模块四 电动机 变压器

1、中南大学出版社（2012第一版）王少华 主编电气系电气系 王志坚王志坚模块四模块四 电动机电动机 变压器变压器1. 电动机电动机2. 变压器变压器变压器变压器 电动机电动机1.1 三相异步电动机三相异步电动机1.2 单相异步电动机单相异步电动机1. 电动机电动机1.3 特种电机特种电机电动机的分类：电动机的分类：电动机电动机交流电动机交流电动机直流电动机直流电动机笼式笼式绕线式绕线式异步机异步机同步机同步机他励、并励、串励、复励他励、并励、串励、复励本章主要介绍笼式三相异步电动机的基本结构、工作原本章主要介绍笼式三相异步电动机的基本结构、工作原理、机械特性及控制方法理、机械特性及控制方法 常见

2、电动机的外形：常见电动机的外形：1.1.1 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构1.1.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理1. 1 三相异步电动机三相异步电动机1.1.3 三相异步电动机的换向与转速三相异步电动机的换向与转速1.1.4 三相异步电动机的电磁转矩与机三相异步电动机的电磁转矩与机械特性械特性1.1.5 三相异步电动机的启动、制动与三相异步电动机的启动、制动与调速调速1.1 三相异步电动机三相异步电动机1.1.1 三相异步电动机结构主要由定子和转子构成主要由定子和转子构成 ，两部分中间由气隙隔开，两部分中间由气隙隔开1.1.1 三相异步电动机结构三相异步电动机结

3、构（1）定子定子是由定子铁心和定子绕组构成定子是由定子铁心和定子绕组构成 。定子铁心由硅钢片叠成。定子铁心由硅钢片叠成。1.1.1 三相异步电动机结构三相异步电动机结构（1）定子1.1.1 三相异步电动机结构三相异步电动机结构（2）转子由转子铁心、转子绕组和转轴构成由转子铁心、转子绕组和转轴构成 。笼型转子笼型转子绕线型转子绕线型转子1.1.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理转动原理铜条组成的铜条组成的笼型转子笼型转子可以旋转的可以旋转的永久磁铁永久磁铁当手柄摇动磁铁时，笼型转子跟着磁铁一起转动。当手柄摇动磁铁时，笼型转子跟着磁铁一起转动。1.1.2 三相异步电动机的工作原理

4、三相异步电动机的工作原理 三相交流异步电动机是用三相交流电产生的旋转磁场来带动电动机转子旋转的，转子不是永磁的也不是线绕电磁的，在转子铁芯上镶嵌着一个“鼠笼”。左图是一个铜制的鼠笼，由多根铜条与两个铜端环组成，铜条与铜端环有良好的电连接。 把鼠笼放在有旋转磁场的定子铁芯中间，在定子芯绕组通上三相交流电产生旋转磁场，因为磁场旋转时，鼠笼的铜条切割磁力线产生电流，而有电流的铜条又受到磁力的作用，鼠笼便旋转起来。 1.1.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理右图是鼠笼随磁场旋转的动画截图。感应电流的方向可用右手定则判断，铜条受力方向按左手定则判断。图中标有磁力线与旋 转方向，铜条端面

5、的颜色代表电流的方向。绿色表示电流指向屏幕内，红色表示电流指向屏幕外，黄色表示无电流。 1.1.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理为增大导磁率，鼠笼是嵌装在转子铁芯内的。由于转子旋转速度比旋转磁场慢，故称之为异步电动机。转子与旋转磁场旋转速度之差再与磁场旋转速度之比称为转差率，一般异步电动机运行时的转差率为2%至6%，输入三相交流电为50周时，鼠笼转子每分钟转速约2820至2940转。 1.1.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理旋转磁场旋转磁场旋转磁场的产生旋转磁场的产生三相对称电流的产生：三相对称电流的产生：三相异步电动机的定子绕组接到三相交流电源上，定子

