六章用电技术及常用电器

1、 第一节第一节 电力供电与节约用电电力供电与节约用电第二节第二节 用电保护用电保护第三节第三节 照明灯具照明灯具第四节第四节 变压器变压器第五节第五节 交流电动机交流电动机第六节第六节 单相异步电动机单相异步电动机第七节第七节 直流电动机直流电动机第八节第八节 常用低压电器常用低压电器本章小结本章小结第六章第六章用电技术及常用电器用电技术及常用电器 第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约用电一、电能的特点一、电能的特点自然界的能源可分为一次能源和二次能源两类。自然界的能源可分为一次能源和二次能源两类。电能的特点：电能的特点：（1）便于转换。）便于转换。（2）便于输送。）便于输送。（3）便

2、于控制和测量。）便于控制和测量。（4）生产、输送和使用比较经济、高效、清洁、污染少。）生产、输送和使用比较经济、高效、清洁、污染少。一次能源是指自然界中现成存在的可直接利用的能源；一次能源是指自然界中现成存在的可直接利用的能源；二次能源是指由一次能源加工转换而成的能源。二次能源是指由一次能源加工转换而成的能源。第六章第六章用电技术及常用电器用电技术及常用电器 电能与其他能量的相互转换关系。电能与其他能量的相互转换关系。二、电力的生产二、电力的生产第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约用电 目前电力的生产主要是以下三种方式：目前电力的生产主要是以下三种方式：（1）火力发电）火力发电（2）水

3、力发电）水力发电通过燃料燃烧加热水，产生高温高压的蒸汽，再用蒸汽来通过燃料燃烧加热水，产生高温高压的蒸汽，再用蒸汽来推动汽轮机旋转并带动三相交流同步发电机发电。推动汽轮机旋转并带动三相交流同步发电机发电。利用水的落差和流量去推动水轮机旋转并带动发电机发电。利用水的落差和流量去推动水轮机旋转并带动发电机发电。第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约用电 （3）原子能发电）原子能发电还有风力发电、太阳能发电、地热发电和潮汐发电等。还有风力发电、太阳能发电、地热发电和潮汐发电等。原子能发电是利用原子核裂变时释放出来的巨大能量来加原子能发电是利用原子核裂变时释放出来的巨大能量来加热水，产生高温高压

4、的蒸汽推动汽轮机从而带动发电机发电。热水，产生高温高压的蒸汽推动汽轮机从而带动发电机发电。第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约用电 为了供电的安全连续可靠为了供电的安全连续可靠和经济，将各类发电厂的发电和经济，将各类发电厂的发电机、变电所、输电线、配电设机、变电所、输电线、配电设备和用电设备联系起来组成一备和用电设备联系起来组成一个整体，这个整体就称为电力个整体，这个整体就称为电力系统，如图所示。系统，如图所示。三、电力的输送和分配三、电力的输送和分配 1. 电力系统电力系统第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约用电 由于发电厂往往建立在离用电中心很远的地方，因此，必由于发电厂往

5、往建立在离用电中心很远的地方，因此，必须进行远距离输电。须进行远距离输电。从输电角度来讲，电压越高，则输送的距离越远，传输的从输电角度来讲，电压越高，则输送的距离越远，传输的容量就越大，电能的消耗也越小。容量就越大，电能的消耗也越小。但从用电角度来讲，为了人身安全和降低用电设备的制造但从用电角度来讲，为了人身安全和降低用电设备的制造成本，则电压低些为好。成本，则电压低些为好。为此，大中型发电厂发出的电都要经过升压，然后由输电为此，大中型发电厂发出的电都要经过升压，然后由输电线送到用电区，再进行降压并分配给用户。线送到用电区，再进行降压并分配给用户。即采用高压输电，即采用高压输电，低压配电的方式

6、。低压配电的方式。第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约用电 对于低压供电的用户，则不用变压，只需设置仅有变电和对于低压供电的用户，则不用变压，只需设置仅有变电和配电设备的配电所就行了，系统如图。配电设备的配电所就行了，系统如图。第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约用电 （1）小型工业与民用建筑设施的供电）小型工业与民用建筑设施的供电小型工业与民用建筑设施的供电，一般只需设立一个简单小型工业与民用建筑设施的供电，一般只需设立一个简单的降压变电所，供电系统如图所示。的降压变电所，供电系统如图所示。2. 工业与民用供电系统工业与民用供电系统第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约

7、用电 （2）中型工业与民用建筑设施的供电）中型工业与民用建筑设施的供电中型工业与民用建筑设施的供电，一般电源进线为中型工业与民用建筑设施的供电，一般电源进线为6 10 kV，经高压配电所，再由经高压配电所，再由 6 10 kV 配电线路将电能送到各建筑物的配电线路将电能送到各建筑物的变电所，降为变电所，降为 380 V / 220 V 低压，供给用电设备，如图。低压，供给用电设备，如图。第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约用电 （3）大型工业与民用建筑设施的供电）大型工业与民用建筑设施的供电大型工业与民用建筑设施的供电，电源进线一般为大型工业与民用建筑设施的供电，电源进线一般为 35

8、kV 或以上，第一次降压为或以上，第一次降压为 6 10 kV，然后用配电线路送到各用电，然后用配电线路送到各用电点的变电所，再降为点的变电所，再降为 380 V/220 V电压，也有电压，也有 35 kV 直接降为低直接降为低压的，如图所示。压的，如图所示。第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约用电 供电质量包括供电的可靠性、电压质量、频率质量及电压供电质量包括供电的可靠性、电压质量、频率质量及电压波形质量等方面。波形质量等方面。（1）供电的可靠性）供电的可靠性供电的可靠性用事故停电到恢复供电所需时间的长短来反供电的可靠性用事故停电到恢复供电所需时间的长短来反映。电力负荷通常分为三类：

