電工學(xué)04-變壓器與三相異步電動機(jī)

目錄第一節(jié)變壓器第二節(jié)三相異步電動機(jī)實驗與實訓(xùn)4三相異步電動機(jī)的簡單測試第三節(jié)其他電動機(jī)簡介１．了解變壓器的功能和基本結(jié)構(gòu)２．了解變壓器的工作原理。３．了解常用變壓器的功能。

第一節(jié)變壓器

車間里照明燈使用的是220V交流電壓，機(jī)床上照明燈使用的是36V安全電壓。這36V電壓是從哪里得到的呢？只要用一只降壓變壓器，就可以很方便地將220V電壓變?yōu)?6V電壓了。變壓器的主要功能是改變交流電壓的大小，從生產(chǎn)和生活中還能舉出許多應(yīng)用變壓器的實例。例如，遠(yuǎn)距離輸電需要將電壓提升到幾十萬伏的電壓，手機(jī)充電器輸出的電壓不到10V，CRT電視機(jī)顯像管需要10kV以上的高壓。這些大小不同的電壓都要通過變壓器的變換才能得到。一、變壓器的結(jié)構(gòu)二、變壓器工作原理三、常用變壓器變壓器的主要組成部分是鐵芯和繞組（線圈）。一、變壓器的結(jié)構(gòu)a)變壓器基本結(jié)構(gòu)b)變壓器符號鐵芯是變壓器的磁路通道，同時也是變壓器的骨架。通常由磁導(dǎo)率較高又相互絕緣的薄硅鋼片疊合而成。繞組是變壓器的電路部分。由絕緣良好的漆包線或紗包線繞制而成。工作時和電源相連的繞組稱為一次繞組（初級繞組）N1，與負(fù)載相連的線圈稱為二次繞組（次級繞組）N2。鐵芯分類

根據(jù)繞組和鐵芯的安裝位置不同，可分為心式和殼式兩種a)芯式b)殼式注意：變壓器在工作時，鐵芯和繞組都會發(fā)熱，必須采取冷卻措施。小容量變壓器采用空氣冷卻方式，大容量變壓器采用油浸自冷、油浸風(fēng)冷或強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷等方式，。變壓器油除了冷卻作用外，還能增強(qiáng)變壓器內(nèi)部的絕緣性能。二、變壓器的工作原理當(dāng)一次繞組接上交流電壓時，就會在一次繞組中產(chǎn)生交流電流i0通過并在鐵心中產(chǎn)生交變的磁通Фm

。這個交變的磁通不僅通過一次繞組，而且也通過二次繞組，并在兩個繞組中分別產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e1、

e2。當(dāng)二次側(cè)接上負(fù)載時，在二次繞組中就會產(chǎn)生交流電流。1．理想變壓器的空載運(yùn)行2．變壓原理理想變壓器:忽略繞組電阻和各種電磁能量損耗的變壓器。變壓比（K）：理想變壓器一次繞組和二次繞組匝數(shù)之比。

K=N1/N2=U1/U2當(dāng)K>1時，稱為降壓變壓器當(dāng)K<1時，稱為升壓變壓器當(dāng)K=1時，變壓器為隔離變壓器作用：不改變電壓，但可將電器與電網(wǎng)隔離，也稱隔離變壓器。應(yīng)用：可抵制來自電網(wǎng)的干擾。3．變流原理變壓器在工作過程,不管變換后的電壓是升高還是降低,電能都不會增加。根據(jù)能量守恒定律，理想變壓器的輸出功率P2應(yīng)與變壓器從電源中獲得的功率P1相等。當(dāng)變壓器只一個二次繞組時，可得：變壓器工作時一次、二次繞組中的電流與匝數(shù)成反比。三、常用變壓器

變壓器的種類很多，下面介紹幾種常用的變壓器1．三相變壓器

2．電焊變壓器3．互感器和鉗形電流表1．三相變壓器

三相變壓器實際上等效于三個相同的單相變壓器，在每個鐵芯柱上繞著同一相的一次和二次繞組。常用的三相變壓器分為三相干式變壓器和三相油浸變壓器。a)三相干式變壓器b)三相油浸式變壓器

