電工基礎(chǔ)知識（初中高）

電工基礎(chǔ)

第一章、直流電流

基本概念：

1、電流

大小：用電流強度（I）來衡量。單位：安培（A）、千安（kA）、毫安（mA）

lkA=1000A；1000mA=lA

2、電位

用字母表示。a點的電位用?a表示。

電場力搬運單位正電荷從電場中的a點移動到參考點。所作的功。

3、電壓

電壓是電場中a、b兩點間的電位差。

用U表示。Uab=4>a—4>b

單位：伏特（V）

方向：由高電位指向低電位。

必

4、電動勢

電源力將單位正電荷由電源負極移動到正極所做的功。用E表示。

單位：伏特（V）方向：由低電位指向高電位。

電動勢和電壓的區(qū)別:

①物理意義不同；②兩者方向不同；③存在的位置不同。

5、電阻

衡量導體對電流的阻礙作用的物理量。用字母R來表示。

單位：歐（Q）、千歐（kQ）、兆歐（MC）。

6、功率

定義：電流在單位時間內(nèi)所做的功叫做電功率。符號：P

單位：瓦特（W）

其他常用單位：千瓦（kW）、兆瓦（MW）

lkW=103WlMW=103kW=106W

表達式：

,U2

P=UI=1-R=—

R

歐姆定律：

1、部分電路歐姆定律

流過導體的電流強度與這段導體兩端電壓成正比，與這段導體的電阻成反比。

I上

R

2、全電路歐姆定律

電路中的電流強度與電源的電動勢成正比，與電路中的內(nèi)電阻和外電阻之和成反

比。

I=E

R+R。

第二章、磁場及電磁感應(yīng)

1、電流的磁場

磁的基本性質(zhì)：磁體周圍存在的磁力作用的空間稱作磁場。

電流的磁效應(yīng)：電流產(chǎn)生磁場的現(xiàn)象叫做電流的磁效應(yīng)。

安培定則（右手螺旋定則）

直流電流的磁場

2、磁通與磁感應(yīng)強度

磁通定義：通過與磁場方向垂直的某一面積上的磁力線的總數(shù)，叫做通過該面積的磁通量,

簡稱磁通。符號：①

單位：韋伯(Wb),簡稱韋。

磁感應(yīng)強度定義：垂直通過單位面積的磁力線的數(shù)目，叫做該點的磁感應(yīng)強度。符號：B

方向：該點磁力線的切線方向。

3、磁場對通電導體的作用

電磁力：通電導線在磁場中所受到的力叫做電磁力或電動力。

F=Bllsina單位：牛頓（N）；a=90°,F；最大a=0°,F為0。

電磁力的方向——左手定則

定義：左手掌心迎向磁力線，使磁力線垂直穿過掌心，伸直的四指與導線中電流方向一致,

則與四指成直角的大拇指所指的方向就是導線受力的方向。

4、電磁感應(yīng)

導體切割磁力線，導體中有電動勢產(chǎn)生。

線圈中的磁通發(fā)生變化，線圈中有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。

電磁感應(yīng)：由于磁通發(fā)生變化，而在導體或線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。