9、映。电力负荷通常分为三类： 1）一类负荷）一类负荷是指当停电时将产生大量废品，减产或造成公共场所秩序是指当停电时将产生大量废品，减产或造成公共场所秩序严重混乱的部门，一般采用两个独立的电源系统供电。严重混乱的部门，一般采用两个独立的电源系统供电。3. 供电质量供电质量 第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约用电 2）二类负荷）二类负荷是指停电时可能引起人身伤亡、造成重大政治影响、设置是指停电时可能引起人身伤亡、造成重大政治影响、设置损坏、产生事故或混乱的场所，一般由两路电源线进行供电。损坏、产生事故或混乱的场所，一般由两路电源线进行供电。 3）三类负荷）三类负荷是指不属于上述第一、二类负

10、荷的用户，其供电方式一般是指不属于上述第一、二类负荷的用户，其供电方式一般为单路。为单路。第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约用电 （2）电压质量）电压质量国家规定：国家规定：35 kV 及以上供电电压允许偏差为及以上供电电压允许偏差为 10 %，10 kV及以下的供电电压允许偏差为及以下的供电电压允许偏差为 7 %，220 V 单相供电允许单相供电允许偏差为偏差为 + 5 % - -10 %。我国交流电力设备的额定频率为我国交流电力设备的额定频率为 50 Hz，频率偏差一般不超，频率偏差一般不超过过 0.5 Hz 。若电力系统容量达。若电力系统容量达 3 000 M3 000 MW

11、以上时，频率偏差以上时，频率偏差不得超过不得超过 0.2 Hz 。（3）频率质量）频率质量第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约用电 （4）电压波形质量）电压波形质量由于大型晶闸管整流装置及一些新零件的使用，导致供电由于大型晶闸管整流装置及一些新零件的使用，导致供电系统中电流、电压波形发生变化，使其他用电设备损耗增大、系统中电流、电压波形发生变化，使其他用电设备损耗增大、寿命缩短，过大的畸变还会影响一些电气设备正常工作。寿命缩短，过大的畸变还会影响一些电气设备正常工作。 第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约用电 我国的电力生产飞速发展，电力供求的矛盾有所缓解。但是我国的电力生产飞

12、速发展，电力供求的矛盾有所缓解。但是随着国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，电力供求随着国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，电力供求矛盾仍然是一个长期存在的问题，仍然需要采取开发与节约并重矛盾仍然是一个长期存在的问题，仍然需要采取开发与节约并重的方针。节约用电的主要途径包括技术改造和科学管理两个方面，的方针。节约用电的主要途径包括技术改造和科学管理两个方面，具体有：具体有：四、节约用电四、节约用电第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约用电 1合理使用电气设备合理使用电气设备 。（1）合理使用电动机和变压器。）合理使用电动机和变压器。（2）更新淘汰低效率的旧型号供用电设备。

13、）更新淘汰低效率的旧型号供用电设备。2提高用电功率因数。提高用电功率因数。3革新挖潜，改造生产工艺和设备。革新挖潜，改造生产工艺和设备。4降低供电线路的损耗。降低供电线路的损耗。5节约空调和照明用电。节约空调和照明用电。6推广节电新技术。推广节电新技术。 第一节第一节电力供电与节约用电电力供电与节约用电 要防止触电，采取的措施大致有：要防止触电，采取的措施大致有：1. 加强安全用电教育，严格遵守安全操作规程。加强安全用电教育，严格遵守安全操作规程。2. 要设置绝缘栏、绝缘防护罩、箱匣、避雷等隔离措施，要设置绝缘栏、绝缘防护罩、箱匣、避雷等隔离措施，防止人与带电体接触。防止人与带电体接触。 第二

14、节第二节用电保护用电保护 3. 可能发生事故的情况下，要做好自动断电的防护措施。可能发生事故的情况下，要做好自动断电的防护措施。 保护接地，就是把在故障情况下可能出现危险的对地电保护接地，就是把在故障情况下可能出现危险的对地电压的金属部分同大地紧密地连接在一起。压的金属部分同大地紧密地连接在一起。 保护接零，就是把电气设备在正常情况下不带电的金属保护接零，就是把电气设备在正常情况下不带电的金属部分与电网的零线紧密地连接起来。部分与电网的零线紧密地连接起来。第二节第二节用电保护用电保护单相用电器保护接零的接法单相用电器保护接零的接法在同一供电线上不允许部分用电设备在同一供电线上不允许部分用电设备

15、接零，部分用电设备接地接零，部分用电设备接地 工作接地属于正常接地的一种技术措施，工作接地有两工作接地属于正常接地的一种技术措施，工作接地有两种情况：一是利用大地作为导线的接地，在正常情况下有电流种情况：一是利用大地作为导线的接地，在正常情况下有电流通过；另一种是消除设备的导电部分对地电压的升高，维持系通过；另一种是消除设备的导电部分对地电压的升高，维持系统安全运行的接地，在正常情况下没有电流或只有很小的不平统安全运行的接地，在正常情况下没有电流或只有很小的不平衡电流通过。衡电流通过。 重复接地，指的是将零线上一处或多处通过接地装置与重复接地，指的是将零线上一处或多处通过接地装置与大地再连接的

16、措施。大地再连接的措施。4. 应制定行之有效的各种安全管理制度和安全用电规则。应制定行之有效的各种安全管理制度和安全用电规则。第二节第二节用电保护用电保护 电光转换电器最主要最普遍的是各种电光源。目前常用电电光转换电器最主要最普遍的是各种电光源。目前常用电光源可分为热辐射光源和气体放电光源两大类。光源可分为热辐射光源和气体放电光源两大类。 热辐射光源结构简单，所需附件较少，价格便宜，缺点是热辐射光源结构简单，所需附件较少，价格便宜，缺点是电源被动对其寿命和发光效率影响很大。热幅射光源主要有白电源被动对其寿命和发光效率影响很大。热幅射光源主要有白炽灯和卤钨灯（包括碘钨灯和溴钨灯）。炽灯和卤钨灯（

