電機變壓器教案全

1、緒言一、 電機在電能產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換中的的作用1、電能的產(chǎn)生。原動機帶動三相同步發(fā)電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生三相電能。2變壓器的作用。廣泛用于遠距離輸電。3、電動機的作用。由此可見、電機、變壓器在電能利用的三個重要環(huán)節(jié)上（產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換），都起到不可替代的作用。二、 電機發(fā)展概況：近代電機發(fā)展的主要成就表現(xiàn)在以下幾個方面：1、 電機容量的不斷提高。2、 中、小電機的技術(shù)及經(jīng)濟指標不斷地提高。3、 電機制造中不斷應用新技術(shù)、新材料。4、 新型的特種電機不斷出現(xiàn)。三、 本課程的任務和要求掌握變壓器、異步電動機、直流電動機的結(jié)構(gòu)、原理、主要特性、使用和維護知識。第一單元 變壓器的分類、結(jié)構(gòu)和工作原理課題一 變壓

2、器的分類和用途變壓器是利用電磁感應原理制成的靜止電氣設備。它能將某一電壓值的交流電變換成同頻率的所需電壓值的交流電。以滿足高壓輸電、低壓供電及其他用途的需要。 一變壓器的用途1、 變壓器的工作原理實際上是利用電磁感應原理，把一次的電能傳給二次的負載。2、 變壓器的效率一般很高，容量越大，效率越高。3、 在電能的輸送過程中，總是把電壓提高，因為傳輸一定的電功率，電壓越高，電流也就越小。這樣即可以節(jié)省導線(截面積小)和其他架設費用也可以減少送電時導線上的損耗() 4、 電力系統(tǒng)中使用的電力變壓器可分為升壓、降壓和配電變壓器。5、 改變交流電壓、交流電流、變換阻抗及改變相位。二變壓器的分類 表11

3、課題二 變壓器的結(jié)構(gòu)與冷卻方式一 變壓器的結(jié)構(gòu)（油浸式為例）變壓器的主要部分是繞組和鐵心，由他們組成器身。圖見書712頁1變壓器的繞組（1） 作用：繞組是變壓器的電路部分。（2） 材料：常用絕緣銅線或鋁線繞制而成。（3） 繞組命名：接電源的繞組稱一次繞組。接負載的繞組稱二次繞組。也可按繞組所接電壓高低分為高壓繞組和低壓繞組。（4）繞組類型：按繞組繞制方式不同可分為同心繞組和交疊繞組兩種類型。A 同心繞組 同心繞組是將一次、二次側(cè)線圈套在同一鐵心柱的內(nèi)外層，一般低壓繞組在內(nèi)層，高壓繞組在外層。 圖見書7頁B交疊繞組將高、低壓線圈繞成餅狀，沿鐵心軸向交疊放置，一般兩端靠近鐵軛處放置低壓繞組，有利于

4、絕緣。多用于殼式、干式變壓器及電爐變壓器中。圖見書7頁。2變壓器的鐵心（1）作用：鐵心是主磁通m的通道，也是安放繞組的骨架。為了提高鐵心導磁能力，使變壓器容量增大，體積減小，效率提高，采用性能好的導磁材料是很關鍵的。（2）材料：用硅鋼片疊裝而成。有冷軋和熱軋之分。（3）類型：鐵心因線圈的位置不同，可分成芯式和殼式兩類。A 芯式指線圈包著鐵心，適用于大容量、高電壓。電力變壓器大多采用此結(jié)構(gòu)。B殼式是鐵心包著線圈，工藝復雜，除小型干式變壓器外很少采用。圖見書5頁 (4)裝配工藝：分為對接式和疊接式。二 主要附件1油箱：里面裝滿了變壓器油。變壓器油保護鐵心和繞組不受潮，又有絕緣和散熱的作用。 2 儲

5、油柜：也稱為油枕。隔絕空氣，避免潮濕空氣侵入。3氣體繼電器（瓦斯繼電器）：11頁圖1-5 當變壓器發(fā)生故障時，器身就會過熱使油分解產(chǎn)生氣體。使氣體繼電器動作，切斷電源，避免故障擴大。4分接開關：用來控制輸出電壓在允許范圍內(nèi)變動。一般裝在一次側(cè)（高壓邊）。 分無勵磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種。5絕緣套管：將繞組輸入輸出從箱內(nèi)引到箱外。由外部的磁套和中間導電桿組成。6.安全氣道和壓力釋放閥：安全氣道又稱防爆管。保護油箱防止爆裂?，F(xiàn)改用壓力釋放閥。7測溫裝置：就是熱保護裝置。監(jiān)測油溫和繞組溫度。三 冷卻方式1變壓器的發(fā)熱： 變壓器在室溫為35額定工作時，繞組中溫度最高，鐵心次之。冷卻方式：9頁課題三 變壓器

6、的原理 一工作原理：把變壓器一次側(cè)接在交流電源上，一次側(cè)有交變電流流過，這個電流將在鐵心中產(chǎn)生交變磁通，從而在一次側(cè)產(chǎn)生自感電動勢，在二次側(cè)產(chǎn)生互感電動勢，將能量傳遞給負載。由于一次側(cè)、二次側(cè)匝數(shù)不等，所以輸出電壓也發(fā)生變化。二空載運行1.空載運行：變壓器一次側(cè)加額定電壓，二次側(cè)開路即為空載運行。 圖見書13頁2.理想變壓器 不計繞組的電阻、鐵心的損耗、磁通中的漏磁通和磁路飽和的影響，這樣的變壓器就稱為理想變壓器。它只是單純的電感電路。（1）空載電流：空載運行時流過一次側(cè)繞組的電流。 作用：產(chǎn)生主磁通，為Pcu,Pfe提供能量。（2）向量圖的畫法：（3）感應電動勢E的計算：由法拉第電磁感應定律

7、 =-N/t 可推出 E=4.44fNm m- 主磁通幅值，Wb; f- 頻率,Hz; E- 感應電動勢有效值,V.U1=E1=4.44fN1m m= U1/4.44fN1 當U1,f一定時，m為一定值。U02=E2=4.44FN2m(4)變壓器的變壓比KK的定義是一次側(cè)繞組相電動勢E1與二次側(cè)繞組相電動勢E2之比?？傻霉剑篕=E1/E2=U1/U02=N1/N2N1- 一次側(cè)繞組匝數(shù);N2- 二次側(cè)繞組匝數(shù).3實際變壓器(1) 漏磁通及其產(chǎn)生的電壓降 圖及方程式見書14頁(2) 勵磁電流IO和空載損耗PO實際變壓器的鐵心中有鐵耗（磁滯與渦流損耗），它會消耗一部分輸入功率。鐵耗角很小。PO較

