《电机与电气控制技术》 课件 传葛心 第0-4.3节 绪论、变压器 -步进电动机

绪论绪论与电工基本定律定则目录CONTENTS01绪论02电工基本定律03电工基本定则201绪论1.1电机的定义电机：依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量转换和信号传递与转换的装置什么是电机？电机：依据电磁感应定律和电磁力定律实现机电能量转换和信号传递与转换的装置泛指所有实施电能生产、传输、使用和电能特性变换的机械或装置泛指所有实施电能生产、传输、使用和电能特性变换的机械或装置41.2电机的分类按功能分类

发电机：电动机：变压器、变流器、变频器、移相器：控制电机：由原动机拖动，将机械能转换为电能将电能转换为机械能，驱动电力机械分别用于改变电压、电流、频率和相位进行信号的传递和转换，控制系统中的执行、检测或解算元件电机1.2电机的分类按运动方式分类异步电机同步电机静止-变压器旋转电机交流电机直流电机：他励、并励、串励、复励电机1.3电机的应用电能的生产、传输和分配71.3电机的应用3工业企业和日常生活81.3电机的应用自动控制系统和智能装置91.4电机的作用

电机电能的生产、传输和分配控制系统和智能化装置的重要元件驱动生产机械和装置发电机、变压器电动机控制电机1.5电气控制技术的发展11主要发展阶段手动控制继电器—接触器为主的非连续控制连续的自动控制继电器—触发器为主顺序控制可编程序控制器（PC）一般数控机床加工中心(MC)

自适应控制(AC)计算机数控(CNC)计算机群控系统(DNC)柔性制造系统（FMS）无人自动化工厂（FM）121.5电气控制技术的发展1在控制原理上：硬件软件；2在控制方法上：手动控制自动控制；3在控制功能上：简单复杂；4在操作上：紧张、繁重轻巧自如；1.5电气控制技术的发展由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，实现对电动机的启动、停止、有级调速等控制。断续控制：输入、输出信号只有通和断两种状态，不能连续反映信号的变化。特点：结构简单、价格低廉、维护方便、抗干扰能力强。早期：继电器—接触器电气控制系统由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，实现对电动机的启动、停止、有级调速等控制。断续控制：输入、输出信号只有通和断两种状态，不能连续反映信号的变化。特点：结构简单、价格低廉、维护方便、抗干扰能力强。131.6学什么变压器直流电机三相异步电动机送料小车自动往返控制14logo1.7如何学认结构知原理析过程熟操作1502电工基本定律2.1电路欧姆定律流过电阻R的电流I大小与电阻两端的电压U成正比，与电阻R的大小成反比流过阻抗Z的电流i大小与阻抗两端的电压u成正比，与阻抗Z的大小成反比

2.2磁路欧姆定律在无分支的磁路中，磁通Φ与磁动势F大小成正比，与磁路中的总磁阻的大小成反比，即有

式中，F称为磁动势，又称磁通势，简称磁势Rm称为磁阻，表示磁路对磁通的阻碍作用

2.2磁路欧姆定律磁路电路图形结构对应物理量磁动势F磁通φ磁阻Rm电动势E电流I电阻R表达式结论磁动势是磁通产生的原因电动势是电流产生的原因磁路与电路对照IN+_EURI2.3楞次定律当通过线圈中的磁通发生变化时，在线圈内部会产生感应电动势e,而感应电动势e的方向总是企图使它所形成的感应电流所产生的磁通阻止原磁通的变化。图0-5(a)和(b)分别表示当线圈中的磁通增加时和减少时在线圈内产生的感应电动势e的方向。03电工基本定则3.1右手螺旋定则（安培定则）(1)通电直导线中的安培定则（安培定则一）：用右手握住通电直导线，让大拇指指向电流的方向，那么四指的指向就是磁感线的环绕方向。直线电流安培定则3.1右手螺旋定则（安培定则）(2)通电螺线管中的安培定则（安培定则二）：用右手握住通电螺线管，使四指弯曲与电流方向一致，那么大拇指所指的方向就是螺线管内部的磁场方向。螺线管安培定则N极S极3.2电动机左手定则左手平展，让磁感线穿过手心，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，手心面向N极，四指指向电流所指方向，则大拇指的方向就是导体受力的方向。主要用来判断力的方向，包括洛伦兹力和安培力3.3发电机右手定则右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁感线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指向导线运动方向（v的方向），则四指所指方向为导线中感应电流（感生电动势）的方向。主要用来判断感应电流或者感应电动势方向谢谢！第一章

变压器第一节：变压器的用途及分类目录CONTENTS01变压器的用途02变压器的分类2801变压器的用途一、变压器的用途定义：变压器是一种常见的静止电气设备，它利用电磁感应原理，将某一数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压。变压器是电力系统中最重要的电气设备之一。发电厂(站)发出的电能经升压变压器升压后，再经过高压输电线路远距离输送到用电区域，然后通过降压变压器将电压降到一定数值(通常为35kV或10kV),再用配电变压器将电压降为用户所需的电压等级(通常为380V或220V),给用户供电。30变压器的用途在城市道路两侧，隔一定距离就可见到安装在电杆上的变压器台实物，如图1-1所示，或者是安置在人行道旁空地上形如铁柜或房屋的电气设备，这就是三相电力变压器——箱式变压器，如图1-2所示。变压器不仅对电力系统中电能的传输、分配和安全使用具有重要意义，而且广泛用于电气控制、电子技术、测试技术及焊接技术等领域。由于变压器用途广泛，因而其种类繁多。容量小的只有几伏安，大的可达数十万伏安。电压低的只有几伏，高的可达几十万伏。不同种类变压器的结构各有特点，然而其基本工作原理和基本结构是一致的。31一、变压器的用途电能的传输、分配与使用一、变压器的用途用电器额定工作电压用电器额定工作电压随身听3V机床上的照明灯36V扫描仪12V防身器3000V手机充电器4.2V4.4V5.3V黑白电视机显像管几万伏录音机6V9V12V彩色电视机显像管十几万伏从以上表格可以看出，各类用电器额定电压往往不同，可我们国家民用统一供电均为220V，那这些电器如何正常工作呢？一、变压器的用途作用：变压器是利用电磁感应原理制造的静止电气设备，将某一数值的交变电压变换为同频率的另一数值的交变电压，具有变电压、变电流和变阻抗的作用。用途：主要用于输配电系统，而且还广泛应用于电气控制领域、电子技术领域，测试技术领域以及焊接技术领域等。02变压器的分类二、变压器的分类（1）电力变压器

用作电能的输送与分配配电变压器升压变压器降压变压器1.按用途分类二、变压器的分类按用途分类特种变压器在特殊场合使用的变压器，如作为：焊接电源的电焊变压器；专供大功率电炉使用的电炉变压器；将交流电整流成直流电时使用的整流变压器等。二、变压器的分类（3）仪用互感器

用于电工测量中，如电流互感器、电压互感器等。（4）控制变压器

容量一般比较小，用于小功率电源系统和自动控制系统。（5）其他变压器

如高压变压器、调压变压器；脉冲变压器试验、仪用等变压器1.按用途分类二、变压器的分类叠片式铁心、卷制式铁心、非晶合金铁心。3.按铁心结构分类有单相变压器、三相变压器、多相变压器。4.按相数分类双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器等。2.按绕组构成分类二、变压器的分类有干式变压器、油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环变压器、充气式变压器等。干式变压器油浸式变压器强迫油循环电力变压器5.按冷却方式分类谢谢！第一章

