第4章變壓器和異步電動機

1、第4章 變壓器和異步電動機第第4 4章章 變壓器和異步電動機變壓器和異步電動機4.1 互感與變壓器互感與變壓器4.2 三相異步電動機三相異步電動機4.3 單相異步電動機單相異步電動機第4章 變壓器和異步電動機4.1 互感與變壓器互感與變壓器 本節(jié)我們學習互感電路同名端、 互感系數(shù)以及耦合系數(shù)的測定方法; 通過單相變壓器繞組及同名端的判別鞏固直流法和交流法的測試方法; 通過完成一個小型單相電源變壓器的設(shè)計和制作, 來了解磁路的基本理論和應(yīng)用; 通過三相變壓器繞組的判定掌握三相變壓器繞組同名端的判別。 第4章 變壓器和異步電動機實訓項目實訓項目19 互感電路的測量互感電路的測量一、一、 實訓目的實

2、訓目的(1) 初步學習互感電路同名端、 互感系數(shù)以及耦合系數(shù)的測定方法。(2) 理解兩個線圈相對位置的改變, 以及用不同材料做線圈鐵心時對互感的影響。 (3) 對比利用直流法和交流法判斷同名端的不同之處, 熟練掌握直流電流表、 交流電流表的使用。 第4章 變壓器和異步電動機二、二、 原理說明原理說明兩個存在耦合的線圈, 當一個線圈通有變化的電流時, 在另一個線圈會感應(yīng)電壓, 其大小為 tiMudd12(19-1) 若施加正弦交流電流, 則有 12IMjU(19-2) 其中M為互感系數(shù), 簡稱互感?；ジ械拇笮∨c線圈的物理結(jié)構(gòu)、 匝數(shù)、相對位置以及介質(zhì)材料有關(guān)。 第4章 變壓器和異步電動機感應(yīng)電壓

3、的極性決定于兩個線圈的繞向。 可以用同名端的標記“*”或“”來識別。同名端的意義是: 當兩個端口的電流同時從同名端流入或流出時, 兩電流產(chǎn)生的磁通互相增強。1. 判斷互感線圈同名端的方法判斷互感線圈同名端的方法 1) 直流法 如圖19.1所示, 在開關(guān)S閉合瞬間, 若毫安表的指針正偏, 則可斷定“1”、 “3”為同名端; 指針反偏, 則“1”、 “4”為同名端。 第4章 變壓器和異步電動機圖 19.1 直流法判斷線圈同名端電路原理圖 ESMN1N21342mA第4章 變壓器和異步電動機2) 交流法如圖19.2所示, 將兩個線圈N1和N2的任意兩端(如2、4端)連在一起, 在其中的一個線圈(如N

4、1)兩端加一個低壓交流電壓, 另一線圈開路(如N2), 用交流電壓表分別測出端電壓U13、U12和U34。若U13是兩個繞組端電壓之差, 即U13=(U12-U34), 則1、3是同名端; 若U13是兩繞組端電壓之和, 即U13= U12+ U34, 則1、4是同名端。 第4章 變壓器和異步電動機圖 19.2 交流法判斷線圈同名端電路原理圖 N1N21342VAu2u1i1第4章 變壓器和異步電動機2. 兩線圈互感系數(shù)兩線圈互感系數(shù)M的測定的測定如圖19.2所示，在線圈N1側(cè)施加低壓交流電壓U1,測出I1及U2, 根據(jù)互感電勢E2MU20=MI1, 可算得互感系數(shù)為 12IUM(19-3) 第

5、4章 變壓器和異步電動機3. 3. 耦合系數(shù)耦合系數(shù)K K的測定的測定兩個互感線圈耦合松緊的程度可用耦合系數(shù)K來表示, 即 21LLMK (19-4) 如圖19.2所示,先在N1側(cè)加低壓交流電壓U1, 測出N2側(cè)開路時的電流I1, 然后再在N2側(cè)加電壓U2,測出N1側(cè)開路時的電流I2, 求出各自的自感L1和L2, 即可算得K值。 第4章 變壓器和異步電動機三、三、 實訓設(shè)備和器件實訓設(shè)備和器件(1) 實訓工作臺(含三相電源、 常用儀表等) 一臺(2) 直流穩(wěn)壓電源 一臺(3) 互感線圈、 鐵心、 鋁棒 各一個(4) 數(shù)字萬用表 一個(5) 可調(diào)電阻 一卷(6) 直流伏特表、 直流毫安表(2 m

6、A量程)、直流電流表(5A量程)各一個(7) 交流伏特表、 交流電流表(2.5 A量程) 各一個(8) 自耦調(diào)壓器 一臺(9) 發(fā)光二極管 一個(10) 510 電阻 一個(11) 小開關(guān) 一個(12) 導(dǎo)線 若干 第4章 變壓器和異步電動機四、四、 實訓內(nèi)容和步驟實訓內(nèi)容和步驟(1) 分別用直流法和交流法測定互感線圈的同名端。 直流法。實訓線路如圖19.3所示, 將N1、N2同心式套在一起, 并放入鐵心, N1側(cè)串入5A量程直流電流表, U為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源, 調(diào)至6 V, 然后改變可調(diào)電阻R(由大到小地調(diào)節(jié)), 使流過N1側(cè)的電流不超過0.4A,N2側(cè)直接接入2 mA量程的毫安表。 將鐵心

7、迅速地拔出和插入, 相當于原理說明中開關(guān)S斷開和閉合瞬間, 觀察毫安表正、負讀數(shù)的變化, 來判定N1和N2兩個線圈的同名端。 第4章 變壓器和異步電動機圖 19.3 直流法判斷線圈同名端電路接線圖 N1N21342mA100 AVUM第4章 變壓器和異步電動機 交流法。 按圖19.4接線, 將N1、N2同心式套在一起,2、4端相連。 N1側(cè)串接電流表(選02.5 AJP的量程交流電流表), 接至自耦調(diào)壓器的輸出端, N2側(cè)開路, 并在兩線圈中插入鐵心。 接通電源前,應(yīng)首先檢查自耦變壓器是否調(diào)至零位, 確認后方可接通交流電源,令自耦調(diào)壓器輸出一個很低的電壓(約2 V左右), 使流過電流表的電流小