法拉第電磁感應(yīng)定律：

線圈中感應(yīng)電動勢的大小與穿過同一線圈的磁通變化率（即變化快慢）成正比。

△①

e=-----

△t

（可判斷感應(yīng)電動勢的大小。）

直導線切割磁力線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小e=Blvsina

B-磁感應(yīng)強度，特斯拉（T）；I—導體有效長度，米（m）；v一導體在磁場中的運動速度,

米/秒（m/s）。

例題：如圖所示，長度為50厘米的直導體，放在磁感應(yīng)強度為L2特斯拉的均勻磁場中,

并與磁力線垂直，現(xiàn)以2米/秒的速度與磁力線成60。角的方向做勻速運動。

求導體中的感應(yīng)電動勢的大??？

解：e=Blvsina

=1.04（V）

楞次定律：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的

變化。

楞次定律還可表述為:感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因。

公式:E=vBL（v為桿在磁場中移動的速度）

第三章、單相正弦交流電路

1、概述

交流電：凡大小和方向都隨時間變化的電壓和電流，稱為交流電壓和交流電流。交流電流、

交流電壓、交流電動勢統(tǒng)稱為交流電。

用字母“AC”或符號表示。

正弦交流電：波形按正弦規(guī)律變化的交流電。e=Emsin3t

2、周期'頻率、角頻率

周期：交流電每循環(huán)一次所需要的時間叫周期。周期用符號T來表示，單位是秒(s)。

頻率：頻率是指一秒鐘內(nèi)交流電重復(fù)變化的次數(shù)，用字母f表示，單位是赫茲，簡稱赫(Hz)。

角頻率：表示交流電每秒鐘內(nèi)變化的角度。用字母3表示。單位是弧度/秒。

3、最大值、有效值、平均值

最大值：最大的瞬時值。也稱為振幅或峰值。用Em、Im、Um來表示。e=Emsin3t

有效值：交流電的有效值就是與其熱效應(yīng)相等的直流電流的量值。用E、I、U來表示。

平均值：交流電在半個周期內(nèi)的平均值等于與其在相同時間內(nèi)，通過電路橫截面的電荷量相

等的電流值。用Eav、lav、Uav來表示。

E

E——

*丫71

2

4、相位與相位差

相位：e=Emsin(wt+<1>1),(wt+1)叫做該交流電的相位。

初相：當t=0時，角度等于。1,則4>1稱為初相。

相位差：兩個同頻率交流電的相位之差。用來6表示。

<|)=(wt+<|>l)-(wt+4>2)=<I>1-<t>2

相位差等于初相之差。

交流電的三要素：

e=Emsin3t+01

E=最大值3=頻率?=初相

5、純電阻正弦交流電路

電流與電壓的關(guān)系：相位相同。頻率相同。

R

電路的功率：

p=ui,任一時刻電阻都從電源取用功率，起負載作用。

有功功率：

一個周期內(nèi)，取用功率的平均值。用P表示。

,U2

p=ui=FR=—

R

6、純電感正弦交流電路

電感元件：不含電阻的理想線圈。

電感：衡量線圈產(chǎn)生自感電動勢的能力的物理量。用L表示。

單位：亨利（H）。

常用單位：毫亨（mH）,微亨（UH）

電流與電壓的關(guān)系：頻率相同、電壓超前電流相位90°

U

—二①LT

i=lmsin3t；u=Umsin（^t+90°）；/

感抗：衡量電感線圈對交流電流阻礙作用的物理量。用XL表示。單位：歐姆（Q）。

U,

xL=—=coL

電路的功率

無功功率：瞬時功率的最大值，用來衡量能量交換的規(guī)模。

符號：QL單位：乏爾（var）

r/2

QL=UI=I\=—

XL

7、純電容正弦交流電路

電容：衡量電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量

單位：法拉（F）。

常用單位：微法（UF）、皮法（pF）

1uF=106pF

電流與電壓的關(guān)系：頻率相同；電壓滯后電流相位90°

u=Umsin3t；i=lmsin（wt+90°）

U_1

廠菽

容抗：衡量電容器對交流電流阻礙作用的物理量。用xC表示。單位：歐姆（Q）

U1

x————

rcIcoL

電路的功率：電容與電源只進行能量的周期性交換，在一個周期內(nèi)的平均功率P為零。

無功功率：瞬時功率的最大值，用來衡量能量交換的規(guī)模。

符號：QC單位：乏爾（var）

2

2U

4=UI-Ixc——

8、阻抗三角形

阻抗：阻抗是電路總電壓與電流有效值的比值，表示了電路中所有元件對電流的阻礙作用.

符號：Z單位：歐姆Q。

電阻電感串聯(lián)電路

尺9"R

XL

R

UL

電阻電容串聯(lián)電路

Q

U

A

RIUR

XL

UL

電阻、電感、電容串聯(lián)電路

UR

R

ULUC

X：電抗

9、功率和功率因數(shù)

視在功率：交流電路中，電路端電壓和電流有效值的乘積稱為視在功率。用S表示。

單位：伏安（VA）

5=次+02

第四章、三相交流電路

定義：三相交流電路是由三相交流電源（能夠提供3個頻率相同而相位不同的電壓或電流

的電源）供電的電路。簡稱三相電路。由于三相電路輸送電力比單相電路經(jīng)濟，三相交流電

機的運行性能和效率也遠較單相交流電機為優(yōu)，因此目前世界上電力系統(tǒng)和動力用電都幾乎

無例外地采用三相制。

相序：三相電動勢達到最大值的先后次序。

eAeBeC的相序稱為正序。

對稱三相電源：由三個頻率相同，最大值相等，相位互差120。的對稱正弦交流電動勢所

組成的電源。

對稱三相負載：各相阻抗相同的三相負載稱為對稱三相負載。

第五章、電動機基礎(chǔ)知識

1、電動機概述

①電動機：是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈（也就是定子繞組）產(chǎn)生

旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子鼠籠式式閉合鋁框形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩。

②電動機的工作原理：磁場對電流受力的作用，使電動機轉(zhuǎn)動。

2、電動機分類

2.1、按工作電源分類

直流電動機：永磁直流電機、串勵直流電機、并勵直流電機、復(fù)勵直流電機。

交流電動機：單相電動機、三相電動機。

2.2、按結(jié)構(gòu)和工作原理分類

直流電動機、同步電動機、異步電動機。

3、電動機特點

3.1X直流電動機的特點：

?直流發(fā)電機的電勢波形較好，對電磁干擾的影響小。

?直流電動機的調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑。

?直流電動機過載能力較強，熱動和制動轉(zhuǎn)矩較大。

?由于存在換向器，其制造復(fù)雜，價格較高

3.2、交流電動機特點

交流電動機包括同步電動機和異步電動機

舁步與同步的搬命:所謂異步及同步是指電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)與氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向

及速度是否相同，相同即稱為同步反之就是異步。

3.3、異步電動機的主要用途機優(yōu)缺點

主要用途：異步電機主要用作電動機，去拖動各種生產(chǎn)機械。

異步電動機的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、價格低廉、運行可靠、堅固耐用、運行效率

較高和具有適用的工作特征。

異步電動機的缺點：功率因數(shù)較差。異步電動機運行時，必須從電網(wǎng)里吸收落后性的無

功功率，它的功率因數(shù)總是小于1。

4、同步電機的基本知識和結(jié)構(gòu)

4.1v基本工作原理：

基本構(gòu)成：定子、轉(zhuǎn)子、氣隙、勵磁繞組、電樞繞組。

凸極式隱極式

橫截面圖

4.2、同步發(fā)電機

作為發(fā)電機運行時，用一原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子勵磁繞組中通入直流電，從而在氣

隙中產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)的磁場，該磁場切割定子上的電樞導體，電樞繞組便感應(yīng)出交流電動勢。設(shè)

氣隙磁密按正弦分布，則在定子三相繞組里感應(yīng)出正弦變化的三相電動勢，交流電動勢的頻

率取決于電機的極對數(shù)p和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n,若電機為一對極，當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時，導體中感

應(yīng)電動勢變化一個周波。

考察電樞導體A的感應(yīng)電動勢。e=Blv,右手定則。導體相對于磁場的運動方向。

電樞導體A處徑向磁密等于0

e=Emaxe=0

若為P對極，當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周時，導體感應(yīng)電動勢變化P個周波。設(shè)轉(zhuǎn)子每分鐘旋

