维修中高级电工复习课件

1、维修中高级电工复习课件制作：王治斌2016年6月22日第一节、变压器部分 需要掌握的基本内容:1、 变压器的空载损耗（又称铁损）变压器一次侧加上额定电压，二次侧开路时的损耗。即空载损耗是变压器空载状态时有功功率的损耗（又称铁损）。2、变压器的短路损耗（又称铜损）把变压器二次侧绕组短路，在一次侧绕组中通入额定电流时的变压器的损耗（理论上通入额定电流，但实际试验时只能通入额定电流的510）。短路损耗是指变压器原副线圈上的绕组（内阻）损耗。由于该损耗是消耗在绕组内阻上的有功损耗，所以又称为铜损。短路试验时，使变压器电流等于额定值的外加电压，称为短路电压Uk。短路电压通常用额定电压的百分数表示，即 u

2、k=UkU1e×100%短路电压是变压器的一个重要参数，它表示额定负载时，漏阻抗压降的大小。uk愈小，变压器的输出电压负载变化引起的波动愈小。但如果uk过小，当变压器一旦发生短路故障时，将产生过大的短路电流。所以在设计变压器时应当兼顾电压波动和短路电流两方面的影响和要求。一般电力变压器的短路电压uk约为510%。3、变压器的标幺值标幺值等于实际值与基准值之比，基准值是人为选定的，与同单位的固定值。标幺值公式是标幺值=实际值基准值如何理解标幺值，例如当电压的基准值取作10KV时，9KV实际值的电压标幺值是0.9，表明它具有0.9倍基准值电压的大小；如果10KV电压的标幺值是1，则表明它

3、具有1倍基准值电压的大小。因此，标幺值可以理解为用1（幺）的多少倍来表示物理量的相对大小。用标量的上标“*”星键表示，如“U*”。采用标幺值有以下优点：（1）便于分析、比较不同物理量之间的关系；（2）便于简化计算的工作量；（3）可以简化一些计算公式。所以，变压器铭牌上只标明，而不给出原、副边短路电压的实际值。4、变压器的运行特性（1）外特性和电压变化率变压器的外特性是指原边电压和负载功率因素均为常量时，副边端电压随负载电流变化的曲线U2=f(I2)。如下图 变压器外特性曲线图外特性表明，变压器的副边电压是随负载电流变化而变化的，而且副边电压的变化又与负载性质有关。变压器副边电压随负载变化的程度

4、表明供电电压的稳定性，可以用电压的变化率表示（也称电压调整率）。用公式表示为式中： U20-副边开路电压，因为原边电压为额定值，所以副边的开路电压也视为额定电压，即U20=U2e； U2-副边负载电压。变压器的电压变化率的定义：当原边电压为额定值和负载功率因数一定时，副边开路电压与副边负载电压的算术差现对于副边开路电压的百分值。（2）变压器的负载系数把任一负载下的副边电流与变压器副边额定电流的比值，叫做变压器的负载系数，用“”表示。即 从上式不难看出，负载系数，也就是原、副边电流的标幺值。当=1时，电压的变化率就是额定电流时的电压变化率。5、变压器的效率特性由于变压器没有旋转部分，它是改变电压

5、、传递能量的设备。通常般效率比较高，可达到9598%。但传递能量过程中要消耗一部分能量，这就是我们常所的变损，即铁损和铜损。通过变压器输入功率P1与输出功率P2的函数推演，我们引入一个数学关系式，即变压器的效率公式： 变压器的效率定义：是指它的输出功率P2与输入功率P1之比的百分数，用表示。6、变压器的效率曲线图我们知道了变压器的负载系数和效率，就可以把两者之间的关系建立一个曲线图，来进一步表述。如下图所示变压器的效率曲线的定义：在负载功率因数csn2为定值时，变压器效率与负载系数的关系叫做变压器的效率曲线。从曲线图可以看出，当变压器输出为零时，效率也为零；输出增大时，效率开始很快的上升，直到