17、包括碘钨灯和溴钨灯）。第三节第三节 照明灯具照明灯具一、热辐射光源一、热辐射光源 1白炽灯白炽灯白炽灯的灯丝是由钨丝制成的，绕成单旋或双螺旋状，通白炽灯的灯丝是由钨丝制成的，绕成单旋或双螺旋状，通过电流灯丝被加热达过电流灯丝被加热达 3 600 左右的白炽灯状态而发光。左右的白炽灯状态而发光。白炽灯常用的有插口和螺口两种，如图所示。使用时应注白炽灯常用的有插口和螺口两种，如图所示。使用时应注意将相线接到螺口灯泡顶部的电极上，并选用与电源电压相符意将相线接到螺口灯泡顶部的电极上，并选用与电源电压相符的白炽灯。的白炽灯。 第三节第三节照明灯具照明灯具 2卤钨灯卤钨灯卤钨灯的发光原理与白炽灯相同。卤

18、钨灯的发光原理与白炽灯相同。第三节第三节照明灯具照明灯具 气体放电光源是利用气体放电辐射发光的原理，相对于热气体放电光源是利用气体放电辐射发光的原理，相对于热辐射而言，气体放电发光效率较高，寿命长，受电源电压波动辐射而言，气体放电发光效率较高，寿命长，受电源电压波动的影响较的影响较小；但缺点是控制电路较复杂，件多，价格相对较高小；但缺点是控制电路较复杂，件多，价格相对较高。二、气体放电光源二、气体放电光源 第三节第三节照明灯具照明灯具 低压汞放电灯具，其灯管两端有一个密封的电极，灯管内低压汞放电灯具，其灯管两端有一个密封的电极，灯管内充有低压汞蒸气及少量帮助启燃的氩气，灯管内壁涂有一层荧充有低

19、压汞蒸气及少量帮助启燃的氩气，灯管内壁涂有一层荧光粉。灯管通电灯丝加热到一定温度时发射电子，电子在电场光粉。灯管通电灯丝加热到一定温度时发射电子，电子在电场的作用下逐渐达到高速碰撞汞原子，使其电离产生紫外线，紫的作用下逐渐达到高速碰撞汞原子，使其电离产生紫外线，紫外线激励管壁上的荧光粉使之发出可见光，也称日光灯。外线激励管壁上的荧光粉使之发出可见光，也称日光灯。1荧光灯荧光灯 第三节第三节照明灯具照明灯具 优点：发光效率高且寿命长。优点：发光效率高且寿命长。缺点：功率因数较低，还存在频闪效应（即灯光随电流的缺点：功率因数较低，还存在频闪效应（即灯光随电流的周期性变化而频繁闪烁），容易使人产生错

20、觉。周期性变化而频繁闪烁），容易使人产生错觉。 第三节第三节照明灯具照明灯具 2高压汞灯高压汞灯高压汞灯在工作时第一主电极与高压汞灯在工作时第一主电极与辅助电极间先行放电，使内层石英放辅助电极间先行放电，使内层石英放电管内汞气化，而后第一、第二主电电管内汞气化，而后第一、第二主电极之间弧光放电，辐射大量紫外线，极之间弧光放电，辐射大量紫外线，致使外层玻璃泡内壁上的荧光粉受激致使外层玻璃泡内壁上的荧光粉受激发发出可见光。发发出可见光。高压汞灯也称为高压水银灯，其原理与荧光灯相同，结构高压汞灯也称为高压水银灯，其原理与荧光灯相同，结构如图所示。如图所示。 优点：发光效率高，功率较大，适用于大面积的

21、室外照优点：发光效率高，功率较大，适用于大面积的室外照明。缺点：起动时间较长。明。缺点：起动时间较长。第三节第三节照明灯具照明灯具 3高压钠灯和其他气体放电光源高压钠灯和其他气体放电光源高压钠灯的结构与高压汞高压钠灯的结构与高压汞灯基本相同，如图所示。高灯基本相同，如图所示。高压钠灯利用高气压的钠蒸气压钠灯利用高气压的钠蒸气放电发光，其发光效率比高放电发光，其发光效率比高压汞灯还高一倍，但起动的压汞灯还高一倍，但起动的时间也较长。时间也较长。第三节第三节照明灯具照明灯具 三、新型电光源三、新型电光源 1 1三基色节能日光灯三基色节能日光灯 三基色节能日光灯是一种高效、节三基色节能日光灯是一种高

22、效、节能、舒适、亮丽、长寿的新型电光源。三基能、舒适、亮丽、长寿的新型电光源。三基色节能日光灯的发光效率可比普通日光灯提色节能日光灯的发光效率可比普通日光灯提高高30%30%左右，是白炽灯的左右，是白炽灯的5 57 7倍，也就是说一倍，也就是说一只只7 W7 W的三基色节能日光灯发出的光与的三基色节能日光灯发出的光与40 W40 W白白炽灯相同。而且光色柔和、显色性好、体积炽灯相同。而且光色柔和、显色性好、体积小、造型别致，其外形有直管形、单小、造型别致，其外形有直管形、单U U形、双形、双U U形、形、2D2D形、形、H H形等。形等。H H形三基色节能日光灯由形三基色节能日光灯由两根平等排

