变压器和异步电动机ppt课件

1、了解理想变压器的定义、电路符号和根本构造；了了解理想变压器的定义、电路符号和根本构造；了解变比的定义。解变比的定义。了解和掌握阻抗变换的意义，会进展阻抗变换计算。了解和掌握阻抗变换的意义，会进展阻抗变换计算。了解三相异步电动机任务原理，了解其构造特点、了解三相异步电动机任务原理，了解其构造特点、转矩特性、机械特性和额定值。转矩特性、机械特性和额定值。掌握三相异步电动机的启动、正反转方法。掌握三相异步电动机的启动、正反转方法。本章学习要求本章学习要求 第第3章章 变压器和异步电动机变压器和异步电动机 3.1 变压器的构造和任务原理变压器的构造和任务原理 3.2 变压器绕组的极性变压器绕组的极性

2、3.3 三相异步电动机的构造和转动原理三相异步电动机的构造和转动原理 3.4 三相异步电动机的转矩和机械特性三相异步电动机的转矩和机械特性 3.5 三相异步电动机的启动、调速和制动三相异步电动机的启动、调速和制动 3.6 三相异步电动机的铭牌和选择原那么三相异步电动机的铭牌和选择原那么 3.7 电动机的分类电动机的分类本章大纲本章大纲变压器功能：变压器功能：变电压：电力系统变电压：电力系统 变阻抗：电子电路中的阻抗匹配变阻抗：电子电路中的阻抗匹配 如喇叭的输出变压器如喇叭的输出变压器 变电流：电流互感器变电流：电流互感器 变压器的构造和任务原理变压器的构造和任务原理3.1单相变压器单相变压器1

3、u2uLR1i2i铁芯铁芯原边原边绕组绕组副边副边绕组绕组铁心：变压器的磁路。铁心：变压器的磁路。高、低压绕组高、低压绕组. .原边一次绕组：原边一次绕组：接电源的绕组接电源的绕组副边二次绕组：副边二次绕组：接负载的绕组接负载的绕组1u1i2u2iLR变压器符号：变压器符号：变压器的主要构造变压器的主要构造3.1.1任务过程任务过程u2i1 N1u1i2 N2参考方向确实定：参考方向确实定： 原边是电源的负载；原边是电源的负载； 副边是负载的电源；副边是负载的电源；1u2uLR1i2iN1N2e1e2 原、副边的原、副边的e e与与符合符合右螺旋法那么；右螺旋法那么；变压器的任务原理变压器的任

4、务原理3.1.2空载运转空载运转 ：原边接入电源，副边开路。：原边接入电源，副边开路。接上交流电源接上交流电源1u原边电流原边电流 i1i1等等于励磁电流于励磁电流 i10 i10 产生感应电动势产生感应电动势1u1i2e1e1N2N i10 i10 产生磁通产生磁通 交变交变e,e, 方向符合右方向符合右螺旋法那么螺旋法那么dtdNe 11 dtdNe 22 留意留意变压器的空载运转和变压比变压器的空载运转和变压比1.结论：改动匝数比，就能改动输出电压。结论：改动匝数比，就能改动输出电压。K K为变比为变比10i1u20u2i1e2e根据交流铁心线圈的电磁关系根据交流铁心线圈的电磁关系分析可

5、得：分析可得：KNNEE 2121mNfE1144. 4= U1mNfE2244. 4= U2有载运转有载运转 ：副边接入负载。：副边接入负载。E1 E1 U1U1E2 E2 U2U2忽略线圈电阻和漏磁通的影响忽略线圈电阻和漏磁通的影响所以，电压比为所以，电压比为KNNUU 2121 当变压器接上负载后，副绕组中的电流为i2 ，原绕组上的电流将变为i1 ，原、副绕组的电阻、铁心的磁滞损耗、涡流损耗都会损耗一定的能量，但该能量通常都远小于负载耗费的电能，可以忽略。这样，可以以为变压器输入功率等于负载耗费的功率，即 变压器带负载任务时，原、副边的电流有效值与它们的电压或匝数成反比。变压器在变换了电

6、压的同时，电流也跟着变换。变压器的负载运转时的变流比变压器的负载运转时的变流比2.1 122U IU I1222111IUNIUNK1i1u2u2iLZ1N2N22IUZL=u1i1LZ LZ LZK2 22222211KZKIUKIKUIUZLL= 变压器的阻抗变换作用变压器的阻抗变换作用3.变压器满载运转时，原、副边绕组允许的电流值。变压器满载运转时，原、副边绕组允许的电流值。N NN NN NN NN NI IU UI IU US S2 22 21 11 1= = =理想理想变压器副边开路空载时，原、副边绕组允许的电压值变压器副边开路空载时，原、副边绕组允许的电压值。1 1 额定电压额定