6、最大值，然后又开始下降。这时因为，变压器的铁损基本不随负载变化，因此负载小时效率低，而铜损则与负载电流的平方成正比，负载增大后，铜损增加很快，使效率又降低。用数学分析可以证明，当铜损等于铁损时时，变压器的效率最高。变压器的最大效率出现在负载系数=0.50.6的时候。7、 变压器并列运行应同时满足下列的条件:(1)变压器的结线组别相同；(2)变压器的变比相等；(3)变压器的阻抗电压相等。第二节、电动机部分1、异步电动机（1）应熟知三相异步电动机的工作原理将三相异步电动机定子绕组通入三相交流电后，在空气隙中便产生一旋转磁场，该磁场切割转子导体时，根据电磁感应定律，转子导体将产生感应电动势(可用发电

7、机右手定则判断感应电动势的方向)，因而转子导体中，便有感应电流通过。根据载流导体在磁场中受力作用的原理，转子导体将受到一个与旋转磁场的旋转方向相同的电磁力(电磁力的方向可用电动机左手定则来判断)。在这个电磁力的作用下，转子便沿着旋转磁场的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的简单工作原理。（2）异步电动机的三种运行状态电磁制动运行状态（1S+）；电动机运行状态（0S1）；发电机运行状态（S1）（3）异步电动机的转差与转差率的关系从异步电动机的工作原理可知，转子转动的基本条件是定子旋转磁场必须切割转子绕组，从而使转子绕组获得电磁转矩而旋转。如果转子的旋转速度等于旋转磁场的同步转速，即转子和旋转磁场

8、没有相对运动，则转子绕组的感应电势等于零。因而电磁转矩就等于零。电动机就应该停止转动。这就说明异步电动机只有在转子转速小于同步转速时才能转动运行。我们把转子转速速n和旋转磁场的同步转速n1之差，称转速差。即: n=n1-n转差率是转速差与同步转速之比的百分数。用公式表示: S=n1-nn1×100%（4）异步电动机转矩与电压之间的关系感应电动机的转矩是由转子绕组电流I2与定子绕组旋转磁场磁通相互作用而产生的，所以感应电动机的转矩决定于定子旋转磁通和转子电流有功分量I2COS2；即:M=CmI2f COS2。式中Cm是转矩常数，决定于电动机的构造。由公式所知，电动机转矩M和旋转磁场磁通

9、及转子电流I2乘积成正比，而转子电流又是切割磁通感应出来的，所以转子电流I2的大小与磁通也成正此，这样转矩也就与磁通2成正此，感应电动机的磁通的大小与外加叫压成正比，所以转矩M和电压U2成正比。因而，当外加电压有变化时，电动机的转矩就会有很大的变化。（5）三相异步电动机的空气隙，对电动机的影响三相异步电动机的空气隙，是决定电动机运行性能的一个重要因素。气隙过大将使磁阻和激磁电流增大，功率因数降低。气隙过小将使铁芯损耗增加，甚至难以启动鼠笼式转子。所以电动机的空气隙不得过大过小。一般电动机的空气隙为0.21.0毫米，大型电动机为1.01.5毫米。（6）异步电动机的损耗异步电动机的损耗共分五部分:

10、1、定子铜损:是指电流通过定子绕组电阻时产生的功率损耗。一般在大型电动机中，由于扁铜线的集肤效应，增加了有效电阻，定子铜损较大；2、铁损:主要是指定子扼及定子齿的磁滞损耗和涡流损耗。虽然转子中也有铁损，但由于转子频率很低，转子的铁损是微不足道的，故可以忽略不计。3、转子铜损，主要是在电动机起动时，由于集肤效应的影响所致。但电动机在运行时，由于转子频率低于8周/秒，故可忽略。4、机械损耗，是由电动机的通风、摩擦等所引起。加强电动机的检查维护，改善轴承的润滑，都是减小机械损耗的有效办法。5、附加损耗，包括铜中的附加损耗和铁中的附加损耗。铜中的附加损耗除集肤效应引起的以外，另外是由定子磁通的高次谐波

11、在鼠笼转子里感应电流所产生的铜损耗。减少这部分损耗的办法是：定子采用短距绕组；转子采用斜槽形式；齿槽作适当配合。铁中的附加损耗是由气隙中高次谐波引起，一般电动机中附加损耗都不大。国家规定，附加损耗为输入功率的5%。(7)异步电动机的效率及其相关因素效率是衡量异步电动机损耗的一个量。由于异步电动机在运行时有损耗存在，它的输出功率恒小于输入功率。把输出功率P2与输入功率P1之比的百分数，叫异步电动机的效率，用字母表示。即： 见异步电动机效率曲线图当负载小时，效率低。负载打时，效率随之增高；当负载为0.750.8Pe时效率最高，一般异步电动机的效率均为7592%。影响异步电动机效率的因素有：负载；定