23、列且顶部相通的玻璃灯管和灯头两根平等排列且顶部相通的玻璃灯管和灯头组成，如右图所示。三基色节能日光灯应采组成，如右图所示。三基色节能日光灯应采用专用的灯座，拆装时应捏住灯头的铝壳部用专用的灯座，拆装时应捏住灯头的铝壳部分平稳地转动或拔出，不要捏住玻璃灯管摇分平稳地转动或拔出，不要捏住玻璃灯管摇动或推拉，以免灯管与灯头松脱。动或推拉，以免灯管与灯头松脱。 第三节第三节照明灯具照明灯具 三基色节能日光灯三基色节能日光灯 2.LED2.LED灯灯LEDLED灯采用半导体发光二极管器件作为电光源，如右图灯采用半导体发光二极管器件作为电光源，如右图所示。所示。LEDLED灯显示效果好，可以频繁快速开关，

24、使用直流低灯显示效果好，可以频繁快速开关，使用直流低电压驱动。特别适用于：应急灯、显示屏，楼梯灯，指示电压驱动。特别适用于：应急灯、显示屏，楼梯灯，指示灯、装饰灯等场合最佳。传统白炽灯泡采用热发光技术，灯、装饰灯等场合最佳。传统白炽灯泡采用热发光技术，浪费了浪费了9090 的能源，而发光二极管的效能转换效率却非常的能源，而发光二极管的效能转换效率却非常高。白光高。白光LEDLED照明的耗电量仅为相同亮度白炽灯的照明的耗电量仅为相同亮度白炽灯的10102020。普通灯泡寿命只有。普通灯泡寿命只有1 0001 000小时；而白光小时；而白光LEDLED灯寿命却可灯寿命却可以达到以达到1010万小时

25、。采用万小时。采用LEDLED照明的电光源突出的优点就是环照明的电光源突出的优点就是环保，只用保，只用3 V3 V的直流电压保证其没有电磁干扰，同时寿命长的直流电压保证其没有电磁干扰，同时寿命长又保证少产生废物，不像日光灯点亮后会产生汞蒸汽等污又保证少产生废物，不像日光灯点亮后会产生汞蒸汽等污染物。染物。LEDLED照明光源体积小、重量轻、方向性好，并可耐各照明光源体积小、重量轻、方向性好，并可耐各种恶劣条件，比如可以泡放在水中等。这些优点使它足以种恶劣条件，比如可以泡放在水中等。这些优点使它足以对传统光源市场造成巨大冲击。因此对传统光源市场造成巨大冲击。因此LED LED 与太阳能发电的与太

26、阳能发电的结合被人们称为结合被人们称为2121世纪最理想的照明方案。世纪最理想的照明方案。 第三节第三节照明灯具照明灯具 一、变压器的用途一、变压器的用途 第四节第四节变压器的用途和原理变压器的用途和原理二、变压器的基本结构二、变压器的基本结构 三、变压器的基本原理三、变压器的基本原理 四、变压器的空载运行和变压比四、变压器的空载运行和变压比 五、变压器的负载运行和变流比五、变压器的负载运行和变流比六、变压器的外特性六、变压器的外特性七、变压器的效率七、变压器的效率 变压器按照用途主要分为以下几类：变压器按照用途主要分为以下几类：一、变压器的用途一、变压器的用途 1电力变压器电力变压器变压器最

27、主要的用途是作为输、配电用的电力变压器。变压器最主要的用途是作为输、配电用的电力变压器。第四节第四节变压器的用途和原理变压器的用途和原理 发电厂发出的电能被输送到用户要通过很长的输电线，在发电厂发出的电能被输送到用户要通过很长的输电线，在输送功率和负载功率因数一定时，输电线路上的电压输送功率和负载功率因数一定时，输电线路上的电压 U 越高，越高，则电流则电流 I 就越小，从而可减小输电线的截面积，节约线材，而就越小，从而可减小输电线的截面积，节约线材，而且减小输电线路的功率损耗。促使输电线路的电压由高压向超且减小输电线路的功率损耗。促使输电线路的电压由高压向超高压和特高压不断升级。高压和特高压

28、不断升级。第四节第四节变压器的用途和原理变压器的用途和原理 2特种变压器特种变压器是指在特殊场合使用和特别用途的变压器，例如电焊机变是指在特殊场合使用和特别用途的变压器，例如电焊机变压器、电炉变压器、控制变压器、整流变压器、自耦变压器等。压器、电炉变压器、控制变压器、整流变压器、自耦变压器等。第四节第四节变压器的用途和原理变压器的用途和原理 3仪用变压器仪用变压器用于仪表测量技术中，如电流互感器、电压互感器等。用于仪表测量技术中，如电流互感器、电压互感器等。4其他变压器其他变压器如高压变压器、脉冲变压器等。如高压变压器、脉冲变压器等。第四节第四节变压器的用途和原理变压器的用途和原理 变压器是由

29、变压器是由铁心铁心和和绕组绕组两部分组成。两部分组成。1铁心铁心铁心构成电磁感应所需要的磁路。为了减少涡流损耗，铁铁心构成电磁感应所需要的磁路。为了减少涡流损耗，铁心通常用磁导率高而又互相绝缘的硅钢片相叠合而成。心通常用磁导率高而又互相绝缘的硅钢片相叠合而成。二、变压器的基本结构二、变压器的基本结构 第四节第四节变压器的用途和原理变压器的用途和原理 2绕组绕组变压器的绕组用绝缘良好的漆包线、纱包线或丝包线绕成。变压器的绕组用绝缘良好的漆包线、纱包线或丝包线绕成。变压器工作时变压器工作时与电源连接的绕组称为一次绕组（或原边绕与电源连接的绕组称为一次绕组（或原边绕组），组），与负载相互连接的绕组称