7、电压U1N/U2NU1N/U2N2 2 额定电流额定电流I1N/I2NI1N/I2N3 3 额定容量额定容量SNSN变压器输出的额定视在功率。变压器输出的额定视在功率。电力变压器的铭牌数据电力变压器的铭牌数据3.1.35 5 额定频额定频 率率fNfN电源的任务频率。电源的任务频率。50Hz50HzP1u2u1i2iLR1N2N1122UNNU 运用时，改动滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。运用时，改动滑动端的位置，便可得到不同的输出电压。 N2N2延续可调，延续可调，U2U2延续可调。延续可调。留意留意 原、副边千万不能对调运用。原、副边千万不能对调运用。 公共绕组部分不能断开。公共绕组

8、部分不能断开。 公共端不能接火线。公共端不能接火线。几种常见的特殊变压器几种常见的特殊变压器3.1.4自耦变压器自耦变压器1.小型电源变压器小型电源变压器2. 小型电源变压器广泛地运用于工业消费中，如在机床电路中输入220V的交流电，经过电源变压器可以得到36V的平安电压，12V或6V的指示灯电压等。 电压互感器电压互感器3. 电压互感器是用来丈量高压电网的一种公用变压器，它能把高电压变成低电压进展丈量，它的构造与双绕组变压器一样。在运用时，原绕组并联在高压电源上，副绕组接低压电压表。 被测电流被测电流N1N1匝数少匝数少N2N2匝数多匝数多A AR Ri1i1i2i2电流表电流表被测电流被测

9、电流= =电流表读数电流表读数 N2/N1 N2/N11 1 副边不能开路，副边不能开路，以防产生高电压；以防产生高电压；运用本卷须知：运用本卷须知：用低量程的电流表测大电流用低量程的电流表测大电流2 2 铁心、低压绕铁心、低压绕组的一端接地，以组的一端接地，以防在绝缘损坏时，防在绝缘损坏时，在副边出现过压。在副边出现过压。电流互感器电流互感器4.1 1. .同极性端同极性端( (同名端同名端) )当电流流入当电流流入( (或流出两个线圈时，假设产生的磁通方向相或流出两个线圈时，假设产生的磁通方向相 同同，那么两个流入，那么两个流入( (或流出端称为同极性端同名端。或者说或流出端称为同极性端同

10、名端。或者说，当铁芯中磁通变化增大或减小时，在两线圈中产生的感，当铁芯中磁通变化增大或减小时，在两线圈中产生的感应电动势极性一样的两端为同极性端。应电动势极性一样的两端为同极性端。AXax*AXax*1u2e1i1eZ2i*3.2变压器绕组的极性变压器绕组的极性 结合结合 2 23 3，顺串，顺串1324*串联串联顺串：两异名端相连，相当于两匝数相加；顺串：两异名端相连，相当于两匝数相加；反串：两同名端相连，相当于两匝数相减；反串：两同名端相连，相当于两匝数相减； 结合结合 1 13 3，反串，反串并联并联同名端两两相连。同名端两两相连。1-31-3连，连，2-42-4连连2 2. . 变压器

11、绕组的衔接变压器绕组的衔接三相异步电动机接上电源就会转动，这是为什么呢？ 从图示演示得出两点启示：第一、有一个旋转的磁场；第二、转子跟着磁场转动。异步电动机转子转动的原理与上述演示类似。那么在三相异步电动机中，磁场从何而来，又是怎样旋转呢？下面就来逐渐讨论这个问题。3.3 3.3 三相异步电动机的构造和转动原理三相异步电动机的构造和转动原理3.3.1三相异步电动机的根本构造三相异步电动机由静止的定子和转动的转子两大部分组成。 三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和三相绕组等组成。机座通常由铸铁或铸钢制成，机座内装有很薄且外表绝缘的硅钢片叠制而成的筒形铁心，铁心内圆上冲有均匀分布的平行槽口。a