6、绕三相异步电动机的定子绕组接到三相交流电源上，定子绕组中便流入三相对称交流电流。组中便流入三相对称交流电流。三相三相绕组绕组接成接成星形星形YBZXAC三相绕组在定子铁三相绕组在定子铁心中的排列心中的排列A A、B B、C C 接三相电源接三相电源1.1.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理旋转磁场旋转磁场)120sin()120sin(sintIitIitIimCmBmA三相对称电流：三相对称电流：1.1.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理旋旋转磁场转磁场旋转磁场的产生：旋转磁场的产生：）。为正，合成磁场如图（为负、时aiiitCBA, 0:0. 1电流流进

7、电流流进电流流出电流流出合成磁合成磁场方向场方向1.1.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理旋转磁场旋转磁场旋转磁场的产生：旋转磁场的产生：）。，合成磁场如图（为负、为正时biiitCBA0,:60. 2合成磁场合成磁场转了转了6060度度1.1.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理旋转磁场旋转磁场旋转磁场的产生：旋转磁场的产生：）。为负，合成磁场如图（、为正时ciiitCBA0,:120. 3合成磁合成磁场转了场转了120120度度1.1.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的工作原理旋转磁场旋转磁场旋转磁场的产生：旋转磁场的产生： 60t60 0t 1

8、20t120结论：结论：三相对称电流产三相对称电流产 生旋转磁场。生旋转磁场。1.1.3 三相异步电动机的换向与转速三相异步电动机的换向与转速三相异步电动机的换向三相异步电动机的换向旋转方向取决于通入定子绕组中三相电流的相序。旋转方向取决于通入定子绕组中三相电流的相序。0nAiBiCimItA B CM3三相电三相电 源源定子绕组电流的顺序为定子绕组电流的顺序为A A、B B、C C，电机正转。，电机正转。1.1.3 三相异步电动机的换向与转速三相异步电动机的换向与转速三相异步电动机的换向三相异步电动机的换向AiBiCimItA B C三相电三相电 源源M3定子绕组电流的顺序为定子绕组电流的顺

9、序为A A、C C 、B B ，电机反转。，电机反转。电源的电源的C C相电流相电流0n电源的电源的B B相电流相电流改变电机的旋转方向：换接定子绕组其中两相。改变电机的旋转方向：换接定子绕组其中两相。1.1.3 三相异步电动机的换向与转速三相异步电动机的换向与转速三相异步电动机的转速三相异步电动机的转速电机的转速电机的转速:pfn1601其中，其中，f1:电网频率，我国为电网频率，我国为50Hz P:磁极对数，为常数磁极对数，为常数 磁极对数和转速关系表磁极对数和转速关系表p123456n1(r/min)3000 150010007506005001.1.3 三相异步电动机的换向与转速三相异

10、步电动机的换向与转速三相异步电动机的转速三相异步电动机的转速电机的转速电机的转速 :1n异步异步名称的由来名称的由来01nn 如果如果01nn 转子与旋转磁场间没有相对运动转子与旋转磁场间没有相对运动无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转子电动势（转子导体不切割磁力线）无转距无转距无转子电流无转子电流因为两者存在相对运动，即因为两者存在相对运动，即同步转速（旋转磁场的转速）同步转速（旋转磁场的转速） :0n1.1.3 三相异步电动机的换向与转速三相异步电动机的换向与转速三相异步电动机的转速三相异步电动机的转速 转差率转差率 s ：%100010nnns异步电机运行中异步电机运行中:%6%5

11、.1s转差率为同步转速和电动机转速之差。即：转差率为同步转速和电动机转速之差。即： 电动机起动瞬间电动机起动瞬间:1 ,0sn（转差率最大）（转差率最大）所以，电动机转速与同步转速比较接近。所以，电动机转速与同步转速比较接近。01)1 (nsn 转速转速 n 1：1.1.4 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩 转子中各个载流导体在旋转磁场的作用下转子中各个载流导体在旋转磁场的作用下, ,受受到电磁力所形成的转矩总和。到电磁力所形成的转矩总和。22cosICTT常数常数每极磁通每极磁通转子电流转子电流转子电路的转子