轉(zhuǎn)n轉(zhuǎn)，則對p對極電機，導體感應(yīng)電動勢每分鐘變化pn個周波，每秒鐘變化pn/60個

周波，這就是電動勢的頻率。

注：我國電力系統(tǒng)，規(guī)定交流電的頻率為50Hz,因此極對數(shù)和轉(zhuǎn)速有如下固定關(guān)系

60x503000

n=--------=-----(-r-/min)

PP

如果同步電機作為電動機運行，則必須在定子三相繞組上加上三相交流電壓，三相交流

電流流過定子繞組，會在電機里產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，當勵磁繞組加上直流勵磁電流時，轉(zhuǎn)子好象

是一個磁鐵，于是旋轉(zhuǎn)磁場帶動這個磁鐵，按旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)把電能

轉(zhuǎn)換成機械能的目的。這時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n為

n=------(r/nun)

P

4.3、“同步”的概念

同步電機無論作為發(fā)電機還是電動機運行，當極數(shù)一定時，它的轉(zhuǎn)速n和頻率f之間

保持嚴格不變的關(guān)系，用電機專業(yè)術(shù)語說，叫做“同步”，所以這種電機叫同步電機。

4.4、汽輪發(fā)電機：

轉(zhuǎn)子：

?特點：轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)軸細長，由高機械強度和導磁性能較好的合金鋼鍛成，并且和轉(zhuǎn)軸

作成一個整體，為隱極式轉(zhuǎn)子。

?作用：固定勵磁繞組，產(chǎn)生勵磁磁場。

定子：

?特點：固定定子繞組，由硅鋼片疊成。

?作用：感應(yīng)電勢，通過電流，實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。

機座：固定定子鐵心。

4.5、水輪發(fā)電機

轉(zhuǎn)子

?特點：轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)軸短粗，為凸極式轉(zhuǎn)子。

?作用：固定勵磁繞組，產(chǎn)生勵磁磁場。

定子

?特點：固定定子繞組，由硅鋼片疊成。

?作用：感應(yīng)電勢，通過電流，實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。

4、三相異步電動機結(jié)構(gòu)

4.1、三相鼠籠型異步電動機的外形圖。

4.2、三相鼠籠式異步電動機的結(jié)構(gòu)圖

它主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，定轉(zhuǎn)子中間是空氣隙。此外，還有端蓋、軸承、機

座、風扇、風罩等部件。

r繞fn

?。毫稚鞇旁傄?/p>

軸伸側(cè)端流

三相鼠籠型異步電機結(jié)構(gòu)

定于佚心

4.3、主要部件的拆分圖

的端蓋

4.4、定子結(jié)構(gòu)

定子：用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的。三相電動機的定子一般由外殼、定子鐵心、定子繞組等部

分組成。

4.4.3外殼：

三相電動機外殼包括機座、端蓋、軸承蓋、接線盒及吊環(huán)等部件。

?機座：鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是保護和固定三相電動機的定子繞組。中、小型

三相電動機的機座還有兩個端蓋支承著轉(zhuǎn)子，它是三相電動機機械結(jié)構(gòu)的重要組成部分。通

常，機座的外表要求散熱性能好，所以一般都鑄有散熱片。

?端蓋：用鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是把轉(zhuǎn)子固定在定子內(nèi)腔中心，使轉(zhuǎn)子能夠在

定子中均勻地旋轉(zhuǎn)。

?軸承蓋：也是鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型的，它的作用是固定轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子不能軸向移動，另

外起存放潤滑油和保護軸承的作用。

?接線盒：一般是用鑄鐵澆鑄，其作用是保護和固定繞組的引出線端子。

?吊環(huán)：一般是用鑄鋼制造，安裝在機座的上端，用來起吊、搬抬三相電動機。

4.4.2、定子鐵心

異步電動機定子鐵心是電動機磁路的一部分，由0.35mm-0.5mm厚表面涂有絕緣漆的

薄硅鋼片疊壓而成，如圖所示。由于硅鋼片較薄而且片與片之間是絕緣的，所以減少了由于

交變磁通通過而引起的鐵心渦流損耗。鐵心內(nèi)圓有均勻分布的槽口，用來嵌放定子繞圈。

（a）定子鐵心（b）定子沖片定子鐵心及沖片實物

定于鐵心及沖片示意圖

4.4.3定子繞組

?作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場

?材料：高強度漆包線（小型）；絕緣處理的銅條（大中型）

?接法：星形或三角形（六個出線端）

定子繞組:是電路重要的組成部分定子繞組用絕緣的銅（或鋁）導線繞成，嵌在定子槽內(nèi)。

三相對稱交流繞組模型圖定子繞組實物圖

定子繞組是三相電動機的電路部分，三相電動機有三相繞組，通入三相對稱電流時，就

會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。三相繞組由三個彼此獨立的繞組組成，且每個繞組又由若干線圈連接而成。

每個繞組即為一相，每個繞組在空間相差120。電角度。線圈由絕緣銅導線或絕緣鋁導線繞

制。中、小型三相電動機多采用圓漆包線，大、中型三相電動機的定子線圈則用較大截面的

絕緣扁銅線或扁鋁線繞制后，再按一定規(guī)律嵌入定子鐵心槽內(nèi)。定子三相繞組的六個出線端

都引至接線盒上，首端分別標為U1,V1,W1,末端分別標為U2,V2,W2。這六個出線端在

接線盒里的排列如圖所示，可以接成星形或三角形。

(a)星形連接<b)三角形連接

4.5、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)子：電動機的旋轉(zhuǎn)部分為轉(zhuǎn)子，由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸及風葉等組成。