12、子电压；电源频率；运行转速。（8）三相异步电动机的接线方式三相异步电动机的定子绕组究竟接成星形还是三角形，要根据电源电压和电动机名牌上标注的连接方法来确定。当接成星形时,相电流与线电流是相等的,而线电压是3倍的相电压。若接成三角形，这时相电压和线电压相等，而线电流是3倍的相电流。接线方式是指定子绕组引出线的连接方式。接线方式不同，每相绕组所承受的电压就不同。电动机名牌接线方式标明为/Y、220V/380V，是指电动机绕组形接线时，应接于220V线电压，接成Y形接线时，则应接于380V线电压。当380V电动机名牌接线方式标明为/Y、380V/660V，是指电动机绕组形接线时，应接于380V线电压

13、，接成Y形接线时，则应接于660V线电压。对于对称的三相负载，不管接成形还是Y形，定子绕组上的相电压是相等的。（9）异步电动机Y降压起动，起动电流与启动转矩的关系（1）比较两种接线方式的起动电流，如图所示。图a、b是定子绕组的两种接法，z是起动时的定子绕组每相的等效阻抗。当定子绕组接成星形（图a）起动时，电网线电流iQY就是定子绕组每相电流，而这时每相电压Uxy为电网线电压Ux-x的1/3 。即IQY=Uxyz=Ux-x3 z当定子绕组接成三角形（图b）直接起动时，则绕组相电压就是电网线电压，而电网线电流IQ是绕组每相电流IX的3 倍，即IQ=3 Ix=3Uxz=3Ux-xz 比较两种接法起动

14、时的起动电流，得到IQYIQ=Ux-x3 z3Ux-xz=13上式说明，在同样的电源电压下，用星形连接降压起动时的电流，是用三角形直接起动时的1/3 。 这种降压启动时的启动转矩，也减少到直接启动时的1/3，因为异步电动机的转矩与定子绕组电压的平方成正比，故有： MQYMQ=UxyUx2=132=13因此用Y切换降压起动的方法只能用于负荷的轻载或空载起动。2、直流电动机（1）直流电动机原理通有电流的导体在磁场中受到电磁力的作用而产生运动，这是直流电动机旋转的根本原理。（2）了解直流电动机的结构、组成以及各部件的作用；（3）了解直流电动机的电磁现象，并掌握检修、试验方法、技能和使用的场合。（4）

15、直流电机的分类直流电机是按产生主磁场的方法不同来进行分类的。除少数供控制和测量使用的微型电机采用永磁式（由主久磁铁产生主磁场)外，绝大多数直流电机的磁场都采用励磁式(在励磁绕组申通以直流电产生磁场)。所以，通常按照励磁方式的不同分为栖被励磁、并激励磁、串激励磁和复激励磁(简称他励、并励、串励和复励)四种电机。如图所示。为电动机按励磁方式的分类。他励电机的励磁绕组由单独电源供电与电枢无关。并励电机的励磁绕组与电枢绕组并联。串励电机的励磁绕组与电枢绕组串联。复励电机有两个励磁绕组，一个起并励作用，一个趋串励作用。不同励磁方式的直流发电机有不同的外特性(发电机电枢端电压随负载电流的变化关系)不同励磁

16、方式的直流电动机有不同的机械特性(电动机的转速和电磁转矩的变化关系)。可以根据负载的特性和生产机械特性的要求，选择不同励磁方式的直流电机。（5）直流电动机的转矩、电压、电流、转速之间的关系直流电动机的转速方程式为n=U-IsRsCe式中Ce为常数、Rs为电枢绕组电阻，当电枢两端电压U和磁不变时，转速n和电枢电流Is的关系是一条略微倾斜的直线，如图所示，随电流Is，的增大，转速n略微降低(指他励、并励电动机)。为了进一步说明这种关系，把转速方程式拆成两部分，写成n=UCe-IsRsCe前半部称为理想空载转速n0=3 UCe只和U、有关，是一种假想的空载状态时的转速；后半部称为转速降n=IsRsC