12、电路的功率因数功率因数1.1.4 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩三相异步电动机的电磁转矩22cosICTT21220222)(UsXRsRKT得到转矩公式得到转矩公式22022202)(sXRsEI2202222)(cossXRRNfU11144.4代入其中参数：代入其中参数：转矩正比于电源电压的平方，即转矩受电源电转矩正比于电源电压的平方，即转矩受电源电压的影响很大。压的影响很大。1.1.4 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性21220222)(Us

13、XRsRKT由转矩公式由转矩公式机械特性：机械特性：)()(TfnsfTTs10n0Tn得特性曲线：得特性曲线：1.1.4 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性n0Tn1. 额定转矩额定转矩 电动机带动额定负载电动机带动额定负载时，转轴上输出的转时，转轴上输出的转矩。矩。米）牛顿分转千瓦()/()(9550602NNNNNnPnPTNTnNNT额定转矩计算公式：额定转矩计算公式：1.1.4 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性电机带动最

14、大负载的能力。电机带动最大负载的能力。n0TnmT21220222)(UsXRsRKT求解求解0dSdT202121XKUTm最大转矩也受电源电压的影响。最大转矩也受电源电压的影响。mT2.最大转矩.1.1.4 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性最大转矩受电源电压的影响：最大转矩受电源电压的影响：在负载转矩不变的情况下，在负载转矩不变的情况下，当电源电压降低时，最大转当电源电压降低时，最大转矩下降很多，电机工作在特矩下降很多，电机工作在特性性2 2，此时电机的转速降低、，此时电机的转速降低、定子电流增大，造成电机

15、过定子电流增大，造成电机过热。热。202121XKUTmLTn1.1.4 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 当负载转矩超过最大转矩时，当负载转矩超过最大转矩时，电机将会因带不动负载而停转，电机将会因带不动负载而停转，出现闷车情况，时间长了就会烧出现闷车情况，时间长了就会烧坏电机。所以，坏电机。所以，bc段是不稳定区段是不稳定区域。域。电机的过载系数：电机的过载系数：NmTT三相异步机三相异步机2 .28 .11.1.4 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的机械特性

16、三相异步电动机的机械特性电机起动时的转矩。电机起动时的转矩。n0Tn21220222)(UsXRsRKT0n1)(s 其中其中21220222)(UXRRKTst则电机不能启动。时，电机能够启动，否LSTTTSTT启动转矩. 3STT1.1.4 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩和机械特性课堂习题课堂习题解：解：1.1.根据额定转速可判断出同步转速为根据额定转速可判断出同步转速为min/15000rn 2150050606001nfP故%2%100150014701500%10000nnns【例】一台三相笼式异步电动机的技术数据为：【例】一台三相笼式异步电动机的技术数据

17、为：。2/,4 . 1/,min/1470kW,22NmNSTNNTTTTrnP试求：试求：1.1.磁极对数和转差率；磁极对数和转差率； 2.2.额定转矩、启动转矩和最大转矩。额定转矩、启动转矩和最大转矩。1.1.4 三相异步电动机的电磁转矩和机械特性三相异步电动机的电磁转矩和机械特性课堂习题课堂习题【例】一台三相笼式异步电动机的技术数据为：【例】一台三相笼式异步电动机的技术数据为：。2/,4 . 1/,min/1470kW,22NmNSTNNTTTTrnP试求：试求：1.1.磁极对数和转差率；磁极对数和转差率； 2.2.额定转矩、启动转矩和最大转矩。额定转矩、启动转矩和最大转矩。解：解：2.

