模块三其他类型电机的运行与应用

1、网址： 淮安市高教园区枚乘东路3号 223003模块三 其他类型电机的运行与应用3.1直流电动机的运行与应用直流电动机的运行与应用 变压器的运行与应用变压器的运行与应用3.23.2 单相异步电动机的故障分析及排除单相异步电动机的故障分析及排除3.33.33.43.4特种电机及其应用特种电机及其应用3.1 项目项目1 直流电动机的运行与应用直流电动机的运行与应用3.1.1 任务1 直流电动机的检查与试验3.1.2 任务2直流电动机的拖动与实现441.知识学习知识学习直流电机的基本知识直流电机的基本知识1)直流电动机模型直流电动机模型直流电源直流电源电刷电刷换向器换向器电枢绕组电枢绕组电枢绕组电枢

2、绕组NSIIabcdU+电刷电刷换向片换向片转动方向转动方向磁极磁极552）直流电动机的基本工作原理）直流电动机的基本工作原理保证磁极下的电流方向不变（直流电）保证磁极下的电流方向不变（直流电） NSIIabcdU+左手定则左手定则换向器的作用换向器的作用662）直流电动机的基本工作原理）直流电动机的基本工作原理保证磁极下的电流方向不变（直流电）保证磁极下的电流方向不变（直流电） NSIIabcdU+左手定则左手定则换向器的作用换向器的作用773)直流电机的结构与分类直流电机的结构与分类主磁极：主磁极：由主极铁心、励磁绕组组成；由主极铁心、励磁绕组组成；产生工作磁场产生工作磁场。(1)直流电动

3、机的结构直流电动机的结构定子定子组成组成：作用作用：产生磁场、支撑作用机座、主磁极、换向极、端盖、轴承、和电刷等。机座机座磁极磁极励磁励磁绕组绕组直流电动机结构图直流电动机结构图转子转子换向器换向器8机座：机座：固定与支撑作用，固定与支撑作用，另外也是磁路的一部分。另外也是磁路的一部分。换向极：换向极：由由 铁心、铁心、 绕组组成。换向极绕组与电枢绕组串联。改善电机的换绕组组成。换向极绕组与电枢绕组串联。改善电机的换向性能，防止产生电弧火花。向性能，防止产生电弧火花。电刷装置：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

4、外部直流电。为外部直流电。99电枢铁心、绕组、换向器和转轴等电枢铁心、绕组、换向器和转轴等电枢铁心由电枢铁心由0.350.5mm厚的硅钢片叠制而成。厚的硅钢片叠制而成。电枢绕组由绝缘导线绕制的电枢线圈组成电枢绕组由绝缘导线绕制的电枢线圈组成换向器换向器转子转子转子（电枢）转子（电枢）组成组成：1010 由许多鸽形尾的换向片排列成一个圆筒，片间用由许多鸽形尾的换向片排列成一个圆筒，片间用V V形云母绝缘。形云母绝缘。和电刷配合将直流电引入或引出的装置。和电刷配合将直流电引入或引出的装置。换向器由绝缘材料相隔的铜片做成，并固定在轴上。换向器由绝缘材料相隔的铜片做成，并固定在轴上。1111(2)直流

5、电动机的分类直流电动机的分类他励电动机：他励电动机：励磁线圈与转子电枢的电源分开。励磁线圈与转子电枢的电源分开。并励电动机：并励电动机：励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。励磁线圈与转子电枢并联到同一电源上。串励电动机：串励电动机：励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。励磁线圈与转子电枢串联接到同一电源上。复励电动机：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。励磁线圈与转子电枢的联接有串有并，接在同一电源上。M他励他励UfIfIaUM并励并励UIfM串励串励UM复励复励U根据励磁线圈和转子绕组的联接关系根据励磁线圈和转子绕组的联接关系12124)直流电机铭牌数据直流电机铭牌

6、数据1、额定容量、额定容量（功率）功率）PN （单位：KW） 直流电动机直流电动机 PN =UNINN （输（输出出机械能）机械能） 直流发电机直流发电机 PN =UNIN （输（输出出电能）电能） N ： ：额额定效率，定效率，在在带额带额定定负载负载运行是，运行是，输输出机械功率与出机械功率与输输入功率之比入功率之比。2、额定电压、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。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、额定电流IN （单位：A） 在额定情况下，电刷流入或流出的电流。在额定情况下，电刷流入或流出的电流。

7、4、额定转速、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。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、额定励磁电流IfN （单位：A）6、铭牌上没有的额定值：、铭牌上没有的额定值：额定转矩额定转矩TN 其中其中TN =9.55 PN / nN 2.2.任务实施任务实施（1）检查项目）检查项目检修后欲投入运行的电机，所有的紧固元件应拧紧，转子转动应灵活。此外还应检查下列项目：1）检查出线是否正确，接线是否与端子的标号一致，电机内部的接线是否有碰触转动的部件。2）检查换向器的表面。3）检查刷握。4）检查刷握的下边缘与换向器表面的距离、电刷在刷握

8、中装配的尺寸要求、电刷与换向片的吻合接触面积。5）电刷压力弹簧的压力。6）检查电机气隙的不均匀度。2.2.任务实施任务实施(2)试验项目试验项目1）绝缘电阻测2）绕组直流电阻的测量3）确定电刷中性线 常采用的方法有以下三种：（1）感应法。（2）正反转发电机法。（3）正反转电动机法。4）耐压试验5）空载试验6）负载试验 7）超速试验1515（一）定义 指一定条件下，电动机的转速与电磁转矩之间的关系：指一定条件下，电动机的转速与电磁转矩之间的关系： n = f(Tem)ememTeeTnTCCRCUn020nNnnemTNT 理想空载转速理想空载转速: n0 = U/Ce （二）表达式U = Ia