17、e是由于负载增大即Is增大,而引起的转速降落。电动机的实际转速是二者之差，由于n数值较小，使得转速随负载增大而略微降低，负载减小转速转速略微升高，负载为零转速等于理想空载转速。保持电动机负载大小和磁通不变，如果改变电枢两端电压U，则只改变了理想空载转速n0，而转速降n 不受影响。所以，电枢两端电压U和转速的关系是:电压越高，转速越高；电压越低，转速越低。直流电动机在磁通不变时，转矩M与电枢电流Is成正比，因此，转矩和转速的关系与电流Is与转速的关系是完全一样的。转速方程式经过换算也可写为n=UCe-RsCeCM2M(式中Cm为常数)上式为直流电动机的机械性方程式，从中可看出，转速n也由两部分组

18、成,即n=n0一n,所以当转矩变化时，只影响转速降的变化，而n0保持不变。随着转矩M的增大，转速略微降低，两者的关系和上图相似，也是一条略微问下倾斜的直线。（6）直流电动机的调速方法和简单原理从转速方程式n=U-Is(RsRf)Ce中可看出，改变Rf、和U 都可以改变电动机的转速。因此，直流电动机有以下三种调速方法: 改变串联在电枢回路中的附加电阻Rf 调速加大电枢回路的附加电阻Rf，可以降低转速；减小Rf，可以升高转速，但最高只能升高到额定转速(Rf=0时的转速)。所以，这种方法只应用在从额定转速往低速方向的调速。这种方法的主要缺点是，调速后电动机的机械特性变软，也就是当负载变动时转速有较大

19、的变化，这在某些调速精度要求较高的场合是不允许的。此外，由于附加电阻Rf上流过较大的电枢电流Is,因此能量损耗较大。这种方法的优点是，方法简单，容易实现。 减弱磁通调速通过改变励磁回路中的附加电阻夹改变励磁电流，从而改变磁通个进行调速。由于电机磁路饱和的原因，一般都不允许增大磁通而只能采取减弱磁通的办法进行调速，所以这种调速办法的特点是仅用于从额定转速往高速方同的调节(弱磁升速)。减弱磁通的调速是一种简单、经济、损耗小的办法。调速是在励磁回路中进行的，调速级数可以增多，控制方便、灵活而且平滑性好，配合其他的装置还可以得到无级调速。这种方法调速后的机械特性比较硬。 改变电枢端电压U调速这种方法调

20、速范围宽，调速平滑，调速时保持机械特性硬度不变(改变端电压U时，只改变理想空载转速，而转速降不改变)。其主要缺点是，需要一套专用的可变电压的直流电源，设备复杂，投资大。现在在直流电动机调速以及自动控制系统中，大量采用交/直流变频调压，就是改变电枢电压，以达到调速的原理。（7）如何检查直流电动机的故障运行中的直流电机，应从声响、振动、温升以换向器与电刷间火花大小来作故障的直观判断。当电机轴承损坏、电枢与主磁极铁芯相碰或电枢绕组打箍钢丝松脱甩断而刮伤定子等时都会发出异常声响。电机转子动平衡不好或电机与被拖动的其他机械之间的传动装置安装不良，如联轴器同心度不好等，都会产生强烈振动。直流电机的正常火花

21、，一般规定在额定负载时不应大于112 级，如超过这个等级则视为故障火花。电机产生故障火花的原因很多，如电刷偏离中性线过多，电枢绕组内部断路、短路，换向磁极极性接反等，都会引起强烈的故障火花。进一步判断故障可以从测量电枢和励磁绕组的电流、电压入手。如发现电枢电流过大，应区别是负载过重引起还是绕组故障听引起。他励直流电动机的励磁绕组可以停机用测量直流电阻的办法来判断短路、断路等故障。如发现换向器上按照一定顺序出现烧毁的痕迹或黑点，并且火花十分猛烈，这常常是电枢绕组短路相断路的特征，出现这种故障时应迅速停机；对电枢绕组做进一步检查。主磁极绕组与电枢绕组接地的故障都可以用摇表对绝缘电阻进行测量。220