12、定子的硅钢片 b未装绕组的定子 c装有三相绕组的定子 三相异步电动机的定子绕组由三相对称绕组组成，按一定空间角度依次嵌放在定子槽内，接成星形或三角形，并与铁心绝缘。，a星形衔接 b三角形衔接在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。线绕式：接成星型线绕式：接成星型的三相绕组的三相绕组鼠笼式：绕组短路鼠笼式：绕组短路鼠笼转子鼠笼转子V2V1W2U2U1W1转子转子转子：转轴、转子铁心、转子绕组转子：转轴、转子铁心、转子绕组转轴转轴1 1铁心：硅钢片叠成铁心：硅钢片叠成2 2绕组：绕组：1.1.旋转磁场的产生及方向旋转磁场的产生及方向BiAXBYCZAiCii

13、AImiBiCCZAXYBNS t=0tIimA sin )120sin(o tIimB )120sin(o tIimC 3.3.2三相异步电动机的旋转磁场60CZAXYBNSn0 t=60 t=120 NSn0ZCAXBY t=180 NSn0ZCAXBY同理可得其他时辰同理可得其他时辰旋转磁场的方向。旋转磁场的方向。iAImiBiC结论：结论：1 1旋转磁场的转向旋转磁场的转向旋转磁场的方向取决于三相电流的相序。旋转磁场的方向取决于三相电流的相序。当电流的相序为当电流的相序为A-B-CA-B-C时，旋转磁场的方向沿绕时，旋转磁场的方向沿绕组的首端组的首端A-B-CA-B-C的方向，与电流相

14、序一致。的方向，与电流相序一致。恣意互换电源线中的两相，旋转磁场与原方向相反。恣意互换电源线中的两相，旋转磁场与原方向相反。旋转磁场的转速通常称为：电动机的同步转速旋转磁场的转速通常称为：电动机的同步转速min)/r(pf60n0=p p 旋转磁场的极旋转磁场的极对数对数对电动机来讲，对电动机来讲，f f 和和 p p 通常是一定的，此时通常是一定的，此时n0n0为常为常数数f f 电源电流的频电源电流的频率率极对数极对数每电流周期，磁场转过角度每电流周期，磁场转过角度同步转速同步转速(f=50HZ)p=1360 3000r/minp=2180 1500r/minp=3120 1000r/mi

15、n2.2.旋转磁场的转速旋转磁场的转速p=1电流在时间上变化一周电流在时间上变化一周 磁场在空间上变化一周磁场在空间上变化一周f f ：电流的频率：电流的频率旋转磁场的转速：旋转磁场的转速：n0=60fn0=60fr/minr/minp=2电流在时间上变化一周电流在时间上变化一周 磁场在空间上变化半周磁场在空间上变化半周旋转磁场的转速：旋转磁场的转速：n0=60f/2n0=60f/2r/minr/minSN0nFn三相定子绕组接入三相电源，产三相定子绕组接入三相电源，产生旋转磁场；生旋转磁场；旋转磁场切割转子导体，在转旋转磁场切割转子导体，在转子导体中产生感应电动势，短子导体中产生感应电动势，

16、短路的转子导体产生感应电流；路的转子导体产生感应电流；载流导体转子导体在磁场载流导体转子导体在磁场中受力，转子旋转。中受力，转子旋转。3.3.3 三相异步电动机的转动原理电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速和旋转磁场同步转速的关系电动机转速电动机转速n n电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致，电机转子转动方向与磁场旋转的方向一致， 但但 异步电动机异步电动机0nn 无转矩无转矩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子电流无转子电流假设假设0nn 旋转磁场转速旋转磁场转速: n0: n0 转差率的概念：

17、转差率的概念：转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。转差率为旋转磁场的同步转速和电动机转速之差。电动机起动瞬间电动机起动瞬间: :1 ,0=sn转差率最大转差率最大电动机额定负载运转时电动机额定负载运转时: : S=0.010.0900nnnS 3.4三相异步电动机的转矩与机械特性 电动机的作用是把电能转换为机械能，它保送给消费机械的是电磁转矩T简称转矩和转速。因此，在选用电动机时，总是要求电动机的转矩与转速的关系称为机械特性符合机械负载的要求。因此，了解电动机的转矩的大小受哪些要素影响，如何计算，对更好地运用电动机意义深远。电磁转矩是三相异步电动机的重要物理量，机械特性那么反映了一台电

