第4章變壓器和異步電動(dòng)機(jī)

第4章變壓器和異步電動(dòng)機(jī)4.1互感與變壓器4.2三相異步電動(dòng)機(jī)4.3單相異步電動(dòng)機(jī)4.1互感與變壓器

本節(jié)我們學(xué)習(xí)互感電路同名端、互感系數(shù)以及耦合系數(shù)的測(cè)定方法;通過(guò)單相變壓器繞組及同名端的判別鞏固直流法和交流法的測(cè)試方法;通過(guò)完成一個(gè)小型單相電源變壓器的設(shè)計(jì)和制作,來(lái)了解磁路的基本理論和應(yīng)用;通過(guò)三相變壓器繞組的判定掌握三相變壓器繞組同名端的判別。

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目19互感電路的測(cè)量

一、實(shí)訓(xùn)目的(1)初步學(xué)習(xí)互感電路同名端、互感系數(shù)以及耦合系數(shù)的測(cè)定方法。(2)理解兩個(gè)線圈相對(duì)位置的改變,以及用不同材料做線圈鐵心時(shí)對(duì)互感的影響。(3)對(duì)比利用直流法和交流法判斷同名端的不同之處,熟練掌握直流電流表、交流電流表的使用。

二、原理說(shuō)明兩個(gè)存在耦合的線圈,當(dāng)一個(gè)線圈通有變化的電流時(shí),在另一個(gè)線圈會(huì)感應(yīng)電壓,其大小為

(19-1)若施加正弦交流電流,則有

(19-2)其中M為互感系數(shù),簡(jiǎn)稱互感。互感的大小與線圈的物理結(jié)構(gòu)、匝數(shù)、相對(duì)位置以及介質(zhì)材料有關(guān)。

感應(yīng)電壓的極性決定于兩個(gè)線圈的繞向?？梢杂猛说臉?biāo)記“*”或“·”來(lái)識(shí)別。同名端的意義是:當(dāng)兩個(gè)端口的電流同時(shí)從同名端流入或流出時(shí),兩電流產(chǎn)生的磁通互相增強(qiáng)。

1.判斷互感線圈同名端的方法

1)直流法如圖19.1所示,在開(kāi)關(guān)S閉合瞬間,若毫安表的指針正偏,則可斷定“1”、“3”為同名端;指針?lè)雌?則“1”、“4”為同名端。圖19.1直流法判斷線圈同名端電路原理圖

2)交流法如圖19.2所示,將兩個(gè)線圈N1和N2的任意兩端(如2、4端)連在一起,在其中的一個(gè)線圈(如N1)兩端加一個(gè)低壓交流電壓,另一線圈開(kāi)路(如N2),用交流電壓表分別測(cè)出端電壓U13、U12和U34。若U13是兩個(gè)繞組端電壓之差,即U13=±(U12-U34),則1、3是同名端;若U13是兩繞組端電壓之和,即U13=U12+U34,則1、4是同名端。圖19.2交流法判斷線圈同名端電路原理圖

2.兩線圈互感系數(shù)M的測(cè)定如圖19.2所示，在線圈N1側(cè)施加低壓交流電壓U1,測(cè)出I1及U2,根據(jù)互感電勢(shì)E2M≈U20=ωMI1,可算得互感系數(shù)為(19-3)

3.耦合系數(shù)K的測(cè)定兩個(gè)互感線圈耦合松緊的程度可用耦合系數(shù)K來(lái)表示,即

(19-4)如圖19.2所示,先在N1側(cè)加低壓交流電壓U1,測(cè)出N2側(cè)開(kāi)路時(shí)的電流I1,然后再在N2側(cè)加電壓U2,測(cè)出N1側(cè)開(kāi)路時(shí)的電流I2,求出各自的自感L1和L2,即可算得K值。

三、實(shí)訓(xùn)設(shè)備和器件(1)實(shí)訓(xùn)工作臺(tái)(含三相電源、常用儀表等)一臺(tái)(2)直流穩(wěn)壓電源一臺(tái)(3)互感線圈、鐵心、鋁棒各一個(gè)(4)數(shù)字萬(wàn)用表一個(gè)(5)可調(diào)電阻一卷(6)直流伏特表、直流毫安表(2mA

量程)、直流電流表(5A量程) 各一個(gè)(7)交流伏特表、交流電流表(2.5A量程)各一個(gè)(8)自耦調(diào)壓器一臺(tái)(9)發(fā)光二極管一個(gè)(10)510Ω電阻一個(gè)(11)小開(kāi)關(guān)一個(gè)(12)導(dǎo)線

若干

四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟(1)分別用直流法和交流法測(cè)定互感線圈的同名端。①直流法。實(shí)訓(xùn)線路如圖19.3所示,將N1、N2同心式套在一起,并放入鐵心,N1側(cè)串入5A量程直流電流表,U為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源,調(diào)至6V,然后改變可調(diào)電阻R(由大到小地調(diào)節(jié)),使流過(guò)N1側(cè)的電流不超過(guò)0.4A,N2側(cè)直接接入2mA量程的毫安表。將鐵心迅速地拔出和插入,相當(dāng)于原理說(shuō)明中開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)和閉合瞬間,觀察毫安表正、負(fù)讀數(shù)的變化,來(lái)判定N1和N2兩個(gè)線圈的同名端。圖19.3直流法判斷線圈同名端電路接線圖

②交流法。按圖19.4接線,將N1、N2同心式套在一起,2、4端相連。N1側(cè)串接電流表(選0～2.5A[JP]的量程交流電流表),接至自耦調(diào)壓器的輸出端,N2側(cè)開(kāi)路,并在兩線圈中插入鐵心。