8、小。詳見書14頁一、 負載運行1、原理圖及電壓方程式 ： 詳見書15頁（1） 當輸入電壓U1不變時，輸出電壓U2的穩(wěn)定性主要由Zs1、Zs2決定。（2） 二次側(cè)電路的功率因數(shù)主要由負載決定。2、磁動式平衡方程式及電流比 ： 詳見書15頁2.電壓方程式3阻抗變換 變壓器一次側(cè)接交流電源，對電源來說是一個負載。其輸入阻抗為Z1=U1/I1,而變壓器二次側(cè)輸出又接了負載，電壓、電流、負載之間存在Z2=U2/I2=Zfz關系。經(jīng)過變壓器把Z2接到電源上和不要變壓器直接把Z2接到電源上,兩者是完全不一樣的，這里變壓器起到改變阻抗的作用。 圖見書17頁變換公式由于 U1=KU2 I1=I2/K Z1=U1

9、/I1 Z2=U2/I2 可得阻抗變換公式Z1=U1/I1=KU2/I2/K= KU2/I2= KZ2這說明負載Z2經(jīng)過變壓器以后阻抗擴大了K倍。阻抗匹配：負載阻抗等于電源內(nèi)阻時，負載才能得到最大輸出功率。例11 見書17頁 4 變壓器的外特性 變壓器一次側(cè)輸入額定電壓和二次側(cè)負載功率因數(shù)一定時，二次側(cè)輸出電壓與輸出電流的關系稱為變壓器的外特性，也稱為輸出特性。通常用曲線表示。 圖見書18頁當二次側(cè)感性或阻性負載電流I2增加時，由于漏阻抗Zs1、Zs2 的影響，使輸出電壓下降，即外特性是下降的。如果負載變成容性時，負載電流增加使輸出電壓升高，即外特性是上翹的。5電壓調(diào)整率 一般情況負載都是電感

10、性的，所以變壓器輸出電壓U2是隨輸出電流I2的增加而略有下降的，下降的程度與Zs1、Zs2及cos有關，通常用電壓調(diào)整率U來表示電壓變化的程度。 詳見書18頁6 變壓器的損耗和效率（1）鐵耗PFe（2）銅耗PCuPCu=（I2/I2N）PCuN PK負荷系數(shù)= I2/I2N 銅耗PCu是隨負載電流I2的變化而變化的，所以也稱可變損耗。（3） 效率 是輸出功率與輸入功率之比。 公式見書18頁 效率曲線見書20頁當PCu = PFe 時變壓器的效率最高。此時： =例12 見書20頁課題四 變壓器的空載試驗與短路試驗一、 空載試驗1、目的和方法本實驗可測定變比K、空載電流Io、空載損耗功率Po和勵磁

11、阻抗Zm等。試驗電路見書22頁2、試驗內(nèi)容和步驟3、試驗的實際意義（1）可以測出變壓器的鐵耗PFe,空載損耗是鐵耗和銅耗之和，即PO=PFe+PCu,因為空載電流Io很小，所以銅耗可忽略不計，可近似認為PO PFe， 而PFem，當一次側(cè)電壓U1不變時，m不變，PFe為常數(shù)，所以PFe也稱不變損耗。（2）通過空載損耗Po的測試，可以檢查鐵心材料的質(zhì)量、裝配工藝的質(zhì)量和繞組的匝數(shù)是否正確、有否匝間短路。二 單相變壓器短路試驗1目的本實驗的目的是測出變壓器的額定銅耗PCuN、短路電壓UK、短路阻抗ZK。2 試驗電路見書24頁3 試驗內(nèi)容和步驟4 短路試驗的實際意義（1） 測出PCuN PK(功率表

12、的讀數(shù)），可供變壓器計算銅耗用。（2） 測出UK和ZK， 它反映一次側(cè)繞組在額定電流時的內(nèi)部壓將及內(nèi)部阻抗，可以用來分析變壓器的運行性能。 詳見書25頁三 試驗應注意事項第二單元 變壓器繞組的極性與連接課題一 單相變壓器繞組的極性一、 極性的意義直流電源的極性、交流電源的極性、單相變壓器的極性1單相變壓器繞組的極性：指變壓器一次側(cè)、二次側(cè)繞組在同一磁通作用下所產(chǎn)生感應電動勢的相位之間的相互關系，通常用同名端來標記。同名端：被同一磁通所穿過的兩線圈電動勢極性相同的一端就稱為同名端。用“*”“.”表示。異名端:不是同極性的兩端就稱為異名端。沒有被同一個交變磁通所貫穿的線圈，它們之間就不存在同名端的

13、問題。例題2-1 28頁2.繞組的連接和極性的重要性1、 繞組串聯(lián)時（1） 正向串聯(lián)：也稱為首尾相連，即把兩個線圈的異名端相連，總電動勢為兩個電動勢相加，電動勢會越串越大，E=E1+E2 圖見書28頁。（2） 反向串聯(lián)：也稱尾尾相連（或首首相連），總電動勢為兩個電動勢之差，電動勢將變小E=E1-E2，圖28頁。（3） 正因為正、反向串聯(lián)的總電動勢相差很大，所以常用此法來判別兩個繞組的同名端。2、 繞組并聯(lián)時：圖見書28頁（1） 同極性并聯(lián)：1與2大小一樣，則兩個繞組回路內(nèi)部的總電動勢為零，不會產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)流。I環(huán)=(E1-E2)/（Z1+Z2）=0 。變壓器并聯(lián)應符合這種條件。 1與2大小不等，

14、則兩個繞組回路內(nèi)部的總電動勢不為零，外部不接負載時，也會產(chǎn)生一定的環(huán)流。I環(huán)=(E1-E2)/（Z1+Z2） 嚴重時甚至燒壞繞組。2）反極性并聯(lián)：圖見書29頁 兩個繞組回路內(nèi)部的環(huán)流I環(huán)=(E1-E2)/（Z1+Z2）將很大，甚至燒壞線圈，這種接法是不允許的。二、 變壓器繞組極性的測定1、 直觀法：通過繞制方向判定極性 見書28頁2、 儀表測試法：（1） 直流法 ：用1.5V或2-6V的蓄電池和直流電流表或直流電壓表。 見書29-30頁（2） 交流法：見書31-33頁 例2-2課題二 三相變壓器及連接及連接組別一、三相變壓器的磁路結(jié)構(gòu) 1、三相組式變壓器的磁路 它的三個單相變壓器鐵心磁路是各自