变压器第二节：单相变压器的运行原理目录CONTENTS01变压器的基本工作原理02变压器的空载运行03变压器的负载特性04变压器的阻抗变换43

变压器是一种能变换电压、变换电流、变换阻抗的“静止”电气设备。变压器在传递电能的过程中频率不变。一、变压器的基本基本原理回顾：中学阶段的变压器？

变压器是利用电磁感应原理工作的，图1-4所示为其工作原理示意图。变压器的主要部件是铁芯和绕组。单相变压器由一个闭合的铁芯和套在其上的两个绕组构成。这两个绕组彼此绝缘，同心套在一个铁芯柱上，但是为了分析问题的方便，我们将这两个绕组画在铁芯柱两侧上，其中，与电源连接的绕组称为一次绕组，也称原绕组或初级绕组，匝数为N₁;与负载连接的绕组称为二次绕组，也称副绕组或次级绕组，匝数为N₂。我们在表示一次绕组电磁量的符号右下角加标号“1”,在表示二次绕组电磁量的符号右下角加标号“2”,以便于区别。例如，ui、ei、i,分别表示一次绕组的电压、感应电动势、电流；u₂、e₂、i₂分别表示二次绕组的电压、感应电动势、电流。一、变压器的基本基本原理一、变压器的基本基本原理一次绕组加上交流电压u后，绕组中便有交流电流i₁通过，i₁将在铁芯中产生与u₁同频率的交变磁通史，根据电磁感应定律，将分别在两个绕组中感应出电动势ei和ez,即由于变压器在交流电源上工作，因此通过变压器中的电压、电流、磁通及电动势的大小和方向均随时间在不断地变化，为了正确地表示它们之间的相位关系，必须首先规定它们的参考方向。按照“电工惯例”规定参考方向：（1）电压的参考方向：在同一支路中，电压的参考方向与电流的参考方向一致。（2）磁通的参考方向：磁通的参考方向与电流的参考方向之间符合右手螺旋定则。（3）感应电动势的参考方向：由交变磁通Ф产生的感应电动势e，其参考方向与产生该磁通的电流参考方向一致（即感应电动势e与产生它的磁通

Ф之间符合右手螺旋定则）。参考方向的规定按此参考方向列出的电磁感应定律方程：一、变压器的基本基本原理二、变压器空载运行空载运行时各物理量正方向的规定二次绕组开路1.感应电动势和变比设Φ＝Φmsinωte滞后于Φ900结论：二、变压器空载运行2.有效值：E1=4.44fN1ФmE2=4.44fN2Фm略去一次绕组中的阻抗不计U1≈E1＝4.44fN1Фm

U2＝E2=4.44fN2Фm

变压比，简称变比U1恒定时，变压器铁心中的磁通Фm基本上保持不变二、变压器空载运行3.变压器的空载电流和空载损耗二、变压器空载运行3.变压器的空载电流和空载损耗空载损耗绝大部分是铁心损耗P0，即磁滞损耗与涡流损耗，只有极少部分是一次绕组电阻上的铜损耗I02R

。可认为变压器的空载损耗就是变压器的铁心损耗

二、变压器空载运行

例1—1：低压照明变压器一次绕组匝数N1＝660匝，一次绕组电压Ul＝220V，现要求二次绕组输出电压U2＝36V，求二次绕组匝数N2及变比Ku解：降压变压器：Ku>1升压变压器:Ku<1二、变压器空载运行单相变压器负载运行二次绕组中有电流一次绕组中电流变为i1

三、变压器负载运行变压器负载运行时的磁通势平衡方程式:因为电源电压不变，故负载时的磁势和空载时相同：N1I1≈N2I2忽略I0:变压器的变流比变压器的高压绕组匝数多，而通过的电流小，因此绕组所用的导线细；反之低压绕组匝数少，通过的电流大，所用的导线较粗。结论：三、变压器负载运行相当于直接接在一次绕组上的等效阻抗四、变压器的阻抗变换输出变压器、线间变压器阻抗匹配作用：如使音响设备输出的阻抗与扬声器的阻抗尽量相等，以获得最大的输出功率。四、变压器的阻抗变换例1—2：某晶体管收音机输出电路的输出阻抗为Z/=392Ω，接入的扬声器阻抗为Z=8Ω，现加接一个输出变压器使两者实现阻抗匹配，求该变压器的变比K；若该变压器一次绕组匝数N1=560匝，问二次绕组匝数N2为多少?解：四、变压器的阻抗变换谢谢！第三节：单相变压器的基本结构第一章

变压器目录CONTENTS01铁芯02绕组6101铁芯单相变压器的基本结构接在单相交流电源上，用来改变单相交流电压的变压器称单相变压器，它主要由铁芯和绕组两部分组成，其外形如图1-10所示。心式变压器壳式变压器C型变压器

铁芯构成变压器的磁路系统，并作为变压器的机械骨架。铁芯由铁芯柱和铁轭两部分组成，单相变压器的铁芯可分为叠片式和卷制式两种，如图1-11所示。铁芯柱上套装变压器绕组，铁轭起连接铁芯柱使磁路闭合的作用。对铁芯的要求是导磁性能要好，磁滞损耗及涡流损耗要尽量小，因此均采用0.3～0.35mm厚的硅钢片制作。以前曾用热轧硅钢片制作铁芯，但由于其磁滞及涡流损耗大，已被淘汰。目前国产硅钢片均为冷轧无取向硅钢片和冷轧晶粒取向硅钢片。随着科学技术的发展，目前已开始采用铁基、铁镍基、钴基等非晶带材料来制作变压器的铁芯，该类铁芯具有体积小、效率高、节能等优点，极有发展前途。一、铁芯单相变压器的结构心式变压器壳式变压器按铁心结构不同可分叠片式和卷制式两种一、铁芯二、绕组1.绕组的作用及材料变压器的线圈通常称为绕组，它是变压器中的电路部分，小变压器的绕组一般用具有绝缘的漆包圆铜线绕制而成，容量稍大的变压器的绕组则用扁铜线或扁铝线绕制而成。2.绕组的结构在变压器中，接到高压电网的绕组称高压绕组，接到低压电网的绕组称为低压绕组。按高压绕组和低压绕组的相互位置和形状的不同，绕组可分为同心式和交叠式两种。同心式绕组是将高、低压绕组同心地套装在铁芯柱上，图1-10所示的均为同心式绕组。交叠式绕组又称饼式绕组，它是将高、低压绕组分成若干个线饼，沿着铁芯柱的高度方向交替排列，一般用得很少。66变压器线圈通称绕组，是变压器的电路部分，小变压器一般用具有绝缘的漆包圆铜线绕成。接高压电网的称高压绕组，接低压部分的称低压绕组。小变压器的绕组一般采用将高压绕组和低压绕组同心套装在铁心柱上的同心式绕组

二、绕组谢谢！第四节：三相电力变压器第一章

变压器目录CONTENTS01三相电力变压器的用途02三相电力变压器的结构03三相电力变压器损耗及效率04三相变压器外特性及电压变化率70一、三相电力变压器的用途图1-12电力输送过程示意图