接通電源前,應(yīng)首先檢查自耦變壓器是否調(diào)至零位,確認(rèn)后方可接通交流電源,令自耦調(diào)壓器輸出一個(gè)很低的電壓(約2V左右),使流過(guò)電流表的電流小于1.5A，然后用0～30V量程的交流電壓表測(cè)量U13、U12、U34,判定同名端。拆去2、4連線,將2、3相連。

重復(fù)上述步驟,判斷同名端。

圖19.4交流法判斷線圈同名端電路接線圖

(2)自感系數(shù)M的測(cè)定。拆除2、3連線,測(cè)量U1、I1、U2,根據(jù)公式(19-1)計(jì)算出M。(3)耦合系數(shù)K的測(cè)定。在N1側(cè)加低壓交流電壓U1,測(cè)出N2側(cè)開(kāi)路時(shí)的電流I1,使流過(guò)N1的電流不超過(guò)1.4A,則|Z1|=U1／I1。

然后再在N2側(cè)加電壓U2,測(cè)出N1側(cè)開(kāi)路時(shí)的電流I2,使流過(guò)N2的電流不超過(guò)1A,則|Z2|=U2／I2。

用萬(wàn)用表的R×1擋分別測(cè)出N1和N2線圈的電阻值R1和R2,可得各自的自感L1及L2,帶入公式(19-2),即可計(jì)算得K值。(4)觀察互感現(xiàn)象。如圖19.4所示,將低壓交流電壓加在N1側(cè),N2側(cè)接入LED發(fā)光二極管與510Ω的電阻串聯(lián)的支路。①將鐵心慢慢地從兩線圈中抽出和插入,觀察LED亮度的變化及各電表讀數(shù)的變化,記錄現(xiàn)象。②改變兩線圈的相對(duì)位置,觀察LED亮度的變化及儀表讀數(shù)的變化,記錄現(xiàn)象。③

改用鋁棒替代鐵棒,重復(fù)步驟①、

②,觀察LED的亮度變化,記錄現(xiàn)象。

五、注意事項(xiàng)(1)整個(gè)實(shí)訓(xùn)過(guò)程中,流過(guò)互感電路原邊線圈的電流不得超過(guò)1.5A,流過(guò)副邊線圈的電流不得超過(guò)1A。(2)實(shí)訓(xùn)過(guò)程中,應(yīng)將小線圈套在大線圈中,并插入鐵心。(3)在做交流實(shí)訓(xùn)前,首先要確保自耦調(diào)壓器置零,再慢慢地調(diào)節(jié)。因?qū)嵱?xùn)所加電壓只有3V左右,因此要邊調(diào)節(jié)邊注意觀察電流表的讀數(shù)不要超量程。

六、分析思考(1)實(shí)訓(xùn)原理中,直流法判定同名端,可否根據(jù)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間毫安表的指針正反偏來(lái)判定同名端？(2)實(shí)訓(xùn)步驟中用直流法判斷同名端是用插、拔鐵心時(shí)觀察電流表的正、負(fù)讀數(shù)變化來(lái)確定的,這與實(shí)訓(xùn)原理中所描述的是否一致？

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目20單相變壓器高、低壓繞組及同名端的測(cè)量

一、實(shí)訓(xùn)目的(1)了解變壓器的用途、結(jié)構(gòu)及工作原理。(2)學(xué)習(xí)單相變壓器高、低壓繞組的判別方法。(3)學(xué)會(huì)變壓器同名端的測(cè)量方法。

二、原理說(shuō)明1.變壓器的用途、結(jié)構(gòu)變壓器是按照電磁感應(yīng)原理,將某個(gè)幅值的交變電壓變?yōu)橥l率的另一個(gè)幅值的交變電壓的設(shè)備。通過(guò)變壓器可實(shí)現(xiàn)電壓變換、電流變換、阻抗變換等功能。使用電能時(shí),降低電壓,可減小絕緣等級(jí)及保障人身安全。在電信系統(tǒng)和電子線路中,變壓器可用來(lái)傳遞交流信號(hào)和實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。變壓器主要由鐵心和繞組兩個(gè)基本部分組成,其結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào)如圖20.1所示。變壓器常用的鐵心材料有硅鋼、坡莫合金、鐵氧體等,所用的繞組通常用絕緣的銅線或鋁線繞制。變壓器中接收電壓等級(jí)較高一側(cè)的繞組叫做高壓繞組,接收較低電壓一側(cè)的繞組叫做低壓繞組。

圖20.1變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào)(a)結(jié)構(gòu)示意圖;(b)圖形符號(hào)

2.變壓器的高、低壓繞組

由于變壓器原、副邊電壓比等于匝數(shù)比,因此可以通過(guò)測(cè)量原、副邊繞組的電阻來(lái)判別高、低壓繞組。例如一個(gè)小型實(shí)驗(yàn)變壓器,原、副邊電壓為220V、6V,根據(jù)N1／N2=U1／U2,則原邊匝數(shù)一定高于副邊匝數(shù),原邊電阻一定大于副邊電阻。故電阻大的一側(cè)為高壓側(cè),

電阻低的一側(cè)為低壓側(cè)。

3.變壓器的同名端變壓器主磁通Ф在繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是交變的,本沒(méi)有固定的極性。這里要講的極性,是指原副兩繞組的相對(duì)極性。即在某一瞬間當(dāng)原繞組的某一端電位為正時(shí),副繞組也必然有一個(gè)電位為正的對(duì)應(yīng)端,這兩個(gè)對(duì)應(yīng)端就叫做同極性端,或者叫做同名端。通常在同極性端旁標(biāo)注以相同的符號(hào),如“*”或“·”。當(dāng)電流從兩個(gè)繞組的同極性端流入(或流出)時(shí),產(chǎn)生的磁通的方向相同;或者當(dāng)磁通變化(增大或減小)時(shí),在同極性端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性也相同。在圖20.2(a)、(b)中，用“·”標(biāo)出了繞組的同極性端。比較兩圖可見(jiàn),同極性端與繞組的繞向有關(guān)。圖20.2(a)中副繞組的同極性端為1,3;圖(b)中副繞組的同極性端為1,4。