2．電焊變壓器電焊變壓器是交流弧焊機(jī)的組成部分。電弧焊對電焊變壓器的要求是：空載時應(yīng)有60～75V的引弧電壓，帶載時二次電壓應(yīng)迅速下降，當(dāng)焊條與焊件間產(chǎn)生電弧并穩(wěn)定燃燒時，維持電弧的正常電壓約為25~35V為宜。焊條與工件相碰瞬間，短路電流不能過大，以免燒壞電焊機(jī)。此外，為了能適應(yīng)不同焊件和焊條，焊接電流的大小應(yīng)可以方便地調(diào)節(jié)。為了滿足上述要求，電焊變壓器的結(jié)構(gòu)與一般變壓器不同。它的二次繞組與一個電抗器串聯(lián)，電抗器的鐵芯有一定的空氣隙，轉(zhuǎn)動螺桿可以改變空氣隙的距離?？諝庀都哟螅娍蛊鞲锌箿p小，電流就要增大；反之，當(dāng)空氣隙減小，電流就減小。

a)交流弧焊機(jī)b)電焊變壓器原理圖電焊變壓器3．互感器和鉗形電流表

互感器是一種專供測量儀表、控制設(shè)備和保護(hù)設(shè)備中使用的變壓器。它們可以把待測電壓、按一定比率變小以便于測量；同時由于一次側(cè)與二次側(cè)之間采用磁耦合，起到很好的電氣隔離作用，從而可以保證儀表和人員的安全。部分互感器實物圖。LZZBW-10型戶外干式電流互感器JDZJ-3/6/10Q電壓互感器

常用的鉗形電流表就是一種帶有測量儀表的電流互感器，測量時先松開鐵芯，將被測載流導(dǎo)線放入鉗口中，這根導(dǎo)線變?yōu)殡娏骰ジ衅鞯膯卧岩淮卫@組，鐵芯上已繞好的二次繞組直接與測量儀表連接，這樣可以隨即讀出被測電流的數(shù)值。a)指針式b)數(shù)字式鉗形電流表【例】一臺有兩個副線圈的變壓器．原線圈匝N1=1100匝，接電壓U1=220V的電路中，要求在兩組副線圈上分別得到電壓U2=6V，U3=110V，它們的匝數(shù)分別為多少？

解根據(jù)原、副線圈間電壓與匝數(shù)的關(guān)系，由

《電工學(xué)》課件1．了解三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理。2．了解三相異步電動機(jī)常用的調(diào)速方式。3．了解三相異步電動機(jī)的接線方式4．了解三相異步電動機(jī)的維護(hù)知識。

第二節(jié)

三相異步電動機(jī)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械是由什么來拖動的呢？是由電動機(jī)帶動的。一、三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)二、三相籠型異步電動機(jī)的工作原理三、三相異步電動機(jī)銘牌識讀四、三相異步電動機(jī)的使用一、三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)

三相籠型異步電動機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，如下圖：

三項異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)圖1．定子部分定子是電動機(jī)靜止部分，包括機(jī)座、定子鐵芯和定子繞組。機(jī)座用鑄鐵或鑄鋼制成。它的作用是固定鐵芯和鐵芯繞組，并通過前后兩個端蓋支撐轉(zhuǎn)子軸，機(jī)座表面鑄有散熱筋，以增強(qiáng)散熱面積，提高散熱效果。定子鐵芯由相互絕緣的硅鋼片疊制而成，鐵芯內(nèi)圈有孔，定子繞組嵌在槽內(nèi)。

三相異步電動機(jī)定子結(jié)構(gòu)圖定子鐵芯定子繞組

定子繞組是電動機(jī)的電路部分，由三相對稱繞組組成。三相繞組按照一定的空間角度依次嵌放在定子槽內(nèi)，并與鐵心絕緣。三相繞組共有六個出線端引出機(jī)殼外，接在機(jī)座的接線盒中。每相繞組的首末端用U1-U2、V1-V2、W1-W2標(biāo)記。按照電動機(jī)銘牌上說明，可將定子繞組接成星形（Y）或三角形（△）定子接線盒中的連線方式三角形接法星形接法2．轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子是電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組或轉(zhuǎn)子導(dǎo)體三部分組成。

籠型轉(zhuǎn)子三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵芯為圓柱狀，也是用硅鋼片疊成的，表面沖有管槽，槽內(nèi)放置銅條（或鑄鋁）籠型轉(zhuǎn)子就是在鐵心兩端用導(dǎo)電的端環(huán)將槽孔內(nèi)的銅條連接起來，形成回路，如果去掉轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)成籠型轉(zhuǎn)軸用來支撐定子鐵芯。轉(zhuǎn)子除了有籠型外還有繞線式。定子的作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