案例：电能的产生、输送与分配一、三相电力变压器的用途变压器最主要的用途是在输电、配电技术领域。目前世界各国使用的电能基本上均是由各类(火力、水力、太阳能、风能、核能等)发电站发出的三相交流电能，发电站一般均建在能源产地，江边、海边或远离城市的地区，因此，它所发出的电能在向用户输送的过程中，通常需用很长的输电线。根据P=√3UIcosφ,在输送功率P和负载的功率因数cosφ一定时，输电线路上的电压U越高，则输电线路中的电流I就越小。这不仅可以减小输电线的截面积，节约导体材料，还可以减小输电线路的功率损耗。因此目前世界各国在电能的输送与分配方面都朝建立高电压、大功率的电力网系统方向发展，以便集中输送、统一调度与分配电能。这就促使输电线路的电压由高压(110～220kV)向超高压(330～750kV)和特高压(750kV以上)不断升级。目前我国高压输电的电压等级有交流110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV,直流±500kV、士800kV、士1000kV。发电机本身由于其结构及所用绝缘材料的限制，不可能直接发出这样的高压，因此在输电时必须首先通过升压变电站，利用变压器将电压升高，其过程如图1-12上部所示。一、三相电力变压器的用途高压电能输送到用电区后，为了保证用电安全和符合用电设备的电压等级要求，还必须通过各级降压变电站，利用变压器将电压降低。例如，工厂输电线路，高压为110kV、35kV、10kV等，低压为380V、220V等。图1-12所示为三相电力系统输送示意图。综上所述，变压器是输电、配电系统中不可缺少的重要电气设备，从发电厂发出的电能经升压变压器升压，输送到用户区后，再经降压变压器降压供电给用户，一般是经过5～7次变压器的升降压。根据最近的资料显示，1kW的发电设备需4～5kV·A变压器容量与之配套，由此可见，在电力系统中，变压器是容量最多最大的电气设备。二、三相油浸式电力变压器的结构二、变压器（油浸式）器身铁心绕组引线（包括调压装置、引线夹件等）绝缘附件（包括油枕、油门闸阀等）油箱本体油箱冷却装置（包括散热器、风扇、油泵等）保护装置（包括防爆阀、气体继电器、测温元件、呼吸器等）出线装置（包括套管等）1.铁芯构成变压器磁路系统，并作为变压器的机械骨架0.35mm厚的硅钢片，减小铁耗。国产硅钢片有热轧硅钢片、冷轧无取向硅钢片、冷轧晶粒取向硅钢片二、三相油浸式电力变压器的结构心式变压器壳式变压器二、三相油浸式电力变压器的结构单相小容量变压器铁心形式为了减小铁心磁路的磁阻以减小铁心损耗，要求铁心装配时，接缝处的空气隙应越小越好。二、三相油浸式电力变压器的结构2.变压器绕组

变压器中的电路部分，小型变压器一般用具有绝缘的漆包圆铜线绕制而成，对容量稍大的变压器则用扁铜线或扁铝线绕制。(1)．同心式绕组高、低压绕组同心地套装在铁心柱上。为了便于与铁心绝缘，把低压绕组套装在里面，高压绕组套装在外面。按其绕制方法的不同又可分为圆筒式、螺旋式和连续式

二、三相油浸式电力变压器的结构(2)．交叠式绕组将绕组分成若干个线饼交替排列又称饼式绕组漏抗小、机械强度高、引线方便。主要用在低电压、大电流的变压器上，如容量较大的电炉变压器、电阻电焊机（如点焊、滚焊和对焊电焊机）变压器等。优点:二、三相油浸式电力变压器的结构油箱和冷却装置由于三相变压器主要用于电力系统进行电压等级的变换，因此其容量都比较大，电压也比较高。目前，国产的高电压、大容量三相电力变压器OSFPSZ-360

000/500已批量生产（容量为36万kV·A，电压为500kV，每台变压器重量达到250t）。为了铁芯和绕组的散热和绝缘，均将其置于绝缘的变压器油内，而油则盛放在油箱内。为了增加散热面积，一般在油箱四周加装散热装置，老型号电力变压器采用在油箱四周加焊扁形散热油管，新型电力变压器以采用片式散热器散热为多。容量大于10

000kV·A的电力变压器，采用风吹冷却或强迫油循环冷却装置。由于三相变压器主要用于电力系统进行电压等级的变换，因此其容量都比较大，电压也比较高。目前，国产的高电压、大容量三相电力变压器OSFPSZ-360

000/500已批量生产（容量为36万kV·A，电压为500kV，每台变压器重量达到250t）。为了铁芯和绕组的散热和绝缘，均将其置于绝缘的变压器油内，而油则盛放在油箱内。为了增加散热面积，一般在油箱四周加装散热装置，老型号电力变压器采用在油箱四周加焊扁形散热油管，新型电力变压器以采用片式散热器散热为多。容量大于10

000kV·A的电力变压器，采用风吹冷却或强迫油循环冷却装置。二、三相油浸式电力变压器的结构4.其他附属设备（1）防爆管(安全气道)

装在油箱顶部，它是一个长的圆形钢筒，上端用酚醛纸板密封，下端与油箱连通。若变压器发生故障，使油箱内压力骤增时，油流冲破酚醛纸板，以免造成变压器箱体爆裂。近年来，国产电力变压器已广泛采用压力释放阀来取代防爆管

（2）绝缘套管绝缘套管装置在变压器油箱盖上面，以确保变压器的引出线与油箱绝缘。

（3）分接开关分接开关装置在变压器油箱盖上面，通过调节分接开关来改变一次绕组的匝数，从而使二次绕组的输出电压可以调节，以避免二次绕组的输出电压因负载变化而过分偏离额定值。二、三相油浸式电力变压器的结构5.铭牌变压器的油箱表面都镶嵌有铭牌，铭牌上标明了变压器的型号、额定数据及其他一些数据。二、三相油浸式电力变压器的结构（1）型号5.铭牌二、三相油浸式电力变压器的结构（2）额定电压U1N和U2N

U1N：加在一次绕组上的正常工作电压值。根据变压器的绝缘强度和允许发热等条件规定U2N：变压器空载时，高压侧加上额定电压后，二次绕组两端的电压值。U2N不等于额定负载时的负载电压。有一个电压降使空载电压大于负载电压。额定电压在三相变压器中是指线电压。5.铭牌二、三相油浸式电力变压器的结构（3）额定电流I1N和I2N

根据变压器容许发热的条件而规定的满载电流值。在三相变压器中额定电流是指线电流。（4）额定容量SN

变压器在额定工作状态下，二次绕组的视在功率，其单位为kV·A。单相变压器的额定容量三相变压器的额定容量5.铭牌二、三相油浸式电力变压器的结构（5）阻抗电压又称为短路电压。它标志在额定电流时变压器阻抗压降的大小。通常用它与额定电压U1N的百分比来表示。5.铭牌二、三相油浸式电力变压器的结构6.联结组标号(1)三相变压器一、二次绕组的连接方式

Y（高压绕组作星形联结）、y（低压绕组作星形联结）；D（高压绕组作三角形联结）、d（低压绕组作三角形联结）；N（高压绕组作星形联结时的中性线）、n（低压绕组作星形联结时的中性线）。二、三相油浸式电力变压器的结构(2)联结组别表示方法：联结组别是表示一次绕组线电压与二次绕组线电压之间的相位关系。一、二次绕组线电动势的相位差总是300的整数倍。因此国际上规定，标志三相变压器一、二次绕组线电动势的相位关系用时钟表示法。时钟表示法6.联结组标号二、三相油浸式电力变压器的结构规定一次绕组线电势为长针，永远指向钟面上的“12”，二次绕组线电势为短针，它指向钟面上的哪个数字，该数字则为该三相变压器联结组别的标号。(2)时钟表示法的规定：标号为31236.联结组标号二、三相油浸式电力变压器的结构结论：Y,y0联结组(3)Y，y联结组6.联结组标号二、三相油浸式电力变压器的结构

结论：Y,y6联结组6.联结组标号二、三相油浸式电力变压器的结构

结论：Y,d11联结组(4)Y，d联结组6.联结组标号二、三相油浸式电力变压器的结构

结论：Y,d1联结组Y，d联结组6.联结组标号二、三相油浸式电力变压器的结构为了制造及运行方便的需要，国家标准规定了三相电力变压器只采用五种标准联结组，即Y，yn0、YN，d11、YN，y0、Y，y0和Y，dll。常用，它用于容量不大的三相配电变压器，低压侧电压为400～230V，用以供给动力和照明的混合负载。一般这种变压器的最大容量为1800kV·A，高压侧的额定电压不超过35kVY，yn06.联结组标号二、三相油浸式电力变压器的结构三、三相电力变压器的损耗及效率P1=U1I1COSφ1P2=U2I2COSφ2损耗ΔP

