2=U2(I+I1)=U2I+U2I1=S2+S2S2= U2I是兩繞組之間電磁感應(yīng)傳遞的能量,S2= U2I1是
23、通過(guò)電路直接從一次側(cè)傳遞過(guò)來(lái)的。這是自耦變壓器能量傳遞方式上與一般變壓器區(qū)別所在,而且這兩部分傳遞能量之比,完全取決于變比K。詳見(jiàn)書(shū)56頁(yè)。自耦變壓器的用途及缺點(diǎn)見(jiàn)書(shū)55頁(yè)。課題二 儀用變壓器一、 電流互感器1.結(jié)構(gòu)和工作原理電流互感器結(jié)構(gòu)上與普通雙繞組變壓器相似,也有鐵心和一次側(cè)、二次側(cè)繞組,但它的一次側(cè)繞組匝數(shù)很少,只有一匝到幾匝,導(dǎo)線(xiàn)都很粗,串聯(lián)在被測(cè)的電路中,流過(guò)被測(cè)電流,被測(cè)電流的大小由用戶(hù)負(fù)載決定。電流互感器的二次側(cè)繞組匝數(shù)較多,它與電流表或功率表的電流線(xiàn)圈串聯(lián)成為閉合電路,由于這些線(xiàn)圈的阻抗都很小,所以二次側(cè)近似于短路狀態(tài)。 圖見(jiàn)書(shū)57頁(yè) 根據(jù)磁勢(shì)平衡方程式有: 若不考慮相位關(guān)系
24、: -電流互感器的額定電流比 - 二次側(cè)所接電流表的讀數(shù)乘以就是一次側(cè)的被測(cè)大電流的數(shù)值。電流互感器的工作特點(diǎn):見(jiàn)書(shū)57頁(yè)1、 電流互感器的選用二次側(cè)的額定電流為5A(1A)。詳見(jiàn)書(shū)57-58頁(yè)二、 電壓互感器1、 結(jié)構(gòu)和工作原理原理和普通降壓變壓器一樣,不同的是它的變壓比更準(zhǔn)確;一次側(cè)接有高電壓,而二次側(cè)接有電壓表或其他儀表(功率表、電能表等)的電壓線(xiàn)圈,這些負(fù)載的阻抗都很大,電壓互感器近似運(yùn)行在二次側(cè)開(kāi)路的空載狀態(tài)。圖見(jiàn)書(shū)43頁(yè) -二次側(cè)電壓表上的讀數(shù) 只要乘變比K就是一次側(cè)的高壓電壓值 2、 電壓互感器的選用一般電壓互感器二次側(cè)額定電壓都規(guī)定為100V。電壓互感器使用中的注意事項(xiàng):見(jiàn)書(shū)5
25、9頁(yè)三 電流互感器與電壓互感器的比較(59頁(yè))課題三 電焊變壓器電焊變壓器是交流弧焊機(jī)的主要組成部分,它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)特殊性能的降壓變壓器。為了保證焊接質(zhì)量和電弧燃燒的穩(wěn)定性,電焊變壓器應(yīng)滿(mǎn)足以下條件:(1) 二次側(cè)空載電壓應(yīng)為6075V,以保證容易起弧。同時(shí)為了安全,空載電壓最高不超過(guò)85V。(2) 具有陡降的外特性,即當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí),二次側(cè)輸出電壓應(yīng)急劇下降,圖見(jiàn)書(shū)61頁(yè)。通常額定運(yùn)行時(shí)的輸出電壓U為30V左右 (即電弧上電壓)。(3) 短路電流I不能太大,以免損壞電焊機(jī),同時(shí)要求變壓器有足夠的電動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。見(jiàn)書(shū)60頁(yè)。(4) 為了適應(yīng)不同的加工材料、工件大小和焊條,焊接電流應(yīng)能在
26、一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。見(jiàn)書(shū)60頁(yè)。一、 帶可調(diào)電抗器的電焊變壓器1、 外加電抗器式:見(jiàn)書(shū)61頁(yè)。2、 共軛式:見(jiàn)書(shū)61頁(yè)。二、 磁分路動(dòng)鐵式電焊變壓器:見(jiàn)書(shū)61-62頁(yè)。三、 動(dòng)圈式電焊變壓器:見(jiàn)書(shū)62頁(yè)。第二章 三相異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的動(dòng)力設(shè)備,應(yīng)用十分廣泛。按所需電源的不同分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī),交流電動(dòng)機(jī)按工作原理不同又分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)又分為三相電動(dòng)機(jī)和單相電動(dòng)機(jī)。單相電動(dòng)機(jī)功率小,多用于小型機(jī)械設(shè)備或家用電器,三相電動(dòng)機(jī)功率大,多用于工礦企業(yè)中。第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一、 定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生有效邊:線(xiàn)圈中嵌入鐵心被旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)主磁通切割的導(dǎo)體部分。端部:
27、線(xiàn)圈中不嵌入鐵心,僅起連接作用的部分。 圖見(jiàn)書(shū)52頁(yè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生必須要有兩個(gè)條件:(1) 三相繞組必須對(duì)稱(chēng),在定子鐵心空間上互差120電角度;(2) 通入三相對(duì)稱(chēng)繞組的電流必須對(duì)稱(chēng),大小、頻率相同,相位相差120。二、 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向圖見(jiàn)書(shū)53頁(yè)結(jié)論:電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是由接入三相繞組的電流相序決定的,只要調(diào)換電動(dòng)機(jī)任意兩相繞組所接的電源接線(xiàn)(相序),旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)即反向轉(zhuǎn)動(dòng),電動(dòng)機(jī)也隨之反轉(zhuǎn)。三、 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度圖見(jiàn)書(shū)53-54頁(yè)三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組如有p對(duì)磁極,旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n為:n= f-三相交流電頻率,H; n-旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速,r/min; p-磁極對(duì)數(shù)。脈動(dòng)磁場(chǎng):磁場(chǎng)不再旋轉(zhuǎn),而是固定