15、獨立的，只要三相電壓平衡，則磁路也是對稱一樣的，每只變壓器可作為單相變壓器來分析。 圖見書34頁。 2、三相芯式變壓器的磁路三相芯式變壓器有三個鐵心柱，供三相磁通分別通過。在三相電壓平衡時，磁路也是對稱的，總磁通=+=0 ，所以就不需要另外的鐵心來供通過。圖見書34頁。 變壓器鐵心必須接地，以防感應電壓或漏電。而且鐵心只能一點接地，以免形成閉合回路，產(chǎn)生環(huán)流。二、三相芯式變壓器繞組的連接 1、三相繞組的首尾判別判別的準則是：磁路對稱，三相總磁通為零。如果一次側(cè)一相首尾接錯，會破壞三相磁通的相位平衡，即0，結(jié)果磁通就不能從鐵心中返回，而要從空氣和油箱中繞走。這就使磁阻大大增加，使空載電流IO也隨

16、之增加，尤其是反接的一相空載電流IO更大，后果是嚴重的，所以決不允許接錯首尾。首尾的判別方法：見書35頁。（1）直流法（2）交流法2三相繞組的連接（1）星形接法 39頁二次側(cè)星形接法，如果首尾接反的話，會出現(xiàn)三相電動勢不對稱，明顯反映在三個線電壓大小不一樣，其中兩個線電壓與相電壓一樣大，僅有一相線電壓為倍相電壓大，因此可用測量二次側(cè)線電壓的大小來判斷二次側(cè)星型接法是否接對。A星型接法的優(yōu)點： B星型接法的缺點： (2)三角形接法 39頁A 可分為正相序和反相序兩種接法。見書39頁 一次側(cè)一相首尾接反，會使空載電流IO急劇增加，后果是嚴重的，所以決不允許接錯首尾。二次側(cè)繞組正確接法時，閉合回路的

17、三相電動勢之和為零，即總=+ + =0，所以也就不產(chǎn)生環(huán)流。這時任意打開回路中一個節(jié)點，測量該節(jié)點兩端所得的電壓，成為三角形的開口電壓，其值應該為零。若其中一相接反，則E總=2E相 它將在閉合回路中產(chǎn)生很大的環(huán)流，是絕不允許的。因此，只要測量一下三角形接法的開口電壓是否為零，就可以斷定二次側(cè)三角形接法是否接對了。圖見書39頁B三角形接法的優(yōu)點：見書39頁C三角形接法的缺點：見書39頁三 用交流法測定三相變壓器繞組的極性 1.試驗線路2操作步驟（1）測定一次側(cè)三相繞組的首尾（2）測定每相一次側(cè)、二次側(cè)繞組的極性課題三 三相變壓器繞組的連接組別 一、連接組 1 一次側(cè)繞組三角形接法用D表示，星型接

18、法用Y表示，有中線時用YN表示。二次側(cè)繞組分別用d、y、yn表示。一次側(cè)、二次側(cè)繞組的不同接法，形成了不同的連接組別，也反映出三相變壓器高、低壓繞組線電動勢的相位關系。用時鐘表示法。 2 時鐘表示法：把一次側(cè)線電壓向量為長針，永遠指向12點位置；相對應二次側(cè)線電壓向量為短針，它指幾點鐘，連接組別的標號就是幾。3國家標準規(guī)定了五種常用的連接組：Y.yn0 Y,d11 YN,d11 YN,y0 Y,y0二、連接組別的判別方法：見書42-43頁課題四 電力變壓器的銘牌及參數(shù)的簡單計算一、 電力變壓器的銘牌銘牌上記載了變壓器的型號及各種額定數(shù)據(jù)。書44頁1、 型號和含義：表示變壓器的結(jié)構(gòu)特點、額定容量

19、（kVA）和高壓側(cè)的電壓等級（kV）。例SL9800/10 44頁2、 額定電壓（U1N /U2N）詳見書44頁 單位是V。3、 額定電流（I1N/I2N）詳見書44頁4、 額定容量（SN）單位是kVA,也稱視在功率。 5、額定頻率 6 溫升T ：詳見書44頁冷卻方式、絕緣水平、其它數(shù)據(jù)：詳見書44頁二、 新型變壓器簡介 ：詳見書45-46頁三、 變壓器參數(shù)的簡單計算 ：詳見書44-45頁第三單元 變壓器并聯(lián)運行、維護和檢修課題一 三相變壓器的并聯(lián)運行一、 并聯(lián)運行的原因（1） 當某臺變壓器需要檢修或故障時，就可以由備用變壓器并列運行，以保證不停電，從而提高了供電質(zhì)量。（2） 當負載隨晝夜、季

20、節(jié)而波動時，可根據(jù)需要將某些變壓器斷開（稱為解列）或投入（稱為并列）以提高運行效率，減少不必要的損耗。（3） 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，供電站的用戶不斷增加，需擴展容量而增加變壓器并列的臺數(shù)。 當然并列的臺數(shù)也不能太多，因為如單臺機組容量太小，會增加損耗，增加投資和成本，也會使運行操作復雜化。二、 變壓器并聯(lián)運行的條件必須符合以下三個條件的變壓器才可以并連運行1、 一次側(cè)、二次側(cè)的電壓分別相等，即變比K相等。兩個線圈要并聯(lián)必須要電壓相等、極性相同，才不會產(chǎn)生環(huán)流。 I環(huán) = 如果兩臺二次側(cè)電壓不同的變壓器負載運行時，兩臺變壓器的承載也不平衡，電壓偏大的一臺承載過大。為此規(guī)定了兩臺變壓器的一次側(cè)、二次