4.5.1轉(zhuǎn)子鐵心

作用：電動機磁路一部分，是電動機磁路的一部分，它用0.5mm厚的硅鋼片疊而成。

鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上，整個轉(zhuǎn)子的外表呈圓柱形。

材料：0.5mm相互絕緣硅鋼片

4.5.2轉(zhuǎn)子繞組

作用：產(chǎn)生感應(yīng)電流和電動勢，在旋轉(zhuǎn)磁場作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩

轉(zhuǎn)子繞組：分為籠型和繞線型兩類。

①籠型：

單籠型、雙籠型、深槽式，其中單籠型又分鑄鋁和銅條轉(zhuǎn)子。

②繞線型：

結(jié)構(gòu)：與定子繞組具有相同極數(shù)的三相對稱繞組

接法：星形，首端接到轉(zhuǎn)軸上的滑環(huán)，再通過定子端蓋上的電刷與外電路相連。

籠型轉(zhuǎn)子：籠型繞組是一個自己短路的繞組。在轉(zhuǎn)子的每個槽里放上一根導體，在鐵心的兩

端用端環(huán)連接起來，形成一個短路的繞組。如果把轉(zhuǎn)子鐵心拿掉，則可看出，剩下來的繞組

形狀像個松鼠籠子，因此又叫鼠籠轉(zhuǎn)子，導條的材料有用銅的，也有用鋁的。

如果用的是銅料，就需要把事先做好的裸銅條插入轉(zhuǎn)子鐵心上的槽里，再用銅端環(huán)套在伸了

兩端的銅條上，最后焊在一起，如果用的是鑄鋁，就連同端環(huán)、風扇一次鑄成，?；\型轉(zhuǎn)子

結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、是一種經(jīng)濟、耐用的電機，所以應(yīng)用極廣。

繞線形繞組：

是三相繞組，一般接成星形，三相首端引出到集電環(huán)上，通過電刷裝置與外電路相連,

可串入電阻或電動勢以改善電動機的運行性能。

鼠籠型與繞線型對比：

電機轉(zhuǎn)子是銅線繞制的線圈，線圈末端是通過滑環(huán)引到啟動控制設(shè)備上，因此繞線型電

機具有啟動電流小、并可以控制，啟動轉(zhuǎn)矩大等特性；相比而言，鼠籠型電機啟動電流大、

且不能控制，啟動轉(zhuǎn)矩偏小等缺點

4.5.3轉(zhuǎn)子其他部分

轉(zhuǎn)子他部分包括端蓋、風扇等。

端蓋：除了起防護作用外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐轉(zhuǎn)子軸。

風扇：則用來通風冷卻電動機。

空氣間隙:三相異步電動機的定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙，一般僅為0.2mm?1.5mm。氣隙

太大，電動機運行時的功率因數(shù)降低；氣隙太小，使裝配困難，運行不可靠，高次諧波磁場

增強，從而使附加損耗增加以及使啟動性能變差。

5、三相異步電動機工作原理

5.1、工作原理：

三相交流電通入定子繞組后，便形成了一個旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速〃旋轉(zhuǎn)磁場的磁力

線被轉(zhuǎn)子導體切割，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)子導體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，則

轉(zhuǎn)子導體有電流流過。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場按順時針方向旋轉(zhuǎn)，且某時刻為上為北極N下為南極S,

如圖所示。根據(jù)右手定則，在上半部轉(zhuǎn)子導體的電動勢和電流方向由里向外，用。表示；在

下半部則由外向里，用十表示。

三相電動機的轉(zhuǎn)動原理

原理:

定子旋轉(zhuǎn)磁場以速度nO切割轉(zhuǎn)子導體產(chǎn)生電動勢（發(fā)電機右手定則），在轉(zhuǎn)子導體中

形成電流，使導體受電磁力作用形成電磁轉(zhuǎn)矩，推動轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n順nO方向旋轉(zhuǎn)（電動機

左手定則），并從軸上輸出一定大小的機械功率。（n不能等于nO）

籠型轉(zhuǎn)子

J

異步電動機模型

定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速

：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速

特點:

電動機內(nèi)必須有一個以nO旋轉(zhuǎn)的磁場。一實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的前提；電動運行時n恒不等

于nO（異步）一必要條件n<nO；建立轉(zhuǎn)矩的電流由感應(yīng)產(chǎn)生。一感應(yīng)名稱的來源。

感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生:

旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線被轉(zhuǎn)子導體切割，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢及電流。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場順轉(zhuǎn)，且某時

刻為上北極N下南極So據(jù)右手定則可判斷電流方向。

三相電動機的轉(zhuǎn)動原理

轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動：

流過電流的轉(zhuǎn)子導體在磁場中要受到電磁力作用，力F的方向可用左手定則確定，如

圖所示。電磁力作用于轉(zhuǎn)子導體上，對轉(zhuǎn)軸形成電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按照旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)

起來，轉(zhuǎn)速為n。轉(zhuǎn)速n總是小于而接近于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速nl。

01：定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速

n：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速

“異步”：

三相電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n始終不會加速到旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速nl。因為只有這樣，轉(zhuǎn)繞組

與旋轉(zhuǎn)磁場之間才會有相對運動而切割磁力線，轉(zhuǎn)子繞組導體中才能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電

流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按照旋轉(zhuǎn)磁場的方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。由此可見，且勺工〃

〃〈勺是異步電動機工作的必要條件，“異步”的名稱也由此而來。

轉(zhuǎn)差率:

旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速m與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差與同步轉(zhuǎn)速m之比稱為異步電動機的轉(zhuǎn)差率S,即

n.-n

s----

轉(zhuǎn)差率是異步電動機的一個基本參數(shù),對分析和計算異步電動機的運行狀態(tài)及其機械特

性有著重要的意義。當異步電動機處于電動狀態(tài)運行時，電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速n同向。轉(zhuǎn)子尚未

轉(zhuǎn)動時，n=0,；當〃時，”，，可知異步電動機處于電動狀態(tài)

時，轉(zhuǎn)差率的變化范圍總在0和1之間，即OVs<l。一般情況下，額定運行時=1%?5%。

5.2、旋轉(zhuǎn)力矩的產(chǎn)生

對稱三相繞組三相交*"旋轉(zhuǎn)磁場

轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生e（感應(yīng)電動勢）/_____,磁場切割

和i（感應(yīng)電流）弋轉(zhuǎn)子繞組

轉(zhuǎn)子繞組在磁場中」\機械負載

轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來

受到電磁力的作用'—'/旋轉(zhuǎn)起來

對稱三相電流流入對稱三相繞組

.二/士電流的流出端用表示

念為值

st-60°iA為值

iB為負值

iC=0

綜上分析可以得出:

空間相差120°角的三相繞組，通入對稱三相電流時，產(chǎn)生的是一對磁極的旋轉(zhuǎn)磁場,

當電流經(jīng)過一個周期變化時，磁場也沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)了一周（在空間旋轉(zhuǎn)的角度為360

°）。

綜上分析可以得出:

改變流入三相繞組的電流相序，就能改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向；改變了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，也

就改變了三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向.

第六章、變壓器基礎(chǔ)知識（作用、原理、機構(gòu)）

1、電力變壓器在電力系統(tǒng)中的作用

電力變壓器在系統(tǒng)中工作時，可將電能由它的一次側(cè)經(jīng)電磁能量的轉(zhuǎn)換傳輸?shù)蕉蝹?cè)，

同時根據(jù)輸配電的需要將電壓升高或降低。故它在電能的生產(chǎn)輸送和分配使用的全過程中，

作用十分重要。

1.1、定義：

電力變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，是用來將某一數(shù)值的交流電壓（電流）變成頻率相

同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓（電流）的設(shè)備。

1.2、變壓器的工作原理

簡單的說，變壓器的工作原理就是電磁感應(yīng)原理，也就是“動電生磁，動磁生電”的過

程。

跟電源連接的線圈叫原線圈，也叫初級線圈，跟負載連接的線圈叫副線圈，也

叫次級線圈，兩線圈由絕緣導線繞制，鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成.

變壓器的變壓原理:

(1)電動勢關(guān)系

由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，原、副線圈中具有相同的△①〃，根據(jù)電磁感應(yīng)定律有:

耳=〃產(chǎn)―〃，理

11Ar--

(2)電壓關(guān)系

如果不計原、副線圈的電阻，則有:

U2=E2

U2n2

所以，只要匝數(shù)不同，就可得到不同輸出電壓，這就變壓器的變壓原理。

n2>nl時，U2>U1,這種變壓器叫做升壓變壓器.

n2<nl時，U2<U1,這種變壓器叫做降壓變壓器.

(3)電流關(guān)系

由于不存在各種電磁能量損失，輸入功率等于輸出功率P1=P2,即：11111=1)212

/1_U2_"2

U\

變壓器高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小，可用較細的導線繞制，低壓線圈匝數(shù)少而通過

電流大，應(yīng)用較粗的導線繞制。

需要注意:

問：變壓器能不能變換直流？

答：變壓器雖能改變電壓、電流，但不能改變功率和頻率，輸入功率總等于輸出的總功

率，次級交變電流的頻率總等于初級交變電流的頻率.

1.3、電力變壓器的型號

特殊使用環(huán)境

額定電壓

額定容量

特殊用途和特殊結(jié)構(gòu)代號

設(shè)計序號

調(diào)壓方式

導線材料

繞組數(shù)

油循環(huán)方式

絕緣介質(zhì)

相數(shù)

產(chǎn)品類別

例：SL—1000/10

S一表示三相（D一單相）；

L—表示鋁線繞組，

1000—表示額定容量為lOOOkVA,

10—表示高壓邊額定電壓為lOkVo

SL是變壓器的基本型號，表示是一臺三相自冷礦物油浸雙繞組鋁線變壓器，有關(guān)字母的含

義可查國家標準。

SFPSZ-63000/110

S-三相;F-風冷;

P-強迫油循環(huán)；

S-三繞組；Z-有載調(diào)壓；容量630000KVA,

高壓側(cè)額定電壓110KV

05FPSZ-120000/220?

分類類別代表符號

繞組耦合方式自耦0

單相D

相數(shù)

三相S

自然循環(huán)—

冷卻裝置風冷F

水冷S

自然循環(huán)—

油循環(huán)方式

強迫油循環(huán)P

雙繞組—

繞組數(shù)三繞組S

分裂繞組F

銅—

繞組導線材質(zhì)

鋁L

無勵磁調(diào)壓—

調(diào)壓方式

有載調(diào)壓Z

1.4、油浸式變壓器冷卻方式

變壓器的冷卻方式是由冷卻介質(zhì)和循環(huán)方式?jīng)Q定，由于油浸式變壓器分為郵箱內(nèi)部冷卻

方式和油箱外部冷卻方式，因此油浸式變壓器冷卻方式有四個字母組成

字母數(shù)類別代表符號冷卻部位

1礦物油或燃點大于300℃的絕緣液體0與繞組接觸冷卻介質(zhì)

自然冷卻N

2內(nèi)部冷卻介質(zhì)循環(huán)方式

強油循環(huán)F

空氣(Air)A

3外部冷卻介質(zhì)