8、于1.5 A，然后用030 V量程的交流電壓表測量U13、U12、U34,判定同名端。拆去2、4連線, 將2、3相連。 重復(fù)上述步驟, 判斷同名端。 第4章 變壓器和異步電動機圖 19.4 交流法判斷線圈同名端電路接線圖 M220 Vu1N1N21342Au2i1510 LED第4章 變壓器和異步電動機(2) 自感系數(shù)M的測定。 拆除2、3連線,測量U1、I1、U2,根據(jù)公式(19-1)計算出M。(3) 耦合系數(shù)K的測定。 在N1側(cè)加低壓交流電壓U1,測出N2側(cè)開路時的電流I1,使流過N1的電流不超過1.4A, 則|Z1|=U1I1。然后再在N2側(cè)加電壓U2,測出N1側(cè)開路時的電流I2,使流過

9、N2的電流不超過1 A,則|Z2|=U2I2。用萬用表的R1擋分別測出N1和N2線圈的電阻值R1和R2, 可得各自的自感L1及L2, 帶入公式(19-2), 即可計算得K值。 第4章 變壓器和異步電動機(4) 觀察互感現(xiàn)象。 如圖19.4所示, 將低壓交流電壓加在N1側(cè), N2側(cè)接入LED發(fā)光二極管與510 的電阻串聯(lián)的支路。 將鐵心慢慢地從兩線圈中抽出和插入, 觀察LED亮度的變化及各電表讀數(shù)的變化,記錄現(xiàn)象。 改變兩線圈的相對位置, 觀察LED亮度的變化及儀表讀數(shù)的變化,記錄現(xiàn)象。 改用鋁棒替代鐵棒, 重復(fù)步驟、 , 觀察LED的亮度變化, 記錄現(xiàn)象。 第4章 變壓器和異步電動機五、五、

10、注意事項注意事項(1) 整個實訓過程中, 流過互感電路原邊線圈的電流不得超過1.5A, 流過副邊線圈的電流不得超過1 A。(2) 實訓過程中, 應(yīng)將小線圈套在大線圈中, 并插入鐵心。(3) 在做交流實訓前, 首先要確保自耦調(diào)壓器置零, 再慢慢地調(diào)節(jié)。 因?qū)嵱査与妷褐挥?V左右, 因此要邊調(diào)節(jié)邊注意觀察電流表的讀數(shù)不要超量程。 第4章 變壓器和異步電動機六、六、 分析思考分析思考(1) 實訓原理中,直流法判定同名端, 可否根據(jù)開關(guān)S斷開瞬間毫安表的指針正反偏來判定同名端？(2) 實訓步驟中用直流法判斷同名端是用插、 拔鐵心時觀察電流表的正、負讀數(shù)變化來確定的, 這與實訓原理中所描述的是否一致？

11、 第4章 變壓器和異步電動機實訓項目實訓項目20 單相變壓器高、低壓繞組及同名端的測量單相變壓器高、低壓繞組及同名端的測量 一、一、 實訓目的實訓目的(1) 了解變壓器的用途、 結(jié)構(gòu)及工作原理。(2) 學習單相變壓器高、 低壓繞組的判別方法。(3) 學會變壓器同名端的測量方法。 第4章 變壓器和異步電動機二、二、 原理說明原理說明1. 1. 變壓器的用途、變壓器的用途、 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)變壓器是按照電磁感應(yīng)原理, 將某個幅值的交變電壓變?yōu)橥l率的另一個幅值的交變電壓的設(shè)備。通過變壓器可實現(xiàn)電壓變換、電流變換、阻抗變換等功能。使用電能時,降低電壓, 可減小絕緣等級及保障人身安全。在電信系統(tǒng)和電子線路中,

12、 變壓器可用來傳遞交流信號和實現(xiàn)阻抗匹配。變壓器主要由鐵心和繞組兩個基本部分組成, 其結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號如圖20.1所示。變壓器常用的鐵心材料有硅鋼、 坡莫合金、 鐵氧體等, 所用的繞組通常用絕緣的銅線或鋁線繞制。變壓器中接收電壓等級較高一側(cè)的繞組叫做高壓繞組, 接收較低電壓一側(cè)的繞組叫做低壓繞組。 第4章 變壓器和異步電動機圖 20.1 變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(a) 結(jié)構(gòu)示意圖; (b) 圖形符號 繞組鐵心u1i1N1N2u2i2(a)(b)第4章 變壓器和異步電動機2. 2. 變壓器的高、變壓器的高、 低壓繞組低壓繞組由于變壓器原、 副邊電壓比等于匝數(shù)比, 因此可以通過測量原、副邊

13、繞組的電阻來判別高、低壓繞組。 例如一個小型實驗變壓器, 原、 副邊電壓為220 V、6 V, 根據(jù)N1N2=U1U2,則原邊匝數(shù)一定高于副邊匝數(shù), 原邊電阻一定大于副邊電阻。 故電阻大的一側(cè)為高壓側(cè), 電阻低的一側(cè)為低壓側(cè)。 第4章 變壓器和異步電動機3. 變壓器的同名端變壓器的同名端變壓器主磁通在繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是交變的, 本沒有固定的極性。這里要講的極性, 是指原副兩繞組的相對極性。 即在某一瞬間當原繞組的某一端電位為正時, 副繞組也必然有一個電位為正的對應(yīng)端, 這兩個對應(yīng)端就叫做同極性端, 或者叫做同名端。通常在同極性端旁標注以相同的符號, 如“*”或“”。當電流從兩個繞組的同極

14、性端流入(或流出)時, 產(chǎn)生的磁通的方向相同; 或者當磁通變化(增大或減小)時, 在同極性端感應(yīng)電動勢的極性也相同。 第4章 變壓器和異步電動機在圖20.2(a)、 (b)中， 用“”標出了繞組的同極性端。 比較兩圖可見, 同極性端與繞組的繞向有關(guān)。 圖20.2(a)中副繞組的同極性端為1, 3; 圖(b)中副繞組的同極性端為1, 4。但是, 已經(jīng)制成的變壓器或電機、 電器, 由于經(jīng)過浸漆或其它工藝處理, 從外觀已無法辨認兩線圈的具體繞向, 同極性也就無法看出, 這就要用實訓方法來測定同極性端了。通常采用下面兩種實訓方法。 第4章 變壓器和異步電動機圖 20.2 變壓器的同極性端(a) 繞法1