＝P1-P2=Pcu+PFe1.铁损耗PFe基本铁损耗附加铁损耗与U1有关，与负载电流无关，当U1不变时，铁耗基本不变。故铁耗称为不变损耗。2）铜损耗PCu基本铜损耗附加铜损耗电流在一次、二次绕组电阻上产生的损耗漏磁通产生的集肤效应使电流在导体内分布不均匀而产生的额外损耗铜损耗与负载电流的平方成正比，所以铜损耗又称为“可变损耗”3）效率中小型电力变压器效率在95％以上，大型电力变压器效率可达99％以上.三、三相电力变压器的损耗及效率例2－5：S9－500/10低损耗三相电力变压器额定容量500kV·A，设功率因素为1,二次电压U2N=400V，铁损耗PFe=0.98KW，额定负载时铜损耗PCu＝4.1kW，求二次额定电流I2N及变压器效率η。P2=SNCOSφ=500kW解：三、三相电力变压器的损耗及效率4.效率特性效率η也随负载电流I2的变化而变化的关系负载系数不变损耗等于可变损耗时，变压器的效率最高。通常最高效率位于β=0.5∽0.6之间三、三相电力变压器的损耗及效率四、三相电力变压器外特性及电压变化率外特性:一次绕组电压U1和负载的功率因数cosφ2一定时，二次绕组电压U2与负载电流I2的关系.滞后的无功电流产生去磁作用使电压下降超前的无功电流产生增磁作用使电压上升用标么值表示，便于不同变压器之间比较电压变化率：用ΔU％来表示

二次侧空载电压额定负载时二次侧电压ΔU％反映供电电压的稳定性。ΔU％越小，说明变压器二次绕组输出的电压越稳定。常用变压器ΔU％为3％～5％

四、三相电力变压器外特性及电压变化率例2—4：某台供电电力变压器将U1N=10000V的高压降压后对负载供电，要求该变压器在额定负载下的输出电压为U2=380V，该变压器的电压变化率ΔU％＝5％，求该变压器二次绕组的额定电压U2N及变比K。

解：U2N=400VK=U1N/U2N=10000/400=25四、三相电力变压器外特性及电压变化率谢谢！第五节：常用变压器简介第一章

变压器目录CONTENTS01小功率电源变压器02自耦变压器03仪用互感器04电焊变压器104整流变压器PCB平面变压器0506常用变压器简介在各种电气设备、家用电器和电子仪器设备中都广泛使用各种小型变压器，它们的容量一般都比较小，因而体积小、重量轻，却承担着不同的功能，成为必不可少的器件。常见的有各类控制变压器、电焊变压器、自耦变压器、互感器、脉冲变压器、旋转变压器等。105电焊变压器控制变压器自耦变压器互感器一、小功率电源变压器1.控制变压器控制变压器是指工作在50~60Hz频率下的电源变压器，又称工频电源变压器，用于低压局部照明电源、信号灯或指示灯电源以及电气控制设备中控制电路的电源，其典型外形如图1-10所示。控制变压器容量都比较小，常见的都在几百伏安以下，一次电压为220V及380V,二次电压为220V、127V、110V、36V、24V、12V、6V等，也可按需要特制。106控制变压器按铁芯结构及外形的不同可分以下几类。（1）通用变压器通用变压器的铁芯结构及制成的心式变压器及壳式变压器外形如图1-10(a)(b)所示。（2）C形变压器C形变压器的铁芯结构及外形如图1-10(c)所示。由于冷轧硅钢带的磁感应强度B比较高，加上绝缘等级较高(为B级或H级),故比通用变压器体积小、用铜量省。C形变压器的铁芯制作较方便，效率也较高，使用越来越广。（3）R形变压器R形变压器是在C形变压器的基础上形成的，其外形如图1-28所示。其主要结构特点是铁芯为整体结构，即铁芯由一根在下料机上切割而成的由窄到宽，再由宽到窄连续均匀过渡的晶粒取向冷轧硅钢带卷绕而成。铁芯卷绕好后绑扎紧并浸漆处理成形。由于铁芯不切割，因此磁路无空气隙、磁阻小，使变压器的空载损耗小、温升低。另外，由于变压器铁芯截面为圆形，因而绕组也是圆形，节省了用铜量，使变压器体积小、重量轻、噪声低。1.控制变压器107R形变压器1.控制变压器（4）O形变压器O形变压器又称环形变压器，其外形如图1-29所示。工作在工频电源下的O形变压器的铁芯由冷轧晶粒取向硅钢带或合金钢带绕制而成，再经过扎紧及绝缘处理等过程，形成0形铁芯。因此O形变压器也具有R形变压器的优点，且铁芯制作简单。其主要不足之处是由于铁芯截面呈矩形，因此线圈绕制困难，一般要用专门的绕线机绕制。随着电子技术的飞速发展，高频变压器、脉冲变压器、开关电源及逆变器等已经大多采用环形铁芯结构，其铁芯材料则用非晶态及超微晶态合金和铁氧体，工作频率可高达数十万赫。1082.中频及高频电源变压器(1)中频电源变压器中频电源变压器是指工作在400～1000Hz频率范围内的电源变压器。由于工作频率的上升，为减小涡流损耗，铁芯用0.2mm厚冷轧硅钢片构成，且铁芯中的磁感应强度B一般取得较低。它既可工作在正弦波电压下，也可工作在方波(或矩形波)电压下。中频电源变压器的其他结构与工频电源变压器相同。1092.中频及高频电源变压器（2）高频电源变压器高频电源变压器是指工作在10～20kHz频率范围内的电源变压器，主要用在开关稳压电源的变换器中。其结构特点有：不能使用普通硅钢片制作铁芯，一般均用铁氧体铁芯。它的电阻率高，故涡流损耗小。由于绕组中通过的是高频电流，因此集肤效应使导线中心部分电流密度变小，从而减小了导线的有效面积，引起发热，故通常使用多股高频铜导线或薄铜箔绕制绕组。高频电源变压器的工作温度不能超过70℃,否则铁氧体的电磁性能将急剧下降。110111二、自耦变压器1.结构特点及用途一二次绕组不仅有磁耦合，还有电的直接连接1122.电压、电流及容量关系U1≈E1＝4.44fN1ФmU2＝E2＝4.44fN2Фm负载时的磁势平衡方程式：忽略空载磁通势，则自耦变压器一、二次绕组中的电流大小与匝数成反比，在相位上互差1800.结论:113流经公共绕组中的电流I的大小为:I=I2－I1当变比K接近于1时，I很小，这部分绕组可用截面积较小的导线绕制，以节约用铜量，并减小自耦变压器的体积与重量。结论：2.电压、电流及容量关系114S2=U2I2=U2（I+I1）=U2I+U2I1自耦变压器输出的视在功率为：由电磁感应原理从一次绕组传递到二次绕组的视在功率通过电路的直接联系从一次绕组直接传递到二次绕组的视在功率S2=U2I2=U2（I+I1）=U2I+U2I1自耦变压器输出的视在功率为：2.电压、电流及容量关系115I1只在一部分绕组的电阻上产生铜损耗，因此自耦变压器的损耗比普通变压器要小，效率较高，因而较为经济。2.电压、电流及容量关系K一般介于1.2～2间，此时变压器优势较明显。应用举例：电力系统中，用自耦变压器把110kV、150kV、220kV和330kV的高压电力系统连接成大规模的动力系统。116自耦变压器的缺点：高压侧的电气故障会波及到低压侧，很不安全。因此自耦变压器在使用时必须正确接线，且外壳必须接地，并规定安全照明变压器不允许采用自耦变压器结构形式。2.电压、电流及容量关系117自耦调压器输出电压可调，可稍高于一次绕组电压例：实验室中常用的单相调压器，一次绕组输入电压U1＝220V，二次绕组输出电压U2＝0～250V三