18、2.mNnPTNNN9 .14214702295509550mNTTNST2009 .1424 . 14 . 1mNTTNm8 .2859 .142221.1.5 三相异步电动机的启动、制动和调速三相异步电动机的启动、制动和调速启动启动启动：电动机接上电源，转速由启动：电动机接上电源，转速由0开始运转，直至稳定运行的开始运转，直至稳定运行的过程，称为启动过程。过程，称为启动过程。启动要求：启动电流小，启动转矩大，启动时间短启动要求：启动电流小，启动转矩大，启动时间短三相异步电动机启动时间虽短，但启动电流很大。中小型笼三相异步电动机启动时间虽短，但启动电流很大。中小型笼式电机起动电流为额定电流的

19、式电机起动电流为额定电流的5 7 倍。但是启动转矩不大，倍。但是启动转矩不大，只有额定转矩的只有额定转矩的1.02.2倍。倍。启动电流大的原因：启动电流大的原因：起动时起动时 n = 0，转子导体切割磁力线速，转子导体切割磁力线速度很大。度很大。122IIE使1.1.5 三相异步电动机的启动、制动和调速三相异步电动机的启动、制动和调速启动启动 对电动机的影响：频繁启动造成热量的对电动机的影响：频繁启动造成热量的积累，导致电机积累，导致电机过热；大电流使电网电压降低，影响其他负载工作。过热；大电流使电网电压降低，影响其他负载工作。三相笼式异步电动机的启动方法：三相笼式异步电动机的启动方法： 1.

20、 直接启动直接启动 二三十千瓦以下的异步电动机一般采用直接启动。二三十千瓦以下的异步电动机一般采用直接启动。 2. 降压启动降压启动Y Y 换接换接启动、自耦降压启动、软启动。启动、自耦降压启动、软启动。1.1.5 三相异步电动机的启动、制动和调速三相异步电动机的启动、制动和调速降压启动降压启动（1 1）Y Y 换接启动换接启动 Y Y 换接启动的方法只适换接启动的方法只适合三角形接法的电机。合三角形接法的电机。启动时，电机接成星形；启动完毕启动时，电机接成星形；启动完毕后，电机自动接成三角形。后，电机自动接成三角形。 Y Y启动时：启动时：ZUZUIlPYSTY13 启动时：启动时：ZUII

21、lPST13331STSTYII Y Y启动电流是启动电流是 启启动电流的三分之动电流的三分之一。一。1.1.5 三相异步电动机的启动、制动和调速三相异步电动机的启动、制动和调速自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动启动时，开关启动时，开关S S2 2自动自动接到启动位置，启动接到启动位置，启动完毕后，开关完毕后，开关S S2 2自动自动接到运转位置。接到运转位置。 此启动方法适合星此启动方法适合星形接法的三相笼型电形接法的三相笼型电动机。动机。1.1.5 三相异步电动机的启动、制动和调速三相异步电动机的启动、制动和调速电机的反转电机的反转A B CM3三相电三相电 源源A B C三相电三相电

22、源源M3自动对调电动机定子绕阻接在三相电源的任意两相即自动对调电动机定子绕阻接在三相电源的任意两相即可反转。可反转。1.1.5 三相异步电动机的启动、制动和调速三相异步电动机的启动、制动和调速电机的能耗制动电机的能耗制动1. 能耗制动能耗制动制动方法：制动方法： 能耗制动就是电动能耗制动就是电动机断开三相电源的同机断开三相电源的同时接入直流电源。时接入直流电源。 直流电源产生直流磁场，此磁场与转子电流相互作用产直流电源产生直流磁场，此磁场与转子电流相互作用产生与原来转矩相反的制动转矩，使电机快速停下来。生与原来转矩相反的制动转矩，使电机快速停下来。1.1.5 三相异步电动机的启动、制动和调速三

23、相异步电动机的启动、制动和调速电机的反接制动电机的反接制动2. 反接制动反接制动反接制动就是电动机工反接制动就是电动机工作时，作时，定子绕组接电源定子绕组接电源三根线的顺序是三根线的顺序是ABCABC，断，断开时定子绕组接电源三开时定子绕组接电源三根线的顺序是根线的顺序是ACBACB。ACB顺序接线，在定子铁心中产生反向的旋转磁场，产顺序接线，在定子铁心中产生反向的旋转磁场，产生相反的制动转矩，使电机快速停下来。生相反的制动转矩，使电机快速停下来。1.1.5 三相异步电动机的启动、制动和调速三相异步电动机的启动、制动和调速电机的调速电机的调速Pfsnsn1060)1 ()1 (1. 变极调速（