15、; (b) 繞法2 u11234(a)u11234(b)第4章 變壓器和異步電動機(1) 交流法測繞組極性。用交流法測定繞組極性的電路如圖20.3(a)所示。將兩個繞組1-2和3-4的任意兩端(如2和4)連接在一起, 在其中一個繞組(如1和2)的兩端加一個比較低的便于測量的電壓。用伏特表分別測量1、3兩端的電壓U13和兩繞組的電壓U12及U34。如果U13的數(shù)值是兩繞組電壓之差, 則1和3是同極性端。 如果U13是兩繞組電壓之和, 則1和4是同極性端。(2) 直流法測繞組極性。 用直流法測定繞組極性的電路如圖20.3(b)所示。 在開關(guān)S閉合瞬間, 如果毫安表的指針正向偏轉(zhuǎn), 則1和3是同極性

16、端; 反向偏轉(zhuǎn)時, 則1和4是同極性端。 第4章 變壓器和異步電動機圖 20.3 測定變壓器繞組的極性(a) 交流法; (b) 直流法 AC12V34(a)DC1234(b)SmA第4章 變壓器和異步電動機三、三、 實訓設(shè)備和器件實訓設(shè)備和器件(1) 實訓工作臺(含三相電源、 常用儀表等) 一臺(2) 單相變壓器 一個(3) 自耦變壓器 一臺(4) 數(shù)字萬用表 一個(5) 導(dǎo)線 一卷(6) 螺絲刀、 剝線鉗、 尖嘴鉗 各一把 以上設(shè)備和器件的技術(shù)參數(shù)可按實訓室的要求進行選取。 第4章 變壓器和異步電動機四、四、 實訓內(nèi)容和步驟實訓內(nèi)容和步驟(1) 用萬用表電阻擋測出給定變壓器兩邊繞組的電阻值,

17、 并指出哪端是高壓側(cè), 哪端是低壓側(cè), 結(jié)果填入表20-1中。 表表20-1 變壓器電阻測量變壓器電阻測量 第4章 變壓器和異步電動機(2) 交流法測單相變壓器同名端。為安全起見,利用自耦調(diào)壓器供給30V交流電(以萬用表交流擋測出結(jié)果為準), 加于單相變壓器一個繞組的兩端, 按交流法找出單相變壓器的同名端, 填入表20-2中。(3) 直流法測單相變壓器同名端。按直流法測同名端, 并用交流法結(jié)果加以驗證。 第4章 變壓器和異步電動機表表20-2 同名端的判定同名端的判定 第4章 變壓器和異步電動機五、五、 注意事項注意事項(1) 選擇直流法時, 用萬用表直流毫安擋測量, 注意避免反偏電流過大時損

18、壞指針, 故最好先選擇直流毫安最大擋, 再逐步減小。(2) 選擇直流法時, 觀察開關(guān)閉合瞬間指針偏轉(zhuǎn)情況, 因為在開關(guān)閉合以后, 直流電產(chǎn)生了恒定磁通, 副繞組沒有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生, 也就沒有感應(yīng)電流通過毫安表。 第4章 變壓器和異步電動機六、六、 分析思考分析思考(1) 圖20.4所示的變壓器, 共可獲得多少組輸出電壓？其值各為多少？(2) 試確定圖20.5中變壓器的原繞組1-2和副繞組3-4、 5-6的同極性端。 第4章 變壓器和異步電動機圖 20.4 思考題(1)的電路圖 ui3 V6 V12 V第4章 變壓器和異步電動機圖 20.5 思考題(2)的電路圖 u1123456第4章 變壓器和

19、異步電動機( 3 ) 降 壓 變 壓 器 原 邊 繞 組 的 直 流 電 阻 一 定_(大于小于等于)副邊繞組的直流電阻。( 4 ) 判 斷 變 壓 器原、 副邊繞組同名端的方法有_法和_法。 第4章 變壓器和異步電動機實訓項目實訓項目21 小型變壓器的設(shè)計制作小型變壓器的設(shè)計制作 一、一、 實訓目的實訓目的(1) 加深對變壓器原理的理解。通過變壓器的設(shè)計制作實訓, 進一步熟悉單相小型變壓器的設(shè)計過程, 掌握變壓器繞制的方法和工藝過程。(2) 掌握一種維修小型變壓器的技能, 如果從事電氣技術(shù)工作, 需選用小型變壓器,在沒有現(xiàn)成產(chǎn)品可選時, 有能力設(shè)計自制。(3) 培養(yǎng)學生自行設(shè)計、 制作、 調(diào)

20、試電路的能力。(4) 培養(yǎng)學生獨立撰寫實訓報告的能力。 第4章 變壓器和異步電動機二、二、 原理說明原理說明變壓器設(shè)計內(nèi)容主要是變壓器容量、鐵心截面的選擇、 繞組匝數(shù)以及導(dǎo)線的直徑等, 這里介紹一種簡易的設(shè)計方法。1. 變壓器的設(shè)計容量變壓器的設(shè)計容量(1) 副繞組容量S2。 S2=U2I2 (21-1) 第4章 變壓器和異步電動機(2) 原邊容量S1?？紤]變壓器本身存在損耗, 原繞組的容量要比副繞組的容量大。 21SS (21-2) 其中，為變壓器的效率。 (3) 變壓器設(shè)計容量。 由于原、 副繞組的容量不等, 因此變壓器的容量由原、 副繞組的平均容量決定, 即 221SSS(21-3) 第

21、4章 變壓器和異步電動機2. 2. 計算鐵心截面積計算鐵心截面積單相小容量變壓器一般采用殼式鐵心, 三相則采用芯式鐵心。 殼式鐵心只在中心柱上有繞組, 如圖21.1所示。 芯式鐵心在三個芯柱上均有繞組， 如圖21.2所示。 有關(guān)小型變壓器鐵心柱截面積的計算大都采用下面的經(jīng)驗公式: SKA (21-4) 第4章 變壓器和異步電動機圖 21.1 殼式鐵心 qa / 2a / 2a / 2a / 2cfhab第4章 變壓器和異步電動機圖 21.2 芯式鐵心 cbfachaaaa第4章 變壓器和異步電動機式中, K為系數(shù), 它與容量S有關(guān); A為鐵心柱截面積, 由A即可決定芯柱的寬度a和疊片的厚度b。