、仪用互感器1、结构特点及用途作用：①为了测量人员的安全，使测量回路与高压电网相互隔离；②扩大测量仪表（电流表及电压表）的测量范围。电压互感器电流互感器分类：2．电流互感器在电工测量中用来按比例变换交流电流的仪器串在电路中，流过被测电流匝数少，导线粗。三、仪用互感器2．电流互感器量程及读数：二次电流表量程一般为5A。实际中已换算成一次电流，其标度尺即按一次电流分度，这样可以直接读数，不必再进行换算。三、仪用互感器电流互感器使用注意事项：二次绕组绝对不允许开路电流互感器的铁心及二次绕组一端必须可靠接地三、仪用互感器钳形电流表利用电流互感器原理如被测电流过小，可将被测导线在钳口内多绕几圈，然后将读数除以所绕匝数三、仪用互感器用电流互感器进行电流测量时存在一定的误差，根据误差的大小，电流互感器分下列各级：0.2、0.5、1.0、3.0、10.0。如0.5级的电流互感器表示在额定电流时，测量误差最大不超过±0.5％精度：2．电流互感器三、仪用互感器3．电压互感器在电工测量中用来按比例变换交流电压的仪器实际上是一台降压变压器二次电压表量程一般为100V。实际中已换算成一次电压，其标度尺即按一次电压分度，可以直接读数，不需换算。三、仪用互感器电压互感器使用注意事项：二次绕组绝对不允许短路电压互感器的铁心及二次绕组一端必须可靠接地使用时二次绕组回路不宜接入过多的仪表，以免影响电压互感器的测量精度二次回路应串入熔体电流小于2A的熔断器三、仪用互感器例1—7：

用变压比为10000／100V的电压互感器，变流比为100／5A的电流互感器扩大量程，其电流表读数为3.5A，电压表读数为96V，试求被测电路的电流、电压各为多少？

解：因为电流互感器负载电流等于电流表读数乘上电流互感器电流比，即电压互感器所测高电压等于电压表读数乘上变比，即被测电路的电流为70A，电压为9600V三、仪用互感器127四、电焊变压器电焊变压器是交流弧焊机的主要组成部分，它实质上是一台特殊的降压变压器。为了保证焊接质量和电弧的稳定燃烧，对电焊变压器的要求：1.电焊变压器在空载时，应有一定的空载电压，通常Uo＝60～75V左右，以保证起弧容易。另一方面，为了操作者的安全，空载起弧电压又不能太高，最高不宜超过85V2.在负载时，电压应随负载的增大而急剧下降，即应有陡降的外特性。通常在额定负载时的输出电压约30V左右3.短路电流ISC不应过大，以免损坏电焊机128电焊变压器的结构特点：电焊变压器必须具有较大的漏抗，而且可以进行调节故铁心的气隙比较大，一次、二次绕组分装在不同的铁心柱上，用磁分路法、串联可变电抗器法及改变二次绕组的接法等来调节焊接电流。常用形式：抽头式可动铁心式可动线圈式综合式四、电焊变压器129BXl系列磁分路动铁心式弧焊机外形图四、电焊变压器130二次绕组分为两部分。一部分和一次绕组接在同一侧，另一部分绕在铁心的另一侧，相当于电感。焊接电流粗调焊接电流的细调节：通过手轮移动铁心的位置，改变漏抗，从而得到均匀的电流调节。

串入所有电抗线圈及一半二次绕组四、电焊变压器五、整流变压器

用来单独给整流电路供电的电源变压器称为整流变压器，它是整流装置中的重要组成部分。1.整流变压器的作用在一般情况下整流电路所需要的供电电压与电网电压往往不一致，这就须用整流变压器把电网电压变换成整流电路要求的电压。在大容量整流电路中，为了得到平稳的直流电压，往往采用多相整流电路(如六相整流、十二相整流),则可用三相整流变压器，其二次侧接成六相或十二相。为了尽可能减少电网与整流装置之间的相互干扰，要求整流后的直流电路与电网交流电路之间能够隔离，也要用整流变压器。131单相整流变压器五、整流变压器2.整流变压器的结构与工作特点（1）普通电源变压器的负载一般都是恒定的阻抗，因此输入与输出的电流、电压波形一般都是正弦波，而且一次、二次绕组视在功率相等。整流变压器的二次绕组由于所接整流元件只在一个周期内的部分时间轮流导电，所以二次绕组中流过的电流是非正弦电流，含有直流分量。它将使铁芯损耗增加而发热，另外二次绕组的视在功率往往也比一次绕组的要大。（2）当整流元件被击穿而短路时，变压器中将流过很大的短路电流，因此整流变压器的漏抗较大，外形结构较为矮胖，机械强度要求高。（3）整流变压器二次绕组中可能产生过电压而危及绝缘，因此须加强绝缘。132十二脉波干式整流变压器PCB平面变压器随着高功率密度开关电源技术的发展，PCB平面变压器因其特殊的平面结构和绕组的紧密耦合性能，使得高频寄生参数大大降低，极大地改进了开关电源的工作状态，提高了电源的整体输出效率，因此，得到了广泛的使用和研究。PCB平面变压器优点是体积小、功率密度高、低漏感、高频交流电阻小、功耗小、效率高。133谢谢！第一节：三相异步电动机的工作原理第二章

三相异步电动机

目录仪用互感器旋转磁场01三相异步电动机旋转原理02三相异步电动机三种运行状态03目录Content电机简介

电机是一种用来将电能与机械能相互转换的电磁装置。其运行原理基于电磁感应定律。电机的种类与规格很多，按其电流类型分类，可分为直流电机和交流电机两大类。按其功能的不同，交流电机可分为交流发电机和交流电动机两大类。交流电动机则是指由交流电源供电将交流电能转变为机械能的装置。根据电动机转速的变化情况，可分为同步电动机和异步电动机两类。同步电动机是指电动机的转速始终保持与交流电源的频率同步，不随所拖动的负载变化而变化的电动机，它主要用于功率较大转速不要求调节的生产机械，如大型水泵、空气压缩机、矿井通风机等。

而交流异步电动机是指由交流电源供电、电动机的转速随负载变化而稍有变化的旋转电机，这是目前使用最多的一类电动机。按供电电源的不同，异步电动机又可分为三相异步电动机和单相异步电动机两大类。三相异步电动机由三相交流电源供电，由于其结构简单、价格低廉、坚固耐用、使用维护方便，因此在工农业及其他领域中都获得了广泛的应用。据我国及世界上一些发达国家的统计表明，在整个电能消耗中，电动机的耗能占总用电量的60%～70%。而在整个电动机的耗能中，三相异步电动机又居首位。单相异步电动机取用单相交流电源，电动机功率一般都比较小，主要用于家庭、办公场所等只有单相交流电源的场所，用于电风扇、空调、电冰箱、洗衣机等电器设备中。随着科学技术的飞速发展，特别是自动控制系统和计算装置的不断进步，在普通旋转电机的基础上又产生了多种具有特殊性能的电机，它们主要作为信号元件来使用，也可作为功率元件来使用，如测速发电机、自整角机、旋转变压器、伺服电动机、步进电动机、直线电动机、无刷直流电动机、微型同步电动机等。电机简介测速发电机自整角机旋转变压器伺服电动机一、旋转磁场1.旋转磁场的产生图2-1所示为异步电动机原理示意图，在一个可旋转的马蹄形磁铁中间，放置一只可以自由转动的笼型短路线圈。当转动马蹄形磁铁时，笼型短路线圈就会跟着一起旋转。这是因为当磁场旋转时，其磁感线(磁通)将切割笼型转子的导体，在导体中就会有感应电动势产生，由于导体是连通的，因此该电动势就产生电流在导体中流通，方向如图2-2中小圆圈内所示，该电流在磁场中将受电磁力的作用，产生转矩，驱动笼型转子随磁场的旋转方向而转动，这就是异步电动机的旋转原理。一、旋转磁场