30、为二次绕组（或副边绕组）。与负载相互连接的绕组称为二次绕组（或副边绕组）。一次和二次绕组的匝数一般分别记为一次和二次绕组的匝数一般分别记为 N N1 1 和和 N N2 2。第四节第四节变压器的用途和原理变压器的用途和原理 变压器一次和二次电压的有效值分别记为变压器一次和二次电压的有效值分别记为 U1 和和 U2，电流，电流有效值分别记为有效值分别记为 I1 和和 I2。第四节第四节变压器的用途和原理变压器的用途和原理 1电磁感应电磁感应图示电路，接上正弦波电压，则线圈中将产生正弦波电流，图示电路，接上正弦波电压，则线圈中将产生正弦波电流，同时在铁心中有正弦交变磁通穿过绕组，所以二次绕组中产生

31、同时在铁心中有正弦交变磁通穿过绕组，所以二次绕组中产生感应电动势、感应电流，灯泡发出暗光。感应电动势、感应电流，灯泡发出暗光。说明：交流电流产生交变磁场，交变磁场感应出交变电压。说明：交流电流产生交变磁场，交变磁场感应出交变电压。三、变压器的基本原理三、变压器的基本原理第四节第四节变压器的用途和原理变压器的用途和原理 2理想变压器理想变压器如果认为变压器采用的铁心是强磁性体，并且无损耗，那如果认为变压器采用的铁心是强磁性体，并且无损耗，那么变压器可以看成是理想变压器。么变压器可以看成是理想变压器。强磁性体：就是流经一次绕组所产生的磁通全部跟二次绕强磁性体：就是流经一次绕组所产生的磁通全部跟二次

32、绕组链合。组链合。对于理想变压器，以下关系成立对于理想变压器，以下关系成立 ( ( 电压与绕组匝数成正比电压与绕组匝数成正比 ) )（电流与绕组匝数成反比）电流与绕组匝数成反比）2121nnUU 1221nnII 第四节第四节变压器的用途和原理变压器的用途和原理 绕组中每匝感应的电压相等，因为每匝都与同一交变磁场绕组中每匝感应的电压相等，因为每匝都与同一交变磁场耦合。变压器二次绕组的匝数越多，则二次电压就越大。耦合。变压器二次绕组的匝数越多，则二次电压就越大。同理，变压器一次侧每匝电压是相同的。同理，变压器一次侧每匝电压是相同的。如果变压器的一次、二次与同一磁场相耦合，则一次、二如果变压器的一

33、次、二次与同一磁场相耦合，则一次、二次每匝上的电压将相等。即二次对一次的电压比与二次对一次次每匝上的电压将相等。即二次对一次的电压比与二次对一次的匝数比相等。的匝数比相等。即即1212:nnUU 四、变压器的空载运行和变压比四、变压器的空载运行和变压比 第四节第四节变压器的用途和原理变压器的用途和原理 理想变压器在带负载的情况下运行，其内部不消耗功率，理想变压器在带负载的情况下运行，其内部不消耗功率，输入变压器的功率全部消耗在负载上，即：输入变压器的功率全部消耗在负载上，即：五、变压器的负载运行和变流比五、变压器的负载运行和变流比2211IUIU 变压器一次、二次电流比变压器一次、二次电流比恒

34、等于变压器一次、二次匝数恒等于变压器一次、二次匝数比的倒数。比的倒数。 第四节第四节变压器的用途和原理变压器的用途和原理KnnUUII1121221 变压器运行时，改变负载就会影响二次输出电压与电流的变压器运行时，改变负载就会影响二次输出电压与电流的大小。大小。在变压器负载阻抗在变压器负载阻抗 Z2 改变时，二次电压与二次电流之间的改变时，二次电压与二次电流之间的关系称为变压器的外特性。关系称为变压器的外特性。二次的额定电压二次的额定电压U2N ：等于在变压器一次接入额定电压、：等于在变压器一次接入额定电压、二次侧开路时的开路电压二次侧开路时的开路电压U2O。U2N = U2O变压器的二次接入

35、负载后，有电流输出，二次绕组产生压变压器的二次接入负载后，有电流输出，二次绕组产生压降，输出电压变为降，输出电压变为 U2，变压器二次输出电压，变压器二次输出电压 U2 随输出电流随输出电流 I2改变的关系称为变压器的外特性。不同用途的变压器具有不同改变的关系称为变压器的外特性。不同用途的变压器具有不同的外特性。的外特性。六、变压器的外特性六、变压器的外特性第四节第四节变压器的用途和原理变压器的用途和原理 变压器的外特性：变压器的外特性：一般电力变压器（如工厂动力用变压器，居民照明用变压一般电力变压器（如工厂动力用变压器，居民照明用变压器），电压变化率小于器），电压变化率小于 5%10%。%1

36、00%222N - - NUUUU通常是在一次电压通常是在一次电压 U1，负载功率因数，负载功率因数 cos 2为定的条件下为定的条件下测试出来。变压器次级输出电压测试出来。变压器次级输出电压 U2 随输出电流随输出电流 I2 的增加而减小，的增加而减小，从空载时的电压从空载时的电压 U2N 到电流达到额定值到电流达到额定值 I2N 时，次级电压降为时，次级电压降为 U2 ，变化的程度用电压变化率表示：，变化的程度用电压变化率表示：第四节第四节变压器的用途和原理变压器的用途和原理 变压器工作时，要有功率损耗，造成变压器的输出功率变压器工作时，要有功率损耗，造成变压器的输出功率 Pi 小于输入功

37、率小于输入功率 Po 。变压器的损耗包括：铜损和铁损。变压器的损耗包括：铜损和铁损。1铜损是因变压器绕组的铜线有一定量的电阻而产生的，铜损是因变压器绕组的铜线有一定量的电阻而产生的，电流通过一次、二次绕组要产生热量而损失电能。电流通过一次、二次绕组要产生热量而损失电能。2铁损是铁心发热而产生的。铁损是铁心发热而产生的。变压器的效率是其输出有功功率变压器的效率是其输出有功功率Po与其输入有功功率与其输入有功功率 Pi 的的比值，一般用字母比值，一般用字母 表示。表示。 = Po / Pi 七、变压器的效率七、变压器的效率第四节第四节变压器的用途和原理变压器的用途和原理 第五节第五节三相交流异步电