21、側(cè)的電壓分別相等，變壓比K的誤差不允許超過%。2、 連接組別應相同如果連接組別不同，即使二次側(cè)電壓大小一樣，但因相位不同，他們并聯(lián)后，仍會產(chǎn)生內(nèi)部電動勢差，而導致產(chǎn)生環(huán)流。3、 短路阻抗（阻抗電壓）要相等前面兩個條件是關系到并聯(lián)時是否會產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)流，而這個條件關系到運行時的負載分配是否合理。公式說明了一個重要規(guī)則，即變壓器并聯(lián)運行時的負載分配（即電流分配）與變壓器的阻抗電壓成反比。因此要求它們的U都一樣。如果它們的U不相等，那么U小的變壓器承受的電流就相對大些，就首先過載。并聯(lián)運行的變壓器容量之比不宜大于3：1，U要盡量接近，相差不大于10%。三 并聯(lián)運行的接線課題二 變壓器的維護及檢修第四單

22、元 特殊用途的變壓器課題一 自耦變壓器自耦變壓器一次側(cè)、二次側(cè)共用一個繞組，一次側(cè)、二次側(cè)繞組不但有磁的聯(lián)系，還有電的聯(lián)系。圖見書54頁。 U1/U2 E1/E2=N1/N2 =K 1 I=I= I 繞組中公共部分的電流：I= I- I=(K-1) I當K接近于1時繞組中公共部分的電流I就很小，因此共用部分繞組導線的截面積可以減小很多，減少了變壓器的體積和質(zhì)量，這是它的一大優(yōu)點。如果K 2,則II,就沒有太大的優(yōu)越性了。通常K=1.2-2之間。自耦變壓器輸出的視在功率為S2=U2I2=U2(I+I1)=U2I+U2I1=S2+S2S2= U2I是兩繞組之間電磁感應傳遞的能量，S2= U2I1是

23、通過電路直接從一次側(cè)傳遞過來的。這是自耦變壓器能量傳遞方式上與一般變壓器區(qū)別所在，而且這兩部分傳遞能量之比，完全取決于變比K。詳見書56頁。自耦變壓器的用途及缺點見書55頁。課題二 儀用變壓器一、 電流互感器1.結(jié)構(gòu)和工作原理電流互感器結(jié)構(gòu)上與普通雙繞組變壓器相似，也有鐵心和一次側(cè)、二次側(cè)繞組，但它的一次側(cè)繞組匝數(shù)很少，只有一匝到幾匝，導線都很粗，串聯(lián)在被測的電路中，流過被測電流，被測電流的大小由用戶負載決定。電流互感器的二次側(cè)繞組匝數(shù)較多，它與電流表或功率表的電流線圈串聯(lián)成為閉合電路，由于這些線圈的阻抗都很小，所以二次側(cè)近似于短路狀態(tài)。 圖見書57頁 根據(jù)磁勢平衡方程式有： 若不考慮相位關系

24、： -電流互感器的額定電流比 - 二次側(cè)所接電流表的讀數(shù)乘以就是一次側(cè)的被測大電流的數(shù)值。電流互感器的工作特點：見書57頁1、 電流互感器的選用二次側(cè)的額定電流為5A（1A)。詳見書57-58頁二、 電壓互感器1、 結(jié)構(gòu)和工作原理原理和普通降壓變壓器一樣，不同的是它的變壓比更準確；一次側(cè)接有高電壓，而二次側(cè)接有電壓表或其他儀表（功率表、電能表等）的電壓線圈，這些負載的阻抗都很大，電壓互感器近似運行在二次側(cè)開路的空載狀態(tài)。圖見書43頁 -二次側(cè)電壓表上的讀數(shù) 只要乘變比K就是一次側(cè)的高壓電壓值 2、 電壓互感器的選用一般電壓互感器二次側(cè)額定電壓都規(guī)定為100V。電壓互感器使用中的注意事項：見書5

25、9頁三 電流互感器與電壓互感器的比較（59頁）課題三 電焊變壓器電焊變壓器是交流弧焊機的主要組成部分，它實質(zhì)上是一個特殊性能的降壓變壓器。為了保證焊接質(zhì)量和電弧燃燒的穩(wěn)定性，電焊變壓器應滿足以下條件：（1） 二次側(cè)空載電壓應為6075V，以保證容易起弧。同時為了安全，空載電壓最高不超過85V。（2） 具有陡降的外特性，即當負載電流增大時，二次側(cè)輸出電壓應急劇下降，圖見書61頁。通常額定運行時的輸出電壓U為30V左右 （即電弧上電壓）。（3） 短路電流I不能太大，以免損壞電焊機，同時要求變壓器有足夠的電動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。見書60頁。（4） 為了適應不同的加工材料、工件大小和焊條，焊接電流應能在

26、一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。見書60頁。一、 帶可調(diào)電抗器的電焊變壓器1、 外加電抗器式：見書61頁。2、 共軛式：見書61頁。二、 磁分路動鐵式電焊變壓器：見書61-62頁。三、 動圈式電焊變壓器：見書62頁。第二章 三相異步電動機電動機是一種將電能轉(zhuǎn)換成機械能的動力設備，應用十分廣泛。按所需電源的不同分為交流電動機和直流電動機，交流電動機按工作原理不同又分為同步電動機和異步電動機。異步電動機又分為三相電動機和單相電動機。單相電動機功率小，多用于小型機械設備或家用電器，三相電動機功率大，多用于工礦企業(yè)中。第一節(jié) 旋轉(zhuǎn)磁場一、 定子旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生有效邊：線圈中嵌入鐵心被旋轉(zhuǎn)磁場主磁通切割的導體部分。端部：

27、線圈中不嵌入鐵心，僅起連接作用的部分。 圖見書52頁旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生必須要有兩個條件：（1） 三相繞組必須對稱，在定子鐵心空間上互差120電角度；（2） 通入三相對稱繞組的電流必須對稱，大小、頻率相同，相位相差120。二、 旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向圖見書53頁結(jié)論：電動機的轉(zhuǎn)向是由接入三相繞組的電流相序決定的，只要調(diào)換電動機任意兩相繞組所接的電源接線（相序）,旋轉(zhuǎn)磁場即反向轉(zhuǎn)動，電動機也隨之反轉(zhuǎn)。三、 旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度圖見書53-54頁三相異步電動機定子繞組如有p對磁極，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n為：n= f-三相交流電頻率，H; n-旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，r/min； p-磁極對數(shù)。脈動磁場：磁場不再旋轉(zhuǎn)，而是固定