28、在線(xiàn)圈的軸線(xiàn)上,只是磁場(chǎng)的大小隨電流的變化而變化。圖見(jiàn)書(shū)54頁(yè)如果通入三相異步電動(dòng)機(jī)的三相交流電斷了一相,定子繞組將產(chǎn)生脈動(dòng)磁場(chǎng)。這種缺相運(yùn)行是不正常的,會(huì)造成流過(guò)繞組的電流太大而燒毀,必須立即切斷電源檢修。第五單元 電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)課題一 電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)和用途 電動(dòng)機(jī)的分類(lèi)方法很多75頁(yè) 一 防護(hù)型式分電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)、特點(diǎn)和用途(表5-1) 二 按電能種類(lèi)分電動(dòng)機(jī)的主要種類(lèi)、性能及用途(表5-2)課題二 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)均由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。圖見(jiàn)書(shū)57頁(yè)一、 定子部分:電動(dòng)機(jī)的靜止部分稱(chēng)為定子,主要有定子鐵心、定子繞組和機(jī)座等部件。1、 定子鐵心:是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分并放
29、置定子繞組。為了減小定子鐵心中的損耗,鐵心一般用厚0.35-0.5mm、表面有絕緣層的硅鋼片疊狀而成。詳見(jiàn)書(shū)77頁(yè)。2、 定子繞組:作用是通入三相對(duì)稱(chēng)交流電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。詳見(jiàn)書(shū)77頁(yè)。3、 機(jī)座:的作用是固定定子鐵心,并以?xún)蓚€(gè)端蓋支撐轉(zhuǎn)子,同時(shí)保護(hù)整臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電磁部分和散發(fā)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量。詳見(jiàn)書(shū)77頁(yè)。二、 轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分,由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)葉等組成。1、 轉(zhuǎn)子鐵心:詳見(jiàn)書(shū)78頁(yè)。2、 轉(zhuǎn)子繞組:的作用是產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)和電流,并在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生電磁力矩而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為籠性和繞線(xiàn)型兩種。詳見(jiàn)書(shū)79頁(yè)。三、 其他部分(詳見(jiàn)書(shū)79頁(yè)。)四、
30、銘牌:它簡(jiǎn)要標(biāo)出了一些主要技術(shù)數(shù)據(jù),共正確選用電動(dòng)機(jī)之用。(詳見(jiàn)書(shū)98-100頁(yè)。)課題四 異步電動(dòng)機(jī)的工作原理一、 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理 1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生(93頁(yè))n1=2.轉(zhuǎn)子感生電流的產(chǎn)生:詳見(jiàn)書(shū)93頁(yè)3.轉(zhuǎn)子電磁力矩的產(chǎn)生:詳見(jiàn)書(shū)94頁(yè)二、 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)特點(diǎn)及轉(zhuǎn)差率異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體上電流是感應(yīng)產(chǎn)生的,所以也稱(chēng)為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速,則兩者之間相對(duì)靜止,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速做到同步,因此旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速也可稱(chēng)為同步轉(zhuǎn)速。此時(shí)轉(zhuǎn)子上導(dǎo)體無(wú)切割磁力線(xiàn)運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不能感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),當(dāng)然也不可能有感生電流和電磁轉(zhuǎn)距。所以感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速總是小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速(同步轉(zhuǎn)
31、速),故稱(chēng)為異步電動(dòng)機(jī)。通常將同步轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差對(duì)同步轉(zhuǎn)速n之比成為轉(zhuǎn)差率,用S表示。 S= n = n(1-S)轉(zhuǎn)差率S是電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要參數(shù),在運(yùn)行狀態(tài)下0S1例題見(jiàn)書(shū)94頁(yè)三 三相異步電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)及相互關(guān)系1. 三相異步電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)(1)電磁轉(zhuǎn)矩 T=T+T=CICOST電磁轉(zhuǎn)矩,N.mT-空載轉(zhuǎn)矩,指空載時(shí)電動(dòng)機(jī)本身的摩擦力矩,N.m;T-軸上輸出的轉(zhuǎn)矩,當(dāng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩,N.m;C-電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩常數(shù),與電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān);COS-轉(zhuǎn)子每相功率因數(shù);C-電機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù)。電磁轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比,電壓的變化將顯著地影響電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。(2)額定功率(3)轉(zhuǎn)子每相繞組電流I