38、动机三相交流异步电动机一、三相交流异步电动机的结构一、三相交流异步电动机的结构二、三相异步电动机的转动原理二、三相异步电动机的转动原理三、三相异步电动机的机械特性三、三相异步电动机的机械特性四、三相异步电动机的型号和技术数据四、三相异步电动机的型号和技术数据 1定义：定义：将电能转换成机械能的装置。将电能转换成机械能的装置。2分类：分类：一、三相交流异步电动机的结构一、三相交流异步电动机的结构 电磁式直流电动机电磁式直流电动机永磁式直流电动机永磁式直流电动机直流电动机直流电动机励电动机）励电动机）交直流两用电动机（串交直流两用电动机（串同步电动机同步电动机单相电动机单相电动机异步电动机异步电动

39、机三相电动机三相电动机交流电动机交流电动机电动机电动机第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 三相交流异步电动机结三相交流异步电动机结构示意图如图，由定子和转构示意图如图，由定子和转子两个部分组成。子两个部分组成。3应用：应用：最广泛的电动机依次为：最广泛的电动机依次为： 三相交流异步电动机。三相交流异步电动机。 单向交流异步电动机。单向交流异步电动机。 直流电动机。直流电动机。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 1定子部分定子部分它是异步电动机固定不动的部分。它是异步电动机固定不动的部分。机座、定子铁心和装在铁心线槽中的定子绕组等组成。机座、定子铁心和装在铁心线槽中的

40、定子绕组等组成。 定子组成定子组成 机座机座是电动机的外壳，起支撑作用。是电动机的外壳，起支撑作用。 定子铁心定子铁心安装在机座内，由安装在机座内，由 0.5 mm 厚的硅钢片叠成。厚的硅钢片叠成。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 定子三相绕组定子三相绕组由绝缘铜线或铝线绕制而成，嵌在定子铁心的内部。可以由绝缘铜线或铝线绕制而成，嵌在定子铁心的内部。可以将三相绕组接成星形（将三相绕组接成星形（Y）或三角形（）或三角形（ ），使电动机适用于两），使电动机适用于两种不同的电压下工作。种不同的电压下工作。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机（a a）星形）星形 （b b）

41、三角形）三角形 绕组的两种型式：绕组的两种型式： 三个出线端通过电动机三个出线端通过电动机转轴上的铜环与电刷引至电转轴上的铜环与电刷引至电动机的外表，可以和外部的动机的外表，可以和外部的变阻器相接，串入电阻后可变阻器相接，串入电阻后可改变电动机的机械特性。改变电动机的机械特性。2转子部分转子部分 组成：是电动机的旋转部件，由转子铁心、转子绕组组成：是电动机的旋转部件，由转子铁心、转子绕组等构成。等构成。a绕线转子异步电动机：用铜或铝导线制成。绕线转子异步电动机：用铜或铝导线制成。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 b笼型电动机：在转子铁心的线槽内穿入一些金属导体，笼型电动机：在转

42、子铁心的线槽内穿入一些金属导体，然后在铁心两端装上两个环将所有铁心外的金属导体短接起来然后在铁心两端装上两个环将所有铁心外的金属导体短接起来构成笼型绕组。构成笼型绕组。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 分类及其符号：分类及其符号：根据转子绕组结构的不同分为根据转子绕组结构的不同分为 笼型转子笼型转子绕线转子绕线转子第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 1旋转磁场产生的原理旋转磁场产生的原理三个绕组的空间相隔三个绕组的空间相隔 120 ，将这三个绕组连接成星形或三，将这三个绕组连接成星形或三角形后接入三相电源。角形后接入三相电源。二、三相异步电动机的转动原理二、三相异

43、步电动机的转动原理定子绕组接三相电源定子绕组接三相电源 定子绕组的三相电流定子绕组的三相电流第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 三相电流产生的旋转磁场（一对磁极）三相电流产生的旋转磁场（一对磁极）第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 （1）过程分析：）过程分析： t = t1 时，电流时，电流 iU 0，iV、iW 0 。合成磁场形成磁极。合成磁场形成磁极的方向如图（的方向如图（b）所示。）所示。t 从从 t = 0 到到 t = t1 这段时间内磁场在电这段时间内磁场在电动机里转了一个角度。动机里转了一个角度。 t = 0 时，电流时，电流 iU = 0，iV 0，

44、产生的合成，产生的合成磁场形成的磁极位置为上磁场形成的磁极位置为上 S，下，下 N。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 2旋转磁场的转向旋转磁场的转向按上图三相异步电动机定子绕组所示情况通电，产生逆时按上图三相异步电动机定子绕组所示情况通电，产生逆时针旋转磁场。针旋转磁场。 t = t2 时，时，iU = 0，iV 0，iW 0，磁场在电动机里的位置，磁场在电动机里的位置又转过了一个角度，如图（又转过了一个角度，如图（c）。）。 同理，同理，t = t3 ，t = t4 等时刻定子三相绕组电流产生的合等时刻定子三相绕组电流产生的合成磁场的情况，如图（成磁场的情况，如图（d）、（）