24、变极调速（有级调速有级调速）2. 变频调速（无级调速）变频调速（无级调速）调速方法：调速方法： 变极调速就是调磁极对数。一般电机的磁极对数是变极调速就是调磁极对数。一般电机的磁极对数是固定的，所以这种调速范围窄。固定的，所以这种调速范围窄。变频调速目前广泛使用，调速范围宽。变频调速目前广泛使用，调速范围宽。1.1.5 三相异步电动机的启动、制动和调速三相异步电动机的启动、制动和调速电机的变频调速电机的变频调速变频调速就是在电源与电动机定子之间接入一个变变频调速就是在电源与电动机定子之间接入一个变频装置即可实现无级调速。频装置即可实现无级调速。变频器变频器1.3 特种电机特种电机步进电机步进电机

25、-工作原理工作原理机理：机理：步进电机是利用电磁铁原理，将脉冲信号步进电机是利用电磁铁原理，将脉冲信号 转换成线位移或角位移的电机。每来一个转换成线位移或角位移的电机。每来一个 电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移 动一小段距离。动一小段距离。 特点：特点：(1)给一个脉冲，转一个步距角。给一个脉冲，转一个步距角。 (2)控制脉冲频率，可控制电机转速。控制脉冲频率，可控制电机转速。 (3)改变脉冲顺序，改变转动方向。改变脉冲顺序，改变转动方向。1.3 特种电机特种电机步进电机步进电机-结构结构 步进电机主要由两部分构成：定子和转子。它们均步进电机主要由两部分

26、构成：定子和转子。它们均由磁性由磁性材料构成，其上分别有六个、四个磁极材料构成，其上分别有六个、四个磁极 。定子定子转子转子定子绕组定子绕组1.3 特种电机特种电机步进电机步进电机-结构结构定子的六个磁极上定子的六个磁极上有控制绕组，两个有控制绕组，两个相对的磁极组成一相对的磁极组成一相。相。这里的相和这里的相和三相交流电中的三相交流电中的“相相”的概念不同。的概念不同。步进机通的是直流步进机通的是直流电脉冲，这主要是电脉冲，这主要是指线路的联接和组指线路的联接和组数的区别。数的区别。ABC定子定子转子转子IAIBIC1.3 特种电机特种电机步进电机步进电机-三相三相单三拍单三拍工作方式工作方

27、式 三相步进电机的工作方式可分为：三相步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单双三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍六拍、三相双三拍等等。（1 1）三相绕组联接方式：）三相绕组联接方式：Y 型型（2 2）三相绕组中的通电顺序为：）三相绕组中的通电顺序为：A 相相 B 相相 C 相相通电顺序也可以为：通电顺序也可以为： A 相相 C 相相 B 相相 1.3 特种电机特种电机步进电机步进电机-三相三相单三拍单三拍工作过程工作过程化，吸引转子，使转子的位置力图使通电相磁路的磁阻化，吸引转子，使转子的位置力图使通电相磁路的磁阻最小，使转、定子的齿对齐停止转动。最小，使转、定子的齿对齐停止转动。A

28、相通电，相通电，A 方向的磁通经方向的磁通经转子形成闭合回路。若转转子形成闭合回路。若转子和磁场轴线方向原有一子和磁场轴线方向原有一定角度，则在磁场的作用定角度，则在磁场的作用下，转子被磁下，转子被磁A A 相通电使转子相通电使转子1 1、3 3齿和齿和 AA 对齐。对齐。CABBCA34121.3 特种电机特种电机步进电机步进电机-三相三相单三拍单三拍工作过程工作过程CABBCA3412B相通电，转子相通电，转子2、4齿和齿和B相轴线对相轴线对齐，相对齐，相对A相通电位置转相通电位置转30 ；1C342CABBAC相通电再转相通电再转30 1.3 特种电机特种电机步进电机步进电机-三相三相单

