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1、维修电工培训,轻工学院电气信息实验中心 主讲人： 吴宝江 张怡,讲 课 安 排,一、发电原理，单相和三相交流电； 二、输电、配电介绍，变压器原理； 三、交流电动机原理及使用； 四、安全用电介绍 ； 五、常用控制电器及电工测量； 六、电气原理图读图及继电接触控制系统； 七、CA6140机床等设备电气原理图； 八、晶闸管调速电路； 九、PLC应用；,一 发 电,1.1直流发电机,感生电动势E=BLV,换向环和电刷,一 发 电,1.2交流发电机,1.2 交流发电机产生交变电压,正弦交流电,1.3 正弦交流电的基本概念,正弦量： 随时间按正弦规律做周期变化的量。,+,_,正弦交流电的优越性： 便于传输
2、；易于变换； 便于运算； 有利于电器设备的运行； . . . . .,正半周,负半周,设正弦交流电流：,幅值、角频率、初相角成为正弦量的三要素。,1.3 正弦交流电的基本概念,频率与周期,周期T：变化一周所需的时间 （s）,角频率：,（rad/s）,幅值与有效值,有效值：与交流热效应相等的直流定义为交流电的有效值。,幅值：Im、Um、Em,交流,直流,注意： 交流电压、电流表测量数据为有效值,交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值,1.4 三相交流电,三相交流发电机,三个绕组在空间上相差120 在相位上也相差120 三个绕组分别是三个独立的单相电源，有效值大小相等。,图4.1.1 三相交流发电
3、机示意图,1.4.1 三相电压,1. 三相电压的产生,工作原理：动磁生电,图4.1.2 三相绕组示意图,图4.1.3电枢绕组及其电动势,三相电动势瞬时表示式,: 直流励磁的电磁铁,对称三相电动势的瞬时值之和为 0,三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。,三个正弦交流电动势满足以下特征,A B C A B C A C B A C B A,1.4.2. 三相电源的星形联结,(1) 联接方式,中性线(零线、地线),中性点,端线(相线、火线),在低压系统,中性点通常接地，所以也称地线。,相电压：端线与中性线间（发电机每相绕组）的电压,线电压：端线与端线间的电压,、Up,、Ul,(2) 线电压与相电压的
4、关系,根据KVL定律,由相量图可得,相量图,30,同理,3. 三相电源的三角形联结,1.4.3 负载星形联结的三相电路,三相负载,不对称三相负载： 不满足 ZA =ZB = ZC 如由单相负载组成的三相负载,1. 三相负载,分类,三相负载的联接 三相负载也有 Y和 两种接法，至于采用哪种方法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。,三相负载连接原则（1） 电源提供的电压=负载的额定电压；（2） 单相负载尽量均衡地分配到三相电源上。,2. 负载星形联结的三相电路,线电流：流过端线的电流,相电流：流过每相负载的电流,结论： 负载 Y联 结时，线电 流等于相电 流。,(1) 联结形式,N 电源中性点
5、,N负载中性点,(2) 负载Y联结三相电路的特点,1)负载端的线电压电源线电压 2)负载的相电压电源相电压,3)线电流相电流,4)中线电流,负载 Y 联结带中性线时, 可将各相分别看作单相电路计算,负载对称时,中性线无电流,可省掉中性线。,负载对称时，三相电流也对称。,负载不对称时,中性线无电流,不可省掉中性线。，否则无法保证每相电压是220V,负载不对称时，三相电流也不对称。,例1：照明系统故障分析,解: (1) A相短路,1) 中性线未断,此时A相短路电流很大，将A相熔断丝熔断，而 B相和C相 未受影响，其相电压 仍为220V, 正常工作。,在上例中，试分析下列情况 (1) A相短路: 中