28、在線圈的軸線上，只是磁場的大小隨電流的變化而變化。圖見書54頁如果通入三相異步電動機的三相交流電斷了一相，定子繞組將產(chǎn)生脈動磁場。這種缺相運行是不正常的，會造成流過繞組的電流太大而燒毀，必須立即切斷電源檢修。第五單元 電動機的基礎知識課題一 電動機的種類和用途 電動機的分類方法很多75頁 一 防護型式分電動機的種類、特點和用途(表5-1) 二 按電能種類分電動機的主要種類、性能及用途（表5-2）課題二 三相異步電動機的結(jié)構(gòu)三相異步電動機均由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。圖見書57頁一、 定子部分：電動機的靜止部分稱為定子，主要有定子鐵心、定子繞組和機座等部件。1、 定子鐵心：是電動機磁路的一部分并放

29、置定子繞組。為了減小定子鐵心中的損耗，鐵心一般用厚0.35-0.5mm、表面有絕緣層的硅鋼片疊狀而成。詳見書77頁。2、 定子繞組：作用是通入三相對稱交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。詳見書77頁。3、 機座：的作用是固定定子鐵心，并以兩個端蓋支撐轉(zhuǎn)子，同時保護整臺電動機的電磁部分和散發(fā)電動機運行中產(chǎn)生的熱量。詳見書77頁。二、 轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子是電動機的旋轉(zhuǎn)部分，由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸、風葉等組成。1、 轉(zhuǎn)子鐵心：詳見書78頁。2、 轉(zhuǎn)子繞組：的作用是產(chǎn)生感生電動勢和電流，并在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下產(chǎn)生電磁力矩而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為籠性和繞線型兩種。詳見書79頁。三、 其他部分（詳見書79頁。）四、

30、銘牌：它簡要標出了一些主要技術(shù)數(shù)據(jù)，共正確選用電動機之用。(詳見書98-100頁。)課題四 異步電動機的工作原理一、 三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理 1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生（93頁）n1=2.轉(zhuǎn)子感生電流的產(chǎn)生:詳見書93頁3.轉(zhuǎn)子電磁力矩的產(chǎn)生：詳見書94頁二、 異步電動機的轉(zhuǎn)動特點及轉(zhuǎn)差率異步電動機轉(zhuǎn)子導體上電流是感應產(chǎn)生的，所以也稱為感應電動機。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達到旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，則兩者之間相對靜止，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速做到同步，因此旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速也可稱為同步轉(zhuǎn)速。此時轉(zhuǎn)子上導體無切割磁力線運動，轉(zhuǎn)子導體不能感應電動勢，當然也不可能有感生電流和電磁轉(zhuǎn)距。所以感應電動機的轉(zhuǎn)速總是小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)

31、速），故稱為異步電動機。通常將同步轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差對同步轉(zhuǎn)速n之比成為轉(zhuǎn)差率，用S表示。 S= n = n(1-S)轉(zhuǎn)差率S是電動機的一個重要參數(shù)，在運行狀態(tài)下0S1例題見書94頁三 三相異步電動機主要參數(shù)及相互關系1. 三相異步電動機主要參數(shù)（1）電磁轉(zhuǎn)矩 T=T+T=CICOST電磁轉(zhuǎn)矩，N.mT-空載轉(zhuǎn)矩，指空載時電動機本身的摩擦力矩，N.m；T-軸上輸出的轉(zhuǎn)矩，當穩(wěn)定運行時等于負載轉(zhuǎn)矩，N.m；C-電動機轉(zhuǎn)矩常數(shù)，與電動機結(jié)構(gòu)有關；COS-轉(zhuǎn)子每相功率因數(shù)；C-電機結(jié)構(gòu)常數(shù)。電磁轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，電壓的變化將顯著地影響電動機的輸出轉(zhuǎn)矩。（2）額定功率（3）轉(zhuǎn)子每相繞組電流I

32、2曲線圖見書95頁(4)轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)： (5) 效率：輸出功率與輸入功率之比的百分比。 電動機功率越大，效率一般也越高。2 三相異步電動機的功率平衡方程式： P1=P0+Pcu+P2=Pfe+P+Pcu+P2=P+P2異步電動機的損耗主要存在于：（1） 定子與轉(zhuǎn)子上的銅耗，它與流過定、轉(zhuǎn)子電流的平方成正比，因此與負載大小有關。（2） 鐵心中的磁滯、渦流損耗，統(tǒng)稱為鐵損耗，它與定子上所加電壓的平方成正比。（3） 電動機的機械摩擦、風阻力等，統(tǒng)稱為機械損耗，它與電動機轉(zhuǎn)速的平方成正比。3 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性曲線：電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n(S)之間的關系曲線。見書96頁

33、（1） 機械特性曲線上的特殊點：A電動機啟動瞬間，n=0,即S=1,可得啟動轉(zhuǎn)矩或稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。B但轉(zhuǎn)子速度達到同步轉(zhuǎn)速，即n=n時，S=0,此時I=0,電機轉(zhuǎn)矩T=0,是一種理想狀態(tài)。C 電動機額定負載T運行時，轉(zhuǎn)速為n，轉(zhuǎn)差率為S。當S=S=r/X時，轉(zhuǎn)矩T達到最大值： T 當r= X時，S=1，電動機有最大啟動力矩=，能重載啟動。曲線見書97頁。 過載系數(shù)； 其值通常為1.82.5。1、 穩(wěn)定工作區(qū)與非穩(wěn)定工作區(qū)： 異步電動機的機械特性曲線可以分成穩(wěn)定工作區(qū)和非穩(wěn)定工作區(qū)兩部分。（1）穩(wěn)定工作區(qū)：在S范圍內(nèi)，忽略SX可得： 可見隨S的增加(轉(zhuǎn)速下降），驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T相應增加，這個區(qū)域稱為穩(wěn)定

34、運行區(qū)。詳見書66頁 （2）非穩(wěn)定工作區(qū)：在1SS，忽略r可得： 可見隨S的增加(轉(zhuǎn)速下降），驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T相應減少，這個區(qū)域稱為不穩(wěn)定運行區(qū)。詳見書66頁 結(jié)論：（1） 在穩(wěn)定運行區(qū)內(nèi)，負載變化時電動機轉(zhuǎn)速變化很小，屬于硬機械特性；（2） 異步電動機有較大過載能力；（3） 電源電壓發(fā)生變化時，電動機轉(zhuǎn)矩變化較大，轉(zhuǎn)速略有變化，電壓過低容易損壞電動機。（4） 加大轉(zhuǎn)子電路的電阻可以增大電動機的啟動轉(zhuǎn)矩，也可用于調(diào)速，但機械特性變軟。（5） 除風機型負載外，一般負載不能在非穩(wěn)定運行區(qū)工作。 例5-2 5-3 見書97頁三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩與電壓、功率的關系其工作原理與變壓器有相似之處，可以把電動機的

