常用电器剖析

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1、电工电子技术与技能（非电类少学时） 程周主编 中等职业教育课程改革国家规划新教材配套多媒体资源 1 7.5 常用低压电器 7 常用电器 7.1 照明灯具 7.2 变压变压器 1 2 3 7.3 交流电动机 4 5 *7.4 直流电动机 2 照明用的电光源依据产生的方式可以分为热辐射光源与气体放电光源。 热辐射光源发出的光是电流通过灯丝，将灯丝加热到高温辐射而产生。气体 放电光源是借助两电极之间的气体电离激发而发光的。 7.1 照明灯具 照明用光源的基本要求： 光效高，即用电少而亮度高，电源利用率高； 寿命长； 光色好 照明设备的性能指标： 光通量、光效和寿命。 照明用电电光源依据产产生方式分类

2、类 3 图7.1 白炽灯结构 7.1 照明灯具 1.白炽灯 白炽灯有插口式、螺口式两种，如图7.1为白炽灯结构。 4 图7.2 直管形荧光灯接线图 7.1 照明灯具 2.荧光灯 不同类型的荧光灯接线图如图7.2、图7.3和图7.4所示。 图7.3 环形荧光灯接线图 图7.4 U形荧光灯接线图 5 图7.5 高压钠灯结构图 7.1 照明灯具 3.高压钠灯 高压钠灯属于气体放电灯，这种灯的放电管中充有钠蒸气，并用两个电极接通， 其结构如图7.5所示。高压钠灯在安装时一般要求灯头在上，若灯头在下，灯泡轴 线与水平线夹角不应超过200 6 图7.6 三基色节能荧光灯结构示意图 7.1 照明灯具 4三基

3、色节节能荧荧光灯 三基色节能荧光灯结构示意图如图7.6所示。 三基色节能荧光灯的发光效率比普通荧光灯提高30左右。 7 图7.7 LED照明灯灯头 7.1 照明灯具 5LED灯 LED灯的主要器件是LED发发光二极管，LED是一种能够够将电电能转转化为为可见见光的 半导导体器件，它可以直接把电电能转转化成光能。LED照明灯灯头头如图图7.7所示。 8 7.1 照明灯具 常用电光源的适用场合如表7.1所示。 9 变压器是由铁心和线圈组成的。 铁心线圈 铁心 线圈 1. 铁心：硅钢片叠压而成 。小变压器也有用铁氧体或坡 莫合金替代硅钢片。 变压器铁心一般分为心式 和壳式两大类。 心式 壳 式 7.

4、2.1 变压器的基本结构 7.2 变压变压 器 10 7.2.1 变压变压 器的基本结结构 11 2. 线圈(绕组)：小容量多用高强度漆包线绕制而成 。一般有两个或以上绕组。接电源的绕组称为一次绕组 ，接负载的绕组称为二次绕组。 3变压器冷却装置: 油箱、散热器等。 4变压器的图形符号 1 2 3 4 1、2 为一次绕组 3、4 为二次绕组 u2 + - u1 + - u1、u2 分别为输入与输出电压 7.2.1 变压变压 器的基本结结构 12 1空载运行 一次绕组接电源，二次 绕组开路状态(如图示) k：匝数比 外加电压 u1， N1 中形成电流 i0 (空载电流)。 i0 产生工作磁通是

5、使 一次绕组 二次绕组 感应电动势 e1 感应电动势 e2 二次绕组与输出的空载电压 U2 因为 u1 e1，有效值 U1 E1= 4.44fN1 m u2 e2，有效值 U2 E2= 4.44fN2 m 7.2.2 变压器的工作原理 13 2变压器有载运行 一次、二次绕组电流有效值与匝数成反比。 在理想情况下 7.2.2 变压变压 器的工作原理 14 例 有一台降压变压器，一次绕组电压为 220 V， 二次绕组电压为 110 V，一次绕组为 2200 匝，若二次绕 组接入阻抗为 10 W 的阻抗，问变压器的变比、二次绕组 匝数，一次、二次绕组中电流各为多少? 解 变压器变比为 二次绕组匝数为