32、2曲線(xiàn)圖見(jiàn)書(shū)95頁(yè)(4)轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù): (5) 效率:輸出功率與輸入功率之比的百分比。 電動(dòng)機(jī)功率越大,效率一般也越高。2 三相異步電動(dòng)機(jī)的功率平衡方程式: P1=P0+Pcu+P2=Pfe+P+Pcu+P2=P+P2異步電動(dòng)機(jī)的損耗主要存在于:(1) 定子與轉(zhuǎn)子上的銅耗,它與流過(guò)定、轉(zhuǎn)子電流的平方成正比,因此與負(fù)載大小有關(guān)。(2) 鐵心中的磁滯、渦流損耗,統(tǒng)稱(chēng)為鐵損耗,它與定子上所加電壓的平方成正比。(3) 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械摩擦、風(fēng)阻力等,統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械損耗,它與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的平方成正比。3 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(xiàn):電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n(S)之間的關(guān)系曲線(xiàn)。見(jiàn)書(shū)96頁(yè)
33、(1) 機(jī)械特性曲線(xiàn)上的特殊點(diǎn):A電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間,n=0,即S=1,可得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩或稱(chēng)為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。B但轉(zhuǎn)子速度達(dá)到同步轉(zhuǎn)速,即n=n時(shí),S=0,此時(shí)I=0,電機(jī)轉(zhuǎn)矩T=0,是一種理想狀態(tài)。C 電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載T運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)速為n,轉(zhuǎn)差率為S。當(dāng)S=S=r/X時(shí),轉(zhuǎn)矩T達(dá)到最大值: T 當(dāng)r= X時(shí),S=1,電動(dòng)機(jī)有最大啟動(dòng)力矩=,能重載啟動(dòng)。曲線(xiàn)見(jiàn)書(shū)97頁(yè)。 過(guò)載系數(shù); 其值通常為1.82.5。1、 穩(wěn)定工作區(qū)與非穩(wěn)定工作區(qū): 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線(xiàn)可以分成穩(wěn)定工作區(qū)和非穩(wěn)定工作區(qū)兩部分。(1)穩(wěn)定工作區(qū):在S范圍內(nèi),忽略SX可得: 可見(jiàn)隨S的增加(轉(zhuǎn)速下降),驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T相應(yīng)增加,這個(gè)區(qū)域稱(chēng)為穩(wěn)定
34、運(yùn)行區(qū)。詳見(jiàn)書(shū)66頁(yè) (2)非穩(wěn)定工作區(qū):在1SS,忽略r可得: 可見(jiàn)隨S的增加(轉(zhuǎn)速下降),驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T相應(yīng)減少,這個(gè)區(qū)域稱(chēng)為不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。詳見(jiàn)書(shū)66頁(yè) 結(jié)論:(1) 在穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)內(nèi),負(fù)載變化時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化很小,屬于硬機(jī)械特性;(2) 異步電動(dòng)機(jī)有較大過(guò)載能力;(3) 電源電壓發(fā)生變化時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩變化較大,轉(zhuǎn)速略有變化,電壓過(guò)低容易損壞電動(dòng)機(jī)。(4) 加大轉(zhuǎn)子電路的電阻可以增大電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,也可用于調(diào)速,但機(jī)械特性變軟。(5) 除風(fēng)機(jī)型負(fù)載外,一般負(fù)載不能在非穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)工作。 例5-2 5-3 見(jiàn)書(shū)97頁(yè)三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓、功率的關(guān)系其工作原理與變壓器有相似之處,可以把電動(dòng)機(jī)的
35、定子當(dāng)成變壓器的一次側(cè),兩者的一次側(cè)電路各電量關(guān)系基本相同;轉(zhuǎn)子當(dāng)成變壓器的二次側(cè),不過(guò)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)動(dòng)的。一、 定子電路:E1=4.44K1N1f1E1 -定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值,V;K1 -定子繞組的繞組系數(shù),K1 1,約為0.9N1 -定子每相繞組的匝數(shù);f1 -定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率,等于所加電源頻率;-每極旋轉(zhuǎn)磁通最大值,Wb。U1E1=4.44K1N1f1(忽略定子繞組電阻r和漏電抗X上的電壓時(shí)) 二、 轉(zhuǎn)子電路:1、 轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和頻率旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之間的速度差決定了轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率f。f=Sf轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E2=4.44K2N2f2=4.