9、Ra + Ea = IaRa + CenTem=CTIa3.3.问题研讨问题研讨直流电动机有哪些机械特性？直流电动机有哪些机械特性？1616（三）固有机械特性（三）固有机械特性当当 时的机械特性称为固有机械特性。时的机械特性称为固有机械特性。aNNRRUU,emNTeaNeNTCCRCUn2 由于电枢电阻很小，特性曲线斜由于电枢电阻很小，特性曲线斜率很小，电机运行比较稳定率很小，电机运行比较稳定 当当T=TN时，时，n=nN 当当n=0时，即电动机起动时，时，即电动机起动时， 电磁转矩电磁转矩Tem=Ts硬特性硬特性额定工作点额定工作点起动转矩起动转矩定义定义17171 1、电枢串电阻时的人为

10、机械特性、电枢串电阻时的人为机械特性 SaRR 0nnaRemT当改变当改变 或或 或或 得到的机械特性称为人为机械特性得到的机械特性称为人为机械特性。UaR（四）人为机械特性2 2、降低电枢电压时的人为机械特性、降低电枢电压时的人为机械特性 1UNUU 101n0nnNUemT18183 3、减弱励磁磁通时的人为特性、减弱励磁磁通时的人为特性 保持保持 不变，只改变励磁回路调节电阻不变，只改变励磁回路调节电阻 Rf 的人为特性的人为特性NaUURR,01n11kT202n2kTNn0nemTkT他励直流电动机起动和运行过程中，绝不允许励磁回路断开。他励直流电动机起动和运行过程中，绝不允许励磁

11、回路断开。 注意：注意： 21n0情况。情况。方法方法原理原理此时此时Ea U， Ia 反向，反向， Tem 反向，由驱动变为制动。反向，由驱动变为制动。电动机输出电能，处于发电状态电动机输出电能，处于发电状态回馈制动状态回馈制动状态2.2.任务实施任务实施（1）直流电动机的二级起动控制设计及实现）直流电动机的二级起动控制设计及实现QS1QS2图3-29 他励直流电动机串二级电阻起动控制KT1、KT2为时间继电器KM2、KM3为短接起动电阻接触器。2.2.任务实施任务实施（2）直流电动机调速控制设计及实现）直流电动机调速控制设计及实现1)电阻R1、R2作为起动、调速电阻，由接触器KM2、KM3

12、控制是否短接;2)KT1、KT2为时间继电器;3)VD、R作为励磁绕组放电回路。4)KI1为过电流继电器，串接在电枢回路中，作为直流电动机的短路和过载保护；5)KI2为欠电流继电器，串接在励磁绕组回路中，作为直流电动机失磁和弱磁保护。图3-30 他励直流电动机电枢回路串电阻起动与调速控制电路KI2KI1+QS1QS22.2.任务实施任务实施（3）能耗制动控制设计及实现）能耗制动控制设计及实现KM1为电源接触器KM2、KM3为起动接触器KI1为过电流继电器KI2为欠电流继电器KV为电压继电器KT1、KT2为时间继电器图3-28 他励直流电动机单向运行能耗制动电路图（4）反接制动控制控制设计及实现

13、）反接制动控制控制设计及实现2.2.任务实施任务实施（4）反接制动控制控制设计及实现）反接制动控制控制设计及实现图3-29 并励直流电动机正反转起动和电枢反接制动控制原理图3737故障现象故障现象 可能原因可能原因 处理方法处理方法 电动机电动机不能起不能起动动 1无电源无电源2电刷接触不良电刷接触不良3励磁回路断路励磁回路断路 4过载过载5启动电流太小启动电流太小1检查线路是否完好，启动器连接是否检查线路是否完好，启动器连接是否准确，保险丝是否熔断准确，保险丝是否熔断2检查刷握弹簧是否松弛或改善接触面检查刷握弹簧是否松弛或改善接触面3检查变阻器及磁场绕组是否断路，更检查变阻器及磁场绕组是否断

14、路，更换绕组换绕组 4减少负载减少负载5检查所用启动器是否合适检查所用启动器是否合适3.3.问题研讨问题研讨 直流电机如何进行常见故障的处理？直流电机如何进行常见故障的处理？3838故障现象故障现象 可能原因可能原因 处理方法处理方法 电枢电枢冒烟冒烟 1长时间过载长时间过载2换向器或电枢短路换向器或电枢短路3负载短路负载短路4电动机端电压过高电动机端电压过高5电动机直接启动或电动机直接启动或反向运转过于频繁反向运转过于频繁6定、转子相擦定、转子相擦 1立即恢复正常负载立即恢复正常负载2查找短路的部位，进行修复查找短路的部位，进行修复3检查线路是否有短路检查线路是否有短路4恢复电压至正常值恢复

15、电压至正常值5使用适当的启动器，避免频繁的反使用适当的启动器，避免频繁的反复运转复运转6 检查相擦的原因，进行修复检查相擦的原因，进行修复 3939故障现象故障现象 可能原因可能原因 处理方法处理方法 电动机转电动机转速不正常速不正常 1电动机转速过高，且电动机转速过高，且有剧烈火花有剧烈火花2电刷不在正常位置电刷不在正常位置3电枢及磁场绕组电枢及磁场绕组4串励电动机轻载或空串励电动机轻载或空载运转载运转5串励磁场绕组接反串励磁场绕组接反6磁场回路电阻过大磁场回路电阻过大 1检查磁场绕组与启动器连接是否良检查磁场绕组与启动器连接是否良好，是否接错，磁场绕组或调速器内部好，是否接错，磁场绕组或调