但是,已經(jīng)制成的變壓器或電機(jī)、電器,由于經(jīng)過(guò)浸漆或其它工藝處理,從外觀已無(wú)法辨認(rèn)兩線圈的具體繞向,同極性也就無(wú)法看出,這就要用實(shí)訓(xùn)方法來(lái)測(cè)定同極性端了。通常采用下面兩種實(shí)訓(xùn)方法。

圖20.2變壓器的同極性端(a)繞法1;(b)繞法2(1)交流法測(cè)繞組極性。用交流法測(cè)定繞組極性的電路如圖20.3(a)所示。將兩個(gè)繞組1-2和3-4的任意兩端(如2和4)連接在一起,在其中一個(gè)繞組(如1和2)的兩端加一個(gè)比較低的便于測(cè)量的電壓。用伏特表分別測(cè)量1、3兩端的電壓U13和兩繞組的電壓U12及U34。如果U13的數(shù)值是兩繞組電壓之差,則1和3是同極性端。如果U13是兩繞組電壓之和,則1和4是同極性端。(2)直流法測(cè)繞組極性。用直流法測(cè)定繞組極性的電路如圖20.3(b)所示。在開(kāi)關(guān)S閉合瞬間,如果毫安表的指針正向偏轉(zhuǎn),則1和3是同極性端;反向偏轉(zhuǎn)時(shí),則1和4是同極性端。圖20.3測(cè)定變壓器繞組的極性(a)交流法; (b)直流法

三、實(shí)訓(xùn)設(shè)備和器件(1)實(shí)訓(xùn)工作臺(tái)(含三相電源、常用儀表等)一臺(tái)(2)單相變壓器一個(gè)(3)自耦變壓器一臺(tái)(4)數(shù)字萬(wàn)用表一個(gè)(5)導(dǎo)線一卷(6)螺絲刀、剝線鉗、尖嘴鉗各一把

以上設(shè)備和器件的技術(shù)參數(shù)可按實(shí)訓(xùn)室的要求進(jìn)行選取。

四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟

(1)用萬(wàn)用表電阻擋測(cè)出給定變壓器兩邊繞組的電阻值,并指出哪端是高壓側(cè),哪端是低壓側(cè),結(jié)果填入表20-1中。

表20-1變壓器電阻測(cè)量

(2)交流法測(cè)單相變壓器同名端。為安全起見(jiàn),利用自耦調(diào)壓器供給30V交流電(以萬(wàn)用表交流擋測(cè)出結(jié)果為準(zhǔn)),加于單相變壓器一個(gè)繞組的兩端,按交流法找出單相變壓器的同名端,填入表20-2中。(3)直流法測(cè)單相變壓器同名端。按直流法測(cè)同名端,并用交流法結(jié)果加以驗(yàn)證。

表20-2同名端的判定

五、注意事項(xiàng)(1)選擇直流法時(shí),用萬(wàn)用表直流毫安擋測(cè)量,注意避免反偏電流過(guò)大時(shí)損壞指針,故最好先選擇直流毫安最大擋,再逐步減小。(2)選擇直流法時(shí),觀察開(kāi)關(guān)閉合瞬間指針偏轉(zhuǎn)情況,因?yàn)樵陂_(kāi)關(guān)閉合以后,直流電產(chǎn)生了恒定磁通,副繞組沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生,也就沒(méi)有感應(yīng)電流通過(guò)毫安表。

六、分析思考(1)圖20.4所示的變壓器,共可獲得多少組輸出電壓？其值各為多少？(2)試確定圖20.5中變壓器的原繞組1-2和副繞組3-4、5-6的同極性端。

圖20.4思考題(1)的電路圖

圖20.5思考題(2)的電路圖

(3)降壓變壓器原邊繞組的直流電阻一定_______________(大于／小于／等于)副邊繞組的直流電阻。(4)判斷變壓器原、副邊繞組同名端的方法有_______________法和_______________法。

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目21小型變壓器的設(shè)計(jì)制作

一、實(shí)訓(xùn)目的

(1)加深對(duì)變壓器原理的理解。通過(guò)變壓器的設(shè)計(jì)制作實(shí)訓(xùn),進(jìn)一步熟悉單相小型變壓器的設(shè)計(jì)過(guò)程,掌握變壓器繞制的方法和工藝過(guò)程。(2)掌握一種維修小型變壓器的技能,如果從事電氣技術(shù)工作,需選用小型變壓器,在沒(méi)有現(xiàn)成產(chǎn)品可選時(shí),有能力設(shè)計(jì)自制。(3)培養(yǎng)學(xué)生自行設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試電路的能力。(4)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立撰寫(xiě)實(shí)訓(xùn)報(bào)告的能力。

二、原理說(shuō)明

變壓器設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是變壓器容量、鐵心截面的選擇、繞組匝數(shù)以及導(dǎo)線的直徑等,這里介紹一種簡(jiǎn)易的設(shè)計(jì)方法。1.變壓器的設(shè)計(jì)容量(1)副繞組容量S2。S2=U2I2(21-1)(2)原邊容量S1?？紤]變壓器本身存在損耗,原繞組的容量要比副繞組的容量大。

(21-2)其中，η為變壓器的效率。

(3)變壓器設(shè)計(jì)容量。由于原、

副繞組的容量不等,因此變壓器的容量由原、

副繞組的平均容量決定,即

(21-3)