36、44K2N2Sf=SEE=4.44K2N2fK2 轉(zhuǎn)子繞組的繞組系數(shù);N2- 轉(zhuǎn)子每相繞組的匝數(shù);E-轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);V。2、 轉(zhuǎn)子繞組的阻抗X=2fL= 2SfL=SXX=2fLL-每相轉(zhuǎn)子繞組的漏電感,H;X-每相轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)時(shí)的漏電抗,;X-每相轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的漏電抗,。轉(zhuǎn)子阻抗為:見(jiàn)書(shū)頁(yè)3、 轉(zhuǎn)子電流和功率因數(shù)三、 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓的關(guān)系:四、 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與功率:1、 轉(zhuǎn)矩和功率的關(guān)系:T=9.55T-電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩,N.m;P-電動(dòng)機(jī)的輸出功率,W;n-電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,r/min。2、 額定轉(zhuǎn)矩;當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí),P=P,n=n,可得:T=9.55 本公式適用
37、于任何電動(dòng)機(jī)。五、 異步電動(dòng)機(jī)的效率: 課題五 電動(dòng)機(jī)的銘牌和型號(hào) 第六單元 三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行 課題一 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)加入電壓開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)為止的過(guò)程。在生產(chǎn)過(guò)程中,電動(dòng)機(jī)要經(jīng)常啟動(dòng)與停機(jī)。因此,對(duì)啟動(dòng)提出下列要求;1電動(dòng)機(jī)應(yīng)有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,以使啟動(dòng)時(shí)間盡量短。2保證足夠啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的前提下,啟動(dòng)電流盡可能小。3轉(zhuǎn)速盡可能平滑上升,減少對(duì)電動(dòng)機(jī)及負(fù)載的沖擊。4啟動(dòng)設(shè)備盡量簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠、維護(hù)方便。大啟動(dòng)電流將引起兩種情況,一是大啟動(dòng)電流在線(xiàn)路上產(chǎn)生很大的電壓降,影響同一線(xiàn)路上其他負(fù)載的正常工作,嚴(yán)重時(shí)還可能使本電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩太小而不能啟動(dòng)。二是經(jīng)常需要啟
38、動(dòng)的電動(dòng)機(jī),往往造成繞組過(guò)熱,絕緣老化,從而縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命。為了避免大啟動(dòng)電流對(duì)電機(jī)、電網(wǎng)的不良影響,要采取適當(dāng)?shù)膯?dòng)方法來(lái)降低啟動(dòng)電流,滿(mǎn)足上述條件。一、 籠型異步電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)1 條件:電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)又成為全壓?jiǎn)?dòng),啟動(dòng)時(shí)加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓為額定電壓,一臺(tái)電動(dòng)機(jī)只需滿(mǎn)足下述三個(gè)條件中的一個(gè),即能直接啟動(dòng):見(jiàn)書(shū)101頁(yè)2 優(yōu)點(diǎn)二、 籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)降壓?jiǎn)?dòng)是指在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)是降低加在定子繞組上的電壓,啟動(dòng)結(jié)束時(shí)加額定電壓。能減少啟動(dòng)電流,但也大大減少了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,故只適用于空載或輕載啟動(dòng),常用的啟動(dòng)方法有:1、 自耦變壓器(補(bǔ)償器)降壓?jiǎn)?dòng):見(jiàn)書(shū)102頁(yè)2、 星-三角(Y
39、-)啟動(dòng): 見(jiàn)書(shū)102頁(yè)3、 延邊三角形啟動(dòng):見(jiàn)書(shū)102頁(yè)4、 定子串電阻(或電抗)降壓?jiǎn)?dòng):見(jiàn)書(shū)103頁(yè)三、 繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)三相繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)有轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻及轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器兩種啟動(dòng)方法。1、 轉(zhuǎn)子串接電阻啟動(dòng):這種啟動(dòng)方法既減少了啟動(dòng)電流,又有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,適合電動(dòng)機(jī)重載啟動(dòng)。