16、速器内部是否断路是否断路2所刻记号调整刷杆座位置所刻记号调整刷杆座位置3查是否短路查是否短路4增加负载增加负载5纠正接线纠正接线6检查磁场变阻器和励磁绕组电阻，检查磁场变阻器和励磁绕组电阻，并检查接触是否良好并检查接触是否良好 4.4.任务拓展任务拓展（1）总结直流电动机不能正常旋转的主要原因有哪些？（2）分析电机冒烟的主要原因的哪些？（3）查阅资料总结直流调速技术的发展趋势以及在生产实践中的应用。3.2 项目项目2 变压器的运行与应用变压器的运行与应用3.2.1 任务1小型变压器的重绕修理3.2.2任务2 三相变压器的并联运行3.2.3 任务3 特种变压器的使用423.2.1 任务任务1 小

17、型变压器的重绕修理小型变压器的重绕修理1.1.知识学习知识学习 变压器的基本认识变压器的基本认识421）变压器的构造及其分类）变压器的构造及其分类 高压测油枕散热管主箱体 变压器是一种变压器是一种利用电磁原理工作利用电磁原理工作的静止装置。的静止装置。低压测变换（升高或降低）变换（升高或降低）电压。电压。 43单相单相心式心式43铁心：提供磁路，铁心：提供磁路，分为心式结构和壳式结构两种；单相单相壳式壳式44铁心拼片式结构铁心拼片式结构444545有同心式和交叠式有同心式和交叠式一次（原方）绕组，二次（付方）绕组一次（原方）绕组，二次（付方）绕组绕组：建立磁场绕组：建立磁场附件附件油箱油箱：散

18、热，绝缘，保护铁心和绕组不受外力和潮气浸蚀。：散热，绝缘，保护铁心和绕组不受外力和潮气浸蚀。油枕：油枕：储油，减少油箱内油和空气的接触。储油，减少油箱内油和空气的接触。气体继电器：气体继电器：瓦斯保护。瓦斯保护。绝缘套管：绝缘套管：引出线。引出线。分接开关：分接开关：调整变压比调整变压比462）变压器的分类）变压器的分类461 1）按相数的不同：）按相数的不同：单相变压器、三相变压器；单相变压器、三相变压器；2 2）按绕组数目不同：）按绕组数目不同：双绕组变压器双绕组变压器、三绕组变压器三绕组变压器、多绕组变多绕组变压器压器和和自耦变压器自耦变压器；3 3）按冷却方式不同：）按冷却方式不同：油

19、浸式油浸式变压器、变压器、充气式充气式变压器和变压器和干式干式变压变压器。器。4 4）按用途不同：）按用途不同：电力变压器电力变压器、特种变压器特种变压器、仪用、仪用互感器互感器、试验、试验用的用的高压变压器高压变压器等。等。473）变压器的基本工作原理）变压器的基本工作原理47注意：注意：N2N11绕组绕组：一次绕组匝数一次绕组匝数N N1 1； 二次绕组匝数二次绕组匝数N N2 2变比变比K:K N1 / N2一次侧要加交变电压。一次侧要加交变电压。工作原理：工作原理：一次绕组通电，产生变化磁通，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。交链到二次侧，在二次侧感应出电势

20、。只能改变交流电压或电流的大小，不改变频率只能改变交流电压或电流的大小，不改变频率E2.U1.I1.E1.484）变压器的铭牌数据）变压器的铭牌数据48112233nnnnnnnnsU IsUIUI(4)额定频率额定频率f型号型号额定值额定值SL7 SL7 200/30 200/30：三相，铝线，第：三相，铝线，第7 7次设计次设计200KVA200KVA容量，高压容量，高压30KV30KV(1)额定容量额定容量Sn（KVA）(2)额定电压额定电压U1NU2N是指变压器空载时，各绕组端电压值，对三相变是指变压器空载时，各绕组端电压值，对三相变压器指的是线电压压器指的是线电压。(3)额定电流额定

21、电流I1NI2N指变压器的视在功率，高低压侧相同指变压器的视在功率，高低压侧相同。50Hz指变压器允许长期通过的电流指变压器允许长期通过的电流。2.2.任务实施任务实施 (1)记录原始数据记录原始数据1）铭牌数据）铭牌数据 包括型号，容量，相数，一、二次侧电压，联接组，绝缘等级。2）绕组数据）绕组数据 包括导线型号、规格，绕组匝数，绕组尺寸，绕组引出线规格及长度，绕组重量。(2)拆卸铁心拆卸铁心 (3)制作模心及骨架制作模心及骨架 (4)绕制绕组绕制绕组 (5)绝缘处理绝缘处理 (6)铁心装配铁心装配503.问题研讨问题研讨分析和计算变压器的运行性能的试验有哪些？分析和计算变压器的运行性能的试

22、验有哪些？50（一）变压器的空载运行（一）变压器的空载运行一次侧电流：一次侧电流： i i0 0 叫空载电流（或励磁电流）叫空载电流（或励磁电流）E1= -j4.44fN1m.E2= -j4.44fN2m.电流、电势与磁通间符合右手螺旋电流、电势与磁通间符合右手螺旋 电流与电压的正方向一致电流与电压的正方向一致参考方向：参考方向：+-+-+-二次侧空载：二次侧空载：所以所以i i2 2=0=0，U U2 2=E=E2 2 U U1 1=-E=-E1 1 . . .变压比：变压比： kNNEEUUUU21212012151（二）变压器的负载运行（二）变压器的负载运行51E2=kE2U2=kU2I

23、2= I2/ k， r2=k2r2 x2=k2x2等效关系等效关系图3-12 变压器的简化等值电路 变压器的简化等值电路变压器的简化等值电路 等效电路等效电路52（三）（三） 变压器的运行特性变压器的运行特性52反映二次侧端电压随负载变化的程度。反映二次侧端电压随负载变化的程度。与三个因素有关：与三个因素有关：1、变压器负载电流大小；、变压器负载电流大小；2、与负载的性质；、与负载的性质；3、与变压器的阻抗参数。、与变压器的阻抗参数。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。即载电流的变化关系。