6、 二次绕组电流为 一次绕组电流为 7.2.2 变压变压 器的工作原理 15 在电源电压不变的条件下，变压器二次绕组电压 U2 与电流 I2 的关系，即外特性 U2 = f (I2) 电压调整率 电压调整率越小越好，一般为 3% 5%。 7.2.3 变压器的外特性 特点 这是因变压器自身 内阻抗压降引起的，U2 随负载 电流的增大而降低。 16 1变压器的功率损耗 外加电压固定时磁通固定，铁损不变，称固定损耗。 主要有两部分 铁损 铜损 磁滞损耗 涡流损耗 铜损的大小随电流变化而变化，称可变损耗。 2变压器的效率 效率 = 输出功率 输入功率 输出功率 输出功率 + 铁损 + 铜损 = 100%

7、 变压器效率一般在 95% 98% 以上，负载一般在 40% 60% 额定负载时效率最高。 7.2.4 变压器的损耗及效率 17 电力系统一般采用三相制供电，变压器均系三相变压 器。其工作原理与单相变压器相同。 三相变压器的结构 三套高压绕组 U1U2、 V1V2、W1W2(一次绕组)。 三套低压绕组 u1u2、v1v2 、w1w2(二次绕组)。 高压绕组 低压绕组 * 7.2.5 三相电力变压器 18 工作时，一次绕组根据额定电压和电力网线电压可以 接成星形或三角形；二次绕组根据供电需要可以接成星形 或三角形。 高压绕组 低压绕组 * 7.2.5 三相电力变压器 19 油浸式电力变压器 *

8、7.2.5 三相电力变压器 20 * 7.2.6 特殊变压器 一次、二次绕组共用一个绕组的变压器称为自耦变压器。 优点 设一次绕组匝数为 N1，二 次绕组匝数为 N2，则一次、二 次绕组电压之比和电流之比与 普通变压器相同，即 结构简单 节省材料 体积小 成本低 缺点 一次、二次绕组之间有电的 联系，使用时一定要注意安全， 要正确接线。 1.自耦变压器 21 自耦变压器错误接线 这种接法因 U2 端接地，此时连接灯泡的每根导线 对地的电压都是 200 V 以上，这对持灯人极不安全。 * 7.2.6 特殊变压器 22 外 形 图 * 自耦变压器可以用于升压 * 自耦变压器输出电压调节 把抽头制成

9、能够沿 线圈自由滑动的触点， 靠手柄转动活动能点移 动来调压。 一次绕组 U1U2 接 220 V 交流电压，u1u2 输出电压可在 0 250 V 范围内调节。 原 理 图 * 7.2.6 特殊变压器 23 在电工测量中，被测量的电量经常是高电压或大电流，为了保 证测量者的安全及按标准规格生产测量仪表，必须将待测电压或电 流按一定比例降低，以便于测量。用于测量的变压器称为仪用互感 器。 电压互感器 互感器 电流互感器 是降压变压器。一次绕组接待测高压，二次绕组接电 压表。 *需要 N2 N1；通常二次绕组额定电流设 计成标准值 5 A。 使用电流互感器时二次绕组不能开路。 （2）电流互感器

10、* 7.2.6 特殊变压器 25 * 7.2.6 特殊变压器 （b）图为电压 互感器外形图 （c）图为电 流互感器外形图 26 *用钳形电流表测量电流时不用断开电路，使用非常方便。 钳形电流表 将闭合铁心张开，被 测载流导线钳入铁心窗口 中，一次绕组 N1 = 1。铁 心上绕有二次绕组，与测 量表头连接，可直接读出 被测电流的数值。 *若被测电流较小，可将一次边绕成 N 匝，钳入铁心窗口 ，其测量值 * 7.2.6 特殊变压器 27 * 7.2.6 特殊变压器 为了起弧容易，电焊变压器的空载电压一般为 60 80 V，当电弧起燃后，焊接电流通过电抗器产生电压降 。调节电抗器上的旋柄可改变电抗的

11、大小以控制焊接电 流及焊接电压。维持电弧工作电压一般为 25 30 V。 电焊变压器是为满足电弧焊接的需要而设计制造的 特殊的变压器。 3.电焊变压器 28 主要有两部分：定子和转子 7.3.1 三相异步电动机的基本结构与旋转磁场 7.3 交流电动电动 机 三相笼笼型异步电动电动 机结结构如下图图所示。 29 7.3.1 三相异步电动机的基本结构与旋转磁场 1定子 定子是电动机的固 定部分。它包括： a机壳 b定子铁心 定子铁心由表面涂有绝缘漆的 硅钢片叠压而成内圆均匀分布槽孔 ； c硅钢片内嵌置三相定子绕组 。 (a)图为电动 机定子外形 (b)图为定子硅钢片 30 所以，定子绕组可以接成星