2.計(jì)算鐵心截面積

單相小容量變壓器一般采用殼式鐵心,三相則采用芯式鐵心。殼式鐵心只在中心柱上有繞組,如圖21.1所示。芯式鐵心在三個(gè)芯柱上均有繞組，如圖21.2所示。有關(guān)小型變壓器鐵心柱截面積的計(jì)算大都采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式:(21-4)圖21.1殼式鐵心

圖21.2芯式鐵心

式中,K為系數(shù),它與容量S有關(guān);A為鐵心柱截面積,由A即可決定芯柱的寬度a和疊片的厚度b。原則上,a×b=A即可。但一般殼式取b／a=1.2～2.2。參看表21-1。表21-1小型變壓器設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)

表21-2小型變壓器常用鐵心疊片尺寸

圖21.3鐵心疊片尺寸比例

3.鐵心窗口的估算

由于鐵心窗口的大小是固定的,所有導(dǎo)線匝數(shù)必須穿過(guò)窗口,并有良好的絕緣，因此在實(shí)際繞制前,對(duì)窗口能否容納下所有匝數(shù)要進(jìn)行估算,如不合適可根據(jù)估算的情況作相應(yīng)的改變,以取得最佳效果。一般估算步驟如下:首先根據(jù)變壓器容量,選擇合適的窗口面積,可根據(jù)下列經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行選擇:(21-6)

4.計(jì)算繞組匝數(shù)

由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值的基本公式E=4.44fNΦm可以導(dǎo)出下列具體計(jì)算公式:

(21-7)

式中,Bm為鐵心磁通密度,單位為T(mén)(1T=104GS,根據(jù)鐵心材料選取);

KFe為考慮到鐵心疊片疊壓時(shí)有間隙而引入的疊壓系數(shù),一般為0.92～0.95(0.35mm片取0.92,0.5mm片取0.95,涂漆時(shí)取0.93,不涂漆時(shí)取0.95)。變壓器采用電源頻率為50Hz,電源電壓U≈E,則有

(21-8)上式說(shuō)明電壓為U時(shí)的總匝數(shù),也可求出電壓為1V時(shí)的匝數(shù)N0:(21-9)

(1)原繞組匝數(shù)計(jì)算：

(21-10)(2)副繞組匝數(shù)計(jì)算。計(jì)算小型變壓器副繞組時(shí),要考慮各種損耗,需要適當(dāng)增加一些匝數(shù),使副繞組電壓在額定負(fù)載時(shí)保持額定值,一般可取

N2=(1.05-1.10)N0U2

(21-11)

5.繞組導(dǎo)線截面的確定

繞組導(dǎo)線截面可根據(jù)繞組的電流及電流密度來(lái)確定。

原、

副繞組的電流分別為(21-12)考慮原繞組電流還含有空載勵(lì)磁分量,I1值修正如下：

j為繞組導(dǎo)線的電流密度,一般原、副繞組電流密度取相同值。取值可參看表21－1小型變壓器設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù),一般j取2.5A／mm2。由πd2／4=I／j,得原繞組導(dǎo)線直徑為(21-13)所以

原繞組電流

副繞組電流

原繞組導(dǎo)線直徑

副繞組導(dǎo)線直徑

設(shè)計(jì)完畢后,要檢驗(yàn)鐵心窗口是否能容下所有匝數(shù),同學(xué)們可自行驗(yàn)算。

變壓器繞制完成后,還要進(jìn)行絕緣處理。電源變壓器的壽命和可靠性主要取決于絕緣程度。據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì),變壓器有60%的故障出在絕緣問(wèn)題中。為防潮濕、霉變和鹽霧，可采取以下措施:(1)對(duì)整個(gè)變壓器或單獨(dú)對(duì)線包用絕緣漆浸漬。(2)用環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)線包端面進(jìn)行端封。(3)對(duì)整個(gè)變壓器(或線包)進(jìn)行裹覆或?qū)φ麄€(gè)變壓器進(jìn)行灌注。

端封、灌注和裹覆統(tǒng)稱灌封,一般只采用其中一種,而浸漬卻是必不可少的。通過(guò)工藝手段使絕緣漆浸入線包或整個(gè)變壓器內(nèi)部微小空隙的方法稱為浸漬。它是提高變壓器可靠性很有效的方法。浸漬有以下四個(gè)好處:(1)防潮能力大幅度提高;(2)提高機(jī)械強(qiáng)度;(3)提高抗電強(qiáng)度;(4)提高傳熱和耐熱能力。

三、實(shí)訓(xùn)設(shè)備和器件(1)實(shí)訓(xùn)工作臺(tái)(含三相電源、常用儀表等)一臺(tái)(2)硅鋼片、木芯 若干(3)QZ型漆包線 若干(4)數(shù)字萬(wàn)用表 一個(gè)(5)0.05mm的聚酯薄膜作鐵心絕緣,0.12mm的青殼紙作繞組絕緣若干(6)絕緣套管、接線板、夾板若干(7)繞線機(jī)、裁紙刀、三角尺、烙鐵、螺釘旋具、扳手、尖嘴鉗、手鋸等 若干以上設(shè)備和器件的技術(shù)參數(shù)可按實(shí)訓(xùn)室的要求進(jìn)行選取。

四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟繞制一個(gè)控制變壓器,一次側(cè)額定電壓為380V;二次側(cè)共有三個(gè)繞組,其額定參數(shù)分別為:12V／0.8A一組;36V／2.5A一組;6.3V／0.3A一組。(1)工具:繞線機(jī)、裁紙刀、三角尺、烙鐵、螺釘旋具、扳手、尖嘴鉗、手鋸等。(2)材料:硅鋼片選用a=30mm,c=19mm,h=53mm,L=106mm,H=91mm的GEL-30型標(biāo)準(zhǔn)硅鋼片,凈疊厚b=47mm,實(shí)際疊厚b′=52.2mm。一次側(cè)380V／0.36A繞組用0.44mm(最大外徑為0.5mm)的QZ型漆包線繞1212匝。二次側(cè)12V／0.8A繞組用0.64mm(最大外徑為0.72mm)的QZ型漆包線繞42匝。二次側(cè)36V／2.5A繞組用1.12mm(最大外徑為1.23mm)的QZ型漆包線繞126匝。