22、 原則上, ab=A即可。 但一般殼式取ba=1.22.2。 參看表21-1。 表表21-1 小型變壓器設(shè)計參考數(shù)據(jù)小型變壓器設(shè)計參考數(shù)據(jù) 第4章 變壓器和異步電動機表21-2 小型變壓器常用鐵心疊片尺寸 第4章 變壓器和異步電動機圖 21.3 鐵心疊片尺寸比例 ccaghf2a2a2a2a第4章 變壓器和異步電動機3. 3. 鐵心窗口的估算鐵心窗口的估算由于鐵心窗口的大小是固定的, 所有導(dǎo)線匝數(shù)必須穿過窗口, 并有良好的絕緣， 因此在實際繞制前, 對窗口能否容納下所有匝數(shù)要進行估算, 如不合適可根據(jù)估算的情況作相應(yīng)的改變, 以取得最佳效果。 一般估算步驟如下: 首先根據(jù)變壓器容量, 選擇合適

23、的窗口面積, 可根據(jù)下列經(jīng)驗公式進行選擇: ASA6 . 10(21-6) 第4章 變壓器和異步電動機4. 4. 計算繞組匝數(shù)計算繞組匝數(shù)由感應(yīng)電動勢有效值的基本公式E=4.44fNm可以導(dǎo)出下列具體計算公式: V1044. 48mFeANfBKE(21-7) 式中,Bm為鐵心磁通密度, 單位為T(1T=104GS, 根據(jù)鐵心材料選取); KFe為考慮到鐵心疊片疊壓時有間隙而引入的疊壓系數(shù), 一般為0.920.95(0.35 mm片取0.92, 0.5mm片取0.95, 涂漆時取0.93, 不涂漆時取0.95)。 第4章 變壓器和異步電動機變壓器采用電源頻率為50Hz, 電源電壓UE, 則有

24、Fem58Fem105 . 4105044. 4AKBUKABUN(21-8) 上式說明電壓為U時的總匝數(shù), 也可求出電壓為1V時的匝數(shù)N0: Fem50105 . 4AKBN(21-9) 第4章 變壓器和異步電動機 (1) 原繞組匝數(shù)計算： 101UNN (21-10) (2) 副繞組匝數(shù)計算。計算小型變壓器副繞組時, 要考慮各種損耗, 需要適當增加一些匝數(shù), 使副繞組電壓在額定負載時保持額定值, 一般可取 N2=(1.05-1.10)N0U2 (21-11) 第4章 變壓器和異步電動機5. 5. 繞組導(dǎo)線截面的確定繞組導(dǎo)線截面的確定繞組導(dǎo)線截面可根據(jù)繞組的電流及電流密度來確定。 原、 副繞

25、組的電流分別為222111USIUSI(21-12) 考慮原繞組電流還含有空載勵磁分量, I1值修正如下： 111)2 . 11 . 1 (USI第4章 變壓器和異步電動機j為繞組導(dǎo)線的電流密度, 一般原、副繞組電流密度取相同值。取值可參看表211小型變壓器設(shè)計參考數(shù)據(jù), 一般j取2.5 Amm2。由d24=Ij, 得原繞組導(dǎo)線直徑為 jIjId13. 14(21-13) 所以 原繞組電流 1111 . 1USI 副繞組電流 222USI 第4章 變壓器和異步電動機原繞組導(dǎo)線直徑 jId1113. 1副繞組導(dǎo)線直徑 jId2213. 1設(shè)計完畢后, 要檢驗鐵心窗口是否能容下所有匝數(shù), 同學們可

26、自行驗算。 第4章 變壓器和異步電動機變壓器繞制完成后, 還要進行絕緣處理。 電源變壓器的壽命和可靠性主要取決于絕緣程度。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計, 變壓器有60%的故障出在絕緣問題中。為防潮濕、霉變和鹽霧，可采取以下措施: (1) 對整個變壓器或單獨對線包用絕緣漆浸漬。 (2) 用環(huán)氧樹脂對線包端面進行端封。(3) 對整個變壓器(或線包)進行裹覆或?qū)φ麄€變壓器進行灌注。 第4章 變壓器和異步電動機端封、灌注和裹覆統(tǒng)稱灌封, 一般只采用其中一種, 而浸漬卻是必不可少的。通過工藝手段使絕緣漆浸入線包或整個變壓器內(nèi)部微小空隙的方法稱為浸漬。它是提高變壓器可靠性很有效的方法。 浸漬有以下四個好處: (1) 防

27、潮能力大幅度提高; (2) 提高機械強度; (3) 提高抗電強度; (4) 提高傳熱和耐熱能力。 第4章 變壓器和異步電動機三、三、 實訓設(shè)備和器件實訓設(shè)備和器件(1) 實訓工作臺(含三相電源、 常用儀表等) 一臺(2) 硅鋼片、 木芯 若干(3) QZ型漆包線 若干(4) 數(shù)字萬用表 一個(5) 0.05 mm的聚酯薄膜作鐵心絕緣, 0.12 mm的青殼紙作繞組絕緣 若干(6) 絕緣套管、 接線板、 夾板 若干(7) 繞線機、 裁紙刀、 三角尺、 烙鐵、 螺釘旋具、 扳手、 尖嘴鉗、 手鋸等 若干 以上設(shè)備和器件的技術(shù)參數(shù)可按實訓室的要求進行選取。 第4章 變壓器和異步電動機四、四、 實訓內(nèi)

28、容和步驟實訓內(nèi)容和步驟繞制一個控制變壓器, 一次側(cè)額定電壓為380 V; 二次側(cè)共有三個繞組, 其額定參數(shù)分別為: 12 V0.8 A一組; 36 V2.5 A一組; 6.3 V0.3 A一組。 (1) 工具: 繞線機、 裁紙刀、 三角尺、 烙鐵、 螺釘旋具、 扳手、 尖嘴鉗、手鋸等。 (2) 材料:硅鋼片選用a=30 mm,c=19 mm, h=53 mm,L=106 mm, H=91 mm的GEL-30型標準硅鋼片,凈疊厚b=47 mm,實際疊厚b=52.2 mm。 第4章 變壓器和異步電動機一次側(cè)380 V0.36 A繞組用0.44 mm(最大外徑為0.5 mm)的QZ型漆包線繞1212