6、性线未断时，求各相负载电压； 中性线断开时，求各相负载电压。 (2) A相断路: 中性线未断时，求各相负载电压； 中性线断开时，求各相负载电压。,此情况下，B相和C相的电灯组由于承受电压上所加的电压都超过额定电压（220V) ，这是不允许的。,2) A相短路, 中性线断开时,此时负载中性点N即为A, 因此负载各相电压为,(2) A相断路,2) 中性线断开,B、C相灯仍承受220V 电压, 正常工作。,1) 中性线未断,变为单相电路，如图(b) 所示, 由图可求得,某大楼为日光灯和白炽灯混合照明，需装40瓦 日光灯210盏(cos1=0.5)，60瓦白炽灯90盏(cos2=1), 它们的额定电压
7、都是220V，由380V/220V的电网供电。试分配其负载并指出应如何接入电网。这种情况下,线路电流为多少？,例2：,解: (1) 该照明系统与电网连接图,解: (1) 该照明系统与电网连接图,有功功率、无功功率、视在功率三个概念,例3：,某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又是什么原因？,解: (1) 本系统供电线路图,(2) 当P处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压，所以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度不变。,(3) 因为三楼灯多于
8、二楼灯即 R3 R2 , 所以三楼灯比 二楼灯暗。,解：(1)本系统供电线路图,二 输电、配电介绍，变压器原理,发电机组发出的电压一般为 6 10 KV。,2.1 电力系统简介,2.1.1 电力系统概述,电力是现代工业的主要动力，在各行各业中都得到了广泛的应用。电力系统是发电厂、输电线、变电所及用电设备的总称。,1. 发电,发电是将水力、火力、风力、核能和沼气等非电能转换成电能的过程。我国以水利和火力发电为主，近几年也在发展核能发电。,电力系统由发电、输电和配电系统组成。,2. 输电,输电就是将电能输送到用电地区或直接输送到大型用电户。输电网是由35KV及以上的输电线路与其相连接的变电所组成，
9、它是电力系统的主要网络。输电是联系发电厂和用户的中间环节。,输电过程中, 一般将发电机组发出的 610KV 电压经升压变压器变为 35500KV 高压，通过输电线可远距离将电能传送到各用户，再利用降压变压器将35KV高压变为 610KV 高压。,3. 配电,配电是由 10KV 级以下的配电线路和配电(降压)变压器所组成。它的作用是将电能降为 380/220V 低压再分配到各个用户的用电设备。,电力网的电压等级,高压：1KV及以上的电压称为高压。,有1, 3, 6, 10, 35, 110, 330, 550KV等。,低压：1KV及以下的电压称为低压。,有220，380V。,安全电压：36V以下
10、的电压称为低压。,我国规定的安全电压等级有：12V、24V、36V等。,电力系统的示意图,升压变电所,220kV,地区枢纽所,10kV,至用户,配电所,10kV,10kV,升压 变电所,220kV,220kV,220kV,输电线路,220kV,10kV,为保证供电的可靠性和安全连续性，电力系统将各地区、各种类型的发电机变压器、输电线、配电和用电设备等连成一个环形整体。,2. 2 工业企业配电,2.2.1 低压配电线路的结构,低压配电线路是由配电室(配电箱)、低压线路、 用电线路组成。,通常一个低压配电线路的容量在几十千伏安到几百千伏安的范围，负责几十个用户的供电。为了合理地分配电能，有效的管理
11、线路，提高线路的可靠性，一般都采用分级供电的方式。,即按照用户地域或空间的分布，将用户划分成供电区和片，通过干线、支线向片、区供电。整个供电线路形成一个分级的网状结构。,2.2 工业企业配电,2.2.2 低压配电线路的结构,低压配电线路是由配电室(配电箱)、低压线路、 用电线路组成。,低压配电线路的联接方式主要是放射式和树干式两种。,某校实验楼树形供电线路示意图,去教学楼,去宿舍 食堂,2层配电箱,11层配电箱,1层配电箱,去报告厅,实验楼,配电变压器,配电柜,2.3 变压器,2.3 变压器,2.3.1变压器的分类,2.3.2变压器的工作原理,一次、二次绕组互不相连，能量的传递靠磁耦合。,2.