二次側(cè)6.3V／0.3A繞組用0.44mm(最大外徑為0.5mm)的QZ型漆包線繞22匝。此繞組和12V／0.8A繞組共占一層。

繞線骨架用厚度為1mm的彈性紙制作。鐵心絕緣用三層0.05mm的聚酯薄膜。一次、二次繞組間絕緣用三層厚度為0.12mm的青殼紙;二次繞組間絕緣用一層厚度為0.12mm的青殼紙。380V繞組層間絕緣用厚度為0.05mm的聚酯薄膜;36V繞組層間絕緣用厚度為0.1mm的聚酯薄膜。繞組最外側(cè)用層厚為0.12mm的青殼紙。(3)實(shí)習(xí)步驟按小型變壓器繞制工藝?yán)@制繞組。繞制結(jié)束后,先鑲片,緊固鐵心,焊接引出線,交教師檢驗(yàn),合格后再進(jìn)行烘干、

浸漆。

五、注意事項(xiàng)

(1)木心和繞線芯子做好后,送教師檢驗(yàn),合格后才可繞線。(2)繞制繞組不要搞錯(cuò)線徑。(3)一次側(cè)繞組引出線放在左側(cè),二次側(cè)繞組引出線放在右側(cè)。(4)導(dǎo)線排列要緊密、整齊,不可有疊線現(xiàn)象,匝數(shù)要準(zhǔn)確。繞線按380V繞組→36V繞組→12V繞組→6.3V繞組順序進(jìn)行。(5)不可損傷導(dǎo)線絕緣層,若發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線絕緣層受損,要及時(shí)修復(fù)。

(6)各繞組引出線都要套絕緣套管,并接到接線板上,接線板用夾板固定在變壓器上。(7)鐵心鑲片時(shí),注意不要損傷線包,硅鋼片接口不可有空隙。(8)鐵心用夾板緊固。

六、分析思考(1)試分析小型單相變壓器設(shè)計(jì)程序中,各項(xiàng)步驟間的相互關(guān)系。哪些步驟是假設(shè)性的,其假設(shè)的根據(jù)是什么?對(duì)后續(xù)計(jì)算有什么影響?(2)試述小型變壓器繞組繞制的幾個(gè)主要工藝步驟。(3)繞制小型變壓器時(shí),為什么靜電屏蔽層不能自行短路,兩端要留有一定的縫隙?(4)鑲嵌變壓器硅鋼片時(shí),應(yīng)注意哪幾點(diǎn)?(根據(jù)操作實(shí)踐回答)(5)繞線時(shí),線圈首尾端怎樣固定?(6)放置層間絕緣或繞組間絕緣時(shí),應(yīng)注意些什么？

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目22三相變壓器繞組的判定

一、實(shí)訓(xùn)目的(1)掌握三相變壓器同相繞組、高壓側(cè)繞組及各相繞組同名端的測(cè)試方法。(2)掌握三相變壓器不同連接組別及相量圖的畫(huà)法。

二、原理說(shuō)明

1.三相變壓器的連接組別

三相變壓器中有六個(gè)線圈,其中與三相電源相連接的三個(gè)線圈為原邊線圈,其首端分別以1U1、1V1、1W1,末端以1U2、1V2、1W2來(lái)表示,而與這三個(gè)原邊線圈相應(yīng)的另外三個(gè)線圈為副邊線圈,其首端和末端分別以2U1、2V1、2W1和2U2、2V2、2W2來(lái)表示,如圖22.1所示。

圖22.1三相變壓器線圈

變壓器的連接組別就是用時(shí)針的表示方法來(lái)說(shuō)明原、副邊線電壓的相位關(guān)系。三相變壓器的一次繞組和二次繞組由于接線方式的不同,線電壓間有一定相位差。以一次線電壓作為長(zhǎng)針,把它固定在12點(diǎn)上,二次側(cè)相應(yīng)線電壓相量作為短針,如果它們相隔330°,則二次線電壓相量必定落在330°／30°=11點(diǎn),如圖22.2所示。如果相差180°,那么二次線電壓相量必定落在6點(diǎn)上,也就是說(shuō)這一組三相變壓器接線組別屬于6點(diǎn)。

圖22.2時(shí)鐘圖

圖22.3線圈的接法

2.三相變壓器的相量圖畫(huà)法三相變壓器中,三個(gè)原邊線圈與三相交流電源連接應(yīng)當(dāng)有兩種接法,即Ｙ形和△形,如圖22.3所示。同樣,三個(gè)副線圈的連接方式也有這兩種接法。三相變壓器原、副邊繞組都可用Ｙ形或△形連接,用Y形連接時(shí),中性點(diǎn)可引出,也可不引出,這樣原、副邊繞組可有如下的組合:Y／Y或Y／YN;Y／△或YN／△;△／Y或△／YN;△／△等。例如，Y／Y-12代表原邊線圈和副邊線圈都為Y形接法,原邊線電壓相量和副邊線電壓相量相位相差360°,時(shí)鐘相量圖如圖22.4所示。圖22.4Y／Y-12時(shí)鐘相量圖