最先制成電動機(jī)的人，是德國的雅可比。他于1834年前后成了一種簡單的裝置：在兩個U型電磁鐵中間，裝一六臂輪，每臂帶兩根棒型磁鐵。通電后，棒型磁鐵與U型磁鐵之間產(chǎn)生相互吸引和排斥作用，帶動輪軸轉(zhuǎn)動。后來，雅可比做了一具大型的裝置。安在小艇上，用320個電池供電，1838年小艇在易北河上首次航行，時速只有2.2公里，與此同時，美國的達(dá)文波特也成功地制出了驅(qū)動印刷機(jī)的電動機(jī)，印刷過美國電學(xué)期刑《電磁和機(jī)械情報》?？茖W(xué)故事二、三相籠型異步電動機(jī)的工作原理

在磁鐵中間放一個籠形導(dǎo)體，如果轉(zhuǎn)動磁鐵，造成一個旋轉(zhuǎn)磁場，籠形導(dǎo)體就會隨著轉(zhuǎn)動。三相異步電動機(jī)就是根據(jù)這個原理工作的。

異步電動機(jī)模型1．兩極定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場定子繞組分布示意圖對稱三相電流波形圖定子繞組星接時通入三相對稱交流電流示意圖

當(dāng)ωt=0時，U相電流為0，V相為負(fù)，W相為正，我們按照電流為正時從首端流入，尾端流出的原則，得出一個在側(cè)為S極，右側(cè)為N極的磁場。當(dāng)ωt=π/2時，U相電流為正，V相為負(fù)，W相為負(fù)，我們按照電流為正時從首端流入，尾端流出的原則，得出一個上側(cè)為S極，下側(cè)為N極的磁場。當(dāng)ωt=π時，U相電流為0，V相為正，W相為負(fù)，我們按照電流為正時從首端流入，尾端流出的原則，得出一個右側(cè)為S極，左側(cè)為N極的磁場。當(dāng)ωt=3π/2時，U相電流為負(fù)，V相為正，W相為正，我們按照電流為正時從首端流入，尾端流出的原則，得出一個上側(cè)為N極，下側(cè)為S極的磁場。當(dāng)ωt=2π

時，U相電流為0，V相為負(fù)，W相為正，我們按照電流為正時從首端流入，尾端流出的原則，得出一個左側(cè)為N極，右側(cè)為S極的磁場。感應(yīng)電動勢e的方向電磁力F的方向

由上我們可總結(jié)出，在定子繞組中通入對稱三相交流電后，可產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)的磁場。我們把磁場看成不動，而把轉(zhuǎn)子看成相對磁場轉(zhuǎn)動。三相籠形異步電動機(jī)工作原理向在空間互差120電角度的三相定子繞組中通入三相對稱交流電流后，在空氣隙中會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組的有效邊切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并形成轉(zhuǎn)子電流。旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子電流作用產(chǎn)生電磁力，從而形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。2．三相異步電動機(jī)的級數(shù)和轉(zhuǎn)速兩個轉(zhuǎn)速：n0

旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0與n之差稱為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差Δn與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0之比稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示。電動機(jī)轉(zhuǎn)速的計算式為磁極對數(shù)P123456（r/min）300015001000750600500

磁極對數(shù)與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速的關(guān)系3.三相異步電動機(jī)的調(diào)速由三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速公式可知，異步電動機(jī)的調(diào)速方法式有三種，改變磁極對數(shù)p；改變轉(zhuǎn)差率s和改變電源頻率。其中最理想的調(diào)速方式是變頻調(diào)速，變頻調(diào)速采用的設(shè)備是變頻器。變頻器還具有短路、過載、缺相等保護(hù)功能。變頻器三、三相異步電動機(jī)銘牌識讀

現(xiàn)以Y-112M-4型電動機(jī)的銘牌為例進(jìn)行說明

電動機(jī)的銘牌型號

Y-132S2-2是指國產(chǎn)Y系列異步電動機(jī)，機(jī)座中心高度132mm,短機(jī)座（M表示中機(jī)座，L表示長機(jī)座，S表示短機(jī)座）磁極數(shù)為2級。額定功率