見(jiàn)書(shū)103頁(yè)2、 轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器啟動(dòng):缺點(diǎn)是功率因數(shù)低,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不很大,如重載啟動(dòng),仍應(yīng)采用轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻啟動(dòng)。 課題二 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速調(diào)速:改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。從異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式:n = n(1-S) =(1-S)可以看出,異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速有三種方法:(1) 改變定子繞組的磁極對(duì)數(shù)p-變極調(diào)速;
40、(2) 改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率S-轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻,或改變定子繞組上的電壓;(3) 改變供給電動(dòng)機(jī)電源的頻率f-變頻調(diào)速。一、 變極調(diào)速:只適用于籠型轉(zhuǎn)子。優(yōu)點(diǎn)是所需設(shè)備簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組引出頭多,調(diào)速只能有級(jí)調(diào)節(jié),級(jí)數(shù)少。往往與機(jī)械調(diào)速配套使用,已達(dá)到相互補(bǔ)充,擴(kuò)大調(diào)速范圍的目的。二、 改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速:1、 變阻調(diào)速:是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路的外接電阻實(shí)現(xiàn)的,因此只適用于繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。詳見(jiàn)書(shū)105頁(yè)主要應(yīng)用于起重、運(yùn)輸機(jī)械的調(diào)速。變阻調(diào)速原理與轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻啟動(dòng)是一樣的,但應(yīng)該注意到啟動(dòng)用的轉(zhuǎn)子外接串聯(lián)電阻功率往往較小,不能用于調(diào)速;而調(diào)速用的外接串聯(lián)電阻功率較大,可以用作啟動(dòng)。2、 變壓
41、調(diào)速:是改變電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓,可得到一組不同的機(jī)械特性曲線(xiàn),從而改變轉(zhuǎn)速。詳見(jiàn)書(shū)105頁(yè)。變頻調(diào)速:是改變電動(dòng)機(jī)電源的頻率,應(yīng)用最廣的是恒磁通調(diào)速,或稱(chēng)為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,將轉(zhuǎn)速往額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)節(jié)。由U1E1=4.44K1N1f1可看出,降低交流電源頻率f,如果電壓U1不變,則主磁通將增加,鐵心飽和損耗增大,導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。為此通常要求主磁通保持不變:即在改變頻率的同時(shí)改變電源電壓,并保持U1/ f1為常數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速有三種方式:(1) 恒磁通調(diào)速:見(jiàn)書(shū)106頁(yè)(2) 恒電流調(diào)速:見(jiàn)書(shū)106頁(yè)(3) 恒功率控制:見(jiàn)書(shū)106頁(yè)變頻調(diào)速具有質(zhì)量輕、體積小、慣性小、效率高等優(yōu)點(diǎn),價(jià)格也在逐
42、步下降。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,采用矢量控制技術(shù),是目前交流調(diào)速的發(fā)展方向。課題三 三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)和制動(dòng)一、 三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn) 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向取決于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向,而改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向,只要改變接入定子繞組的三相交流電電源相序,即電動(dòng)機(jī)任意兩相繞組與交流電源接線(xiàn)互相對(duì)調(diào)。從而實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換。線(xiàn)路圖見(jiàn)書(shū)109頁(yè)。二、 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 電動(dòng)機(jī)與電源斷開(kāi)之后,為了使電動(dòng)機(jī)迅速準(zhǔn)確地停轉(zhuǎn),通常采用的制動(dòng)方法有機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng),電氣制動(dòng)又分反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)和再生制動(dòng)。 1、機(jī)械制動(dòng):是利用機(jī)械裝置使電動(dòng)機(jī)在電源切斷以后迅速停轉(zhuǎn)的方法。常用的機(jī)械制動(dòng)有電磁離合器和電磁抱閘。 電磁