在圖22.4中,原、副邊繞組不僅都是Y形連接,而且原邊和副邊都以同極性端作為首端,因此從相量圖上可以看出原、副邊的電勢(shì)是同相位,所以應(yīng)標(biāo)記為“12”,即把這種連接標(biāo)記為Y／Y-12連接組或用(y,y0)表示。在圖22.4中,相量圖的畫(huà)法如下:(1)先畫(huà)高壓側(cè)相電壓的相量圖。(2)畫(huà)高壓側(cè)U、V相的線電壓的相量圖,并作為分針指向12點(diǎn)。(3)畫(huà)低壓側(cè)相電壓相量圖。(4)畫(huà)低壓側(cè)U、V相的線電壓的相量圖,并作為時(shí)針。

三、實(shí)訓(xùn)設(shè)備和器件(1)實(shí)訓(xùn)工作臺(tái)(含三相電源、常用儀表等)一臺(tái)(2)待測(cè)量的三相變壓器一臺(tái)(3)三相變壓器一臺(tái)(4)自耦變壓器一臺(tái)(5)萬(wàn)用表一個(gè)(6)導(dǎo)線一卷(7)螺絲刀、剝線鉗、尖嘴鉗各一把

四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟(1)準(zhǔn)備好一臺(tái)待測(cè)量的三相變壓器。(2)準(zhǔn)備好用于測(cè)量的三相交流電源、三相變壓器、自耦變壓器和萬(wàn)用表,三相電源必須對(duì)稱平衡。(3)高低壓繞組判別:用萬(wàn)用表測(cè)出各繞組的電阻,電阻大的為高壓繞組,電阻小的為低壓繞組,并做好標(biāo)記。(假定經(jīng)測(cè)量1-2,3-4,5-6為低壓繞組;7-8,9-10,11-12為高壓繞組。)

(4)同相繞組判別:在任意一個(gè)高壓繞組兩端加一交流安全電壓(例如用自耦變壓器加一交流12V電壓),分別測(cè)量3個(gè)低壓繞組兩端的電壓,電壓最高的一組與所加電壓的高壓繞組為同相繞組(經(jīng)判別,假設(shè)1、2與7、8,3、4與9、10,5、6與11、12為同相繞組)。(5)中間相繞組判別:當(dāng)在高壓繞組某一相加電壓時(shí),測(cè)得另兩個(gè)高壓繞組的電壓相等(或測(cè)量低壓繞組時(shí)有兩個(gè)低壓繞組電壓相等,且為另外一個(gè)低壓繞組電壓的一半),則該相即為中間相繞組(經(jīng)判別,假設(shè)9、10,3、4為中間相)。

(6)同相繞組同名端判別:將同相的高、低壓繞組的一端連接起來(lái)(1、8),在高壓側(cè)加12V交流電壓,測(cè)量高、低壓繞組的另兩端(2、7)及高壓繞組兩端電壓(V1),如圖22.5所示。若U2、7＞U7、8=12V,則1與8為異名端(即V2＞V1,則1與8為異名端);若U2、7<U7、8=12V,則1與8為同名端(即V2＜V1,則1與8為同名端)。圖22.5同相繞組同名端判別圖

(7)高壓側(cè)繞組同名端判別:將兩個(gè)高壓繞組的一端連接起來(lái)(8、10),在另一高壓繞組(11、12)加12V交流電壓,測(cè)量連接的兩高壓繞組兩端(7、8,9、10)的電壓及未連兩端(7、9)的電壓,如圖22.6所示。若U7、9=|U7、8-U9、10|,則8與10為同名端;若U7、9=U7、8+U9、10,則8與10為異名端。圖22.6高壓側(cè)繞組同名端判別圖

(8)各相繞組同名端確定:由上述確定的高壓繞組的同名端(設(shè)為8、10、12)和同相繞組的同名端(設(shè)為2、8,3、9,6、11),可確定各相繞組同名端(8、2、10、4、12、5為同名端,同時(shí)7、1、9、3、11也為同名端)。并填寫(xiě)表22-1中高、

低壓繞組同名端對(duì)應(yīng)端子號(hào)。

表22-1高、低壓繞組同名端對(duì)應(yīng)端子號(hào)

(9)畫(huà)連接組別圖:Y／Y-12組別圖如圖22.7所示。①畫(huà)變壓器高低壓的六個(gè)繞組(見(jiàn)圖22.7(a))。②在六個(gè)繞組上標(biāo)上端子號(hào)和同名端(見(jiàn)圖22.7(b))。③按照同名端出線、Y形接法,將變壓器連接好,并標(biāo)明出線端和電壓參考方向(見(jiàn)圖22.7(c))。

圖22.7Y／Y-12組別圖

(10)畫(huà)相量圖：Y／Y-12相量圖如圖22.8所示。①按順時(shí)針?lè)较験形連接,畫(huà)高壓側(cè)相電壓的相量圖(見(jiàn)圖22.8(a))。②畫(huà)高壓側(cè)U、V相的線電壓的相量圖,并作為分針指向12點(diǎn)(見(jiàn)圖22.8(b))。③根據(jù)組別圖,按順時(shí)針?lè)较験形連接,畫(huà)低壓側(cè)相電壓相量圖(見(jiàn)圖22.8(c))。④畫(huà)低壓側(cè)U、V相的線電壓的相量圖,并作為時(shí)針,與高壓側(cè)U、V相的線電壓重合,即指向12點(diǎn)(見(jiàn)圖22.8(d))。

圖22.8Y／Y-12相量圖

(11)通電驗(yàn)證。①將變壓器按指定組別連接好,并把1U1、2U1連接在一起,如圖22.9所示;然后將變壓器高壓側(cè)接入相電壓為100V的三相交流電源上,測(cè)量有關(guān)數(shù)據(jù),看是否符合驗(yàn)證結(jié)果。