22、伏的直流电机绝缘电阻允许值为0.5兆欧，如绝缘电阻显然下降，应检查各绕组绝缘有无损坏，如属于潮湿引起的应进行干燥处理。（8）电枢反应以及电枢反应对电机运行性能的影响直流电机空载运行时，电枢电流很大，气隙磁场由主磁极产生，这个磁场从主磁极申心轴线来看两侧是对称的，称为主磁场。而在负载运行时，电枢绕组中流过较大电流，由电枢电流产生的磁场称为电枢磁场，这时气隙磁场将由主磁场与电枢磁场共同形成，电枢磁场使气隙磁场发生畸变。电枢磁场对主磁场的这种影响称为电枢反应。电枢反应不仅使主磁场发生畸变，而且还产生去磁作用，电枢电流越大，畸变越强烈，去磁作用越大。主磁场畸变后，使电机运行时换问器上产生火花，并使运行

23、特性变坏。3、同步电动机（1）了解同步电动机的结构、组成以及各部件的作用；1.1同步电动机在结构上大致有两种： 转子用直流电进行励磁它的转子做成显极式的，安装在磁极铁芯上面的磁场线圈是相互串联的，接成具有交替相反的极性，并有两根引线连接到装在轴上的两只滑环上面。磁场线圈是由一只小型直流发电机或蓄电池来激励，在大多数同步电动机中，直流发电机是装在电动机轴上的，用以供应转子磁极线圈的励磁电流。 由于这种同步电动机不能自动启动，所以在转子上还装有鼠笼式绕组而作为电动机启动之用。鼠笼绕组放在转子的周围，结构与异步电动机相似。 当在定子绕组通上三相交流电源时，电动机内就产生了一个旋转磁场，鼠笼绕组切割磁

24、力线而产生感应电流，从而使电动机旋转起来。电动机旋转之后，其速度慢慢增高到稍低于旋转磁场的转速，此时转子磁场线圈经由直流电来激励，使转子上面形成一定的磁极，这些磁极就企图跟踪定子上的旋转磁极，这样就增加电动机转子的速率直至与旋转磁场同步旋转为止。 转子不需要励磁的同步电机 转子不励磁的同步电动机能够运用于单相电源上，也能运用于多相电源上。这种电动机中，有一种的定子绕组与分相电动机或多相电动机的定子相似，同时有一个鼠笼转子，而转子的表面切成平面。所以是属于显极转子，转子磁极是由一种磁化钢做成的，而且能够经常保持磁性。鼠笼绕组是用来产生启动转矩的，而当电动机旋转到一定的转速时，转子显极就跟住定子线

25、圈的电流频率而达到同步。显极的极性是由定子感应出来的，因此它的数目应和定子上极数相等，当电动机转到它应有的速度时，鼠笼绕组就失去了作用，维持旋转是靠着转子与磁极跟住定子磁极，使之同步。（2）同步电动机基本原理转子转速与定子旋转磁场的转速相同的交流电动机。其转子转速n与磁极对数p、电源频率f之间满足n=f/p。转速n决定于电源频率f，故电源频率一定时，转速不变，且与负载无关。具有运行稳定性高和过载能力大等特点。常用于多机同步传动系统、精密调速稳速系统和大型设备(如轧钢机)等。 同步电动机是属于交流电机，定子绕组与异步电动机相同。它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为同

26、步电动机。正由于这样，同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。为此，在很多时候，同步电动机是用以改进供电系统的功率因数的。 （3）同步电动机的起动方法：同步电动机只有在定子旋转磁场与转子励磁磁场相对静止时，才能得到平均电磁转矩。如将静止的同步电动机励磁后直接投入电网，这时定子旋转磁场与转子磁场间以同步转速n1作相对运动，转子受到交变的脉动转矩，其平均值为零，电机不能起动。所以必须借助其他方式来起动。常用的起动方法有下列三种： 辅助电机起动通常选用和同步电动机极数相同的感应电动机（容量为主机的5%15%）作为辅助电动机。先用辅助电动机将主机拖到接近同步转速，然后用自整