45、、（e）、（）、（f）所示。当三相电流）所示。当三相电流变化一个周期时，三相电流所产生的合成磁场在电动机里也正变化一个周期时，三相电流所产生的合成磁场在电动机里也正好转了一圈，即产生了旋转磁场。好转了一圈，即产生了旋转磁场。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 实验实验 6- - 1 三相异步电动机转子换向实验三相异步电动机转子换向实验 将三相交流异步电动机接入三相交流电源，观察电动机将三相交流异步电动机接入三相交流电源，观察电动机的旋转方向。的旋转方向。 将电动机接到电源的三根线中的任意两根交换后，再观将电动机接到电源的三根线中的任意两根交换后，再观察电动机的旋转方向。察电动机的

46、旋转方向。 比较两次的旋转方向是否相同。比较两次的旋转方向是否相同。结论：将电动机接到电源的三根线中的任意两根线交换即结论：将电动机接到电源的三根线中的任意两根线交换即可换向。可换向。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 （1）旋转磁场的转速）旋转磁场的转速 对于前述电动机，当电流变化一个周期时，电动机里的对于前述电动机，当电流变化一个周期时，电动机里的磁场也正好转了一圈，电流的频率为磁场也正好转了一圈，电流的频率为 f1 时，每分钟转速为：时，每分钟转速为： n1 = 60 f1（r/min） 三相异步电动机磁场转动速度的高低与电动机三相绕组三相异步电动机磁场转动速度的高低与电动

47、机三相绕组在定子槽内放置的位置及连接的方法有关。在定子槽内放置的位置及连接的方法有关。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 如图所示电动机通入三相电流后，所形成的磁场为四极，如图所示电动机通入三相电流后，所形成的磁场为四极，两个两个 N 极，两个极，两个 S 极（又称为二对极）。当电流变化一个周期，极（又称为二对极）。当电流变化一个周期，磁场只转动了半圈，即磁场只转动了半圈，即 n1 = 60 f1 1/2（r/min）。三相电流产）。三相电流产生的合成磁场具有生的合成磁场具有 p 对磁极时，磁场的每分钟转速为：对磁极时，磁场的每分钟转速为： n1 = 60 f1 1/p（r/mi

48、n）。）。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 异步电动机的磁场转速又称为同步转速。电动机转速比异步电动机的磁场转速又称为同步转速。电动机转速比旋转磁场的速度慢一些。异步电动机工作时，转子转速一定比旋转磁场的速度慢一些。异步电动机工作时，转子转速一定比旋转磁场的转速慢，这种电动机转子与旋转磁场不同步，称为旋转磁场的转速慢，这种电动机转子与旋转磁场不同步，称为异步电动机。异步电动机。若电动机转子转子转速用若电动机转子转子转速用 n 表示，同步转速用表示，同步转速用 n1 表示。表示。通过上述分析可知通过上述分析可知 n n1。但。但 n 和和 n1 相差又不大（每分钟相差相差又不大（

49、每分钟相差几十转左右），几十转左右），n n1。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 （2）转差率）转差率 s电动机运行速度可以用同步转速与转子转速相差的程度来电动机运行速度可以用同步转速与转子转速相差的程度来表示称为转差率，即表示称为转差率，即转差率转差率 s 变化范围是在变化范围是在 0 s 1之间。之间。11nnns- - n = 0，s = 1n = n1，s = 0 , n 越大越大 s 越小。越小。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 电磁转矩的产生电磁转矩的产生由旋转磁场与转子电流相作用产生。由旋转磁场与转子电流相作用产生。 异步电动机的机械特性异步电动机

50、的机械特性三、三相异步电动机的机械特性三、三相异步电动机的机械特性异步电动机转子转速异步电动机转子转速 n 随着转矩随着转矩 T 变化的关系，即变化的关系，即 n = f（T）关系。）关系。 转差率转差率 s表示用转矩表示用转矩T随转差率随转差率 s 改变的关系曲线来描述转子转动改变的关系曲线来描述转子转动的快慢。这种曲线称为的快慢。这种曲线称为 T s 曲线。曲线。概念介绍：概念介绍：第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 1三相异步电动机转矩与转差率之间的关系三相异步电动机转矩与转差率之间的关系（2）最大转矩）最大转矩 TM 与转子电阻与转子电阻 R 无关，但最大转差率无关，但最

51、大转差率s与与电阻电阻 R 有关。转子电阻增大，转差率增加。有关。转子电阻增大，转差率增加。（3） 起动转矩大于生产机械的负载转矩时，电动机才起动转矩大于生产机械的负载转矩时，电动机才能运转起来，并逐渐加速，进入稳定运行。此时能运转起来，并逐渐加速，进入稳定运行。此时 T = TL（负载（负载转矩），对应的定子电流值取决于电机的负载。转矩），对应的定子电流值取决于电机的负载。 起动转矩低于负载转矩，电动机转动不起来。起动转矩低于负载转矩，电动机转动不起来。（1）运行时，定子电压允许在额定电压的）运行时，定子电压允许在额定电压的 10范围内波范围内波动。动。 第五节第五节三相交流异步电动机三相交

52、流异步电动机 2三相异步电动机转子转速与转矩的关系三相异步电动机转子转速与转矩的关系（1）硬特性：）硬特性：转矩从零增大到最大转矩值时，转速下降不多，称为硬的转矩从零增大到最大转矩值时，转速下降不多，称为硬的机械特性。机械特性。 （2）过载系数：）过载系数：最大转矩最大转矩 TM 与额定转矩与额定转矩 TN 的比值的比值 。 = TM/TN取值范围：取值范围：1.6 2.0 之间。特殊用途的可能超过之间。特殊用途的可能超过 2.0。（3）正常工作时，额定转矩大约是最大转矩的）正常工作时，额定转矩大约是最大转矩的 1/2。额定。额定转矩转矩 TN TM，给电动机工作留有余地，保持电动机运行时的，