1.旋转磁场的产生实际使用的异步电动机其旋转磁场不可能靠转动永久磁铁来产生，因为电动机的职能是将电能转换成机械能。下面先分析旋转磁场产生的条件，再分析三相异步电动机的旋转原理。图2-3所示为三相异步电动机定子结构图。在电动机机座内压装有定子铁心，定子铁心由冲有均匀分布铁心槽的硅钢片叠成。在定子空间各相差120°电角度的铁心槽中布置有三相绕组U1U2、V1V2、W1W2,三相绕组接成星形联结。1．旋转磁场的产生一、旋转磁场现向定子三相绕组中分别通入三相交流电iu、iv、iw,如图2-4所示。各相电流将在定子绕组中分别产生相应的磁场，如图2-5所示。(1)在wt=0的瞬间iu=0,故U1U2绕组中无电流；iv为负，假定电流从绕组末端V2流入，从首端V1流出；iw为正，则电流从绕组首端W1流人，从末端W2流出。绕组中电流产生的合成磁场如图2-5(1)所示。(2)在wt=瞬间iu为正，电流从首端U1流入、末端U2流出；iv为负，电流仍从末端V2流入，首端V1流出；iw为负，电流从末端W2流入、首端W1流出。绕组中电流产生的合成磁场如图2-5(2)所示，可见合成磁场顺时针转过了90°。1．旋转磁场的产生一、旋转磁场(3)在wt=π、π、2π的不同瞬间三相交流电在三相定子绕组中产生的合成磁场，可得到如图2-5(3)、(4)、(5)所示的变化，观察这些图中合成磁场的分布规律可见；合成磁场的方向按顺时针方向旋转，并旋转了一周。由此可以得出如下结论：在三相异步电动机定子铁心中布置结构完全相同、在空间各相类120°电角度的三相定子绕组，分别向三相定子绕组通入三相交流电，则在定子、转子与空气隙中产生一个沿定子内圆旋转的磁场，该磁场称为旋转磁场。1．旋转磁场的产生结论：在三相异步电动机定子上布置结构完全相同在空间各相差120度电角度（电角度θe=Pθm（P为极对数，θm为物理角度））的三相定子绕组，当分别向三相定子绕组通入三相交流电时，则在定子、转子与空气隙中产一个沿定子内圆旋转的磁场，该磁场称为旋转磁场。一、旋转磁场一、旋转磁场当通入三相绕组中电流的相序为iU→iv→iw，旋转磁场在空间是沿绕组始端U→V→W方向旋转的结论：旋转磁场的方向是由三相电流的相序决定的，即把通入三相绕组中的电流相序任意调换其中的两相，就可改变旋转磁场的方向。2.旋转磁场的转向3．旋转磁场的旋转速度p123456n1(r/min)300015001000750600500异步电动机磁极对数和对应的旋转磁场的转速关系表一、旋转磁场旋转磁场转速n0与极对数p的关系极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速旋转磁场转速n0与频率f1和极对数p有关。可见:一、旋转磁场

三相交流电通入定子绕组后，便形成了一个旋转磁场，旋转磁场的磁感线被转子导体切割，根据电磁感应原理，转子导体产生感应电动势。转子绕组是闭合的，则转子导体有电流流过。设旋转磁场按顺时针方向旋转，且某时刻上为北极N下为南极S，如图2-7所示。根据右手定则，在上半部转子导体的电动势和电流方向由里向外，用⊙表示；在下半部则由外向里，用⊕表示。通电导体在磁场中会受电磁力F的作用，而使转子按顺时针方向旋转。二、三相异步电动机旋转原理1.转子旋转原理2.转差率旋转磁场转速n1与转子转速n之差与同步转速n1之比称为异步电动机的转差率s，即

（2-2）转差率是异步电动机的一个基本参数，对分析和计算异步电动机的运行状态及其机械特性有着重要的意义。当异步电动机处于电动状态运行时，电磁转矩T

和转速n同向。转子尚未转动时，n=0,

；当

时，，可知异步电动机处于电动状态时，转差率的变化范围总在0和1之间，即0＜s＜1。一般情况下，额定运行时s=1%～6%。二、三相异步电动机旋转原理三、三相异步电动机三种运行状态三、三相异步电动机三种运行状态三、三相异步电动机三种运行状态2.发电机状态(-o<s<0)

若异步电机定子绕组接三相交流电源，而转子由机械外力拖动与旋转磁场同方向转动(例如桥式起重机在下放重物时),且使转子转速n超过同步转速n₁,即n>n₁,则s<0。此时，转子导体与旋转磁场的相对切割方向与电动机运行状态时正好相反，故转子绕组中的电动势及电流和电动状态时相反，电磁转矩T也反向成为阻力矩。机械外力必须克服电磁转矩做功，以保持n>ni。即电机此时输入机械功率，输出电功率，处于发电状态运行，如图2-8(a)所示。故异步电机的运行状态是可逆的，既可作电动机运行，又可作发电机运行。

这种运行状态还发生在三相异步电动机变极调速或变频调速过程中，在后面介绍三相异步电动机变极调速时会学到当电动机在2p=2,即一对磁极下运行时，n₁=3000r/min,此时，电动机转速n=2900r/min左右；当电动机改接为2p=4,即两对磁极运行时，n₁=1500r/min,由于转速不能突变，就出现电机转速高于旋转磁场转速，即处于发电机状态下运行，电机很快降速到1500r/min以下再稳定运行。三、三相异步电动机三种运行状态三、三相异步电动机三种运行状态3.电磁制动状态(1<s<+∞）

若异步电机转子受外力的作用，使转子转向与旋转磁场转向相反，则s>1,如图2-8(c)所示。此时旋转磁场与其在转子导体上产生的电磁转矩两者方向仍相同，故电磁转矩方向与转子受力方向相反，即此时的电磁转矩属制动转矩性质。此状态时一方面定子绕组从电源吸取电功率，另一方面外加力矩克服电磁转矩做功，向电机输入机械功率，它们均变成电机内部的热损耗。三、三相异步电动机三种运行状态谢谢！第二节：三相异步电动机的结构第二章

三相异步电动机

目录仪用互感器定子01转子02气隙03目录Content仪用互感器电动机铭牌04

三相异步电动机按外壳防护方式不同常用的有防护型、封闭型两大类。三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的基本结构是相同的，它们都由定子和转子这两大基本部分组成，在定子和转子之间具有一定的气隙。此外，还有端盖、轴承、接线盒、风扇等其他附件，如图2-11所示。三相异步电动机结构一、定子1.定子铁心定子铁心作为电动机磁通的通路，对铁心材料既要有良好的导磁性能，剩磁小，又要尽量降低涡流损耗，一般用0.5mm厚表面有绝缘层的硅钢片叠压而成。定子铁心内圆冲有冲均匀分布的槽，用于嵌放三相定子绕组。二、定子2.定子线圈

三相绕组是用绝缘铜线或铝线绕制成三相对称的绕组按一定的规则连接嵌放在定子槽中。小型异步电动机定子绕组一般采用高强度漆包圆铜线绕制，大中型异步电动机则用漆包扁铜线或玻璃丝包扁铜线绕制。三相定子绕组之间及绕组与定子铁心之间均垫有绝缘材料。常用的薄膜类绝缘材料有聚酯薄膜青壳纸、聚酯薄膜、聚酯薄膜玻璃漆布箔及聚四氟乙烯薄膜。