12、形或三角形。 当电动机每相绕组额定电压等于电源的相电压时，绕 组接成星形联结；等于电源的线电压时，绕组接成三角形 联结。 接线盒 三相异步电动机定子绕组属于三相对称负载 7.3.1 三相异步电动电动 机的基本结结构与旋转转磁场场 31 2 转子 是电动机的旋转部分。由转子铁心和转子绕组组成。 笼型转子 转子绕组又分笼型转子和绕线型转子。 转子绕组是在铁心槽内压进铜条，两端分别焊在两个铜环 上。中小型电动机一般用熔化的铝浇铸成转子绕组。 7.3.1 三相异步电动电动 机的基本结结构与旋转转磁场场 32 铁心是由厚的硅钢片叠压而成的圆柱体，其外圆周冲有槽 孔，以嵌置转子绕组。 铁心与笼型相同，但铁

13、心槽内嵌置对称三相绕组并作星形 联结。各相绕组首端通过滑环和电刷引到相应的接线盒里，在 起动和调速时可在转子电路中串入附加电阻。 绕线型异步电动机能获得较好的起动与调速性能。 绕线转子 接线示意图 7.3.1 三相异步电动电动 机的基本结结构与旋转转磁 场场 33 iU = Imsin t iV = Imsin( t 120 ) iW = Imsin( t + 120 ) iUiViW 相序 U1-V1-W1-U1 t i 0 iU iV iW U1 V1 W1 U2 V2 W2 定子绕组分布 定子绕组 U1 W2 V1 U2 W1 V2 + + + 绕组中形成三相对称电流。 对对 称称 三三

14、 相相 绕绕 组组 定子绕组作星形联结通入 三相对称电源。 2 三相异步电动机的旋转磁场 7.3.1 三相异步电动电动 机的基本结结构与旋转转磁场场 34 iU t = 0时 t i U1 V2 V1 U2 W1 W2 iU = 0 iV 为负值 iW为正值 N S 0 设：电流的流入端用 表示 iViW 电流的流出端用 表示 旋转磁场的产生 7.3.1 三相异步电动电动 机的基本结结构与旋转转磁场场 35 t t = 60时 i U1 V2 V1 U2 W1 W2 N S 60 iW = 0 iV 为负值 iU为正值 iUiViW 0 旋转磁场的产生 7.3.1 三相异步电动电动 机的基本结

15、结构与旋转转磁场场 36 t = 90时 U1 V2 V1 U2 W1 W2 N S 90 iU 为正值 iV 为负值 iW 为负值 t i iUiViW 0 旋转磁场的产生 7.3.1 三相异步电动电动 机的基本结结构与旋转转磁 场场 37 t = 180时 U1 V2 V1 U2 W1 W2 iU = 0 iV 为正值 iW 为负值 180 N S t i iUiViW 0 旋转磁场的产生 7.3.1 三相异步电动电动 机的基本结结构与旋转转磁场场 38 t = 0 U1 W2 V1 U2 W1 V2 N S 0 N t =180 U1 W2 V1 U2 W1 V2 S 180 t = 9

16、0 U1 W2 V1 U2 W1 V2 N S 90 t =60 U1 W2 V1 U2 W1 V2 N S 60 旋转磁场 7.3.1 三相异步电动电动 机的基本结结构与旋转转磁场场 39 空间相差 120 角的三相绕组，通入对称 三相电流时，产生的是一对磁极的旋转磁场, 当电流经过一个周期变化时，磁场也沿着顺 时针方向旋转了一周(在空间旋转的角度为 360)。 综上分析可以得出： 7.3.1 三相异步电动电动 机的基本结结构与旋转转磁场场 40 t i iUiViW 0 U1 V1 W1 U2 W2 V2 iU iW 90 60 0 U1 W2 V1 U2 W1 V2 N S 0 U1 W2 V1 U2 W1 V2 N S 60 相序 U1 - W1 - V1 - U1 U1 W2 V1 U2 W1 V2 N S 90 iV 改