關(guān)于直流電機及單相電機2.了解變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運行特性和繞組的同極性端，理解變壓器額定值的意義；3.掌握變壓器電壓、電流和阻抗變換作用；4.了解三相電壓的變換方法；本章要求：第3章電磁電器、電磁設(shè)備5.了解電磁鐵的基本工作原理及其應(yīng)用知識。1.理解磁場的基本物理量的意義，了解磁性材料的基本知識及磁路的基本定律，會分析計算交流鐵心線圈電路；第2頁,共98頁，2024年2月25日，星期天6.了解三相交流異步電動機的基本構(gòu)造和轉(zhuǎn)動原理。本章要求：7.理解三相交流異步電動機的機械特性，掌握起動和反轉(zhuǎn)的基本方法,了解調(diào)速和制動的方法。8.理解三相交流異步電動機銘牌數(shù)據(jù)的意義。第3章電磁電器、電磁設(shè)備第3頁,共98頁，2024年2月25日，星期天3.1

磁路3.1.1

磁路的基本物理量一、磁感應(yīng)強度B:

表示磁場內(nèi)某點磁場強弱和方向的物理量。磁感應(yīng)強度B的大小:磁感應(yīng)強度B的方向:

與電流的方向之間符合右手螺旋定則。磁感應(yīng)強度B的單位:

特斯拉(T)，1T=1Wb/m2

均勻磁場:

各點磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同的

磁場，也稱勻強磁場。第4頁,共98頁，2024年2月25日，星期天二、磁通磁通

：穿過垂直于B方向的面積S中的磁力線總數(shù)。

說明:

如果不是均勻磁場，則取B的平均值。在均勻磁場中

=BS或

B=/S

磁感應(yīng)強度B在數(shù)值上可以看成為與磁場方向垂直的單位面積所通過的磁通,故又稱磁通密度。磁通

的單位:韋[伯](Wb)1Wb=1V·s三、磁場強度磁場強度H

：介質(zhì)中某點的磁感應(yīng)強度B與介質(zhì)磁導(dǎo)率

之比。磁場強度H的單位：安培/米（A/m)第5頁,共98頁，2024年2月25日，星期天任意選定一個閉合回線的圍繞方向，凡是電流方向與閉合回線圍繞方向之間符合右螺旋定則的電流作為正、反之為負(fù)。

式中：是磁場強度矢量沿任意閉合線(常取磁通作為閉合回線)的線積分；

I

是穿過閉合回線所圍面積的電流的代數(shù)和。安培環(huán)路定律電流正負(fù)的規(guī)定：安培環(huán)路定律（全電流定律）I1HI2安培環(huán)路定律將電流與磁場強度聯(lián)系起來。

在均勻磁場中

Hl=IN第6頁,共98頁，2024年2月25日，星期天例:

環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的，試計算線圈內(nèi)部各點的磁場強度。解:

取磁通作為閉合回線，以其方向作為回線的圍繞方向，則有：Sx

HxIN匝第7頁,共98頁，2024年2月25日，星期天線圈匝數(shù)與電流的乘積NI

，稱為磁通勢，用字母

F表示，則有

F=NI

磁通由磁通勢產(chǎn)生，磁通勢的單位是安[培]。式中：N

線圈匝數(shù)；

lx=2

x是半徑為x的圓周長；

Hx

半徑x處的磁場強度；

NI為線圈匝數(shù)與電流的乘積。故得：Sx

HxIN匝第8頁,共98頁，2024年2月25日，星期天真空的磁導(dǎo)率為常數(shù)，用

0表示，有：四、磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率

：表示磁場媒質(zhì)磁性的物理量，衡量物質(zhì)的導(dǎo)磁能力。相對磁導(dǎo)率

r：

任一種物質(zhì)的磁導(dǎo)率

和真空的磁導(dǎo)率

0的比值。磁導(dǎo)率

的單位：亨/米（H/m）第9頁,共98頁，2024年2月25日，星期天例：環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的，磁導(dǎo)率為，試計算線圈內(nèi)部各點的磁感應(yīng)強度。解：半徑為x處各點的磁場強度為故相應(yīng)點磁感應(yīng)強度為Sx

HxIN匝由上例可見,磁場內(nèi)某點的磁場強度

H只與電流大小、線圈匝數(shù)、以及該點的幾何位置有關(guān)，與磁場媒質(zhì)的磁性(

)