水(Water)W

自然對流N

4外部冷卻介質(zhì)循環(huán)方式

強迫循環(huán)(風扇、泵等)F

ONAN:油浸自冷

ONAF：油浸風冷

OFAF：強迫油循環(huán)風冷

1.5、額定值

(1)額定容量：指變壓器的視在功率。對三相變壓器指三相容量之和。

單位：伏安(VA)千伏安(kVA)

(2)額定電壓：指電源加到原邊繞組上的電壓，是副邊繞組開路即空載運行時副繞組的

端電壓。

※對于三相變壓器一般指線電壓值。

單位：伏(V)千伏(kV)

⑶額定電流〃：由SN和力計算出來的電流

即為額定電流

對單相變壓器:

_SNJ_SN

對三相變壓器：

I-SN/_SN

X三相變壓器是指線電流。

（4）額定頻率fN

中國：fN=50Hz（工頻）

此外，額定工作狀態(tài)下變壓器的效率、溫升等

數(shù)據(jù)均屬于額定值.

2、電力變壓器基本結(jié)構(gòu)

2.1、電力變壓器分類

電力變壓器（輸配電用）

r電壓互感器

儀用變壓器-

按用途分〔電流互感器

整流變壓器

三相變壓器

按相數(shù)分

單相變壓器

,全絕緣變壓器

按中性點絕J

緣水平分

絕緣（分級絕緣）變壓器

r雙繞組變壓器

三繞組變壓器

按線圈數(shù)量分〈

自耦變壓器

干式

按冷卻方式分?

油浸式

心式變壓器

按結(jié)構(gòu)形式分.

殼式變壓器

變壓器的分類：

變壓器的分類：升壓、降壓

相數(shù)：單相、三相

繞組：單繞組自耦、雙繞組、三繞組

冷卻方式：單繞組自耦、雙繞組、三繞組

2.2、變壓器的結(jié)構(gòu)

器身：包括鐵芯、繞組、絕緣結(jié)構(gòu)、引線、分線開關(guān)等。

油箱：包括油箱（箱蓋、箱壁、箱底）和油箱上安裝的部件（放油閥、油樣閥、接地螺栓、

名牌）等。

冷卻裝置：即散熱器或冷卻器（塔）。

保護裝置：包括油柜（油枕）、油位計、壓力釋放閥、吸濕器（呼吸器）、溫度計、凈油器、

氣體繼電器（瓦斯繼電器）、油流速動繼電器等。

出線裝置：包括高低壓及中性點套管升高座。

油浸式變壓器主要結(jié)構(gòu)

變壓器主要結(jié)構(gòu)：鐵芯、繞組、油箱、輔助部件。

防氣體■電?奇壓奢管低壓套管

分接開關(guān)

X

放油叫

接地■子小車

2.2.1v鐵心

構(gòu)成了變壓器的磁路。

構(gòu)成變壓器套裝繞組的骨架。,r

1

霹W

1E；的

口

?鐵芯由鐵芯柱和鐵規(guī)兩部分構(gòu)成。

?鐵芯柱上套繞組；

?鐵軌將鐵芯柱連接起來形成閉合磁路。

?注意鐵芯的固定和絕緣

噂

—1.鐵軌

匾…

舞下夾件

為加強鐵芯的散熱效果，鐵芯柱中設(shè)有油道。

鐵芯材料

為提高磁路的導磁性能，減少鐵芯中的磁滯、渦流損耗，鐵芯一般用高磁導率的磁性材料一

一硅鋼片疊成。

硅鋼片厚度為0.35?0.5mm,兩面涂以絕緣漆，使片間絕緣。

按照繞組和鐵心的相對位置不同，鐵心可分兩大類:

?心式

能

桃Z

-

H-

M-高

-壓

-繞

1-組

-

低壓繞組高壓繞組

(b)單相心式變壓器示意圖

(C)三相心式變壓器示意圖

?殼式。

Q單相殼式變壓

。殼式變壓

鐵心柱

0_____

（0三相光式變壓器示意圖

2.2.2繞組

?繞組是變壓器的電路部分。

?它是由銅或鋁的絕緣導線繞制而成。

?為了便于絕緣，低壓繞組靠近鐵心柱，高壓繞組套在低壓繞組外面。

低壓繞組上鐵靶鐵心柱

高壓繞組

下鐵蜿

繞組材料

一般用紗包和紙包的絕緣扁（圓）、銅（鋁）導線繞成。

匝數(shù)和線徑

因為電壓等級和電流大小的不同

高壓繞組匝數(shù)多，導線截面細；

低壓繞組匝數(shù)少，導線截面粗。

器身

器身是指繞組、鐵芯及其絕緣和固定件。

器身是變壓器最主要的部分。

2.2.3、油箱

油浸式變壓器的器身（繞組和鐵芯），放在充滿變壓器油的油箱中。

油箱起密封和安裝附屬部件的作用。

油箱的型式：大型變壓器采用鐘罩式油箱；

小型變壓器采用桶式油箱。

變壓器油

變壓器油是從石油中提煉出來的礦物油，其作用有：

（1）變壓器油具有較大的介質(zhì)常數(shù)，起絕緣作用；

（2）通過油的自然對流或強迫油循環(huán)流動，使繞組及鐵芯中因功率損耗而產(chǎn)生的熱量得到

散逸，起冷卻作用。

專業(yè)知識：純凈的變壓器油的絕緣強度可以達到4000KV/Cmo

變壓器油還有哪些作用？

密封：隔絕空氣，減緩絕緣老化速度；

滅?。河休d分接開關(guān)切換時熄滅電弧。

2.2.4、輔助部件

輔助部件包括冷卻裝置、保護裝置、調(diào)壓裝置、出線裝置和測量裝置五個部分。具體內(nèi)容如

下所示：

冷卻裝置：包括冷卻器、散熱器及各種連管、閥門等。

保護裝置：包括儲油柜、吸濕器、凈油器、氣體繼電器、安全氣道、壓力釋放閥和放油閥

門等。

調(diào)壓裝置：包括有載分接開關(guān)和無載分接開關(guān)等。

出線裝置：包括各類瓷套管、絕緣子及電控系統(tǒng)等。

測量裝置：包括套管型電流互感器、油位檢測計、溫度計、油流計和色譜檢測儀等。

輔助部件圖

調(diào)壓裝置-一分接開關(guān)