圖22.9通電驗(yàn)證示意圖

②驗(yàn)證結(jié)果:Y／Y-12,UN1,2U1＞UN1,2V1=UN1,2W1。

五、注意事項(xiàng)(1)變壓器通電前應(yīng)先檢查有無(wú)接錯(cuò)。(2)三相交流電源必須對(duì)稱平衡。(3)測(cè)量電壓驗(yàn)證關(guān)系時(shí),加在所測(cè)變壓器高壓繞組上的各相電壓為100V,應(yīng)注意安全,防止觸電。

六、分析思考(1)變壓器通電前應(yīng)做哪些檢查？(2)使用的三相交流電源有什么要求？(3)畫(huà)相量圖有什么用途？(4)在生產(chǎn)實(shí)踐中,判斷變壓器的連接組別有什么意義？(5)同名端與出線端有何異同？

4.2三相異步電動(dòng)機(jī)

異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、工作可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應(yīng)用十分廣泛。

實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目23三相異步電動(dòng)機(jī)的測(cè)量及三表使用

一、實(shí)訓(xùn)目的(1)掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造。(2)掌握三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)的意義。(3)掌握三相異步電動(dòng)機(jī)絕緣電阻的測(cè)量方法。(4)掌握三相異步電動(dòng)機(jī)相電壓及線電壓的測(cè)量方法。(5)掌握三相異步電動(dòng)機(jī)相電流及零序電流的測(cè)量方法。(6)掌握萬(wàn)用表、

兆歐表(搖表)、

鉗表的正確使用。

二、原理說(shuō)明1.三相異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)分成兩個(gè)基本部分:定子(固定部分)和轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分),如圖23.1所示。

圖23.1三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造

1)定子三相異步電動(dòng)機(jī)定子由機(jī)座(鑄鐵或鑄鋼制成)、裝在機(jī)座內(nèi)的圓筒形鐵心(由互相絕緣的硅鋼片疊成)以及鐵心內(nèi)圓周表面槽中放置的對(duì)稱三相定子繞組(接成星形或三角形)組成。

2)轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子根據(jù)構(gòu)造上的不同分為兩種形式:鼠籠式和線繞式。轉(zhuǎn)子鐵心是圓柱狀,也用硅鋼片疊成,表面有沖槽,如圖23.2所示。鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上,軸上加機(jī)械負(fù)載。

圖23.2定子和轉(zhuǎn)子的鐵心

(1)鼠籠式。鼠籠式的轉(zhuǎn)子繞組做成鼠籠狀,就是在轉(zhuǎn)子鐵心的槽中放銅條,其兩端用端環(huán)連接，如圖23.3所示；或者在槽中澆鑄鋁液,鑄成一個(gè)鼠籠,如圖23.4所示,這樣便可以用比較便宜的鋁來(lái)代替銅,同時(shí)制造也快。因此,目前中小型鼠籠式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子很多是鑄鋁的。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的“鼠籠”是它的構(gòu)造特點(diǎn),易于識(shí)別。由于構(gòu)造簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉，工作可靠，使用方便,鼠籠式電動(dòng)機(jī)成為生產(chǎn)上應(yīng)用最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。

圖23.3鼠籠式轉(zhuǎn)子(a)鼠籠式繞組；(b)轉(zhuǎn)子外形

圖23.4鑄鋁的鼠籠式轉(zhuǎn)子

(2)線繞式。線繞式異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造如圖23.5所示。它的轉(zhuǎn)子繞組同定子繞組一樣,也是三相的;它連成星形。每相的始端連接在三個(gè)銅制的滑環(huán)上,滑環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上。環(huán)與環(huán),環(huán)與轉(zhuǎn)軸都互相絕緣。在環(huán)上用彈簧壓著碳質(zhì)電刷。啟動(dòng)電阻和調(diào)速電阻是借助于電刷同滑環(huán)和轉(zhuǎn)子繞組連接的,如圖23.5所示。通常就是根據(jù)線繞式異步電動(dòng)機(jī)具有三個(gè)滑環(huán)的構(gòu)造特點(diǎn)來(lái)辨認(rèn)它的。

圖23.5線繞式異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造

要正確使用電動(dòng)機(jī),必須要看懂銘牌。

Y132M-4型電動(dòng)機(jī)的銘牌如下：

此外,它的主要技術(shù)數(shù)據(jù)還有:功率因數(shù)0.85,效率87%。

2.鉗形電流表鉗形電流表(簡(jiǎn)稱鉗表)是一種用于測(cè)量正在運(yùn)行的電氣線路中交流電流大小的儀表。在不斷開(kāi)電路而需要測(cè)量電流的場(chǎng)合就要用到它。鉗表的使用方法很簡(jiǎn)單,測(cè)量時(shí)只需將正在運(yùn)行的待測(cè)導(dǎo)線夾入鉗表鉗口內(nèi),然后讀取表頭指針讀數(shù)即可。鉗形電流表的使用方法如圖23.6所示。

圖23.6鉗形電流表的使用

使用鉗形電流表時(shí)應(yīng)注意:(1)使用合適的量程擋。不可以用小量程擋測(cè)量大電流。測(cè)量完畢,要將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)放在最大量程擋位置,以便下次安全使用。如果被測(cè)電流較小,用最小量程擋測(cè)量時(shí)讀數(shù)還是不明顯,可將被測(cè)導(dǎo)線多繞幾圈放進(jìn)鉗口進(jìn)行測(cè)量,然后將讀數(shù)除以所繞圈數(shù)就是實(shí)際的電流值。(2)禁止在測(cè)量過(guò)程中切換量程擋。(3)被測(cè)電路的電壓要低于鉗表額定電壓值,否則,容易造成事故或引起觸電危險(xiǎn)。

