电机电器课件(精品)

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1、淮安信息学院电气工程系,电机与电气控制多媒体课件,制作：李瑞年,2,多媒体重点讲次,返回,3,第一讲：变压器基本知识,本讲主要内容,一、 变压器的构造和基本原理 二、变压器的运行分析 三、单相变压器的空载与短路试验 四、 变压器的运行特性,返回,变压器感性认识（图片）,5,一、 变压器的构造和基本原理,（一）变压器的构造及其分类,高压测,油枕,散热管,主箱体,变压器是一种利用电磁原理工作的静止装置。其主要功能是变换（升高或降低）电压。,低压测,6,（一）变压器构造,图 单相变压器的铁心和绕组 a心式铁心，同心式绕组； b壳式铁心，交叠式绕组； 1铁轭，2铁心柱，3低压绕组，4高压绕组。,图 三

2、相心式变压器铁心和绕组 1铁心柱，2铁轭，3绕组。,1、铁心：提供磁路，分为心式结构和壳式结构两种；,7,2、绕组：建立磁场。 按高低、压 在铁心上放置方式的不同，绕组有同心式和交叠式。 按电压高低分为一次（原方）绕组，二次（付方）绕组。 3、附件 油箱：散热，绝缘，保护铁心和绕组不受外力和潮气浸蚀。 油枕：储油，减少油箱内油和空气的接触。 气体继电器：瓦斯保护。 绝缘套管：引出线。 分接开关：调整变压比。,（一）变压器构造,8,4、变压器的分类,1）按相数的不同：变压器可分为单相变压器、三相变压器； 2）按绕组数目不同：变压器可分为双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器； 3）

3、按冷却方式不同：变压器可分为油浸式变压器、充气式变压器和干式变压器。油浸式变压器又可分为：油浸自冷式、油浸风冷式和强迫油循环变压器。 4）按用途不同：变压器可分为电力变压器、特种变压器、仪用互感器、试验用的高压变压器等。,9,（二）变压器的基本工作原理,1、相关名称： 一次绕组，匝数N1； 二次绕组，匝数N2 2、工作条件： 一次侧要加交变电压。,3、磁场分布： 主磁通：大部分经过磁阻很小的铁心闭和，与一次、二次绕组同时交链。 漏磁通：很少一部分磁通经过磁阻很大的油或空气闭合。,10,4、变压器工作原理： 一次绕组通电，产生变化磁通，交链到二次侧，在二次侧感应出电势。 5、变压器特点： a.变

4、压器只能传递交流电能，而不能传递直流电能； b.他只能改变交流电压或电流的大小，不改变频率；,（二）变压器的基本工作原理,11,（三）变压器的铭牌数据,1、变压器的型号 例如： SL7 200/30 2、变压器的额定值 (1)额定容量,(2)额定电压U1NU2N 是指变压器空载时，各绕组端头电压的保证值，对三相变压器指的是线电压。 (3)额定电流I1NI2N (4)额定频率f,12,二、变压器的运行分析,1、空载运行时的物理情况 二次侧空载所以i2=0，U2=E2 一次侧电流i0 叫空载电流（或励磁电流）； 输出功率P2 =0，所以输入功率P1 为空载功率,数值较小；,（一）变压器的空载运行,

5、13,（二）变压器的负载运行,二次侧:,负载上的电压：,一次侧:,14,E2=kE U2=kU2 I2= I2/ k， r2=k2r2 x2=k2x2,等效关系,（二）变压器的负载运行,15,三、单相变压器的空载与短路试验,（一） 变压器的空载实验,1实验目的：测量空载电流I0，空载损耗（铁损）P0，计算励磁阻抗Zm，电压比K。 2实验方法：将低压绕组接额定电源，高压绕组开路。,进行变压器试验的目的就是为了测量变压器的几个重要参数。,3计算变压器参数 Zm=U/I0 rm=P0/I02 xm2= Zm2 -rm2,16,（二）变压器的短路实验,1实验目的：测定短路阻抗Zk 2实验方法： (1)