?分接開關(guān)一一為了調(diào)整變壓器的輸出電壓，電力變壓器的高壓繞組一般都有抽頭，這些

抽頭連接到固定在油箱蓋上的分接開關(guān)。

?改變一次側(cè)匝數(shù)，可調(diào)整二次側(cè)輸出電壓。

?調(diào)節(jié)范圍為額定電壓的±5%。

?分為有載調(diào)壓和無勵磁調(diào)壓兩種方式。

無勵磁調(diào)壓的基本接線方式

圖1-1無腦海周壓時的調(diào)壓電路

（只示A相）

（?＞中性點,壓，（b）中性點反按河壓，

（C）中都■壓,《d）中部并擘，壓

無勵磁三相調(diào)壓的基本接線方式

從高壓側(cè)抽分接頭的原因：

高壓繞組套裝在低壓繞組的外面，抽頭引出和連接方便;

高壓側(cè)比低壓側(cè)電流小，引線和分接開關(guān)的載流截面小。

有載調(diào)壓變壓器主要優(yōu)點是：能自動調(diào)整電壓，且調(diào)壓范圍大，可以減少或避免電壓大

幅度波動，母線電壓質(zhì)量高。但其體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，檢修維護要求高。

無載調(diào)壓變壓器改變分接頭位置時必須停電，且調(diào)整的幅度較小，每變一個分接頭，只

能改變電壓2.5%或5%,輸出電壓質(zhì)量差。但比較便宜，體積較小。

絕緣套管

?變壓器的套管是將變壓器繞組的高低壓引線引到油箱外部的絕緣裝置。

?它是引線對油箱的絕緣，又起著固定引線的作用。

?分為純瓷式套管、充油式套管和電容式套管三種。

保護裝置

又稱油枕。是一個圓筒形容器，橫放在油箱頂部，下半部充滿油并與油箱的油連通，上半部

與大氣連通，油枕的容積約為油箱的1。％左右。

油枕的作用有：

(1)防止油箱脹裂一一夏天油溫高，油膨脹時油箱的油可上升到油枕里去，避免油箱脹

裂；

(2)防止油質(zhì)變壞一一冬天油溫低，油的體積收縮時，油枕的油可下來充滿油箱，防止

空氣將氧氣和水分帶入油箱內(nèi)腐蝕油質(zhì)，氧能使油變酸性而腐蝕線圈絕緣，水分能使線圈絕

緣受潮變壞。

吸濕器（呼吸器）

?與儲油柜配合；

?內(nèi)裝變色硅膠，吸潮。

氣體繼電器（瓦斯保護）

?安裝在油箱和油枕的聯(lián)管中間。

?當變壓器內(nèi)部發(fā)生故障產(chǎn)生大量氣體時，氣體繼電器動作，接通控制回路，從而及時發(fā)

出信號或?qū)⒆儔浩鲝碾娏ο到y(tǒng)中切除。

防爆門（安全氣道）

?變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，油受熱產(chǎn)生大量氣體，可能會造成油箱漲裂。