3.兆歐表我們知道,通電線路必須有良好的絕緣,才能保證設(shè)備正常運(yùn)行和人體不致接觸帶電部分而觸電。例如,對(duì)于新裝和大修后的低壓電力和照明線路,要求線路的絕緣電阻不應(yīng)低于0.5MΩ,而在潮濕地區(qū)(如廣東),線路的絕緣電阻要大于0.22MΩ。室內(nèi)布線完成后，我們?nèi)绾沃谰€路的絕緣是否符合上述要求，可以安全通電呢?以下介紹的兆歐表可以解決這個(gè)問(wèn)題。兆歐表又稱搖表,是用來(lái)檢查線路、電機(jī)和電器絕緣情況以及測(cè)量絕緣電阻的儀表,如圖23.7所示。它的內(nèi)部有一個(gè)手搖發(fā)電機(jī)和表頭,外部有三個(gè)接線柱L(線路端)、E(接地端)、G(屏蔽端)和手搖發(fā)電機(jī)的手柄。

圖23.7兆歐表

1)兆歐表的選用(1)額定電壓等級(jí)的選擇。兆歐表的電壓等級(jí)就是內(nèi)部手搖發(fā)電機(jī)的額定電壓。一般情況下,額定電壓在500V以下的設(shè)備,選用500V或1000V的兆歐表;額定電壓在500V以上的設(shè)備,選用1000～2500V的兆歐表。(2)電阻量程范圍的選擇。如圖23.8所示,兆歐表的表盤(pán)刻度線上有兩個(gè)小黑點(diǎn),小黑點(diǎn)之間的區(qū)域?yàn)闇?zhǔn)確測(cè)量區(qū)域。所以在選表時(shí)應(yīng)注意使所需測(cè)量的絕緣電阻值在準(zhǔn)確測(cè)量區(qū)域的范圍內(nèi)。

圖23.8兆歐表的刻度線

2)兆歐表的使用方法(1)驗(yàn)表。測(cè)量前應(yīng)將兆歐表進(jìn)行一次開(kāi)路和短路實(shí)驗(yàn),檢查兆歐表是否良好。若將兩連接線開(kāi)路,輕輕搖動(dòng)手柄,指針應(yīng)指在“∞”處,這時(shí)如再把兩連接線短接一下,指針應(yīng)指在“0”處。符合這兩點(diǎn)要求的兆歐表是良好的,否則兆歐表有誤差。(2)被測(cè)設(shè)備要斷開(kāi)電源。對(duì)于電容設(shè)備還要進(jìn)行放電。(3)測(cè)量照明線路或電力線路對(duì)地的絕緣電阻時(shí),一般只用“L”和“E”端,在測(cè)量電纜對(duì)地絕緣電阻或被測(cè)設(shè)備的漏電流較嚴(yán)重時(shí),就要使用“G”端,如圖23.9所示。

圖23.9測(cè)量照明線路、電動(dòng)機(jī)和電纜絕緣電阻的接線圖(a)測(cè)量照明線路絕緣電阻;(b)測(cè)量電動(dòng)機(jī)繞組絕緣電阻;(c)測(cè)量電纜絕緣電阻

(4)線路接好后,可按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)兆歐表的發(fā)電機(jī)搖把。搖動(dòng)的速度應(yīng)由慢而快。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)(一般ZC-25型為120r／min左右),保持轉(zhuǎn)速均勻穩(wěn)定,1分鐘后讀數(shù)。表針指示的數(shù)值就是所測(cè)得的絕緣電阻值。(5)兆歐表未停止轉(zhuǎn)動(dòng)之前,切勿用手觸及設(shè)備的測(cè)量部分或兆歐表接線柱。

三、實(shí)訓(xùn)設(shè)備和器件(1)實(shí)訓(xùn)工作臺(tái)(含三相電源、常用儀表等)一臺(tái)(2)交流接觸器、熱繼電器各一個(gè)(3)常閉按鈕、常開(kāi)按鈕各一個(gè)(4)指示燈一個(gè)(5)熔斷器二個(gè)(6)三相異步電動(dòng)機(jī)一臺(tái)(7)萬(wàn)用表、鉗形電流表、兆歐表各一個(gè)(8)導(dǎo)線一卷(9)螺絲刀、剝線鉗、尖嘴鉗各一把以上設(shè)備和器件的技術(shù)參數(shù)可按實(shí)訓(xùn)室的要求進(jìn)行選取。

四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和步驟(1)識(shí)別三相異步電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造。(2)識(shí)別三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌。(3)用搖表測(cè)量三相異步電動(dòng)機(jī)的絕緣電阻。(4)用萬(wàn)用表測(cè)量三相異步電動(dòng)機(jī)的相電壓及線電壓。(5)用鉗表測(cè)量三相異步電動(dòng)機(jī)的相電流及零序電流,將測(cè)量結(jié)果填入表23-1中。

表23-1三相異步電動(dòng)機(jī)測(cè)量結(jié)果

五、注意事項(xiàng)(1)由于在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中接觸的是380V交流電,測(cè)量時(shí)一定要注意絕緣,切勿用手接觸裸露的金屬部分。(2)測(cè)量過(guò)程中注意量程的選擇。啟動(dòng)前要清除電機(jī)周圍的雜物,實(shí)訓(xùn)中要注意安全。(3)接通電源后如果電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn),必須立即斷電以防電動(dòng)機(jī)燒毀。(4)用鉗表測(cè)電流時(shí),等電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)穩(wěn)定后,再測(cè)量。(5)使用兆歐表時(shí),搖動(dòng)手柄的轉(zhuǎn)速要均勻,快慢要適度。

六、分析思考

(1)三相異步電動(dòng)機(jī)定子由______________、________________及______________組成;鼠籠式轉(zhuǎn)子由_______________和______________組成;線繞式轉(zhuǎn)子由________________、_______________和______________組成。(2)電動(dòng)機(jī)