29、三拍单三拍工作特点工作特点这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电，而且，一这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电，而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。三相单三拍的特点：三相单三拍的特点：（1）每来一个电脉冲，转子转过）每来一个电脉冲，转子转过 30 。此角称为步距角，。此角称为步距角，用用 S表示。表示。（2）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序，改变通）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序，改变通电顺序即可改变转向。电顺序即可改变转向。1.3 特种电机特种电机步进电机步进电机-三相三相单双六单双六拍工作过程拍工作过程三相

30、绕组的通电顺序为：三相绕组的通电顺序为： AABBBCCCAA 共六拍。共六拍。工作过程：工作过程：A相通电，相通电，转子转子1 1、3 3齿和齿和A相对齐。相对齐。CABBCA34121.3 特种电机特种电机步进电机步进电机-三相三相单双六拍单双六拍工作过程工作过程所以转子转到两磁拉力平衡的位所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对置上。相对AA 通电，转子转了通电，转子转了15。（1）BB 磁场对磁场对 2、4 齿有磁拉力，齿有磁拉力，该拉力使转子顺时针方向转动。该拉力使转子顺时针方向转动。A、B相同时通电相同时通电（2）AA 磁场继续对磁场继续对1、3齿有拉齿有拉力。力。CABBCA341

31、21.3 特种电机特种电机步进电机步进电机-三相三相单双六拍单双六拍工作过程工作过程总之，每个循环周期，有总之，每个循环周期，有六种通电状态，所以称为六种通电状态，所以称为三相六拍，步距角为三相六拍，步距角为15 。CABBCA3412B相通电，相通电，转子转子2、4齿和齿和B相对齐，又转了相对齐，又转了15 。1.3 特种电机特种电机步进电机步进电机-三相三相双三拍双三拍工作过程工作过程三相绕组的通电顺序为：三相绕组的通电顺序为： AB BC CA AB 共三拍。共三拍。AB通电通电CABBCA3412BC通电通电CABBCA34121.3 特种电机特种电机步进电机步进电机-三相三相双三拍双

32、三拍工作过程工作过程工作方式为三相双三拍时，工作方式为三相双三拍时，每通入一个电脉冲，转子也每通入一个电脉冲，转子也是转是转30 ，即，即 S = 30 。CA通电通电CABBCA3412以上三种工作方式，三以上三种工作方式，三相双三拍和三相单双六相双三拍和三相单双六拍较三相单三拍稳定，拍较三相单三拍稳定，因此较常采用。因此较常采用。1.3 特种电机特种电机步进电机步进电机-小步距角小步距角的步进电动机的步进电动机 实际采用的步进电机的步距实际采用的步进电机的步距角多为角多为3度和度和1.5 度，步距角越小，度，步距角越小，机加工的精度越高。机加工的精度越高。为产生小步距角，定、转为产生小步距

33、角，定、转子都做成多齿的，图中转子子都做成多齿的，图中转子40个个齿，定子仍是齿，定子仍是 6个磁极，但每个个磁极，但每个磁极上也有五个齿。磁极上也有五个齿。转子的齿距转子的齿距等于等于360 / 40=9 ，齿宽、齿槽各齿宽、齿槽各4.5 。 为使转、定子的齿对齐，定子磁极上的小齿，齿宽和齿为使转、定子的齿对齐，定子磁极上的小齿，齿宽和齿槽和转子相同。槽和转子相同。2.变压器变压器2.1.1 变压器的基本结构和类型变压器的基本结构和类型变压器的种类变压器的种类:按电压升降：按电压升降：升压变压器、降压变压器升压变压器、降压变压器按按 相相 数：数：单向、三相、多相单向、三相、多相按按 用用

