实用电工学 教学课件 作者 李源生 第六章106.ppt

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1、实用电工学李源生主编第六章变压器与电动机第六章变压器与电动机在电力系统中，对电能的传输、分配和使用上，变压器都是关键的电气设备，同时变压器在通信、广播、电气测量、自控系统、电子设备等各种电子线路中都得到了极为广泛的应用。电动机是将电能转换为机械能的电气设备。随着电力资源的不断开发利用，电动机更加广泛、普及，各行各业中生产机械的运动部件大多是由电动机来带动的，其重要意义及应用在此不再详述。本章首先分析了变压器的基本结构、工作原理，然后主要介绍了三相异步电动机的基本结构、工作原理及其运行特性，对其起动、制动和调速控制进行了分析。同时介绍了直流电动机和步进电动机的基本结构和工作原理。第

2、一节变压器变压器是一种静止的、进行电能转换的电气设备。它是利用电磁感应的原理，将某一等级的交流电压和电流转变成同频率另一等级电压和电流的设备。其对电能的输送、分配和使用具有重要意义，在电气测量、电气控制中都具有广泛的应用。本节对一般用途的变压器基本结构、工作原理、运行情况作一介绍，以便掌握变压器变电压、变电流、变阻抗的三大作用，了解变压器的额定值。第一节变压器普通双绕组变压器的结构型式有心式和壳式两种。图6-1a是心式单相变压器的结构示意图，其线圈环绕着铁心柱，是应用最多的一种结构型式。图6-1b是壳式单相变压器的结构示意图，其线圈被铁心包围，仅用于小功率的单相变压器和特殊用途的变

3、压器。铁心是变压器磁路的主体部分，是变压器线圈的支撑骨架。铁心由铁心柱和铁轭两部分构成，铁心柱上装线圈，而铁轭则是连接两个铁心柱的部分，同时使磁路闭合。为了减小铁心内交变磁通引起的磁滞和涡流损耗，铁心通常由表面涂有漆膜、厚度为0.35mm或0.5mm的硅钢片冲压成一定形状后叠装而成，完成变压器一、二次侧的电磁耦合任务。第一节变压器线圈是变压器电路的主体部分，担负着输入和输出电能的任务。我们把变压器与电源相接的一侧称为“一次侧”，相应线圈称为一次绕组，其匝数用N1表示，电磁量用下标数字“1”表示；而与负载相接的一侧称为“二次侧”，相应线圈称为二次绕组，其匝数用N2表示，电磁量用下标数

4、字“2”表示。第一节变压器图6-1单相变压器结构示意图图6-2三相变压器结构示意图a)心式b)壳式1-高压线圈2-低压线圈第一节变压器通常一、二侧绕组的匝数不相等，匝数多的电压较高，称为高压绕组；匝数少的电压较低，称为低压绕组。为了有利于处理线圈和铁心之间的绝缘，通常总是将低压绕组安放在靠近铁心的内层，而高压绕组则套在低压绕组外面，如图6-2所示。变压器的最主要部分是铁心和线圈，两者装配在一起构成变压器的器身。器身不置于油箱中的称为干式变压器。如果器身置于油箱中，称为油浸式变压器，大中型变压器的器身都浸入盛满变压器油的封闭油箱中。变压器油既是冷却介质，又是绝缘介质，它使铁心和线圈不

5、被潮湿侵蚀，并通过油的对流，对铁心与线圈进行散热。变压器运行时，为了使输出电压控制在允许的变化范围，通过油箱顶上的分接开关改变一次线圈匝数，从而达到调节输出电压的目的。各线圈对外线路的连接由绝缘套管引出。同时，为了使变压器安全、可靠地运行，还设有油箱、储油柜、安全气道、分接开关、气体继电器等附件。第一节变压器二、变压器的工作原理1.变压器的空载运行变压器的一次绕组施加额定电压，二次绕组开路(不接负载)的情况，称为空载运行。图6-3是普通双绕组单相变压器空载运行的示意图，为了分析方便，把一、二侧线圈分别画在两个铁心柱上。当一次绕组接电源电压1，一次绕组中通过的电流称为空载电流，

6、用符号表示。建立变压器铁心中的磁场，故又称为励磁电流。由于变压器铁心由硅钢片叠成，而且是闭合的，即气隙很小，因此建立工作磁通(主磁通)Φ所需的励磁电流并不大，其有效值约为一次绕组额定电流(长期连续工作允许通过的最大电流)的2.5％～10％。由物理学知识可知，主磁通在一次绕组中产生的感应电动势为＝－j4.44N1fΦm式中，f是电源频率；Φm是主磁通的最大值。第一节变压器图6-3变压器的空载运行第一节变压器第一节变压器第一节变压器图6-4变压器的负载运行第一节变压器第一节变压器第一节变压器3.变压器的阻抗变换作用在电子线路中，常利用变压器的阻抗变换功能来达到阻抗匹配的目的。在图6

7、-5a中，负载阻抗接在变压器二次侧，而图a中虚线框起的部分可以用一个等效的阻抗来代替，如图6-5b所示。所谓等效，就是在电源相同情况下，电源输入图a和图b电路的电压、电流和功率保持不变。第一节变压器图6-5变压器的阻抗变换作用第一节变压器第一节变压器第一节变压器第一节变压器第一节变压器第一节变压器第一节变压器第二节三相异步电动机交流电机主要分为同步电机和异步电机两大类，同步电机主要用作发电机，而异步电机则主要用作电动机。大部分机械用异步电动机作为原动机。据