29、匝。二次側(cè)12 V0.8 A繞組用0.64 mm(最大外徑為0.72 mm)的QZ型漆包線繞42匝。二次側(cè)36 V2.5 A繞組用1.12 mm(最大外徑為1.23 mm)的QZ型漆包線繞126匝。 二次側(cè)6.3 V0.3 A繞組用0.44 mm(最大外徑為0.5 mm)的QZ型漆包線繞22匝。 此繞組和12 V0.8 A繞組共占一層。 第4章 變壓器和異步電動機繞線骨架用厚度為1 mm的彈性紙制作。 鐵心絕緣用三層0.05 mm的聚酯薄膜。一次、 二次繞組間絕緣用三層厚度為0.12 mm的青殼紙; 二次繞組間絕緣用一層厚度為0.12 mm的青殼紙。 380 V繞組層間絕緣用厚度為0.05 m

30、m的聚酯薄膜; 36 V繞組層間絕緣用厚度為0.1 mm的聚酯薄膜。 繞組最外側(cè)用層厚為0.12 mm的青殼紙。 (3) 實習步驟按小型變壓器繞制工藝繞制繞組。 繞制結(jié)束后, 先鑲片, 緊固鐵心, 焊接引出線, 交教師檢驗, 合格后再進行烘干、 浸漆。 第4章 變壓器和異步電動機五、五、 注意事項注意事項 (1) 木心和繞線芯子做好后, 送教師檢驗, 合格后才可繞線。 (2) 繞制繞組不要搞錯線徑。 (3) 一次側(cè)繞組引出線放在左側(cè), 二次側(cè)繞組引出線放在右側(cè)。 (4) 導(dǎo)線排列要緊密、 整齊, 不可有疊線現(xiàn)象, 匝數(shù)要準確。 繞線按380 V繞組36 V繞組12 V繞組6.3 V繞組順序進行

31、。 (5) 不可損傷導(dǎo)線絕緣層, 若發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線絕緣層受損, 要及時修復(fù)。 第4章 變壓器和異步電動機(6) 各繞組引出線都要套絕緣套管, 并接到接線板上, 接線板用夾板固定在變壓器上。 (7) 鐵心鑲片時, 注意不要損傷線包, 硅鋼片接口不可有空隙。 (8) 鐵心用夾板緊固。 第4章 變壓器和異步電動機六、 分析思考(1) 試分析小型單相變壓器設(shè)計程序中, 各項步驟間的相互關(guān)系。 哪些步驟是假設(shè)性的, 其假設(shè)的根據(jù)是什么? 對后續(xù)計算有什么影響? (2) 試述小型變壓器繞組繞制的幾個主要工藝步驟。 (3) 繞制小型變壓器時, 為什么靜電屏蔽層不能自行短路, 兩端要留有一定的縫隙? (4) 鑲嵌變

32、壓器硅鋼片時, 應(yīng)注意哪幾點?(根據(jù)操作實踐回答) (5) 繞線時, 線圈首尾端怎樣固定?(6) 放置層間絕緣或繞組間絕緣時, 應(yīng)注意些什么？ 第4章 變壓器和異步電動機實訓項目實訓項目22 三相變壓器繞組的判定三相變壓器繞組的判定 一、一、 實訓目的實訓目的(1) 掌握三相變壓器同相繞組、 高壓側(cè)繞組及各相繞組同名端的測試方法。(2) 掌握三相變壓器不同連接組別及相量圖的畫法。 第4章 變壓器和異步電動機二、二、 原理說明原理說明1. 1. 三相變壓器的連接組別三相變壓器的連接組別三相變壓器中有六個線圈, 其中與三相電源相連接的三個線圈為原邊線圈, 其首端分別以1U1、 1V1、 1W1,

33、末端以1U2、 1V2、 1W2來表示, 而與這三個原邊線圈相應(yīng)的另外三個線圈為副邊線圈, 其首端和末端分別以2U1、 2V1、 2W1和2U2、 2V2、 2W2來表示, 如圖22.1所示。 第4章 變壓器和異步電動機圖 22.1 三相變壓器線圈 1U11V11W12U12V11W22W12W21V22V21U22U2第4章 變壓器和異步電動機變壓器的連接組別就是用時針的表示方法來說明原、 副邊線電壓的相位關(guān)系。 三相變壓器的一次繞組和二次繞組由于接線方式的不同, 線電壓間有一定相位差。 以一次線電壓作為長針, 把它固定在12點上, 二次側(cè)相應(yīng)線電壓相量作為短針, 如果它們相隔330, 則二

34、次線電壓相量必定落在33030=11點, 如圖22.2所示。 如果相差180, 那么二次線電壓相量必定落在6點上, 也就是說這一組三相變壓器接線組別屬于6點。 第4章 變壓器和異步電動機圖 22.2 時鐘圖 123456789101112第4章 變壓器和異步電動機圖 22.3 線圈的接法 Y形接法形接法第4章 變壓器和異步電動機2. 三相變壓器的相量圖畫法三相變壓器的相量圖畫法三相變壓器中, 三個原邊線圈與三相交流電源連接應(yīng)當有兩種接法, 即形和形, 如圖22.3所示。 同樣, 三個副線圈的連接方式也有這兩種接法。 三相變壓器原、 副邊繞組都可用形或形連接, 用Y形連接時, 中性點可引出, 也

35、可不引出,這樣原、副邊繞組可有如下的組合: YY或YYN; Y或YN; Y或YN; 等。例如， YY-12代表原邊線圈和副邊線圈都為Y形接法, 原邊線電壓相量和副邊線電壓相量相位相差360, 時鐘相量圖如圖22.4所示。 第4章 變壓器和異步電動機圖 22.4 YY-12時鐘相量圖 1U11V11W11U21V21W2U1UV1U1WU2U12V12W12U22V22W22UU2VUW2UU1UW1U1VU1UVUW2U2VUU2U2UVU1UVU2UVU第4章 變壓器和異步電動機在圖22.4中, 原、副邊繞組不僅都是Y形連接, 而且原邊和副邊都以同極性端作為首端, 因此從相量圖上可以看出原、