34、途：途：电力变压器、电流互感器、电焊变压器电力变压器、电流互感器、电焊变压器按冷却方式：按冷却方式：干式、油浸式、水冷式干式、油浸式、水冷式变压器的功能：变压器的功能：变变 电电 压：压：电力变压器电力变压器变变 电电 流：流：电流互感器电流互感器变变 阻阻 抗：抗：电子技术中的阻抗匹配电子技术中的阻抗匹配2.变压器变压器2.1.1 变压器的基本结构和类型变压器的基本结构和类型升压升压变压器变压器升压升压变压器变压器升压升压变压器变压器降压降压变压器变压器电电灯灯电电动动机机电电炉炉发电机发电机输电线输电线变电压在电力系统中的应用：变电压在电力系统中的应用： 2.变压器变压器2.1.1 变压器

35、的基本结构和类型变压器的基本结构和类型心式、壳式变压器心式、壳式变压器三相电力变压器三相电力变压器变压器由绕组和铁心组成。变压器由绕组和铁心组成。绕组绕组铁心铁心2.变压器变压器2.1.1 变压器的基本结构和类型变压器的基本结构和类型铁心铁心铁心的作用：铁心的作用： 构成电路，用来产生磁通。构成电路，用来产生磁通。铁心铁心铁心铁心铁铁心心2.变压器变压器2.1.1 变压器的基本结构和类型变压器的基本结构和类型绕组的作用：绕组的作用： 构成电路，产生磁场。构成电路，产生磁场。绕组绕组绕组绕组2.变压器变压器2.1.1 变压器的基本结构和类型变压器的基本结构和类型TrN1i10u1AXN2| |Z

36、L| |u20Saxx由硅钢片叠由硅钢片叠压制成的变压制成的变压器铁心磁压器铁心磁路。路。变压器变压器一次侧一次侧绕组绕组（原边）（原边）变压器变压器二次侧二次侧绕组绕组（副边）（副边）变压器图变压器图形符号形符号 是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的。变压器在传递电能的过程中。变压器在传递电能的过程中。2.变压器变压器2.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理N1i10u1AXN2| |ZL| |u20Saxx 变压器的变压器的，这种运行状态称为，这种运行状态称为。变压器空载时原边电流变压器空载时原边电流 ，在铁心，在铁心磁路中产生按正弦规律变化的磁

37、通磁路中产生按正弦规律变化的磁通，当当穿过两线圈时，分别感应电压穿过两线圈时，分别感应电压：m2M2m1L144. 444. 4fNUfNUm2M220m1L1144.444.4fNUUfNUU 变压器原、副边电压变压器原、副边电压与感应电压的关系为：与感应电压的关系为： 变压器原、副边电压变压器原、副边电压与感应电压的关系为：与感应电压的关系为：kNNfNUUUUML21m2m1212014.44fN44. 4 其中其中k 称为变压器的变比。称为变压器的变比。显然：变压器显然：变压器。2.变压器变压器2.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理（2） 变压器的变压器的，这种运行状态称为，这种

38、运行状态称为。 变压器负载运行时由于副边电流存变压器负载运行时由于副边电流存在的去磁作用，因此原边电流由在的去磁作用，因此原边电流由 。原边磁动势增加的数值恰好等于。原边磁动势增加的数值恰好等于二次侧负载所需要的磁动势。即二次侧负载所需要的磁动势。即：2211011NININI221121 IUIUPP或： 变压器在能量传递的变压器在能量传递的过程中损耗甚小，因此：过程中损耗甚小，因此：因此：因此：kNUUII1N121221 其中其中1/k 称为变压器的变称为变压器的变流比。显然：变压器流比。显然：变压器。N1i1u1AXN2| |ZL| |u2Saxi2【例【例5.15.1】一台额定容量为

39、】一台额定容量为SN=1000VA、额定电压、额定电压为为380/24V的变压器给临时工地照明用电。的变压器给临时工地照明用电。试求试求（1 1）变压器的变比；）变压器的变比；（2 2）原、副绕组的额定电流；）原、副绕组的额定电流；（3 3）副绕组能接多少只）副绕组能接多少只60W、24V的白炽灯？的白炽灯？解解: :（1 1）83.152438021UUk67.4124100063. 238010002211NNNNNNUSIUSI（2 2）（3 3）接入灯数）接入灯数只177 .165 . 267.4124/602NI2.变压器变压器2.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理（3）变压器