6、将高压绕组通过调压器接到交流电源上，低压绕组短路，并按图示方式接入有关测量电表。 (2)一次测电压要从零开始调起，一次电流表指示达到额定值为止。,3计算变压器参数 Zsh=Ush/Ish rsh=Psh/Ish2 xsh2= Zsh2 - rsh2,17,三、 变压器的运行特性,（一）电压变化率 电压变化率：反映二次侧端电压随负载变化的程度 电压变化率与三个因素有关： 1、变压器负载电流大小； 2、与负载的性质； 3、与变压器的阻抗参数。,（二）变压器的外特性 变压器的外特性：当一次侧端电压与功率因数均为常数，变压器二次侧绕组的端电压随负载电流的变化关系。即U2 = f(I2)。 变压器的外特

7、性的变化与负载的性质有关。,18,（三）变压器的效率和效率特性,1、变压器的效率：输出功率与输入功率之比的百分比。 2、变压器的效率特性： 通过公式推导与试验可得到效率特性曲线如图所示，变压器的效率开始时随负载的增加而增加，在Pcu=PFe时有最大效率，这一点在额定负载的二分之一处附近。,效率特性曲线,返回,课后任务： 1、已知电源、负载和变压器参数，求变压器的电流、电压。 2、设计变压器空载实验步骤，并画出实验电路。,独立完成,20,本讲主要内容,一、直流电机的工作原理 二、直流电机的结构与分类 三、直流电机铭牌数据 四、直流电机电枢电势和电磁转矩 五、直流电机的磁场和换向问题（选讲）,第三

8、讲：直流电机基本知识,返回,直流电动机感性认识（图片）,22,一、直流电机的工作原理,（一）直流电动机的基本工作原理 1）直流电动机模型,电枢绕组,电刷,换向片,转动方向,磁极,23,2）、直流电机的基本工作原理,a. 电磁感应定律的应用（左手定则） b.换向器的作用：保证流入的磁极下的电流方向不变（直流电） c. 基本工作原理 通过电刷将直流电源加到电动机换向器上，换向器与电枢线圈相连，电枢中有电流流过，电枢电流受磁场作用力而使得电枢转动。由于电刷和换相器的作用，每一极性下的导体中的电流方向始终不变，产生单方向的电磁转矩，使电枢向一个方向旋转，这就是直流电动机的基本工作原理。,24,（二）直

9、流发电机的基本工作原理,同一台电机，既可作电动机运行又可作发电机运行的原理，在电机理论中称为可逆原理。 当原动机以某一转速拖动转子（电枢）旋转，电枢绕组切割磁力线，产生感应电动势，形成感应电流，通过电刷流过负载，实现机械能转换成电能。,U,+,N,S,Ia,这是输入机械转距,这是输出电流,这是负载,发电机：电枢电流与电枢电压方向相反，输入转距，输出电能,电动机：电枢电流与电枢电压方向相同，消 耗电能，输出转距；,25,二、直流电机的结构与分类构造,（一）定子 组成：机座、主磁极、换向极、端盖、 轴承、和电刷等。 作用：产生磁场、支撑作用。 1）主磁极 组成：由主极铁心、励磁绕组组成、 作用：产

10、生工作磁场。,机座,磁极,励磁 绕组,直流电动机定子结构,2）换向极（图中未画出） 组成：由 铁心、 绕组组成。换向极绕组与电枢绕组串联。 作用：改善电机的换向性能，防止产生电弧火花。 3）电刷装置 接通外电路与电枢绕组。和换向器一起将绕组内交流电转换为外部直流电。 4）机座 固定与支撑作用，另外也是磁路的一部分。,26,二、直流电机的结构与分类构造,转子,换向器,（二）转子（电枢） 包括电枢铁心、绕组、换向器和转轴等,1）电枢铁心：由0.350.5mm厚的硅钢片叠制而成。 2）电枢绕组：由绝缘导线绕制的电枢线圈组成 3）换向器：由绝缘材料相隔的铜片做成，并固定在轴上。,转子,换向器,27,二

11、、直流电机的结构与分类分类,根据励磁线圈和转子绕组的联接关系，励磁式的直流电机又可细分为：,他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。,并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。,串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。,复励电动机：励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。,28,直流发电机的构造原理,直流发电机的分类与此类同，只是在示意图中要注意各项参数的方向。 电动机：电枢电流与电枢电压方向相同，消耗电能，输出转距； 发电机：电枢电流与电枢电压方向相反，输入转距，输出电能；,U,+,N,S,Ia,这是输入机械转距,这是输出电流,这是负载,29,三、直流电机铭牌数据