35、定子當成變壓器的一次側(cè)，兩者的一次側(cè)電路各電量關系基本相同；轉(zhuǎn)子當成變壓器的二次側(cè)，不過異步電動機的轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)動的。一、 定子電路：E1=4.44K1N1f1E1 -定子繞組感應電動勢有效值，V;K1 -定子繞組的繞組系數(shù)，K1 1，約為0.9N1 -定子每相繞組的匝數(shù)；f1 -定子繞組感應電動勢頻率，等于所加電源頻率；-每極旋轉(zhuǎn)磁通最大值，Wb。U1E1=4.44K1N1f1(忽略定子繞組電阻r和漏電抗X上的電壓時) 二、 轉(zhuǎn)子電路：1、 轉(zhuǎn)子繞組的感應電動勢和頻率旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之間的速度差決定了轉(zhuǎn)子中感應電動勢頻率f。f=Sf轉(zhuǎn)子繞組感應電動勢為：E2=4.44K2N2f2=4.

36、44K2N2Sf=SEE=4.44K2N2fK2 轉(zhuǎn)子繞組的繞組系數(shù)；N2- 轉(zhuǎn)子每相繞組的匝數(shù)；E-轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時的感應電動勢；V。2、 轉(zhuǎn)子繞組的阻抗X=2fL= 2SfL=SXX=2fLL-每相轉(zhuǎn)子繞組的漏電感，H;X-每相轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)時的漏電抗，；X-每相轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動時的漏電抗，。轉(zhuǎn)子阻抗為：見書頁3、 轉(zhuǎn)子電流和功率因數(shù)三、 異步電動機的轉(zhuǎn)矩與電壓的關系：四、 異步電動機的轉(zhuǎn)矩與功率：1、 轉(zhuǎn)矩和功率的關系：T=9.55T-電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，N.m；P-電動機的輸出功率，W;n-電動機的轉(zhuǎn)速，r/min。2、 額定轉(zhuǎn)矩；當電動機處于額定狀態(tài)運行時，P=P,n=n，可得：T=9.55 本公式適用

37、于任何電動機。五、 異步電動機的效率： 課題五 電動機的銘牌和型號 第六單元 三相異步電動機的運行 課題一 三相異步電動機的啟動電動機的啟動是指電動機加入電壓開始轉(zhuǎn)動到正常運轉(zhuǎn)為止的過程。在生產(chǎn)過程中，電動機要經(jīng)常啟動與停機。因此，對啟動提出下列要求；1電動機應有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，以使啟動時間盡量短。2保證足夠啟動轉(zhuǎn)矩的前提下，啟動電流盡可能小。3轉(zhuǎn)速盡可能平滑上升，減少對電動機及負載的沖擊。4啟動設備盡量簡單、經(jīng)濟、可靠、維護方便。大啟動電流將引起兩種情況，一是大啟動電流在線路上產(chǎn)生很大的電壓降，影響同一線路上其他負載的正常工作，嚴重時還可能使本電動機的啟動轉(zhuǎn)矩太小而不能啟動。二是經(jīng)常需要啟

38、動的電動機，往往造成繞組過熱，絕緣老化，從而縮短電動機的使用壽命。為了避免大啟動電流對電機、電網(wǎng)的不良影響，要采取適當?shù)膯臃椒▉斫档蛦与娏?，滿足上述條件。一、 籠型異步電動機的直接啟動1 條件：電動機直接啟動又成為全壓啟動，啟動時加在電動機定子繞組上的電壓為額定電壓，一臺電動機只需滿足下述三個條件中的一個，即能直接啟動：見書101頁2 優(yōu)點二、 籠型異步電動機的降壓啟動降壓啟動是指在電動機啟動是降低加在定子繞組上的電壓，啟動結(jié)束時加額定電壓。能減少啟動電流，但也大大減少了啟動轉(zhuǎn)矩，故只適用于空載或輕載啟動，常用的啟動方法有：1、 自耦變壓器（補償器）降壓啟動：見書102頁2、 星-三角（Y

39、-）啟動: 見書102頁3、 延邊三角形啟動：見書102頁4、 定子串電阻（或電抗）降壓啟動：見書103頁三、 繞線轉(zhuǎn)子電動機的啟動三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機有轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻及轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器兩種啟動方法。1、 轉(zhuǎn)子串接電阻啟動：這種啟動方法既減少了啟動電流，又有較大的啟動轉(zhuǎn)矩，適合電動機重載啟動。見書103頁2、 轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器啟動：缺點是功率因數(shù)低，啟動轉(zhuǎn)矩不很大，如重載啟動，仍應采用轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻啟動。 課題二 異步電動機的調(diào)速調(diào)速：改變異步電動機的轉(zhuǎn)速。從異步電動機轉(zhuǎn)速公式：n = n(1-S) =（1-S）可以看出，異步電動機調(diào)速有三種方法：（1） 改變定子繞組的磁極對數(shù)p-變極調(diào)速；

40、（2） 改變電動機的轉(zhuǎn)差率S-轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻，或改變定子繞組上的電壓；（3） 改變供給電動機電源的頻率f-變頻調(diào)速。一、 變極調(diào)速：只適用于籠型轉(zhuǎn)子。優(yōu)點是所需設備簡單，缺點時電動機繞組引出頭多，調(diào)速只能有級調(diào)節(jié)，級數(shù)少。往往與機械調(diào)速配套使用，已達到相互補充，擴大調(diào)速范圍的目的。二、 改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速：1、 變阻調(diào)速：是通過改變電動機轉(zhuǎn)子電路的外接電阻實現(xiàn)的，因此只適用于繞線轉(zhuǎn)子電動機的調(diào)速。詳見書105頁主要應用于起重、運輸機械的調(diào)速。變阻調(diào)速原理與轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻啟動是一樣的，但應該注意到啟動用的轉(zhuǎn)子外接串聯(lián)電阻功率往往較小，不能用于調(diào)速；而調(diào)速用的外接串聯(lián)電阻功率較大，可以用作啟動。2、 變壓