43、抱閘結(jié)構(gòu)圖及工作原理見(jiàn)書(shū)110頁(yè)2、電氣制動(dòng)(1)反接制動(dòng):反接制動(dòng)是改變正在轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)定子繞組中任意兩相與電源接線(xiàn)的相序,是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向與原來(lái)相反,從而使轉(zhuǎn)子受到反力矩作用,轉(zhuǎn)速迅速下降到零。但電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近零時(shí),立即切斷電源,以免電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)差率S1,在反接制動(dòng)開(kāi)始瞬間,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n還來(lái)不及改變,但旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)已反向,此時(shí)轉(zhuǎn)差率位S2。轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度非常大,轉(zhuǎn)子感生電流比啟動(dòng)瞬間的電流還大,因此經(jīng)常反接制動(dòng),電流沖擊大,電動(dòng)機(jī)會(huì)過(guò)熱,甚至損壞;電磁轉(zhuǎn)矩從驅(qū)動(dòng)立刻變?yōu)橹苿?dòng),對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸及傳動(dòng)部分有很大的機(jī)械沖擊。因此反接制動(dòng)時(shí)通常接入限流電阻,以緩和電流和機(jī)械沖擊
44、,詳見(jiàn)書(shū)110頁(yè)。 (2)能耗制動(dòng):原理見(jiàn)書(shū)111頁(yè)。這種制動(dòng)方法是利用轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁通而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,把轉(zhuǎn)子的動(dòng)能消耗在轉(zhuǎn)子回路的電阻上,所以成為能耗制動(dòng)。它的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)能力較強(qiáng),能耗少,制動(dòng)較平穩(wěn),對(duì)電網(wǎng)及機(jī)械設(shè)備沖擊小;但在低速時(shí)制動(dòng)力矩也隨之減小,不宜制停,需要直流電源。(3)再生制動(dòng)(發(fā)電制動(dòng)):由于外力的作用(一般指勢(shì)能負(fù)荷,如起重機(jī)在下放重物時(shí)),電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n超過(guò)同步轉(zhuǎn)速n,電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電狀態(tài),定子電流方向反了,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的受力方向也反了,驅(qū)動(dòng)力矩變?yōu)橹苿?dòng)力矩,即電動(dòng)機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,向電網(wǎng)反向送電。詳見(jiàn)書(shū)111頁(yè)。第七單元 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)是利用單相
45、電源供電的一種小容量交流電動(dòng)機(jī)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)行可靠,維修方便等優(yōu)點(diǎn)。特別是可以直接用220V交流電源供電,所以得到廣泛應(yīng)用,例如風(fēng)扇、洗衣機(jī)、冰箱、小型車(chē)床等。不足之處是它與同容量的三相異步電動(dòng)機(jī)相比較,體積較大,運(yùn)行性能較差,效率較低。因此,一般制成小型和微型系列,容量一般在幾十瓦到幾百瓦之間。課題一 單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理及分類(lèi)一、 單相異步電動(dòng)機(jī)的原理脈動(dòng)磁場(chǎng)的分解和合成:見(jiàn)書(shū)117、118頁(yè) 在n=0處,兩個(gè)力矩大小相等,方向相反,合力矩T=0,說(shuō)明了缺項(xiàng)的三相異步電動(dòng)機(jī)不會(huì)自行啟動(dòng)的原因;在n0處,兩個(gè)力矩大小不相等,方向相反,合力矩T0,從而也說(shuō)明了運(yùn)行中的三相異步電動(dòng)機(jī)如
46、缺相后仍會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的原因。缺相運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī)工作的兩相繞組可能會(huì)流過(guò)超過(guò)額定值的電流,時(shí)間稍長(zhǎng)會(huì)過(guò)熱損壞。由圖可知:?jiǎn)蜗嗬@組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)是沒(méi)有啟動(dòng)力矩的,但啟動(dòng)后電動(dòng)機(jī)就有力矩了,電動(dòng)機(jī)正反向都可轉(zhuǎn),方向有所加外力方向決定。二、 單相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi) 分類(lèi):罩極式和分相式電動(dòng)機(jī)1. 罩極式電動(dòng)機(jī)罩極式異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心通常由厚0.5mm的硅鋼片疊壓而成,每個(gè)磁極極面的1/3處開(kāi)有小槽,在極柱上套上銅制的短路環(huán),就好像把這部分磁極罩起來(lái)一樣,所以稱(chēng)罩極式異步電動(dòng)機(jī)。勵(lì)磁繞組套在整個(gè)磁極上,必須正確連接,以使其上下剛好產(chǎn)生一對(duì)磁極。如果是四極電動(dòng)機(jī),則磁極極性應(yīng)按N、S、N、S的順序