53、给电动机工作留有余地，保持电动机运行时的稳定性。稳定性。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 1型号型号由产品代号、规格代号和环境代号等三部分组成，如下：由产品代号、规格代号和环境代号等三部分组成，如下：四、三相异步电动机的型号和技术数据四、三相异步电动机的型号和技术数据第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 （1）产品代号：）产品代号：类型代号类型代号“Y”，特点代号（字母）和设计序号（数字）等，特点代号（字母）和设计序号（数字）等三个小节顺序组成。三个小节顺序组成。（2）规格代号：）规格代号：用中心高（或铁心外径、机座号、机座长度、铁心长度、功用中心高（或铁心外径、机

54、座号、机座长度、铁心长度、功率、极数等）表示。率、极数等）表示。国际通用符号表示：国际通用符号表示：S 短机座，短机座，M 中机座，中机座，L 长机长机座。座。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 （3）环境代号：）环境代号：高原用高原用G热带用热带用T船（海）用船（海）用H温热带用温热带用TH户外用户外用W干热带用干热带用TA化工防腐用化工防腐用F第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 （4）举例：）举例： 小型异步电动机：小型异步电动机： 户外化工防腐用小型隔爆异步电动机：户外化工防腐用小型隔爆异步电动机：第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 （5）应用：

55、）应用：Y 系列电动机适用于工农业，驱动对转差率及其他性能无系列电动机适用于工农业，驱动对转差率及其他性能无特殊要求的机械。特殊要求的机械。2额定值和技术数据额定值和技术数据按国家标准（按国家标准（GB 755- -1965电机基本技术要求电机基本技术要求规定，规定，电动机的额定值有：电动机的额定值有： 额定功率额定功率 PNPN 是电动机在额定情况下输出的机械功率单位是是电动机在额定情况下输出的机械功率单位是 kW。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 额定电压额定电压 UNUN 是电动机在规定的接法下所需要的电源线电压。是电动机在规定的接法下所需要的电源线电压。 额定电流额定电

56、流 ININ 是指在额定电压，额定输出功率的情况下，电源供给电是指在额定电压，额定输出功率的情况下，电源供给电动机的电流。动机的电流。 额定频率额定频率 fN fN 是指定子绕组电流的频率（我国为是指定子绕组电流的频率（我国为 50 HZ）。）。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 额定转速额定转速 nNnN 是指电动机在额定情况下的转速，单位是是指电动机在额定情况下的转速，单位是 r/min。电动。电动机的额定转速与定子三相组的接法无关。机的额定转速与定子三相组的接法无关。 其他其他功率因数功率因数 cos ，效率，效率 ，温升（或绝缘等级）等。，温升（或绝缘等级）等。 技术数据

57、主要有技术数据主要有过载系数过载系数 = TM / TN，启动能力，启动能力 = Tst/TN，启动电流，启动电流 Ist 与与额定电流额定电流 IN 的比值等。的比值等。第五节第五节三相交流异步电动机三相交流异步电动机 一、单相异步电动机的转动原理一、单相异步电动机的转动原理第六节第六节单相交流电动机单相交流电动机二、分相起动式单相异步电动机二、分相起动式单相异步电动机三、电容起动式单相异步电动机三、电容起动式单相异步电动机四、电阻起动式单相异步电动机四、电阻起动式单相异步电动机五、电容起动运转式单相异步电动机五、电容起动运转式单相异步电动机六、罩极式单相异步电动机六、罩极式单相异步电动机

58、1定义：定义：一、单相异步电动机的转动原理一、单相异步电动机的转动原理2结构：结构：用单相交流电源供电的异步电动机叫单相异步电动机。用单相交流电源供电的异步电动机叫单相异步电动机。两个定子绕组，主绕组和副绕组（起动绕组），转子为笼两个定子绕组，主绕组和副绕组（起动绕组），转子为笼型转子。型转子。3原理：原理： 主绕组加交流电压时，产生一个交变磁通。它分解为两主绕组加交流电压时，产生一个交变磁通。它分解为两个磁通幅值皆为个磁通幅值皆为 m/2，转速相同，转向相反的旋转磁场。，转速相同，转向相反的旋转磁场。 相当于两个分别具有向左向右旋转磁场的电动机，顺时相当于两个分别具有向左向右旋转磁场的电动机

59、，顺时针转动的以针转动的以 a 表示，反时针转动的以表示，反时针转动的以 b 表示。表示。第六节第六节单相交流电动机单相交流电动机 二台单相感应电动机的转矩二台单相感应电动机的转矩 Ta、Tb 合成后的转矩合成后的转矩转速关系曲线如图所示。转速关系曲线如图所示。 最初起动转矩为零，电最初起动转矩为零，电动机就不会旋转。动机就不会旋转。4依起动转矩的方法的不同，分为不同类型的单相感应电依起动转矩的方法的不同，分为不同类型的单相感应电动机。动机。第六节第六节单相交流电动机单相交流电动机 1构成：构成：将单相异步电动机在定子上另装一个与主绕组将单相异步电动机在定子上另装一个与主绕组 M 在空间上在空

60、间上相垂直的起动绕组相垂直的起动绕组 A。A 匝数少，电抗小，电阻大。匝数少，电抗小，电阻大。二、分相起动式单相异步电动机二、分相起动式单相异步电动机第六节第六节单相交流电动机单相交流电动机 2动作原理：动作原理：给这两个绕组施加电压，主绕组给这两个绕组施加电压，主绕组 M 中电流相位较电压相中电流相位较电压相位滞后很多。绕组位滞后很多。绕组 A 电阻大，电抗小，其电流较电压滞后不电阻大，电抗小，其电流较电压滞后不多。多。iA 和和 iM 电流之间产生相位差电流之间产生相位差 ，两个绕组在气隙中形成，两个绕组在气隙中形成一个椭圆形旋转磁场，转子开始旋转，如图所示。一个椭圆形旋转磁场，转子开始旋