41、調(diào)速：是改變電動機定子繞組上的電壓，可得到一組不同的機械特性曲線，從而改變轉(zhuǎn)速。詳見書105頁。變頻調(diào)速：是改變電動機電源的頻率，應用最廣的是恒磁通調(diào)速，或稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，將轉(zhuǎn)速往額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)節(jié)。由U1E1=4.44K1N1f1可看出，降低交流電源頻率f，如果電壓U1不變，則主磁通將增加，鐵心飽和損耗增大，導致電動機發(fā)熱。為此通常要求主磁通保持不變：即在改變頻率的同時改變電源電壓，并保持U1/ f1為常數(shù)。異步電動機的變頻調(diào)速有三種方式：（1） 恒磁通調(diào)速：見書106頁（2） 恒電流調(diào)速：見書106頁（3） 恒功率控制：見書106頁變頻調(diào)速具有質(zhì)量輕、體積小、慣性小、效率高等優(yōu)點，價格也在逐

42、步下降。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，采用矢量控制技術(shù)，是目前交流調(diào)速的發(fā)展方向。課題三 三相異步電動機的反轉(zhuǎn)和制動一、 三相異步電動機的反轉(zhuǎn) 電動機的轉(zhuǎn)向取決于旋轉(zhuǎn)磁場方向，而改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，只要改變接入定子繞組的三相交流電電源相序，即電動機任意兩相繞組與交流電源接線互相對調(diào)。從而實現(xiàn)了電動機正、反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換。線路圖見書109頁。二、 三相異步電動機的制動 電動機與電源斷開之后，為了使電動機迅速準確地停轉(zhuǎn)，通常采用的制動方法有機械制動和電氣制動，電氣制動又分反接制動、能耗制動和再生制動。 1、機械制動：是利用機械裝置使電動機在電源切斷以后迅速停轉(zhuǎn)的方法。常用的機械制動有電磁離合器和電磁抱閘。 電磁

43、抱閘結(jié)構(gòu)圖及工作原理見書110頁2、電氣制動（1）反接制動：反接制動是改變正在轉(zhuǎn)動的電動機定子繞組中任意兩相與電源接線的相序，是旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向與原來相反，從而使轉(zhuǎn)子受到反力矩作用，轉(zhuǎn)速迅速下降到零。但電動機轉(zhuǎn)速接近零時，立即切斷電源，以免電動機反轉(zhuǎn)。電動機正常運轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)差率S<1,在反接制動開始瞬間，電動機轉(zhuǎn)速n還來不及改變，但旋轉(zhuǎn)磁場已反向，此時轉(zhuǎn)差率位S2。轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度非常大，轉(zhuǎn)子感生電流比啟動瞬間的電流還大，因此經(jīng)常反接制動，電流沖擊大，電動機會過熱，甚至損壞；電磁轉(zhuǎn)矩從驅(qū)動立刻變?yōu)橹苿?，對電動機轉(zhuǎn)軸及傳動部分有很大的機械沖擊。因此反接制動時通常接入限流電阻，以緩和電流和

44、機械沖擊，詳見書110頁。 （2）能耗制動：原理見書111頁。這種制動方法是利用轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)動切割磁通而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，把轉(zhuǎn)子的動能消耗在轉(zhuǎn)子回路的電阻上，所以成為能耗制動。它的優(yōu)點是制動能力較強，能耗少，制動較平穩(wěn)，對電網(wǎng)及機械設備沖擊??；但在低速時制動力矩也隨之減小，不宜制停，需要直流電源。（3）再生制動（發(fā)電制動）：由于外力的作用（一般指勢能負荷，如起重機在下放重物時），電動機的轉(zhuǎn)速n超過同步轉(zhuǎn)速n,電動機處于發(fā)電狀態(tài)，定子電流方向反了，電動機轉(zhuǎn)子導體的受力方向也反了，驅(qū)動力矩變?yōu)橹苿恿兀措妱訖C是將機械能轉(zhuǎn)化為電能，向電網(wǎng)反向送電。詳見書111頁。第七單元 單相異步電動機單相異步電動機是

45、利用單相電源供電的一種小容量交流電動機。它具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維修方便等優(yōu)點。特別是可以直接用220V交流電源供電，所以得到廣泛應用，例如風扇、洗衣機、冰箱、小型車床等。不足之處是它與同容量的三相異步電動機相比較，體積較大，運行性能較差，效率較低。因此，一般制成小型和微型系列，容量一般在幾十瓦到幾百瓦之間。課題一 單相異步電動機的工作原理及分類一、 單相異步電動機的原理脈動磁場的分解和合成：見書117、118頁 在n=0處，兩個力矩大小相等，方向相反，合力矩T=0,說明了缺項的三相異步電動機不會自行啟動的原因；在n0處，兩個力矩大小不相等，方向相反，合力矩T0，從而也說明了運行中的三相異步

46、電動機如缺相后仍會繼續(xù)轉(zhuǎn)動的原因。缺相運行的三相異步電動機工作的兩相繞組可能會流過超過額定值的電流，時間稍長會過熱損壞。由圖可知：單相繞組產(chǎn)生的脈動磁場是沒有啟動力矩的，但啟動后電動機就有力矩了，電動機正反向都可轉(zhuǎn)，方向有所加外力方向決定。二、 單相異步電動機的結(jié)構(gòu)及分類 分類：罩極式和分相式電動機1. 罩極式電動機罩極式異步電動機定子鐵心通常由厚0.5mm的硅鋼片疊壓而成，每個磁極極面的1/3處開有小槽，在極柱上套上銅制的短路環(huán)，就好像把這部分磁極罩起來一樣，所以稱罩極式異步電動機。勵磁繞組套在整個磁極上，必須正確連接，以使其上下剛好產(chǎn)生一對磁極。如果是四極電動機，則磁極極性應按N、S、N、

47、S的順序排列。當勵磁繞組內(nèi)通入單相交流電時，磁場變化情況：見書104頁。從以上分析可以看出，罩極電動機磁極的磁通分布在空間上是移動的，由未罩部分向被罩部分移動，好似旋轉(zhuǎn)磁場一樣，從而使籠型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子獲得啟動轉(zhuǎn)距，并且也決定了電動機的轉(zhuǎn)向是由未罩部分向被罩部分旋轉(zhuǎn)。其轉(zhuǎn)向是由定子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，改變電源接線不能改變電動機的轉(zhuǎn)向。罩極電動機的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低、運行時噪聲小、維護方便。按磁極形式的不同，可分為凸極式和隱極式兩種，其中凸極式機構(gòu)較為常見。主要缺點是啟動性能及運行性能較差，效率和功率因數(shù)都較低，方向不能改變。主要用于小功率空載啟動的場合，如各種儀表風扇等。2.分相式