47、排列。當(dāng)勵(lì)磁繞組內(nèi)通入單相交流電時(shí),磁場(chǎng)變化情況:見(jiàn)書(shū)104頁(yè)。從以上分析可以看出,罩極電動(dòng)機(jī)磁極的磁通分布在空間上是移動(dòng)的,由未罩部分向被罩部分移動(dòng),好似旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一樣,從而使籠型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子獲得啟動(dòng)轉(zhuǎn)距,并且也決定了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是由未罩部分向被罩部分旋轉(zhuǎn)。其轉(zhuǎn)向是由定子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的,改變電源接線(xiàn)不能改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。罩極電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低、運(yùn)行時(shí)噪聲小、維護(hù)方便。按磁極形式的不同,可分為凸極式和隱極式兩種,其中凸極式機(jī)構(gòu)較為常見(jiàn)。主要缺點(diǎn)是啟動(dòng)性能及運(yùn)行性能較差,效率和功率因數(shù)都較低,方向不能改變。主要用于小功率空載啟動(dòng)的場(chǎng)合,如各種儀表風(fēng)扇等。2.分相式電動(dòng)機(jī)為
48、了獲得單相電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,通常在單相電動(dòng)機(jī)的定子上安裝兩套繞組,兩套繞組的空間位置相差90電角度。一套是工作繞組(主繞組),長(zhǎng)期接電源工作;另一套是啟動(dòng)繞組(副繞組、輔助繞組),以產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和固定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向,根據(jù)啟動(dòng)方式的不同,有以下幾種電動(dòng)機(jī),見(jiàn)書(shū)119頁(yè)。(1)電阻啟動(dòng)單相異步電動(dòng)機(jī) (2)電容運(yùn)行(電容)異步電動(dòng)機(jī) 見(jiàn)書(shū)119頁(yè) (3) 單相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī) 見(jiàn)書(shū)120頁(yè)。(4) 雙值電容單相異步電動(dòng)機(jī) 見(jiàn)書(shū)120頁(yè) 三 單相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)主要有以下三種: 1.電磁啟動(dòng)繼電器 2.離心開(kāi)關(guān) 3.PTC元件課題三單相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行一、反轉(zhuǎn)1.改變接線(xiàn)單相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn),必須要
49、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn),即把工作繞組或啟動(dòng)繞組中的一組首端和末端與電源的接線(xiàn)對(duì)調(diào)。因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是從電流相位超前的繞組向電流相位落后的繞組旋轉(zhuǎn)的,如果把其中的一個(gè)繞組反接,等于把這個(gè)繞組的電流相位改變了180,假若原來(lái)這個(gè)繞組是超前90,則改接后變成了滯后90,結(jié)果旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向隨之改變。 2.改變電容器的連接 圖見(jiàn)書(shū)125頁(yè)圖7-133外部接線(xiàn)無(wú)法改變罩極式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向,因?yàn)樗霓D(zhuǎn)向是由內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的,所以它一般用于不需改變轉(zhuǎn)向的場(chǎng)合。二、調(diào)速在風(fēng)機(jī)型負(fù)載情況下,調(diào)速一般有以下方法:1、 串電抗器調(diào)速:見(jiàn)書(shū)126頁(yè)2、 電動(dòng)機(jī)繞組內(nèi)部抽頭調(diào)速:見(jiàn)書(shū)126頁(yè)3、 晶閘管調(diào)速:見(jiàn)書(shū)126頁(yè)4、 變頻
50、調(diào)速:見(jiàn)書(shū)126頁(yè)第八單元 直流電動(dòng)機(jī) 直流電機(jī)具有可逆性,它可以做發(fā)電機(jī)用,也可以做電動(dòng)機(jī)用。 直流發(fā)電機(jī)的作用是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能,可以作為電解、電鍍、電焊以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的直流電源。應(yīng)當(dāng)指出,隨著晶閘管可控變流技術(shù)的發(fā)展,一種新型的直流電源基本取代了直流發(fā)電機(jī)。 直流電動(dòng)機(jī)的作用是將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,雖然其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,使用、維護(hù)較麻煩,價(jià)格昂貴;但由于其啟動(dòng)、調(diào)速性能良好,仍廣泛應(yīng)用于軋鋼機(jī)、高爐卷?yè)P(yáng)、電力機(jī)車(chē)、金屬切削等工作負(fù)載變化較大、要求頻繁啟動(dòng)、改變方向、平滑地調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械上。課題一 直流電機(jī)的原理、構(gòu)造及銘牌直流發(fā)電機(jī)模型圖見(jiàn)書(shū)頁(yè)一、 直流發(fā)電機(jī)工作原理:直流發(fā)電機(jī)在