24、即U2 = f(I2)。（一）电压变化率（一）电压变化率（二）变压器的外特性（二）变压器的外特性外特性的变化与负载的性质有关。外特性的变化与负载的性质有关。53（四）单相变压器的空载与短路试验（四）单相变压器的空载与短路试验532X2R1、 变压器的空载实验变压器的空载实验测量空载电流测量空载电流I0，空载损耗（铁损），空载损耗（铁损）P0，计算励磁阻抗计算励磁阻抗Zm，电压比，电压比K。试验目的：就是为了测量变压器的几个重要参数。试验目的：就是为了测量变压器的几个重要参数。Zm=U/I0 rm=P0/I02 xm2= Zm2 -rm2将低压绕组接额定电源，高压绕组开路。将低压绕组接额定电源，

25、高压绕组开路。（1）实验目的：）实验目的：（2）实验方法：）实验方法：（3）参数计算）参数计算5454KUKI2X2R高压绕组通过调压器接到交流电源上，低压绕组短路，并接入有关测量电表。高压绕组通过调压器接到交流电源上，低压绕组短路，并接入有关测量电表。Zsh=Ush/Ish rsh=Psh/Ish2 xsh2= Zsh2 - - rsh22、 变压器的短路实验变压器的短路实验（1）实验目的：）实验目的：测定短路阻抗测定短路阻抗Zk（2）实验方法：）实验方法：注意：注意：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。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）参数计

26、算）参数计算4.4.任务拓展任务拓展（1）参观电力变压器生产使用单位，研讨变压器生产工艺及应用情况。 （2）查资料说明近年来变压器相关技术发展的主要趋势。（3）如何选用变压器？（4）制作小型变压器线包骨架 1）要求制作50VA左右的控制变压器线包骨架，硅钢片可用GE1B-22型，铁心叠厚41mm。2）制作步骤及工艺要点见表3-2所列，试将制作过程所用数据及有关情况一并记入表中。563.2.2任务任务2 三相变压器的并联运行三相变压器的并联运行 变压器首端和末端的标志变压器首端和末端的标志绕组绕组名称名称单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器中性中性点点首端首端末端末端首端首端末端末端一次一次

27、绕组绕组U1AU2XU1、V2、W1A、 B、 CU2、V2、W2X、 Y、 ZN二次二次绕组绕组u1au2xu1、v1、w1a、 b、 cu2、v2、w2x、 y、 zn第三第三绕组绕组u1mamu2mxmU1m、V1m、W1mam、bm、cmU2m、V2m、W2mxm、 ym、 cmNm56（一）变压器的联结组别的基本概念（一）变压器的联结组别的基本概念1.1.知识学习知识学习三相变压器的磁路和联结组三相变压器的磁路和联结组5757同相变压器原、副方绕组感应电势正、负极性相同的端子同相变压器原、副方绕组感应电势正、负极性相同的端子, 用用 * 或或 . 来表示来表示反映变压器高、低压侧绕组

28、的连接方式，以及在正相序电源时，反映变压器高、低压侧绕组的连接方式，以及在正相序电源时，高、低压侧绕组对应线电势的相位关系。高、低压侧绕组对应线电势的相位关系。同名端：同名端：联结组别的时钟表示法联结组别的时钟表示法把高压侧电势作为时钟的分针，指向把高压侧电势作为时钟的分针，指向1212点位置，点位置，再再把低压线电势作为把低压线电势作为作为时钟的时针，其指向作为时钟的时针，其指向的数字就是变压器的的数字就是变压器的连接组标号连接组标号。连接组别：连接组别： 同极性端同标志时，同极性端同标志时，一、二次绕组的电动势同相位。一、二次绕组的电动势同相位。 同极性端异标志时，同极性端异标志时，一、二

29、次绕组的电动势反相位。一、二次绕组的电动势反相位。*AXax*xaAXEA.Ea.xa*AX*AXaxEA.Ea.I/I-12I/I-62 2、单相变压器的极性和同名端、单相变压器的极性和同名端5959 三相变压器的连接组标号不仅与绕组的绕向和首、末端标志有关，而三相变压器的连接组标号不仅与绕组的绕向和首、末端标志有关，而且还与三相绕组的连接方式有关。且还与三相绕组的连接方式有关。（二）三相变压器的联结组别（二）三相变压器的联结组别 由于三相绕组可以采用不同联接，使得三相变压器一次、二次绕组的线电由于三相绕组可以采用不同联接，使得三相变压器一次、二次绕组的线电势出现不同的相位差。势出现不同的相

30、位差。60变压器变压器4种基本连接形式种基本连接形式：“Y，y”、“D，y”、“Y，d”和和“D，d”。 我国标准的变压器联结组别：我国标准的变压器联结组别：Y,yn0Y,yn0；Y Y，d11d11；YNYN，d11d11；YNYN，y0y0；Y Y，y0y0。1、三相变压器联结组别的标号及含义、三相变压器联结组别的标号及含义大写字母表示一次侧（或原边）的接线方式，小写字母表示二次侧大写字母表示一次侧（或原边）的接线方式，小写字母表示二次侧（或副边）的接线方式。（或副边）的接线方式。Y（或（或y）为星形接线，）为星形接线，D（或（或d）为三角形接）为三角形接线。线。采用时钟表示法，用来表示一

31、、二次侧线电采用时钟表示法，用来表示一、二次侧线电势势的相位关系的相位关系。接法：接法：相位关系：相位关系：例如：例如：Dyn11D表示一次绕组为三角型接线表示一次绕组为三角型接线，y表示二次测绕组星型接线，表示二次测绕组星型接线，n表示引出表示引出中性线中性线，11表示二次测绕组的相角滞后一次绕组表示二次测绕组的相角滞后一次绕组330度度6161三相变压器三相变压器Y Y，y y接法接法BoAEACabc连接组别：连接组别：Y Y，y0y0 2、三相变压器的联结组别的判别、三相变压器的联结组别的判别EAB.Eab.AXBYCZE EA A . . E EB B . . E EC C . .