18、动机的运转性能。 转矩表达式：转矩表达式：2222212SXRUSRKTT 3.4.1电磁转矩 式中KT为与电动机构造相关的常数，U1为定子绕组的相电压，s是转差率，R2是转子电路每相的电阻，X20是电动机启动时转子尚未转起来时的转子感抗。 电磁转矩与相电压U1的平方成正比，所以电源电压的动摇将对电动机的电磁转矩产生很大的影响。 当电源电压U1和f1一定且R2、X20都是常数时，电磁转矩T只随转差率s变化。T与s之间的关系可用转矩特性T=fs表示，其特性如曲线如下所示。 n0TnNTnN1 1. .电动机等速运转的条件电动机等速运转的条件T = TC电磁转矩电磁转矩 = = 阻力转矩阻力转矩阻

19、力转矩：主要是电动机轴上的机械负载转矩阻力转矩：主要是电动机轴上的机械负载转矩T2T2和和电动机的空载损耗转矩主要是机械损耗转矩电动机的空载损耗转矩主要是机械损耗转矩T0T0TC=T2+ T0 T2忽略忽略T0 T0 ，电动机等速运转的条件：，电动机等速运转的条件：T = T23.4.2机械特性T = T2 匀速运转匀速运转减速运转减速运转加速运转加速运转T T2 电动机的运转形状：电动机的运转形状：2 2. . 三个重要转矩三个重要转矩1 1额定转矩额定转矩 TNTNn0TnP2 P2 输出的机械功输出的机械功率率nPnPPTT23222955060/210 NNNnPT29550 Nm2

20、2最大转矩最大转矩 TmTm 电动机可以产生的最大转矩。普通允许电动机电动机可以产生的最大转矩。普通允许电动机的负载转矩在较短的时间内超越其额定转矩，但是的负载转矩在较短的时间内超越其额定转矩，但是不能超越最大转矩。因此，最大转矩也表示电动机不能超越最大转矩。因此，最大转矩也表示电动机允许短时过载的才干，用过载系数允许短时过载的才干，用过载系数mm表示为表示为NTTm=m普通三相异步电动机的过载系数为1.82.2。3 3启动转矩启动转矩 TstTst电动机在启动瞬间的转矩电动机在启动瞬间的转矩Tstn=0n0Tn22022212XRURKTst 启动系数启动系数通常为通常为0.8 20.8 2

21、NTTSt=S3 3. . 电动机运转形状分析电动机运转形状分析1 1不稳定运转区不稳定运转区b b、c c段段TnbcT2eeT2 T2启动时启动时TstT2 电机加速电机加速 转速沿机械特性曲线上升转速沿机械特性曲线上升 上升到上升到ee点点 T=T2 电机进入稳定区运转。电机进入稳定区运转。假设负载变化使假设负载变化使T2T2添加添加T2T2 T T不能突变不能突变 TT2 电机减速电机减速 转速沿机械特性曲线下降转速沿机械特性曲线下降 很快到达很快到达n=0n=0 发生闷车发生闷车Tnab2 2稳定运转区稳定运转区a a、b b段段T2n假设：电动机稳定运转在假设：电动机稳定运转在e

22、e点。点。T=T2假设负载变化使假设负载变化使T2T2减减小小 T2T2 电机加速电机加速T2nee 转速沿机械特性曲线上升转速沿机械特性曲线上升 上升到上升到ee点点 T=T2 电机到达新的稳定形状，转速为电机到达新的稳定形状，转速为nn nT2T T不能突变不能突变 TnenT2TnbcT2eeT2 T2电动机的稳定运转区比较平坦，电动机的稳定运转区比较平坦，转速变化不大。转速变化不大。电动机只能在稳定区运转，不电动机只能在稳定区运转，不能稳定运转在不稳定区。能稳定运转在不稳定区。n0=1500r/minn0=1500r/min的电动机能否稳定的电动机能否稳定运转在运转在750r/min?

23、750r/min?不能！不能！ 电机在电机在750r/min750r/min进入不稳定区。进入不稳定区。启动形状启动形状启动时启动时n=0 n=0 ，转子导条切割磁力线速度很大。，转子导条切割磁力线速度很大。大电流使电网电压降低大电流使电网电压降低 影响其他负载任务影响其他负载任务 频繁启动时呵斥热量积累频繁启动时呵斥热量积累 电机过热电机过热影响影响启动电流大。启动电流大。Ist =57 IN 缘由缘由启动转矩不大。启动转矩不大。Tst =0.82 TN 3.5三相异步电动机的启动、调速和制动适用：二三十千瓦以下的异步电动机。适用：二三十千瓦以下的异步电动机。2 2 降压起动。降压起动。Y