40、的变换阻抗作用）变压器的变换阻抗作用 变压器的副边所接负载为变压器的副边所接负载为| |ZL| |，原边输入阻抗为，原边输入阻抗为Z1时，有时，有：把变压比和变流比公式把变压比和变流比公式代入可得代入可得：；22LIUZL222222111ZkIUkkIkUIUZN1i1u1AXN2| |ZL| |u2Saxi2111IUZ 2.变压器变压器2.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理 已知某收已知某收音机输出变压器的音机输出变压器的原边匝数为原边匝数为600,副副边匝数为边匝数为30,副边副边原接有原接有16的扬声的扬声器，现要改接成器，现要改接成4 扬声器，求扬声器，求N2应应改为多少？改

41、为多少？变压器的阻抗变换作用常用于电子电路中。变压器的阻抗变换作用常用于电子电路中。例如：例如：匝所以：则，扬声器后改接成解：1540600 40 160046400 464001620 2030600122L2L2121kNNkkZZkZNNk【例【例】为使负载获得最大功率，在电源与负载之间接为使负载获得最大功率，在电源与负载之间接入变压器。已知信号源的电动势入变压器。已知信号源的电动势。3,75,sin2150LRRVte试求试求: :(1)(1)不接变压器，负载能得到多不接变压器，负载能得到多大功率？大功率？(2)(2)接入变压器后，计算变比。接入变压器后，计算变比。(3)(3)接入变压

42、器后，计算接入变压器后，计算负载获负载获得的最大功率。得的最大功率。2.变压器变压器2.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理2.变压器变压器2.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理解解:(1):(1)不接变压器，负载能得到多大功率？不接变压器，负载能得到多大功率？W11. 03)37515()(22021LLLLRRRERIP2.变压器变压器2.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理 (2) (2)接入变压器后，计算变比。接入变压器后，计算变比。75,02RRRkRLLL其中525375LLRRk2.变压器变压器2.1.2 变压器的工作原理变压器的工作原理解解:(3):(3)接入变压

43、器，负载获得的最大功率。接入变压器，负载获得的最大功率。W75. 03) 1 . 05(3)7575155()()(22202122LLLLLRRREkRkIRIP额定电压额定电压 变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允许的电变压器副边开路（空载）时，原、副边绕组允许的电压值。压值。 NNUU21 、 额定电流额定电流 变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。变压器满载运行时，原、副边绕组允许的电流值。NNII21 、额定容量额定容量 NSNNNNNIUIUS2211（理想）（理想）(1) (1) 变压器的铭牌数据（以单相变压器为例）变压器的铭牌数据（以单相变压器为例） 变压器的功率与效

44、率变压器的功率与效率变压器的功率与效率变压器的功率与效率(2) (2) 变压器的效率变压器的效率 为减小铁损，变压器的铁心一般由一片片磁滞回线窄的硅钢片叠为减小铁损，变压器的铁心一般由一片片磁滞回线窄的硅钢片叠合而成。合而成。绕组产生的损耗。绕组产生的损耗。磁滞损耗：磁滞使铁心发热引起的损耗。磁滞损耗：磁滞使铁心发热引起的损耗。 涡流损耗：交变磁通在铁心中产生涡流损耗：交变磁通在铁心中产生 的感应电流（涡流）引起损耗。的感应电流（涡流）引起损耗。1112PPPPPPFeCu：铜损CuP：铁损FeP变压器绕组的极性变压器绕组的极性绕组极性的判别：绕组极性的判别：变压器绕组极性的判别方法有直流法和交流法。变压器绕组极性的判别方法有直流法和交流法。直流法：直流法：开关开关S S闭合瞬闭合瞬间，毫安表间，毫安表指针正偏，指针正偏，则则1 1和和3 3是同是同名端；若指名端；若指针反偏，针反偏，1 1和和4 4是同名端。是同名端。绕组的连接绕组的连接变