12、3.3三相电压的变换,1) 三相变压器的结构,高压绕组： A-X B-Y C-Z,X、Y 、Z ：尾端,A、B、C ：首端,低压绕组： a-x b-y c-z,a、b、c：首端,x、y、z：尾端,2) 三相变压器的联结方式,联结方式：,高压绕组接法,低压绕组接法,三相配电变压器,动力供电系统（井下照明）,高压、超高压供电系统,常用接法:,变 压 器,2.3.4 电磁铁,电磁铁由线圈、铁心及衔铁三部分组成，常见的结构如图所示。,铁心,衔铁,衔铁,有时是机械零件 、工件充当衔铁,线圈,线圈,衔铁,铁心,线圈,铁心,2.3.5 应用实例 图示为应用电磁铁实现制动机床或起重机电动机的基本结构，其中电动
13、机和制动轮同轴。原理如下：,通 电,电磁铁 动作,拉开 弹簧,抱闸 提起,松开 制动轮,电机 转动,断 电,电磁铁 释放,弹簧 收缩,抱闸 抱紧,抱紧 制动轮,电机 制动,启动过程：,制动过程：,电动机的分类：,鼠笼式异步交流电动机授课内容： 基本结构、工作原理、 机械特性、名称意义等,三、交流电动机原理及使用,1.定子,3.1 三相异步电动机的基本结构,转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。,2.转子,鼠笼转子,铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。,(2) 绕线式转子,同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。,鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较：,鼠笼式： 结构简单、价格低廉、工作可靠
14、；不能人为改变电动机的机械特性。,绕线式： 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子 外加电阻可人为改变电动机的机械特性。,3.2 三相异步电动机的工作原理,3. 2. 1 旋转磁场,定子三相绕组通入三 相交流电(星形联接),1.旋转磁场的产生,规定,()电流出,()电流入,三相电流合成磁场 的分布情况,合成磁场方向向下,合成磁场旋转60,合成磁场旋转90,o,分析可知：三相电流产生的合成磁场是一旋转的磁场 即：一个电流周期，旋转磁场在空间转过360,取决于三相电流的相序,2.旋转磁场的旋转方向,结论： 任意调换两根电源进线，则旋转磁场反转。,3.旋转磁场的极对数P,当三相定子绕组按图示排列时，
15、产生一对磁极的旋转磁场，即：,若定子每相绕组由两个线圈串联 ，绕组的始端 之间互差60，将形成两对磁极的旋转磁场。,极对数,旋转磁场的磁极对数 与三相绕组的排列有关,4.旋转磁场的转速,工频：,旋转磁场的转速取决于磁场的极对数,p=1时,p=2时,旋转磁场转速n0与极对数 p 的关系,3. 2. 2 电动机的转动原理,1. 转动原理,A,X,Y,C,B,Z,定子三相绕组通入三相交流电,感应电动势 E20,电磁力F,3. 2. 3 转差率,旋转磁场的同步转速和电动机转子转速之差与 旋转磁场的同步转速之比称为转差率。,由前面分析可知，电动机转子转动方向与磁场 旋转的方向一致，但转子转速 n 不可能
16、达到与旋转磁场的转速相等，即,如果:,因此，转子转速与旋转磁场转速间必须要有差别。,异步电动机运行中:,转子转速亦可由转差率求得,转差率s,例1：一台三相异步电动机，其额定转速 n=975 r/min，电源频率 f1=50 Hz。试求电动机的极对数和额定负载下的转差率。,解：,根据异步电动机转子转速与旋转磁场同步转 速的关系可知：n0=1000 r/min , 即,p=3,额定转差率为,上次课重点内容,单相交流电和三相交流电的特点、电源及负载的接法； 工业企业的配电、照明的配电； 了解单相变压器原理，三相变压器绕组接法； 三相异步电动机的结构、转动原理，转速与极对数的关系、转差率的概念；,电动机在额定负载时的转矩。,1.额定转矩TN,额定转矩,(N m),如某普通机床的主轴电机(Y132M-4型) 的额定功率为7.5kw, 额定转速为1440r/min, 则额