7.5kW是指電動機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行能輸出的機(jī)械功率為7.5kW。額定電壓

380V是指電動機(jī)額定繞組規(guī)定使用的線電壓。接法

Δ是指電動機(jī)繞組應(yīng)采用Δ接法額定電流

15A是指電動機(jī)在輸出額定功率時，定子繞組所允許通過的線電流。額定轉(zhuǎn)速

2900r/m是指電動機(jī)在額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速。

四、三相異步電動機(jī)的使用1．電動機(jī)起動前的檢查（1）檢查電動機(jī)銘牌所標(biāo)電壓、頻率是否與使用的電源電壓、頻率相等，聯(lián)結(jié)與銘牌所標(biāo)是否相符。（2）新電動機(jī)或長期不用的電動機(jī)，使用前應(yīng)用兆歐表檢查各相繞組間及各相繞組對地的絕緣電阻（正常值都應(yīng)為無窮大）。2．電動機(jī)運(yùn)行中的巡查監(jiān)視電壓監(jiān)視電源電壓與額定電壓的偏差不應(yīng)超過±5%，三相電壓不平衡度不應(yīng)超過1.5%。電流監(jiān)視用鉗形表測量電動機(jī)的電流，對較大的電動機(jī)還要經(jīng)常觀察運(yùn)行中電流是否三相平衡或超過允許值。如果三相嚴(yán)重不平衡或超過電動機(jī)的額定電流，應(yīng)立即停機(jī)檢查，如圖a所示。機(jī)組轉(zhuǎn)動監(jiān)視檢查傳動帶連接處是否良好，傳動帶松緊是否合適，機(jī)組轉(zhuǎn)動是否靈活，有無卡位、躥動及不正常的現(xiàn)象。溫度監(jiān)視用手觸及外殼，看電動機(jī)是否過熱燙手，如發(fā)現(xiàn)過熱，可在電動機(jī)外殼上滴幾滴水，如果水急劇汽化，說明電動機(jī)顯著過熱，此時應(yīng)立即停止運(yùn)行，查明原因，排除故障后才能繼續(xù)使用，如圖b所示。響聲、氣味監(jiān)視檢查響聲是否正常，電動機(jī)是否有焦臭氣味，如有異常則應(yīng)停機(jī)檢修，如圖c所示。實驗與實訓(xùn)4三相異步電動機(jī)的簡單測試一、實驗?zāi)康?.掌握兆歐表的使用方法。2.掌握鉗形電流表的使用方法。二、實驗器材500V兆歐表鉗形電流表。三、用兆歐表測量電動機(jī)繞組的絕緣性能(1)接線測量電動機(jī)繞組對地絕緣時:E端接電動機(jī)外殼,L端接被測繞組的一端。(2)由慢到快搖動手柄,直到轉(zhuǎn)速達(dá)120r/min左右,保持手柄的轉(zhuǎn)速均勻、穩(wěn)定,一般轉(zhuǎn)動1min,待指針穩(wěn)定后讀數(shù)。(3)測量完畢,待兆歐表停止轉(zhuǎn)動和被測物接地放電后方能拆除連接導(dǎo)線。四、鉗形表測量電動機(jī)電流鉗形電流表是建立在電流互感器工作原理的基礎(chǔ)上的,當(dāng)握緊鉗形電流表扳手時,電流互感器的鐵心可以張開,被測電流的導(dǎo)線進(jìn)入鉗口內(nèi)部作為電流互感器的一次繞組。當(dāng)放松扳手鐵心閉合后,根據(jù)互感器的原理而在其二次繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流表指針偏轉(zhuǎn),從而指示出被測電流的數(shù)值。1．了解步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理。

2．了解交流伺服電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理。第三節(jié)

其他電動機(jī)簡介數(shù)控機(jī)床上的工作臺（或溜板）是如何做到精確定位的呢？主要是依靠伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)中的執(zhí)行元件是伺服電動機(jī)，常用的伺服電動機(jī)有步進(jìn)電機(jī)和交流伺服電機(jī)。數(shù)控機(jī)床一般由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機(jī)床本體組成，如下圖所示：在整個數(shù)控機(jī)床中伺服系統(tǒng)是一個重要組成部分。它將數(shù)控裝置送來的指令信息加以放大，