27、步法将其投入电网，再切断辅助电动机电源。这种方法只适用于空载起动，而且所需设备多，操作复杂。变频起动此法实质上是改变定子旋转磁场转速利用同步转矩来起动。在起动开始时，转子加上励磁，定子电源的频率调得很低，然后逐步增加到额定频率，使转子的转速随着定子旋转磁场的转速而同步上升，直到额定转速。采用此法须有变频电源，而且励磁机与电动机必须是非同轴的，否则在最初转速很低时无法产生所需的励磁电压。异步起动同步电动机多数在转子上装有类似于感应电动机的笼型起动绕组（即阻尼绕组）。同步电动机异步起动的原理接线。起动时，先把励磁绕组接到约为励磁绕组电阻值10倍的附加电阻，然后用感应电动机起动方法，将定子投入电网使

28、之依靠异步转矩起动。当转速上升到接近同步转速时，再加入励磁电流，依靠同步电磁转矩将转子牵入同步。（4）同步电动机的特点转速不随负载而变化，时一种恒转速电动机；电动机的功率因数高，可以通过调节励磁电流，使功率因数等于或大于1，从而改善电网的功率因数；具有运行稳定性高和过载能力大等特点。第三节、低压电器部分一、要掌握的基本内容：1、低压电器的定义：用于交流1000V一下、直流1500V及以下的开关设备；2、低压电器按用途分类：分为低压配电电器和低压控制电器两大类；3、低压电器在低压配电中的作用：主要起到通断、控制和保护作用；4、部分低压电器型号类组代号表（见教材P196，表9-1）5、低压断路器是

29、本章重点。特别是三段保护的作用与应用；5.1 低压断路器按保护特性分类：有A类和B类；5.1.2 A类在短路情况下，选择性保护无短延时，只有过载长延时、短路瞬时动作的保护特性；5.1.3 B类在短路情况下，选择性保护有人为的短延时，因为要求断路器能承受额定短时耐受电流的能力，它具有三段保护特性，即过载长延时、短路瞬动和短路短延时。6、接触器分为交流接触器和直流接触器两种。6.1 交流接触器的特点：交流接触器铁芯会产生涡流，有磁滞损耗；交流接触器线圈匝数少，电阻小，因而发热少；交流接触器由于线包通的是交流电，为了消除磁铁产生的振动和噪音，在静衔铁上安装有短路环；交流接触器采用的是磁吹栅片灭弧；交

30、流接触器起动电流大，不适应频繁起动和断开，操作频率最高为600/小时次。6.2 直流接触器的特点：直流接触器没有涡流现象；直流接触器线圈匝数多，电阻大，铜损大，线圈发热多；直流接触器采用磁吹灭弧装置；直流接触器操作频率高，最高为1200/小时，适应于频繁操作控制的场合。7、电压综合保护器是近年来发展起来的磁电及微电子计算、控制、检测、监视、保护、通讯集一体的低压综合保护器。在生产实践中，了解各功能模块的使用、设置和操作。8、漏电保护器：8.1 了解漏电保护器的原理，结构和组成；8.2 知道漏电保护器在系统中的应用；9、低压电器的故障及维修9.1 首先根据不同低压电器设备的故障现象，判断故障原因

31、，并结合系统问题准确找到故障点，并进行维修。9.2 要根据“三三二五制”，作好检维修或设备缺陷记录。9.3 不得擅自更改系统原理和接线图，以及接线方式。第四节、照明电路1、 了解照明基本概念的名词解释（见教材P305页，表12-1）。2、常用灯源的结构原理和正确使用。3、了解CIE（国际发光照明委员会）的光通分类，并包括：直接型灯具；半直接型灯具；漫射型灯具；半间接型灯具；间接型灯具； 4、灯具的结构和分类：4.1 按外壳防护等级分类：4.1.1 在此分类中要知道“IP”后第一个特征数字和第二个特征数字的含义，即“IP-/”（见教材P310311页，表12-8，表12-9）。4.2 按防触电保护分类（见教材P311页，表12-10）；4.3 按灯具的结构分类：4.3.1 开启型；4.3.2 闭合型；4.3.3 封闭型；4.3.4 密封型；4.3.5 防爆型：（要重点掌握：“d”隔爆型代号的含义和“e”安全型代号的含义）；4.3.6 防腐型；5、照明配电5.1 了解电气照明施工图设