24、Y 起动起动自耦降压起动自耦降压起动1 1 全压启动全压启动特点：简单，起动电流大特点：简单，起动电流大3.5.1三相异步电动机的启动星三角降压启动自耦变压器降压启动 3.5.2三相异步电动机的调速 负载不变改动电动机的转速或者负载变化坚持电动机速度不变的方法称为异步电动机的调速。电动机调速用的最多的是变频调速，其根本原理是：采用整流电路将交流电转换为直流电，再由逆变器将直流电变换为频率、电压可调的三相交流电。 变极调速是改动定子绕组的衔接方式及改动磁极对数，使电动机获得不同的转速。3.5.3三相异步电动机的制动 电动机在断电时要保证抑制惯性迅速停机，需求对其进展制动。制动的方法主要有反接制动

25、和能耗制动两种。 反接制动是指在电动机停机时，将其三相电源线中的两根对调，产生相反的转据，起到制动作用。当转速接近于零时，要切断电源，以防反转。 能耗制动是在断电的同时，接通直流电源。直流电源产生的磁场是固定的，而转子由于惯性转动产生的感应电流与直流电磁场相互作用产生的转矩方向恰好与电动机的转向相反，起到制动的作用。3.6三相异步电动机的铭牌和选择原那么 每台电动机的机座上都有一个铭牌，标志了电动机的型号、额定值和衔接方法等。 3.6.1三相异步电动机的铭牌1.1.型号：型号：Y 112 M 4三相异步三相异步电动机电动机机座中心高机座中心高mmmm机座长度代号：机座长度代号： S S 短机座

26、短机座 M M 中机座中机座 L L 长机座长机座磁极数个数磁极数个数2. 2. 额定电压：额定电压：额定运转时，定子绕组上应加的线电压。额定运转时，定子绕组上应加的线电压。普通规定电动机的电压不应高于或低于额定值的普通规定电动机的电压不应高于或低于额定值的5%5%。3. 3. 额定电流：额定电流：额定运转时，定子绕组的线电流。额定运转时，定子绕组的线电流。4.4.功率和效率：功率和效率：额定功率：电动机在额定运转形状下，其转子轴额定功率：电动机在额定运转形状下，其转子轴 上输出的机械功率。上输出的机械功率。额定运转形状：定子加额定电压，转子带额定负载。额定运转形状：定子加额定电压，转子带额定

27、负载。效率：效率：输入功率输入功率 P1NP1N：%10012 NNPP cos31NNNIUP 5.5.功率因数功率因数电机的功率因数指定子的功率因数。电机的功率因数指定子的功率因数。电机的功率因数是变量，不同的任务形状电机的功率因数是变量，不同的任务形状coscos不同。不同。6.6.转速转速电源电压电源电压=UN=UN，频率，频率=fN =fN ，电机的输出功率，电机的输出功率=P2N=P2N时，电动机每分钟的转数。时，电动机每分钟的转数。 7.7.接法接法定子三相绕组的接法。定子三相绕组的接法。例：铭牌数据：例：铭牌数据：380/220380/220、Y/Y/指：指：UL=380vUL

28、=380v时，采用时，采用Y Y形衔接形衔接 UL=220v UL=220v时，采用时，采用形衔形衔接接3.6.2三相异步电动机的功率选择原那么 功率的选择实践上也就是容量的选择，假设容量选择太大，容量没得到充分利用，既添加投资，也添加运转费用。如选得过小，电动机的温升过高，影响寿命，严重时，能够还会烧毁电动机。对于长期运转长时任务制的电动机，可选其额定功率PN等于或略大于消费机械所需的功率；对于短时任务制或反复短时制任务的电动机，可以选择专门为这类任务制设计的电动机，也可选择常时制电动机，但可根据间歇时间的长短，电动机功率的选择要比消费机械负载所要求的功率要小一些。3.6.3 三相异步电动机的种类和方式选择原那么选择电动机的种类是从交流或直流、机械特性、调速与启动性能、维护及价钱等方面来思索的。由于通常消费场所用的都是三相交流电源，假设没有特殊要求，普通都应采用交流电动机。在交流电动机中，三相笼型异步电动机构造简单，巩固耐用、任务可靠，价钱低廉，维护方便；其主要缺陷是调速困难，功率因数较低，启动性能较差。因此，要求机械特性较硬而无特殊调速要求的普通消费机械的拖动应尽能够采用笼型电动机。在功率不大的水泵和通风机、运输机、传送