32、axbyczE Ea a . . E Ec c . . E Eb b . . 6262三相变压器三相变压器Y Y，d d 接法接法连接组别：连接组别：Y Y，d11d11 AXBYCZaxbyczE EA A . . E EB B . . E EC C . . E Ea a . . E Eb b . . E Ec c . . EAB.Eab.oBACEab.6363 组式变压器组式变压器三相磁路彼此无关联。三相磁路彼此无关联。其其优点优点是：对特是：对特大容量的变压器容易制造、运输。但其大容量的变压器容易制造、运输。但其铁芯用料多，占地面积大，只适用于超铁芯用料多，占地面积大，只适用于超高压、

33、特大容量的场合。高压、特大容量的场合。 心式变压器心式变压器三相磁路彼此有关联。三相磁路彼此有关联。广泛用于大、中、小广泛用于大、中、小容量的变压器电力系统中。容量的变压器电力系统中。优点优点：节省材料，体积小，效率高，维护方节省材料，体积小，效率高，维护方便。便。1W2Ww1V2Vv1U2Uu1U2U1u2u1V2V1v2v1W2W1w2wuvw（三）三相变压器的铁心（三）三相变压器的铁心643、三相变压器磁路系统的演变、三相变压器磁路系统的演变ACBBCAABC( a)( b)( c)64U UA A. . . . . . U UB BU Uc c三相对称三相对称B B. . C C. .

34、 A A. . 三相对称三相对称0A A. . B B. . C C. . +2.任务实施任务实施1）理解三相变压器并联运行的含义理解三相变压器并联运行的含义所谓变压器的并联运行，就是将两台或两台以上变压器的一次绕组接到同一电源上，二次绕组接到公共母线上，共同给负载供电（2）分析变压器并联运行情况）分析变压器并联运行情况673.问题研讨问题研讨要达到理想运行情况，三相变压器并联要达到理想运行情况，三相变压器并联运行要达到哪些条件？运行要达到哪些条件？671）变比相等）变比相等如果变比不等，在二台变压器二侧产生压差，产生环流。如果变比不等，在二台变压器二侧产生压差，产生环流。68683）短路阻抗

35、标么值相等）短路阻抗标么值相等各台变压器所分担的负载电流大小与其各台变压器所分担的负载电流大小与其短路阻抗标么值成反比。短路阻抗标么值成反比。4）阻抗电压相等）阻抗电压相等各台变压器所分担的负载才能相同各台变压器所分担的负载才能相同。2）连接组别相同）连接组别相同连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差连接组别不同时，二次侧线电压之间至少相差30300 0，由于变压器的短路阻，由于变压器的短路阻抗很小抗很小, ,这么大的电压差将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁绕组这么大的电压差将产生几倍于额定电流的空载环流，会烧毁绕组所以联接组别不同绝不允许并联所以联接组别不同绝不允许并联。4.4.任务拓

36、展任务拓展（1）在实际应用中，变压器联接组的作用是什么？查资料说明变压器有多少种联接组？其中国家标准规定使用的有哪些？（2）总结采用变压器并联运行方式的使用场合以及注意事项。70 把普通双绕组变压器的高、低压绕组串联连接，便构成一台自耦变压器。把普通双绕组变压器的高、低压绕组串联连接，便构成一台自耦变压器。正方向规定与双绕组变压器相同。正方向规定与双绕组变压器相同。703.2.3任务任务3 特种变压器的使用特种变压器的使用1.知识学习知识学习自耦变压器自耦变压器71作为双绕组变压器使用时：作为双绕组变压器使用时： k = U1N/U2N = E1/E2 N1/N2 SN =U1NI1N=U2N

37、I2N作为自耦变压器变压器使用时（绕组串联）：作为自耦变压器变压器使用时（绕组串联）： 1N112A222NUENNkENU71体积小、造价低，而且铜耗和铁耗也小，因而效率高。体积小、造价低，而且铜耗和铁耗也小，因而效率高。自耦变压器的变比：自耦变压器的变比：因两绕组既有磁的联系，又有电的直接联系，包括因两绕组既有磁的联系，又有电的直接联系，包括两部分两部分：感应功率；传导功率感应功率；传导功率自耦变压器容量：自耦变压器容量：自耦变压器的特点自耦变压器的特点：= k+172 能够对高电压和大电流进行测量用的变压器，并使测量回路能够对高电压和大电流进行测量用的变压器，并使测量回路与被测量回路隔开

38、，以保证测量人员的安全与被测量回路隔开，以保证测量人员的安全721.知识学习知识学习仪用互感器仪用互感器作用作用分类分类电流互感器和电压互感器电流互感器和电压互感器73一次绕组并联在被测的高压线路上，一次绕组并联在被测的高压线路上，二次绕组与电压表、功率表的电压线圈等构成闭合回路。二次绕组与电压表、功率表的电压线圈等构成闭合回路。731）电压互感器）电压互感器原理原理将高电压降为低电压（一般额定值为将高电压降为低电压（一般额定值为100V）供电）供电给测量仪表和继电器的电压线圈。给测量仪表和继电器的电压线圈。接法接法二次侧二次侧不允许短路，否则会产生很大的短路电流，烧坏互感器的绕组；不允许短路