51、原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)下旋轉(zhuǎn),電樞上的導(dǎo)體切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì),在通過(guò)換向器的整流作用,在電刷間獲得直流電壓輸出,從而實(shí)現(xiàn)了將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能的目的。 分析過(guò)程見(jiàn)書(shū)頁(yè)一直流電動(dòng)機(jī)的工作原理:直流電動(dòng)機(jī)是根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)受力而運(yùn)動(dòng)的原理制成的。圖及分析過(guò)程見(jiàn)書(shū)130頁(yè)直流電動(dòng)機(jī)的工作原理:直流電動(dòng)機(jī)在外加電壓的作用下,在導(dǎo)體中形成電流,載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將受電磁力的作用,由于換向器的換向作用,導(dǎo)體進(jìn)入異性磁極時(shí),導(dǎo)體中的電流方向也相應(yīng)改變,從而保證了電磁轉(zhuǎn)矩的方向不變,使直流電動(dòng)機(jī)能連續(xù)旋轉(zhuǎn),把直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出。直流電機(jī)的運(yùn)行是可逆的。當(dāng)它作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí),外加轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),線(xiàn)圈產(chǎn)生
52、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),接通負(fù)載以后提供電流,從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。當(dāng)它作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí),通電的線(xiàn)圈導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力,產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩并拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng),從而將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。二 直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造直流電機(jī)可以分為定子和轉(zhuǎn)子兩大部分,定子和轉(zhuǎn)子之間的空隙成為空氣隙。1.定子部分:主要是產(chǎn)生主磁場(chǎng)和作為機(jī)械的支撐。 (1)主磁極:用來(lái)產(chǎn)生電機(jī)工作的主磁場(chǎng),有主磁極鐵心和勵(lì)磁繞組組成,見(jiàn)書(shū)133頁(yè)。(2)換向磁極:其作用是產(chǎn)生換向磁場(chǎng),改善電機(jī)的換向。又稱(chēng)附加磁場(chǎng)。由換向磁極鐵心和換向磁極繞組組成。(3)機(jī)座:起導(dǎo)磁作用(電機(jī)磁路的一部分)和支撐作用(4)電刷裝置:作用是通過(guò)電刷與換向器的滑動(dòng)接觸,把電樞繞組中
53、的電動(dòng)勢(shì)(或電流)引到外電路,或把外電路的電壓、電流引入電樞繞組。見(jiàn)書(shū)134頁(yè)。2 轉(zhuǎn)子(電樞)(1)電樞鐵心:是直流電機(jī)主磁路的一部分,在鐵心槽中嵌放電樞繞組。見(jiàn)書(shū)135頁(yè)。(2)電樞繞組:作用是通過(guò)電流產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。見(jiàn)書(shū)134頁(yè)。(3)換向器:見(jiàn)書(shū)116頁(yè)。(4)轉(zhuǎn)軸:作用是用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。(5)風(fēng)扇:用來(lái)降低運(yùn)行中電機(jī)的溫升。3.直流電動(dòng)機(jī)的氣隙三 直流電機(jī)的分類(lèi)1.按勵(lì)磁方式分類(lèi)(1)他勵(lì)電機(jī):勵(lì)磁電流由其他的直流電源供電,它與電樞繞組互不相連。永磁電動(dòng)機(jī)也屬他勵(lì)電動(dòng)機(jī)137頁(yè)。(2)自勵(lì)電機(jī):勵(lì)磁繞組不需要獨(dú)立的勵(lì)磁電源。A并勵(lì)電機(jī):勵(lì)磁繞組與電樞繞組并聯(lián),見(jiàn)書(shū)138頁(yè)。B串勵(lì)電機(jī):勵(lì)磁繞組與電樞繞組串聯(lián),見(jiàn)書(shū)138頁(yè)。C復(fù)勵(lì)電機(jī):主磁極上有兩個(gè)勵(lì)磁繞組,一個(gè)與電樞并聯(lián);另一個(gè)與電樞串聯(lián)。當(dāng)兩個(gè)繞組產(chǎn)生的磁通方向一致時(shí),稱(chēng)為積復(fù)勵(lì)電機(jī);反之稱(chēng)為差復(fù)利電機(jī)。 不同的勵(lì)磁方式會(huì)產(chǎn)生不同的電機(jī)輸出特性,從而可適用于不同的場(chǎng)合。見(jiàn)
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