?采用防爆門（安全氣道）和壓力釋放閥來釋放由于內(nèi)部故障而產(chǎn)生的壓力。

冷卻裝置

變壓器常采用的冷卻方法有：

?油浸自冷式一一依靠油箱外壁和油管或散熱器的熱輻射，借變壓器周圍空氣的自然對流

作用散發(fā)熱量?適用于小容量變壓器（ONAN）。

?油浸風冷式一一容量大于1萬KVA的變壓器，采用帶有風扇冷卻的散熱器（ONAF）。

?強迫油循環(huán)冷卻一一適用于大容量變壓器，利用油泵將變壓器內(nèi)的熱油打入冷卻器，在

冷卻器內(nèi)利用風冷或水冷后再送回油箱（OFAF）。

油浸自冷式

油浸風冷式

強迫油循環(huán)冷卻

2.3、變壓器絕緣

2.3.1、絕緣材料類型

1）變壓器油

2）絕緣紙板：是由硫酸鹽紙漿壓制而成。它與變壓器油結(jié)合以后，絕緣性能非常好。

3）電纜紙：是由硫酸鹽紙漿制成的。主要用作導線外表面包繞的絕緣和繞組中的層間絕

緣。

4）皺紋紙：是由硫酸鹽紙漿制成的電話紙再加工而成。在油中的電氣性能很好，表現(xiàn)為平

均擊穿電壓高，皺紋紙主要用于變壓器出線等處的包扎，它的包扎工藝性能極好，有平

滑、緊密、美觀等優(yōu)點，包扎后的引線還能彎曲，被廣泛地應(yīng)用于包扎裸導線和繞組端

部絕緣等。

2.3.2絕緣結(jié)構(gòu)分類

變壓器目的絕緣可分為內(nèi)絕緣和外絕緣，內(nèi)絕緣是油箱內(nèi)的各部分絕緣，外絕緣是套管

上部對地和彼此之間的絕緣。內(nèi)絕緣又可分為主絕緣和縱絕緣兩部分。

主絕緣：是指繞組對地之間、相間和同一相而不同電壓等級的繞組之間的絕緣。絕緣

紙筒、撐條、油隙、紙板、皺紋紙、絕緣套管等

縱向絕緣：指同一電壓等級的一個繞組，其不同部位之間，例如層間、匝間、繞組與

靜電屏之間的絕緣0如包在導線上不同厚度的電纜紙

變壓器主要器件示意圖

第七章、低壓電器元件介紹

1、低壓電器概述

1.1、電器基礎(chǔ)知識

電器控制系統(tǒng)都是由用電設(shè)備、控制電器和保護電器組成的。用來控制用電設(shè)備工作狀

態(tài)的電器稱為控制電器。用來保護電源和用電設(shè)備的電器稱為保護電器。在低壓供電系統(tǒng)中

使用的電器稱為低壓電器。

低壓電器是一種能根據(jù)外界的信號和要求，手動或自動地接通、斷開電路，以實現(xiàn)對電

路或非電路對象的切換、控制、保護、檢測、變換和調(diào)節(jié)的元件或設(shè)備。控制電器按其工作

電壓的高低，以交流1200V、直流1500V為界，可劃分為高壓控制電器和低壓控制電器兩大

類。

1.2.電器的分類

電器的用途廣泛、職能多樣，因而品種規(guī)格繁多，構(gòu)造及工作原理各異。有各種的分類

方法。

按總做電壓高低分：

1＞高壓電器額定電壓3KV及以上的電器；

2、低壓電器一一交、直流電壓1200V及以下的電器。

低壓電器按它在電氣線路中的地位和作用可分為低壓配電電器和低壓控制電器兩大類。

低壓配電電器主要有刀開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器和自動開關(guān)等；低壓控制電器主要有接觸器、

繼電器、主令電器和電磁鐵等。

按執(zhí)行功能分：

1、有觸點電器一一有可分離的動觸點和靜觸點，利用觸點的接觸和分離來實現(xiàn)電路的

通段；

2、無觸點電器一一沒有觸點，主要利用晶閘管的開關(guān)效應(yīng)，即導通或截止來實現(xiàn)電路

的通段。

1.3、常用術(shù)語

1、閉合時間：開關(guān)電器從閉合操作開始瞬間到所有極的觸點都接通瞬間為止的時間間

隔。

2、斷開時間：開關(guān)電器從斷開操作開始瞬間到所有極的觸點都分開瞬間為止的時間間

隔。

3、通斷時間：從電流在開關(guān)電器一個極瞬間起到所有極的電弧最終熄滅瞬間為止的時

間間隔。

4、分斷能力：電器在規(guī)定的條件下，能在給定的電壓下分斷的預(yù)期分斷電流值。

5、接通能力：開關(guān)電器在規(guī)定的條件下，能在給定的電壓下接通的預(yù)期接通電流值。

6、通斷時間：開關(guān)電器在規(guī)定的條件下，能在給定的電壓下分斷的預(yù)期電流值。

2、主令電器

作用：發(fā)送控制命令或信號的電器；

分類：控制按鈕開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、安全光柵、行程開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、磁性開

2.1、控制按鈕：

按鈕是手動控制電器的一種，用來發(fā)出信號來接通或斷開控制電路。

常閉國斷）按鈕

常開（動合）按鈕

電路符號喜電路符號

結(jié)構(gòu)示.意

圖1:控制按鈕示

圖1是按鈕的結(jié)構(gòu)示意圖和圖文符號,圖⑶中1、2是常閉（動斷）觸點，3、4是常開（動合）

觸點，5是復(fù)位彈簧，6是按鈕帽。圖（b）為圖文符號。

圖2：按鈕實例圖片示例

按鈕顏色要求：

(1)、“停止”和“急停”按鈕常用紅色：

(2)、“啟動”按鈕的顏色常使用綠色；

(3)、“啟動”和“停止”交替動作，按鈕一般使用黑色、白色或者灰色；

(4)、“點動”按鈕的顏色常使用黑色；

(5)、“復(fù)位”按鈕的顏色常使用黃色或藍色；

2.2、轉(zhuǎn)換開關(guān)(組合開關(guān))

功能：常用在機床的控制電路中，作為電源的引入開關(guān)或是自我控制小容量點動機的直

接起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和停止的控制開關(guān)等。

類型：組合開關(guān)有單極、雙極和多極之分；

結(jié)構(gòu)：它由動觸片、靜觸片、轉(zhuǎn)軸、手柄、凸輪、絕緣桿等部件組成。當轉(zhuǎn)動手柄時，

每層的動觸片隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動，使動觸片分別和靜觸片保持接通和分斷。為了使組合開關(guān)在

分斷電流時迅速熄弧，在開關(guān)的轉(zhuǎn)軸上裝有彈簧，能使開關(guān)快速閉合和斷開。

IIII

1Q.

-*儲)單極(b)三極

轉(zhuǎn)換開關(guān)圖形符號和文字符號：

2.3、行程開關(guān)

行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，用于機械設(shè)備運動部件的位置檢測，是利用生產(chǎn)機械某些運動

部件的碰撞來發(fā)出控制指令，以控制其運動方向或行程的主令電器。

行程開關(guān)從結(jié)構(gòu)上可分為操作機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)和外殼三部分。圖2.2為行程開關(guān)的外形

及結(jié)構(gòu)圖，圖中的單輪和徑向傳動桿式行程開關(guān)可自動復(fù)位，而雙輪行程開關(guān)則不能自動復(fù)

位。行程開關(guān)結(jié)構(gòu)如圖(b)所示，當移動物體碰撞推桿或滾輪時，通過內(nèi)部傳動機構(gòu)使微動

開關(guān)觸頭動作，即常開、常閉觸點狀態(tài)發(fā)生改變，從而實現(xiàn)對電路的控制作用。