39、，否则会产生很大的短路电流，烧坏互感器的绕组；二次侧二次侧应可靠接地；应可靠接地；二次侧二次侧接入的阻抗不得小于规定值，以减小误差。接入的阻抗不得小于规定值，以减小误差。测量精度分测量精度分0.50.5、1.01.0和和3.03.0级。级。 注意：注意：74一次绕组匝数为一匝或几匝，而副绕组匝数很多，一次绕组匝数为一匝或几匝，而副绕组匝数很多，所接的电流表等负载的阻抗很小所接的电流表等负载的阻抗很小电流互感器实际上相当于一台处于短路状态升压变压器。电流互感器实际上相当于一台处于短路状态升压变压器。 742）电流互感器）电流互感器将电路中流过的大电流变换成小电流（额定值为将电路中流过的大电流变换

40、成小电流（额定值为5A或或1A）供电）供电给测量仪表和继电器的电流线圈给测量仪表和继电器的电流线圈原理原理接法接法一次绕组串在被测的高压线路中，二次绕组与电流一次绕组串在被测的高压线路中，二次绕组与电流表、功率表的电流线圈等构成闭合回路表、功率表的电流线圈等构成闭合回路。电流互感器常用精度等级有：电流互感器常用精度等级有： 0.2、0.5、1.0、3.0和和10。75为确保工作人员安全，电压互感器的副绕组以及铁芯应可靠接地；为确保工作人员安全，电压互感器的副绕组以及铁芯应可靠接地；为确保测量精度，电流互感器的副边所接负载阻抗不应超过允许值。为确保测量精度，电流互感器的副边所接负载阻抗不应超过允

41、许值。75注意：注意：二次侧决不允许开路。二次侧决不允许开路。若若I2=0时，被测线路中的大电流时，被测线路中的大电流I1全部成为励磁电流，使铁芯严重过热，副边全部成为励磁电流，使铁芯严重过热，副边感应高电压，损坏电流互感器，并危及人员和其它设备安全感应高电压，损坏电流互感器，并危及人员和其它设备安全76电流互感器实物电流互感器实物76使用仪器铭牌值测量步骤数据记录电压互感器 额定变比: 电流互感器 额定变比: 2.2.任务实施任务实施使用仪用互感器进行相关参数的测量，并将测量步骤和测量数据填写在表3-3中。表表3-3 3-3 仪用互感器的使用仪用互感器的使用训练记录训练记录783.问题研讨问

42、题研讨变压器的常见故障有哪些？如何处理？变压器的常见故障有哪些？如何处理？故障故障现象现象 造造 成成 原原 因因 处处 理理 方方 法法 电源电源接通接通后无后无电压电压输出输出 1)一次侧绕组断路或引出线一次侧绕组断路或引出线脱焊脱焊2)二次侧绕组断路或引出线二次侧绕组断路或引出线脱焊脱焊 1)拆换修理一次侧绕组或焊牢引出线拆换修理一次侧绕组或焊牢引出线接头接头2)拆换修理二次侧绕组或焊牢引出线拆换修理二次侧绕组或焊牢引出线接头接头 温升温升过高过高或冒或冒烟烟 1)1)绕组匝间短路或一、二次绕组匝间短路或一、二次侧绕组间短路侧绕组间短路2)2)绕组匝间或层间绝缘老化绕组匝间或层间绝缘老化

43、3)3)铁心硅钢片间绝缘太差铁心硅钢片间绝缘太差4)4)铁心叠厚不足铁心叠厚不足5)5)负载过重负载过重 1)1)拆换绕组或修理短路部分拆换绕组或修理短路部分2)2)重新绝缘或更换导线重绕重新绝缘或更换导线重绕3)3)拆下铁心，对硅钢片重新涂绝缘漆拆下铁心，对硅钢片重新涂绝缘漆4)4)加厚铁心或重做骨架、重绕绕组加厚铁心或重做骨架、重绕绕组5)5)减轻负载减轻负载7879故障故障现象现象 造造 成成 原原 因因 处处 理理 方方 法法 空载空载电流电流偏大偏大1)1)一、二次绕组匝数不足一、二次绕组匝数不足2) 2) 一、二次绕组局部匝间短路一、二次绕组局部匝间短路3)3)铁心叠厚不足铁心叠厚

44、不足4)4)铁心质量太差铁心质量太差 1)1)增加一、二次侧绕组匝数增加一、二次侧绕组匝数2)2)拆开绕组，修理局部短路部分拆开绕组，修理局部短路部分3)3)加厚铁心或重做骨架、重绕绕加厚铁心或重做骨架、重绕绕组组4)4)更换或加厚铁心更换或加厚铁心 运行运行中噪中噪声过声过高高 1)1)铁心硅钢片未插紧或未压紧铁心硅钢片未插紧或未压紧2)2)铁心硅钢片不符合设计要求铁心硅钢片不符合设计要求3)3)负载过重或电源电压过高负载过重或电源电压过高4)4)绕组短路绕组短路 1)1)插紧铁心硅钢片或压紧铁心插紧铁心硅钢片或压紧铁心2)2)更换质量较高的同规格硅钢片更换质量较高的同规格硅钢片3)3)减轻

45、负载或降低电源电压减轻负载或降低电源电压4)4)查找短路部位，进行修复查找短路部位，进行修复 7980故障故障现象现象 造造 成成 原原 因因 处处 理理 方方 法法 二次二次侧电侧电压下压下降降1)1)电源电压过低或负载过重电源电压过低或负载过重2)2)二次侧绕组匝间短路或对地二次侧绕组匝间短路或对地短路短路3)3)绕组对地绝缘老化绕组对地绝缘老化4)4)绕组受潮绕组受潮 1)1)增加电源电压，使其达到额定增加电源电压，使其达到额定值或降低负载值或降低负载2)2)查找短路部位，进行修复查找短路部位，进行修复3)3)重新绝缘或更换绕组重新绝缘或更换绕组4)4)对绕组进行干燥处理对绕组进行干燥处