12、,直流电机的额定数据主要有以下几种。 1、额定容量（功率）PN （单位：KW） 直流电动机 PN =UNINN （输出机械能） 直流发电机 PN =UNIN （输出电能） 2、额定电压UN （单位：V） 在额定情况下，电刷两端输出（发电机）或输入（电动机）的电压。 3、额定电流IN （单位：A） 在额定情况下，电刷流入或流出的电流。 4、额定转速nN （单位：r/min） 在额定功率、额定电压、额定电流时电机的转速。 5、额定励磁电流IfN （单位：A） 6、铭牌上没有的额定值：额定转矩TN 、额定效率N 其中TN =9.55 PN / nN N ：在带额定负载运行是，输出机械功率与输入功率之

13、比。,30,四、直流电机电枢电势和电磁转矩,ex=BavLv每根导体；,当每极磁通量为常值时,感应电势与转速成正比; 当转速恒定时,感应电势与磁通量成正比,而与磁通量密度的分布无关; ,电刷在磁极的中心线上,即与位于两极中间处的元件相连，得到的感应电势最大。,每根导体；,整个电枢,整个电枢,2.电磁转矩,1.感应电势,返回,独立完成,课后任务： 讨论直流电动机换向器周围的“环火” 问题和解决办法 。,32,第六讲：三相交流电动机基本知识,本讲主要内容：,一、 三相异步电动机的工作原理 二、三相异步电动机的基本结构 三、 三相异步电动机的铭牌数据,返回,交流电动机感性认识,35,异步电动机原理模

14、型,e,i,磁铁,闭合线圈,人为转动,感应电流受力而旋转,感生电流,36,一、 三相异步电动机的工作原理,三相异步电动机的简图，外部是定子铁心，内部是转子铁心，二者之间是均匀的气隙。定子铁心中嵌放三相定子绕组，每相绕组均只有一个线圈，分别是AX 、BY 、CZ ，三相绕组对称放置，空间互差120。定子绕组外接三相电源，流经绕组的电流三相对称，相序为ABC，,1、旋转磁场的产生,为了研究磁场的变化情况，选取t = 0、t = 90、t = 210、t = 330四个时刻，如图所示。三相电流产生了一个两极磁场（一对磁极），随着电流的交变，磁场在空间发生旋转，产生一个旋转磁场。,产生旋转磁场的条件

15、一是空间对称的三相定子绕组; 二是通入三相对称电流。,37,由图可以看出，当某一相绕组中的电流达到最大值时，旋转磁场的轴线方向与该相绕组的轴线重合。三相电流是按相序先后达到正向最大值的，所以，旋转磁场的旋转方向取决于绕组中三相电流的相序。,2、旋转磁场的转向,图中，三相电流相序为ABC，三相绕组AX 、BY 、CZ按顺时针方向排列，绕组中的电流按顺时针方向先后达到最大值，故旋转磁场的转向为顺时针。 如果将定子绕组的三相电源线中的任意两相交换，则绕组中三相电流的相序即由顺时针变为逆时针，旋转磁场也相应地逆时针反向旋转。,38,图中的每相绕组由两个线圈串联组成，如A相绕组由线圈AX与AX串联成AXAX，首端为A，末端为X.。各相绕组首端之间相差60空间角度，末端之间相差60空间角度，均匀分布在定子铁心中。,3、旋转磁场的转速,选取t = 0、t = 120、t = 240、t = 360四个时刻，可以看出，图2中的旋转磁场有两对磁极，即p = 2。同样，若每相绕组由三个线圈串联组成，并在定子铁心中均匀排列，则可产生3对磁极的旋转磁场。,结 论 旋转磁场的转速 n1 取决于电流频率 f 和磁极对数 p。,39,4、工作原理,三相交流电源接通三相定子绕组,定子绕组产生三相对称电流,三相对称电流在电机内部建立旋转磁场,旋转磁场与转子绕组产生相对运