36、 副邊的電勢是同相位, 所以應(yīng)標記為“12” , 即把這種連接標記為YY-12連接組或用(y, y0)表示。在圖22.4中, 相量圖的畫法如下:(1) 先畫高壓側(cè)相電壓的相量圖。 (2) 畫高壓側(cè)U、 V相的線電壓的相量圖, 并作為分針指向12點。 (3) 畫低壓側(cè)相電壓相量圖。 (4) 畫低壓側(cè)U、V相的線電壓的相量圖, 并作為時針。 第4章 變壓器和異步電動機三、三、 實訓設(shè)備和器件實訓設(shè)備和器件(1) 實訓工作臺(含三相電源、 常用儀表等) 一臺(2) 待測量的三相變壓器 一臺(3) 三相變壓器 一臺(4) 自耦變壓器 一臺(5) 萬用表 一個(6) 導(dǎo)線 一卷(7) 螺絲刀、 剝線鉗、

37、 尖嘴鉗 各一把第4章 變壓器和異步電動機四、四、 實訓內(nèi)容和步驟實訓內(nèi)容和步驟(1) 準備好一臺待測量的三相變壓器。(2) 準備好用于測量的三相交流電源、三相變壓器、自耦變壓器和萬用表, 三相電源必須對稱平衡。(3) 高低壓繞組判別: 用萬用表測出各繞組的電阻, 電阻大的為高壓繞組, 電阻小的為低壓繞組, 并做好標記。 (假定經(jīng)測量1-2, 3-4, 5-6為低壓繞組; 7-8, 9-10, 11-12 為高壓繞組。) 第4章 變壓器和異步電動機(4) 同相繞組判別: 在任意一個高壓繞組兩端加一交流安全電壓(例如用自耦變壓器加一交流12 V電壓), 分別測量3個低壓繞組兩端的電壓, 電壓最高

38、的一組與所加電壓的高壓繞組為同相繞組(經(jīng)判別, 假設(shè)1、 2與7、 8, 3、 4與9、 10, 5、 6與11、 12為同相繞組)。(5) 中間相繞組判別: 當在高壓繞組某一相加電壓時, 測得另兩個高壓繞組的電壓相等(或測量低壓繞組時有兩個低壓繞組電壓相等, 且為另外一個低壓繞組電壓的一半), 則該相即為中間相繞組(經(jīng)判別, 假設(shè)9、 10, 3、 4為中間相)。 第4章 變壓器和異步電動機(6) 同相繞組同名端判別: 將同相的高、 低壓繞組的一端連接起來(1、 8), 在高壓側(cè)加12 V交流電壓, 測量高、 低壓繞組的另兩端(2、 7)及高壓繞組兩端電壓(V1), 如圖22.5所示。若U2

39、、7U7、8=12 V, 則1與8為異名端(即V2V1, 則1與8為異名端); 若U2、7U7、8 =12 V, 則1與8為同名端(即V2V1, 則1與8為同名端)。 第4章 變壓器和異步電動機圖 22.5 同相繞組同名端判別圖 12 VV17812V2第4章 變壓器和異步電動機(7) 高壓側(cè)繞組同名端判別: 將兩個高壓繞組的一端連接起來(8、 10), 在另一高壓繞組(11、 12)加12 V交流電壓, 測量連接的兩高壓繞組兩端(7、 8, 9、 10)的電壓及未連兩端(7、 9)的電壓, 如圖22.6所示。若U7、9=|U7、8-U9、10|, 則8與10為同名端; 若U7、9 = U7、

40、8 + U9、10, 則8與10為異名端。 第4章 變壓器和異步電動機圖 22.6 高壓側(cè)繞組同名端判別圖 12 V111278910第4章 變壓器和異步電動機(8) 各相繞組同名端確定:由上述確定的高壓繞組的同名端(設(shè)為8、 10、 12)和同相繞組的同名端(設(shè)為2、 8, 3、 9, 6、 11), 可確定各相繞組同名端(8、 2、10、 4、 12、 5為同名端, 同時7、 1、 9、 3、 11也為同名端)。 并填寫表22-1中高、 低壓繞組同名端對應(yīng)端子號。 表表22-1 高、低壓繞組同名端對應(yīng)端子號高、低壓繞組同名端對應(yīng)端子號 第4章 變壓器和異步電動機(9) 畫連接組別圖:YY-

41、12組別圖如圖22.7所示。 畫變壓器高低壓的六個繞組(見圖22.7(a)。 在六個繞組上標上端子號和同名端(見圖22.7(b)。 按照同名端出線、 Y形接法, 將變壓器連接好, 并標明出線端和電壓參考方向(見圖22.7(c)。 第4章 變壓器和異步電動機圖 22.7 YY-12組別圖 1U11V11W11U21V21W2U1U2U12V12W12U22V22W2U2U871012911 N1214536N2(c)(b)871012911214536(a)第4章 變壓器和異步電動機(10) 畫相量圖： YY-12相量圖如圖22.8所示。 按順時針方向Y形連接, 畫高壓側(cè)相電壓的相量圖(見圖 2

42、2.8(a)。 畫高壓側(cè)U、 V相的線電壓的相量圖, 并作為分針指向12點(見圖 22.8(b)。 根據(jù)組別圖, 按順時針方向Y形連接, 畫低壓側(cè)相電壓相量圖(見圖 22.8(c)。 畫低壓側(cè)U、 V相的線電壓的相量圖, 并作為時針, 與高壓側(cè)U、 V相的線電壓重合, 即指向12點(見圖 22.8(d)。 第4章 變壓器和異步電動機圖 22.8 YY-12相量圖 N11UU1WUV1UN11UUW1U1VU1UVUN1U1U1WU1VU1UVUN2U2UW2UV2UN11UUW1UV1UUV1UN2U2U2WUV2U2UVU(a)(b)(c)(d)第4章 變壓器和異步電動機(11) 通電驗證。