46、理 铁心铁心或底或底板带板带电电 1)1)一次侧或二次侧绕组对地短一次侧或二次侧绕组对地短路或一、二次侧绕组匝间短路路或一、二次侧绕组匝间短路2)2)绕组对地绝缘老化绕组对地绝缘老化3)3)引出线头碰触铁心或底板引出线头碰触铁心或底板4)4)绕组受潮或底板感应带电绕组受潮或底板感应带电1)1)加强对地绝缘或拆换修理绕组加强对地绝缘或拆换修理绕组2)2)重新绝缘或更换绕组重新绝缘或更换绕组3)3)排除引出线头与铁心或底板的排除引出线头与铁心或底板的短路点短路点4)4)对绕组进行干燥处理或将变压对绕组进行干燥处理或将变压器置于环境干燥场合使用器置于环境干燥场合使用 804.4.任务拓展任务拓展查资

47、料说明旋转变压器、整流变压器、磁性调压器等特种变压器的特点和用途。3.3 项目项目3 单相异步电动机的故障分析及排除单相异步电动机的故障分析及排除831 1）单相交流电产生的磁场）单相交流电产生的磁场(a)(b)单相交流电流产生的脉振磁场( a ) 正半周 ( b ) 负半周 单相异步电动机的单相定子绕组单相异步电动机的单相定子绕组中流过单相交变电流时，产生的不是中流过单相交变电流时，产生的不是旋转磁场。旋转磁场。1.知识学习知识学习单相异步电动机的机械特性单相异步电动机的机械特性是一种空间位置固定而幅值在正负最大值之间变化的磁场是一种空间位置固定而幅值在正负最大值之间变化的磁场 脉振磁场：脉

48、振磁场：NNSS84脉振磁场的实质脉振磁场的实质 一个固定不动的脉振磁场可分解成一个固定不动的脉振磁场可分解成两个转速相同、转向相反的旋转磁场两个转速相同、转向相反的旋转磁场产生两个方向相反、大小相等的电磁转矩，相互抵消，产生两个方向相反、大小相等的电磁转矩，相互抵消，转子静止不动。转子静止不动。852 2）单相异步电动机的机械特性）单相异步电动机的机械特性与三相异步电动机一样的两个方向相反的与三相异步电动机一样的两个方向相反的机械特性的合成机械特性的合成1）当转速）当转速n=0时，无起动转矩，不能起动，即时，无起动转矩，不能起动，即“不推不转不推不转”；2）当）当n0，T0，机械特性在第，机

49、械特性在第象限，即象限，即“正推正转正推正转”；3）当）当n0，T0iA0IB0iA=Im0IB=0结构：结构：电源：电源：磁场：磁场：NSNSSN87 将两相对称交流电流通入两相对称绕组中，也能产生圆形旋转磁场将两相对称交流电流通入两相对称绕组中，也能产生圆形旋转磁场只要交换启动绕组或工作绕组两端与电源的连接。只要交换启动绕组或工作绕组两端与电源的连接。 单相电动机所谓单相电动机所谓“单相单相”，是相对外部电源而言的，在内部实则为两相，是相对外部电源而言的，在内部实则为两相!结论：结论：旋转磁场的反向：旋转磁场的反向： 如果对称条件破坏，将产生椭圆形旋转磁场如果对称条件破坏，将产生椭圆形旋转

50、磁场注意：注意：88电阻分相式单相异步电动机电阻分相式单相异步电动机可以建立旋转磁场，电动机便可起动，此种方法称为电阻分相起动。可以建立旋转磁场，电动机便可起动，此种方法称为电阻分相起动。电阻分相起动单相异步电动机原理电阻分相起动单相异步电动机原理.IB.IA .U转子ABK.IA.IB .U有主绕组有主绕组A，副绕组，副绕组B电阻较大，两相绕组中流过相位不同的两相电流电阻较大，两相绕组中流过相位不同的两相电流因两相电流属于不对称电流，建立的是椭圆形旋转磁场因两相电流属于不对称电流，建立的是椭圆形旋转磁场电动机的起动转矩较小，只能用于轻载起动的场合。电动机的起动转矩较小，只能用于轻载起动的场合

51、。89电容分相单相异步电动机电容分相单相异步电动机在副绕组在副绕组B的回路中串接电容器的回路中串接电容器C，正确选择电容值，正确选择电容值，使其与主绕组的电流使其与主绕组的电流大小相等，相位差大小相等，相位差90 电容分相起动单相异步电动机原理电容分相起动单相异步电动机原理转子ABKC.IA .U.IB .U.IB.IA0可用于满载起动的场合可用于满载起动的场合 建立圆形旋转磁场，建立圆形旋转磁场，产生较大的起动转矩产生较大的起动转矩90罩极式单相异步电动机罩极式单相异步电动机定子做成凸极铁心，套有工作绕组。定子做成凸极铁心，套有工作绕组。每个磁极对应的一侧开有一个小槽，每个磁极对应的一侧开有

52、一个小槽，槽中套装短路铜环，罩住小部分铁心。槽中套装短路铜环，罩住小部分铁心。AB单相罩极式异步电动机短路环结构简单、制造方便；结构简单、制造方便；起动转矩较小，多用在小型电风扇、录音机等设备中。起动转矩较小，多用在小型电风扇、录音机等设备中。为什么称为罩极？为什么称为罩极？工作原理工作原理工作绕组产生脉振磁场。环内应楞次定律会产生工作绕组产生脉振磁场。环内应楞次定律会产生一相位落后的新磁场，起到分相的作用。一相位落后的新磁场，起到分相的作用。特点特点注意注意转向总是从磁极的未罩部分指向罩极部分，转向不能改变。转向总是从磁极的未罩部分指向罩极部分，转向不能改变。2.项目实施项目实施对单相电容式