(1)对地绝缘对地绝缘是定子绕组整体与定子铁心之间的绝缘。(2)相间绝缘相间绝缘是各相定子绕组之间的绝缘。(3)匝间绝缘匝间绝缘是每相定子绕组各线匝之间的绝缘。定子三相绕组的结构完全对称，一般有6个出线端U1、U2、V1、V2、W1、W2置于机座外部的接线盒内，根据需要接成星形(Y)或三角形(△),如图2-14所示。也可将6个出线端接入控制电路中实行星形与三角形的换接。一、定子2.定子线圈3.机座机座的作用是固定定子绕组和定子铁心，并通过两侧的端盖和轴承来支撑电动机转子，同时构成电动机的电磁通路并发散电动机运行中产生的热量。机座通常为铸铁件，大型异步电动机机座一般用钢板焊成，而某些微型电动机的基座则采用铸铝件以减轻电动机的重量。封闭式电动机的基座外面有散热筋以增加散热面积，防护式电动机的机座两端端盖开有通风孔，使电动机内外的空气可以直接对流，以利于散热。4.端盖端盖对内部起保护作用，并借助滚动轴承将电动机转子和机座联成一个整体。端盖一般为铸钢件，微型电动机则为铸铝件。一、定子二、

转子1.转子铁心作为电动机磁路的一部分，并放置转子绕组。转子铁心一般用0.5mm厚的硅钢片叠压而成，硅钢片外圆冲有均匀分布的孔，用来安置转子绕组。一般小型异步电动机的转子铁心直接压装在转轴上，而大中型异步电动的转子铁心则借助于转子支架压在转轴上。为了改善电动机的启动和运行性能，减少谐波，笼型异步电动机转子铁心一般都采用斜槽结构。

2.转子绕组转子绕组用来切割定子旋转磁场，产生感应电动势和电流，并在旋转磁场的作用下受力而使转子旋转，按绕组不同，异步电动机分为笼型转子和绕线式转子两类。二、转子（1）笼型转子。根据导体材料不同，笼型转子分为铜条转子和铸铝转子。铜条转子即在转子铁心槽内放置没有绝缘的铜条，铜条的两端用短路环焊接起来，形成一个笼型的形状;中小型异步电动机的笼型转子，一般为铸铝式转子，采用离心铸铝法，将熔化了的铝浇铸在转子铁心槽内成为一个完整体，两端的短路环和冷却风扇叶子也一并铸成.二、

转子（2）绕线转子。绕线型转子绕组和定子绕组一样，也是一个用绝缘导线绕成的三相对称绕组，被嵌放在转子铁心槽中，接成星形。绕组的三个出线端分别接到转轴端部的三个彼此绝缘的铜制滑环上。通过滑环与支持在端盖上的电刷构成滑动接触，转子绕组的三个出线端引到机座上的接线盒内，以便与外部变阻器连接，故绕线式转子又称滑环式转子.三、气隙异步电机的气隙比同容量直流电机的气隙小得多，在中、小型异步电动机中，一般为0.2~2.5mm。气隙大小对电机性能影响很大，气隙愈大则为建立磁场所需励磁电流就大，从而降低电机的功率因数。如果把异步电机看成变压器，显然，气隙愈小则定子和转子之间的相互感应(即耦合)作用就愈好。因此应尽量让气隙小些，但也不能太小，否则会使加工和装配困难，运转时定转子之间易发生扫膛。四、电动机铭牌1型号中心高度越大，电动机容量越大，因此三相异步电动机按容量分类与中心高度有关。中心高度在80～315mm为小型，中心高度在315～630mm为中型，中心高度在630mm以上为大型。在同样的中心高度下，机座长则铁心长，相应的电动机容量较大。四\电动机铭牌2.额定功率PN(5.5kW)表示电动机在额定工作状态下运行时，允许输出的机械功率(kW)。3.额定电流/(11.7A)表示电动机在额定工作状态下运行时，定子电路输入的线电流(A)。4.额定电压UN(380V)

表示电动机在额定工作状态下运行时，定子电路所加的线电压(V)。三相异步电动机的额定功率Pv与其他额定数据之间有如下关系式中，cosφ为额定功率因数，η为额定效率。四\电动机铭牌5.额定转速nN(950r／min)

表示电动机在额定工作状态下运行时的转速。6.接法(220D/380Y)

表示电动机定子三相绕组与交流电源的连接方法，220D/380Y表示电源为220V时采用D接法，电源380V时采用Y接法。对Y2系列电动机而言，国家标准规定凡3kW及以下者均采用星形联结；4kW及以上者均采用三角形联结。四\电动机铭牌7.绝缘等级表示电动机各绕组及其他绝缘部件所用绝缘材料的等级。绝缘材料按耐热性能可分为7个等级，见表2-1。目前国产电动机使用的绝缘材料耐热等级为B、F、H、C四个等级。四、电动机铭牌指电动机按铭牌值工作时，可以持续运行的时间和顺序。电动机定额分连续定额、短时定额和断续定额三种。分别用Sl、S2、S3表示。

①连续定额(S1)：可连续运行

②短时定额(S2)：表示电动机按铭牌值工作时只能在规定的时间内短时运行。我国规定的短时运行时间为10、30、60及90min(分钟)4种。

③断续定额(S3)：表示电动机按铭牌值工作时，运行一段时间就要停止一段时间，周而复始地按一定周期重复运行。每一周期为10min，我国规定的负载持续率为15％、25％、40％及60％等4种(如标明40％则表示电动机工作8.定额工作制四、电动机铭牌谢谢！第三节：三相变频调速异步电动机第二章

三相异步电动机

目录通用型三相变频调速异步电动机01牵引用三相变频调速异步电动机02目录Content三相变频调速异步电动机三相变频调速异步电动机是利用改变加在电动机定子绕组上交流电源的频率和电压值来调节转速的异步电动机。三相变频调速异步电动机的基本结构、旋转原理与直接由电网电压供电的三相异步电动机相仿。三相变频调速异步电动机按用途可分为两大类：一类是通用型，主要用于机械、加工、化工、轻工等设备中，以及用作流体机械风机、水泵、压缩机的拖动电动机，如YVP系列及YTSP系列；另一类是主要用于电力机车、内燃机车、高速铁路、城市地铁、城际铁路的牵引电动机，称牵引用三相变频调速异步电动机。一、通用型三相变频调速异步电动机通用型三相变频调速异步电动机外形如图2-20所示。与一般三相异步电动机相比，其能满足高速运转的需要及抵抗高频电流的冲击，非正弦电源对电动机的结构、振动、冷却放的影响等。通常要考虑以下内容：绝缘等级最少为F级，一般用200级，并注意加强对地绝缘和线匝间绝缘防护和耐电压的冲击能力。2,减小、降低电动机运行中受到的冲击、振动。冷却方式一般采用强迫通风冷却。改善电动机在运行中对非正弦波的适应能力，通常采取：尽可能减小定子和转子的电阻，以降低对基波的铜损耗，来弥补高次谐波增加的铜损耗。为抑制高次谐波电流，适当增加电动机磁路的电阻，定子和转子磁路铁芯用半闭口或闭口槽，可以减小漏磁通。电动机主磁路一般为不饱和状态。二、牵引用三相变频调速异步电动机牵引用三相变频调速异步电动机是指用于电力机车、内燃机车、高速动车组、城市及城际轨道交通上的牵引电动机，它是驱动列车车辆动轮对的主电机，在启动、牵引及制动等各种工作状态下，都是通过电气传动控制改变电动机的转速，来实现改变列车或车辆的运行速度、牵引或制动。因此牵引电动机运行的复杂性、可靠性及运行性能直接关系到整列车的运行安全及可靠性。以前由于直流电动机的启动、调速性能较好，我国及世界各国均用直流牵引电动机作为牵引动力，但自20世纪80年代起，由于电力电子技术的飞速发展，已陆续全部改用三相交流传动系统和三相变频调速异步电动机控制，因此三相变频调速正在整个电力牵引系统(包含部分城市电车、电动汽车)占有绝对的领导地位。二、牵引用三相变频调速异步电动机1.牵引用三相变频调速异步电动机的工作特点由于电动机悬挂在动力车的转向架及车轴上，因此安装尺寸受到严格的限制，从而导致电动机本身的结构及尺寸受到严格的限制。车辆运行时，线路对车辆的一切动力影响都会传递给牵引电动机，使电动机承受较大的冲击和振动，容易使电动机工作情况恶化及零部件损坏。牵引电动机使用环境恶劣，由于它悬挂在车体下，很容易受潮、受污、受风雪雨水、南北方温差等的影响。机车、车辆一般都重载启动，而且需要有较高的速度、良好的调速性能、频繁的启动及制动性能。2.牵引用三相变频调速异步电动机的结构及特点用于和谐系列电力机车(HXD3型)上的YJ85A型牵引电动机，其外形如图2-21所示。用于地铁电动车辆上的变频调速异步牵引电动机，其外形如图2-22所示。二、牵引用三相变频调速异步电动机由于牵引用三相变频调速异步电动机须要满足上述的特殊工作条件，因此它有别于一般用途的变频调速异步电动机，具有以下主要的结构及特点。定子改善定子散热条件，定子设计成无机座化的铁芯结构，如图2-21及图2-22所示，即子铁芯外周直接露在外部空气中，电动机两侧端盖直接固定在定子铁芯两端，这样的结构大改善了定子铁芯的温升。为有利于电动机的散热，采用通风机进行强迫外通风，冷却风从动端进入，通过电动机定子铁芯轴向通风孔，转子铁芯轴向通风孔，定、转子之间的空气隙，传动端排出。定子铁芯冲片采用0.5mm的高导磁、低损耗冷轧硅钢片，工艺上要求定子铁芯与轴铁芯内外圆同时落料，以保证空气隙的均匀度，定子铁芯应牢固地固定在钢制机架内。定子槽型一般采用开口槽，这样可以在槽内嵌放成型的定子绕组，以获得良好的绝缘性能定子绕组由矩形断面的铜导线缠绕，定子绕组的绝缘等级为200级。绕组应牢固地画在铁芯槽内。线圈嵌装好后进行整体真空压力浸漆，使线圈具有良好的电气性能和机械强度。2.转子