43、 將變壓器按指定組別連接好, 并把1U1、2U1連接在一起, 如圖22.9所示; 然后將變壓器高壓側(cè)接入相電壓為100 V的三相交流電源上, 測量有關(guān)數(shù)據(jù), 看是否符合驗證結(jié)果。 第4章 變壓器和異步電動機圖 22.9 通電驗證示意圖 三相交流100 V1U12U11V12V11W12W1第4章 變壓器和異步電動機 驗證結(jié)果: YY-12, UN1,2U1UN1,2V1=UN1,2W1。 第4章 變壓器和異步電動機五、 注意事項(1) 變壓器通電前應(yīng)先檢查有無接錯。(2) 三相交流電源必須對稱平衡。(3) 測量電壓驗證關(guān)系時, 加在所測變壓器高壓繞組上的各相電壓為100 V, 應(yīng)注意安全, 防

44、止觸電。 第4章 變壓器和異步電動機六、六、 分析思考分析思考(1) 變壓器通電前應(yīng)做哪些檢查？(2) 使用的三相交流電源有什么要求？(3) 畫相量圖有什么用途？(4) 在生產(chǎn)實踐中, 判斷變壓器的連接組別有什么意義？(5) 同名端與出線端有何異同？ 第4章 變壓器和異步電動機4.2 三相異步電動機三相異步電動機 異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、 制造容易、工作可靠、 維護方便、 價格低廉, 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應(yīng)用十分廣泛。 第4章 變壓器和異步電動機實訓項目實訓項目23 三相異步電動機的測量及三表使用三相異步電動機的測量及三表使用 一、一、 實訓目的實訓目的(1) 掌握三相異步電動機的基本構(gòu)造。(

45、2) 掌握三相異步電動機銘牌數(shù)據(jù)的意義。(3) 掌握三相異步電動機絕緣電阻的測量方法。(4) 掌握三相異步電動機相電壓及線電壓的測量方法。(5) 掌握三相異步電動機相電流及零序電流的測量方法。(6) 掌握萬用表、 兆歐表(搖表)、 鉗表的正確使用。 第4章 變壓器和異步電動機二、二、 原理說明原理說明1. 1. 三相異步電動機三相異步電動機三相異步電動機分成兩個基本部分: 定子(固定部分)和轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分), 如圖23.1所示。 第4章 變壓器和異步電動機圖 23.1 三相異步電動機的構(gòu)造 風扇轉(zhuǎn)子定子繞組定子鐵心罩殼轉(zhuǎn)軸軸承機座端蓋軸承蓋接線盒第4章 變壓器和異步電動機1) 定子三相異步電動

46、機定子由機座(鑄鐵或鑄鋼制成)、 裝在機座內(nèi)的圓筒形鐵心(由互相絕緣的硅鋼片疊成)以及鐵心內(nèi)圓周表面槽中放置的對稱三相定子繞組(接成星形或三角形)組成。 第4章 變壓器和異步電動機2) 轉(zhuǎn)子三相異步電動機的轉(zhuǎn)子根據(jù)構(gòu)造上的不同分為兩種形式: 鼠籠式和線繞式。 轉(zhuǎn)子鐵心是圓柱狀, 也用硅鋼片疊成, 表面有沖槽, 如圖23.2所示。 鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上, 軸上加機械負載。 圖 23.2 定子和轉(zhuǎn)子的鐵心 定子轉(zhuǎn)子第4章 變壓器和異步電動機(1) 鼠籠式。鼠籠式的轉(zhuǎn)子繞組做成鼠籠狀, 就是在轉(zhuǎn)子鐵心的槽中放銅條, 其兩端用端環(huán)連接，如圖23.3所示；或者在槽中澆鑄鋁液, 鑄成一個鼠籠,如圖23.4所示,

47、這樣便可以用比較便宜的鋁來代替銅, 同時制造也快。因此,目前中小型鼠籠式電動機的轉(zhuǎn)子很多是鑄鋁的。鼠籠式異步電動機的“鼠籠”是它的構(gòu)造特點,易于識別。由于構(gòu)造簡單, 價格低廉，工作可靠，使用方便, 鼠籠式電動機成為生產(chǎn)上應(yīng)用最廣泛的一種電動機。 第4章 變壓器和異步電動機圖 23.3 鼠籠式轉(zhuǎn)子(a) 鼠籠式繞組； (b) 轉(zhuǎn)子外形 第4章 變壓器和異步電動機圖 23.4 鑄鋁的鼠籠式轉(zhuǎn)子 第4章 變壓器和異步電動機(2) 線繞式。線繞式異步電動機的構(gòu)造如圖23.5所示。 它的轉(zhuǎn)子繞組同定子繞組一樣, 也是三相的; 它連成星形。 每相的始端連接在三個銅制的滑環(huán)上, 滑環(huán)固定在轉(zhuǎn)軸上。 環(huán)與環(huán),

48、 環(huán)與轉(zhuǎn)軸都互相絕緣。 在環(huán)上用彈簧壓著碳質(zhì)電刷。 啟動電阻和調(diào)速電阻是借助于電刷同滑環(huán)和轉(zhuǎn)子繞組連接的, 如圖23.5所示。 通常就是根據(jù)線繞式異步電動機具有三個滑環(huán)的構(gòu)造特點來辨認它的。 第4章 變壓器和異步電動機圖 23.5 線繞式異步電動機的構(gòu)造 第4章 變壓器和異步電動機要正確使用電動機, 必須要看懂銘牌。 Y132M-4型電動機的銘牌如下： 此外, 它的主要技術(shù)數(shù)據(jù)還有: 功率因數(shù)0.85, 效率87%。 第4章 變壓器和異步電動機2. 2. 鉗形電流表鉗形電流表鉗形電流表(簡稱鉗表)是一種用于測量正在運行的電氣線路中交流電流大小的儀表。 在不斷開電路而需要測量電流的場合就要用到它