53、异步电动机的常见故障进行分析与排除，并完成表3-5 电容式电动机检修训练记录923.问题研讨问题研讨三相异步电动机的单相运行三相异步电动机的单相运行1 1）三相异步电动机在起动前有一相断路，能否起动？）三相异步电动机在起动前有一相断路，能否起动？ 2 2）在运行过程中有一相断路，能否继续运行？）在运行过程中有一相断路，能否继续运行？3 3）有时遇到有三相电动机，而只有单相电源，怎么使其转起来？）有时遇到有三相电动机，而只有单相电源，怎么使其转起来？ 有一相断路UVW三相改为两相（单相）UV4.项目拓展项目拓展 （1）查阅资料了解单相异步电动机的调速方法。（2）查阅资料总结家用电风扇的常见故障和

54、检修方法。3.4 专题专题 特种电机及其应用特种电机及其应用3.4.1 交流测速发电机3.4.2 交流伺服电动机3.4.3 步进电动机3.4.4毫米压电微电机953.4.1 交流测速发电机交流测速发电机 测速发电机是自动控制系统中的测量元件，其任务是将机械转速信号转换为与转速成正比的电压信号，在自动控制系统中有着广泛的应用。调节器放大器电动机控制对象测速机给定96 与交流伺服电动机的结构相似，交流测速发电机与交流伺服电动机的结构相似，交流测速发电机也有定子和转子。定子铁心上嵌放着空间位置相差也有定子和转子。定子铁心上嵌放着空间位置相差90电角度的两个绕组，其中一个为励磁绕组，外电角度的两个绕组

55、，其中一个为励磁绕组，外接恒定的交流电压；另一个为输出绕组，转子旋转接恒定的交流电压；另一个为输出绕组，转子旋转时，输出绕组两端可产生与转速成正比的输出电压时，输出绕组两端可产生与转速成正比的输出电压。输出电压信号完全反映了转速信号的大小和转向输出电压信号完全反映了转速信号的大小和转向。转子多采用空心杯形转子，由高电阻率的非磁性转子多采用空心杯形转子，由高电阻率的非磁性材料制成，如硅锰青铜，杯形转子可看成是一个由材料制成，如硅锰青铜，杯形转子可看成是一个由无数根并联导条组成的笼型转子。无数根并联导条组成的笼型转子。图2 交流测速发电机原理图( a ).U1.U20 .1 .2( b )n.U1

56、.U2 .1 .23.4.1 交流测速发电机交流测速发电机973.4.2 交流伺服电动机交流伺服电动机 交流伺服电动机构造交流伺服电动机构造 交流伺服电动机是一种两相异步电动机，其定子铁心线槽中嵌放着两套空间位置相差90电角度的绕组，如图1所示。 绕组f接恒压交流电源，称为励磁绕组；绕组k接控制电压信号，用以控制电机转速，称为控制绕组，控制信号通常由放大器放大后输出给控制绕组。转子的类型有两种，一种是笼型，与普通笼型转子相似；另一种是空心杯形转子。图1 交流伺服电动机原理图转子kCf.Uk.U.Uf98 交流伺服电动机原理交流伺服电动机原理 图1中的励磁绕组f与电容C串联，与单相异步电动机相似

57、，电容C起分相作用。适当选择电容值，可使励磁电压Uf 相位超前电源电压U ，而控制电压Uk 与电源电压U的频率和相位相同。这样，控制电压与励磁电压之间存在相位差，相应地，控制电流与励磁电流之间也存在相位差。于是，在时间上有相位差的控制电流和励磁电流，分别流经在空间上有相位差的控制绕组和励磁绕组，便会建立一个旋转磁场，使转子产生电磁转矩并旋转。 99交流伺服电动机自转现象交流伺服电动机自转现象 从伺服的角度讲，控制电压为零时，转子应该停转，但若不采取措施，此时的伺服电动机同单相异步电动机一样，会在单相励磁电流产生的脉振磁场作用下继续旋转。为避免这种自转现象，通常要增大转子回路的电阻，使控制电压消

58、失后的电磁转矩变成制动转矩，以致转子停转，故交流伺服电动机都具有很大的转子电阻，具体分析可参阅相关控制电机的资料。 1003.4.3 反应式步进电动机反应式步进电动机 步进电动机是自动控制系统中的一种执行元件，其任务是将脉冲电信号脉冲电信号转换为相应的角位移或直线位移相应的角位移或直线位移，即向步进电动机的控制绕组输入一个脉冲电信号，电动机就转动一个角度或前进一步。步进电动机能快速起动、制动、反转，可直接将数字脉冲信号转换为角位移，故很适合微型计算机控制，在数控机床、绘图机、自动记录仪表等设备中有广泛的应用。微型步进电动机混合式步进电动机101步进电动机构造步进电动机构造步进电动机包括定子和转

59、子两部分。步进电动机包括定子和转子两部分。定子有六个均匀分布的磁极，每两定子有六个均匀分布的磁极，每两个相对的磁极上绕有一相控制绕组。个相对的磁极上绕有一相控制绕组。转子是一个带齿的铁心，转子没有转子是一个带齿的铁心，转子没有绕组。图绕组。图3中的转子可看作是一个两中的转子可看作是一个两齿的铁心，实际的转子铁心外圆周齿的铁心，实际的转子铁心外圆周有很多小齿。有很多小齿。三相反应式步进电动机原理图ABCCBA102步进电动机原理步进电动机原理 当只有当只有A相控制绕组通电时，相控制绕组通电时，A相磁极产生电磁吸力，使转子转到两齿与相磁极产生电磁吸力，使转子转到两齿与A相绕相绕组轴线对齐的位置。如果通电状态不变，转子的位置也不会变，即转子在此位置组轴线对齐的位置。如果通电状态不变，转子的位置也不会变，即转子在此位置上有自锁能力。当上有自锁能力。当A相绕组断电，相绕组断电，B相绕组通电时，相绕组通电时，B相磁极产生电磁吸力，会将相磁极产