转子铁芯与定子铁芯一起落料，外圆冲有半闭口槽，以嵌放转子绕组。转子铁芯内压在转轴上，在转子铁芯槽与内圆之间冲有两排圆形的轴向通风孔，以加强转子铁芯和转子体的散热，转子铁芯必须牢固地固定在转轴上。转子绕组为鼠笼式结构，由专用的铜合金导条与纯铜制成的短路环焊接而成，必须紧铁芯上。整个转子制作完成后，必须经过动平衡试验合格，避免高速旋转时对整台电动机带来振动3.转轴

电动机转轴是电动机中极为重要的组成部分之一，它将电动机产生的扭矩通过轮对倒钢轨，以产生牵引力，使机车运行。转轴一般用碳素钢锻制而成，并进行精加工。谢谢！第四节：三相异步电动机定子绕组简介第二章

三相异步电动机三相异步电动机定子绕组简介三相定子绕组是三相异步电动机最主要的组成部分，是通入三相交流电，产生旋转磁场，实现能量转换的关键部件，也是电动机中结构最复杂、最容易损坏的部位。三相定子绕组由许多个嵌放在三相定子铁心槽中的线圈按照一定的规律分布、排列和连接而成。其外形如图2-13所示。三相异步电动机定子绕组简介三相定子绕组组成的基本原则有：1.三相绕组的形状、尺寸、匝数及在定子铁心槽中的排放规律应一致。假定某台2极三相异步电动机定子铁心共有24槽，则每个磁极应占有12槽，一个磁极下的每相定子绕组各占有4槽。2.因为一个线圈的两条线圈边中流过的电流方向相反，它们将产生不同极性的磁极，由于一个磁极占有12个槽，因此一个线圈的一条线圈边若放在第1槽内，则另一条线圈边应放在1+12即第13槽内，由于一相绕组由4个线圈组成，因此该相绕组应分别放在第1、2、3、4和第13、14、15、16槽内。如图2-24(a)所示。二、牵引用三相变频调速异步电动机1.牵引用三相变频调速异步电动机的工作特点由于电动机悬挂在动力车的转向架及车轴上，因此安装尺寸受到严格的限制，从而导致电动机本身的结构及尺寸受到严格的限制。车辆运行时，线路对车辆的一切动力影响都会传递给牵引电动机，使电动机承受较大的冲击和振动，容易使电动机工作情况恶化及零部件损坏。牵引电动机使用环境恶劣，由于它悬挂在车体下，很容易受潮、受污、受风雪雨水、南北方温差等的影响。机车、车辆一般都重载启动，而且需要有较高的速度、良好的调速性能、频繁的启动及制动性能。2.牵引用三相变频调速异步电动机的结构及特点用于和谐系列电力机车(HXD3型)上的YJ85A型牵引电动机，其外形如图2-21所示。用于地铁电动车辆上的变频调速异步牵引电动机，其外形如图2-22所示。三相异步电动机定子绕组简介三相绕组在定子铁心槽内的分布应彼此相差120°电角度，整个定子铁心槽(24个椅占有的空间角度为360°,则每一个槽占有的空间角度为15°,相邻两相定子绕组隔开的槽数120°/15°,即为8个槽，因此另外一相绕组应放在第9、10、11、12和第21、22、23、24槽内最后一相定子绕组则放在第17、18、19、20和第5、6、7、8槽内，如图2-24(b)所示。三相子绕组在定子铁心槽内嵌放完成后的外形如图2-3所示。每相定子绕组有2个引出端，三绕组共有6个引出端，可分别接到出线端子板上，如图2-14所示。谢谢！第五节：三相异步电动机的工作特性第二章

三相异步电动机

目录仪用互感器三相异步电机运行特点01三相异步电机功率、效率和转矩02三相异步电机机械特性03目录Content仪用互感器三相异步电机运行性能04仪用互感器三相异步电机稳定运行区05一、三相异步电机运行特点1.三相异步电动机与变压器工作的异同

异步电动机的工作原理与变压器有许多相似之处，如异步电动机的定子绕组与转子绕组相当于变压器的一次绕组与二次绕组。变压器是利用电磁感应把电能从一次绕组传递给二次绕组，异步电动机定子绕组从电源吸取的能量也是靠电磁感应传递给转子，因此可以说变压器是不动的异步电动机。变压器异步电动机的主要区别有：变压器铁心中的磁场是脉动磁场，而异步电动机气隙中的磁场是i转磁场；变压器的主磁路只有接缝间隙，而异步电动机定子与转子间有空气隙存在；变压器次侧是静止的，输出电功率，异步电动机转子是转动的，输出机械功率。一、三相异步电机运行特点2.三相异步电动机的起动特点

三相异步电动机在起动瞬间，定子绕组已接通电源，但转子因惯性转速从零开始增加，时转子绕组中的感应电流很大，电流的频率也很大，转子电流由定子电流感应而来，因此定绕组电流很大，即起动电流很大，另一方面由于转子电流频率大，使转子电抗大，从而使转子路(亦即定子电路)的功率因数很低，而电动机的起动转矩T=CTΦΙ₂cosφ2,虽然I₂很大，cosφ2很低，故T也并不大。因此，三相异步电动机在起动时的特点是：起动电流大，起动功因数低，起动转矩并不很大。二、三相异步电机功率、效率和转矩P1=U1I1cosφ1×10-3

电机转轴上带动转子旋转的总机械功率PMEC为：

PMEC=Pem-PCu2电磁感应作用传递到转子上的功率，叫电磁功率，用户Pem表示，Pem=P1−PCul−PFe

1.功率及效率转轴上输出的机械功率。P2=PMEC-Pmec-PadPmec为机械摩擦损耗Pad为风的阻力及其他附加损耗1.功率及效率二、三相异步电机功率、效率和转矩异步电动机的功率流程图

1.功率及效率二、三相异步电机