48、電動機為了獲得單相電動機的啟動轉(zhuǎn)矩，通常在單相電動機的定子上安裝兩套繞組，兩套繞組的空間位置相差90電角度。一套是工作繞組（主繞組），長期接電源工作；另一套是啟動繞組（副繞組、輔助繞組），以產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩和固定電動機轉(zhuǎn)向，根據(jù)啟動方式的不同，有以下幾種電動機，見書119頁。（1）電阻啟動單相異步電動機 （2）電容運行（電容）異步電動機 見書119頁 (3) 單相電容啟動異步電動機 見書120頁。(4) 雙值電容單相異步電動機 見書120頁 三 單相異步電動機的啟動開關主要有以下三種： 1.電磁啟動繼電器 2.離心開關 3.PTC元件課題三單相異步電動機的運行一、反轉(zhuǎn)1.改變接線單相異步電動機反轉(zhuǎn)

49、，必須要旋轉(zhuǎn)磁場反轉(zhuǎn)，即把工作繞組或啟動繞組中的一組首端和末端與電源的接線對調(diào)。因為異步電動機的轉(zhuǎn)向是從電流相位超前的繞組向電流相位落后的繞組旋轉(zhuǎn)的，如果把其中的一個繞組反接，等于把這個繞組的電流相位改變了180，假若原來這個繞組是超前90，則改接后變成了滯后90，結(jié)果旋轉(zhuǎn)磁場的方向隨之改變。 2.改變電容器的連接 圖見書125頁圖7-133外部接線無法改變罩極式電動機的轉(zhuǎn)向，因為它的轉(zhuǎn)向是由內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的，所以它一般用于不需改變轉(zhuǎn)向的場合。二、調(diào)速在風機型負載情況下，調(diào)速一般有以下方法：1、 串電抗器調(diào)速：見書126頁2、 電動機繞組內(nèi)部抽頭調(diào)速：見書126頁3、 晶閘管調(diào)速：見書126頁4

50、、 變頻調(diào)速：見書126頁第八單元 直流電動機 直流電機具有可逆性，它可以做發(fā)電機用，也可以做電動機用。 直流發(fā)電機的作用是將機械能轉(zhuǎn)換成直流電能，可以作為電解、電鍍、電焊以及自動控制系統(tǒng)的直流電源。應當指出，隨著晶閘管可控變流技術(shù)的發(fā)展，一種新型的直流電源基本取代了直流發(fā)電機。 直流電動機的作用是將直流電能轉(zhuǎn)換成機械能，雖然其結(jié)構(gòu)較復雜，使用、維護較麻煩，價格昂貴；但由于其啟動、調(diào)速性能良好，仍廣泛應用于軋鋼機、高爐卷揚、電力機車、金屬切削等工作負載變化較大、要求頻繁啟動、改變方向、平滑地調(diào)速的生產(chǎn)機械上。課題一 直流電機的原理、構(gòu)造及銘牌直流發(fā)電機模型圖見書頁一、 直流發(fā)電機工作原理：直流

51、發(fā)電機在原動機的拖動下旋轉(zhuǎn)，電樞上的導體切割磁力線產(chǎn)生交變電動勢，在通過換向器的整流作用，在電刷間獲得直流電壓輸出，從而實現(xiàn)了將機械能轉(zhuǎn)換成直流電能的目的。 分析過程見書頁一直流電動機的工作原理：直流電動機是根據(jù)通電導體在磁場內(nèi)受力而運動的原理制成的。圖及分析過程見書130頁直流電動機的工作原理：直流電動機在外加電壓的作用下，在導體中形成電流，載流導體在磁場中將受電磁力的作用，由于換向器的換向作用，導體進入異性磁極時，導體中的電流方向也相應改變，從而保證了電磁轉(zhuǎn)矩的方向不變，使直流電動機能連續(xù)旋轉(zhuǎn)，把直流電能轉(zhuǎn)換成機械能輸出。直流電機的運行是可逆的。當它作為發(fā)電機運行時，外加轉(zhuǎn)矩拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，

52、線圈產(chǎn)生感應電動勢，接通負載以后提供電流，從而將機械能轉(zhuǎn)變成電能。當它作為電動機運行時，通電的線圈導體在磁場中受力，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩并拖動機械負載轉(zhuǎn)動，從而將電能轉(zhuǎn)變成機械能。二 直流電動機的構(gòu)造直流電機可以分為定子和轉(zhuǎn)子兩大部分，定子和轉(zhuǎn)子之間的空隙成為空氣隙。1.定子部分：主要是產(chǎn)生主磁場和作為機械的支撐。 (1)主磁極：用來產(chǎn)生電機工作的主磁場，有主磁極鐵心和勵磁繞組組成，見書133頁。（2）換向磁極：其作用是產(chǎn)生換向磁場，改善電機的換向。又稱附加磁場。由換向磁極鐵心和換向磁極繞組組成。（3）機座：起導磁作用（電機磁路的一部分）和支撐作用（4）電刷裝置：作用是通過電刷與換向器的滑動接觸，把電

53、樞繞組中的電動勢（或電流）引到外電路，或把外電路的電壓、電流引入電樞繞組。見書134頁。2 轉(zhuǎn)子（電樞）（1）電樞鐵心：是直流電機主磁路的一部分，在鐵心槽中嵌放電樞繞組。見書135頁。（2）電樞繞組：作用是通過電流產(chǎn)生感生電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。見書134頁。（3）換向器：見書116頁。（4）轉(zhuǎn)軸：作用是用來傳遞轉(zhuǎn)矩。（5）風扇：用來降低運行中電機的溫升。3.直流電動機的氣隙三 直流電機的分類1.按勵磁方式分類（1）他勵電機：勵磁電流由其他的直流電源供電，它與電樞繞組互不相連。永磁電動機也屬他勵電動機137頁。(2)自勵電機：勵磁繞組不需要獨立的勵磁電源。A并勵電機：勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，見書138頁。B串勵電機：勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，見書138頁。C復勵電機：主磁極上有兩個勵磁繞組，一個與電樞并聯(lián)；另一個與電樞串聯(lián)。當兩個繞組產(chǎn)生的磁通方向一致時，稱為積復勵電機；反之稱為差復利電機。 不同的勵磁方式會產(chǎn)生不同的電機輸出特性，從而可適用于不同的場合。見書138頁