49、。鉗表的使用方法很簡單, 測量時只需將正在運行的待測導(dǎo)線夾入鉗表鉗口內(nèi), 然后讀取表頭指針讀數(shù)即可。 鉗形電流表的使用方法如圖23.6所示。 第4章 變壓器和異步電動機圖 23.6 鉗形電流表的使用 待測電流鉗形鐵心副邊線圈電流表手柄電流量程轉(zhuǎn)換開關(guān)第4章 變壓器和異步電動機使用鉗形電流表時應(yīng)注意: (1) 使用合適的量程擋。不可以用小量程擋測量大電流。 測量完畢, 要將轉(zhuǎn)換開關(guān)放在最大量程擋位置, 以便下次安全使用。如果被測電流較小, 用最小量程擋測量時讀數(shù)還是不明顯, 可將被測導(dǎo)線多繞幾圈放進鉗口進行測量, 然后將讀數(shù)除以所繞圈數(shù)就是實際的電流值。(2) 禁止在測量過程中切換量程擋。(3)

50、 被測電路的電壓要低于鉗表額定電壓值, 否則, 容易造成事故或引起觸電危險。 第4章 變壓器和異步電動機3. 3. 兆歐表兆歐表我們知道, 通電線路必須有良好的絕緣, 才能保證設(shè)備正常運行和人體不致接觸帶電部分而觸電。 例如, 對于新裝和大修后的低壓電力和照明線路, 要求線路的絕緣電阻不應(yīng)低于0.5 M, 而在潮濕地區(qū)(如廣東), 線路的絕緣電阻要大于0.22 M。 室內(nèi)布線完成后，我們?nèi)绾沃谰€路的絕緣是否符合上述要求， 可以安全通電呢? 以下介紹的兆歐表可以解決這個問題。兆歐表又稱搖表, 是用來檢查線路、電機和電器絕緣情況以及測量絕緣電阻的儀表, 如圖23.7所示。它的內(nèi)部有一個手搖發(fā)電機

51、和表頭,外部有三個接線柱L(線路端)、E(接地端)、G(屏蔽端)和手搖發(fā)電機的手柄。 第4章 變壓器和異步電動機圖 23.7 兆歐表 ELGM第4章 變壓器和異步電動機1) 兆歐表的選用(1) 額定電壓等級的選擇。兆歐表的電壓等級就是內(nèi)部手搖發(fā)電機的額定電壓。一般情況下,額定電壓在500 V以下的設(shè)備, 選用500 V或1000 V的兆歐表; 額定電壓在500 V 以上的設(shè)備, 選用10002500 V的兆歐表。(2) 電阻量程范圍的選擇。 如圖23.8所示, 兆歐表的表盤刻度線上有兩個小黑點, 小黑點之間的區(qū)域為準確測量區(qū)域。 所以在選表時應(yīng)注意使所需測量的絕緣電阻值在準確測量區(qū)域的范圍內(nèi)。

52、 第4章 變壓器和異步電動機圖 23.8 兆歐表的刻度線 M0.10.5125102050100200500第4章 變壓器和異步電動機2) 兆歐表的使用方法(1) 驗表。測量前應(yīng)將兆歐表進行一次開路和短路實驗, 檢查兆歐表是否良好。若將兩連接線開路, 輕輕搖動手柄, 指針應(yīng)指在“”處, 這時如再把兩連接線短接一下, 指針應(yīng)指在“0”處。 符合這兩點要求的兆歐表是良好的, 否則兆歐表有誤差。(2) 被測設(shè)備要斷開電源。 對于電容設(shè)備還要進行放電。(3) 測量照明線路或電力線路對地的絕緣電阻時, 一般只用“L”和“E”端, 在測量電纜對地絕緣電阻或被測設(shè)備的漏電流較嚴重時, 就要使用“G”端, 如

53、圖23.9所示。 第4章 變壓器和異步電動機圖 23.9 測量照明線路、 電動機和電纜絕緣電阻的接線圖(a) 測量照明線路絕緣電阻; (b) 測量電動機繞組絕緣電阻; (c) 測量電纜絕緣電阻 (a)(b)(c) 第4章 變壓器和異步電動機(4) 線路接好后, 可按順時針方向轉(zhuǎn)動兆歐表的發(fā)電機搖把。 搖動的速度應(yīng)由慢而快。 當轉(zhuǎn)速達到一定值時(一般ZC-25型為120 rmin左右), 保持轉(zhuǎn)速均勻穩(wěn)定, 1分鐘后讀數(shù)。 表針指示的數(shù)值就是所測得的絕緣電阻值。(5) 兆歐表未停止轉(zhuǎn)動之前, 切勿用手觸及設(shè)備的測量部分或兆歐表接線柱。 第4章 變壓器和異步電動機三、三、 實訓設(shè)備和器件實訓設(shè)備和

54、器件(1) 實訓工作臺(含三相電源、 常用儀表等) 一臺(2) 交流接觸器、 熱繼電器 各一個(3) 常閉按鈕、 常開按鈕 各一個(4) 指示燈 一個(5) 熔斷器 二個(6) 三相異步電動機 一臺(7) 萬用表、 鉗形電流表、 兆歐表 各一個(8) 導(dǎo)線 一卷(9) 螺絲刀、 剝線鉗、 尖嘴鉗 各一把以上設(shè)備和器件的技術(shù)參數(shù)可按實訓室的要求進行選取。 第4章 變壓器和異步電動機四、四、 實訓內(nèi)容和步驟實訓內(nèi)容和步驟(1) 識別三相異步電動機的基本構(gòu)造。(2) 識別三相異步電動機的銘牌。(3) 用搖表測量三相異步電動機的絕緣電阻。(4) 用萬用表測量三相異步電動機的相電壓及線電壓。(5) 用鉗表測量三相異步電動機的相電流及零序電流, 將測量結(jié)果填入表23-1中。 第4章 變壓器和異步電動機表表23-1 三相異步電動機測量結(jié)果三相異步電動機測量結(jié)果 第4章 變壓器和異步電動機五、五、 注意事項注意事項(1) 由于在實訓過程中接觸的是380 V交流電, 測量時一定要注意絕緣, 切勿用手接觸裸露的金屬部分。(2) 測量過程中注意量程的選擇。 啟動前要清除電機周圍的雜物, 實訓中要注意安全。(3) 接通電源后如果電動機不轉(zhuǎn), 必須立即斷電以防電動機燒毀。(4) 用鉗表測電流時, 等電動機啟動穩(wěn)定后, 再測量。(5)