無關(guān)；而磁感應(yīng)強度

B與磁場媒質(zhì)的磁性有關(guān)。第10頁,共98頁，2024年2月25日，星期天3.1.2磁性材料的磁性能1.非磁性物質(zhì)

非磁性物質(zhì)分子電流的磁場方向雜亂無章，幾乎不受外磁場的影響而互相抵消，不具有磁化特性。非磁性材料的磁導(dǎo)率都是常數(shù)，有：所以磁通

與產(chǎn)生此磁通的電流I成正比，呈線性關(guān)系。當(dāng)磁場媒質(zhì)是非磁性材料時，有：即B與H成正比，呈線性關(guān)系。由于OHB

0

r

1B=

0H(

)(I)第11頁,共98頁，2024年2月25日，星期天2.磁性物質(zhì)磁性物質(zhì)內(nèi)部形成許多小區(qū)域，其分子間存在的一種特殊的作用力使每一區(qū)域內(nèi)的分子磁場排列整齊，顯示磁性，稱這些小區(qū)域為磁疇。在外磁場作用下，磁疇方向發(fā)生變化，使之與外磁場方向趨于一致，物質(zhì)整體顯示出磁性來，稱為磁化。即磁性物質(zhì)能被磁化。磁疇外磁場在沒有外磁場作用的普通磁性物質(zhì)中，各個磁疇排列雜亂無章，磁場互相抵消，整體對外不顯磁性。磁疇第12頁,共98頁，2024年2月25日，星期天3、高導(dǎo)磁性磁性材料的磁導(dǎo)率通常都很高，即

r1(如坡莫合金，其

r可達2

105)

。磁性材料能被強烈的磁化，具有很高的導(dǎo)磁性能。磁性材料主要指鐵、鎳、鈷及其合金等。磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，如電機、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。磁性物質(zhì)的高導(dǎo)磁性被廣泛地應(yīng)用于電工設(shè)備中，如電機、變壓器及各種鐵磁元件的線圈中都放有鐵心。在這種具有鐵心的線圈中通入不太大的勵磁電流，便可以產(chǎn)生較大的磁通和磁感應(yīng)強度。第13頁,共98頁，2024年2月25日，星期天磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會隨著外磁場的增強而無限的增強。4.

磁飽和性BJ

磁場內(nèi)磁性物質(zhì)的磁化磁場的磁感應(yīng)強度曲線；B0

磁場內(nèi)不存在磁性物質(zhì)時的磁感應(yīng)強度直線；B

BJ曲線和B0直線的縱坐標(biāo)相加即磁場的B-H

磁化曲線。OHBB0BJB?a?b磁化曲線磁性物質(zhì)由于磁化所產(chǎn)生的磁化磁場不會隨著外磁場的增強而無限的增強。當(dāng)外磁場增大到一定程度時，磁性物質(zhì)的全部磁疇的磁場方向都轉(zhuǎn)向與外部磁場方向一致，磁化磁場的磁感應(yīng)強度將趨向某一定值。如圖。第14頁,共98頁，2024年2月25日，星期天

B-H

磁化曲線的特征：

Oa段：B與H幾乎成正比地增加；

ab段：B的增加緩慢下來；

b點以后：B增加很少，達到飽和。OHBB0BJB?a?b

有磁性物質(zhì)存在時，B與H不成正比，磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率

不是常數(shù)，隨H而變。

有磁性物質(zhì)存在時，

與I不成正比。

磁性物質(zhì)的磁化曲線在磁路計算上極為重要，其為非線性曲線，實際中通過實驗得出。

OHB,

B

磁化曲線B和

與H的關(guān)系第15頁,共98頁，2024年2月25日，星期天5

磁滯性磁性材料在交變磁場中反復(fù)磁化，其B-H關(guān)系曲線是一條回形閉合曲線，稱為磁滯回線。磁滯性：磁性材料中磁感應(yīng)強度B的變化總是滯后于外磁場變化的性質(zhì)。磁滯回線OHB????BrHc剩磁感應(yīng)強度Br(剩磁)：

當(dāng)線圈中電流減小到零(H=0)時，鐵心中的磁感應(yīng)強度。矯頑磁力Hc：

使B=0所需的H值。磁性物質(zhì)不同，其磁滯回線和磁化曲線也不同。第16頁,共98頁，2024年2月25日，星期天幾種常見磁性物質(zhì)的磁化曲線a

鑄鐵b

鑄鋼c硅鋼片O0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0103H/(A/m)H/(A/m)12345678910103B/T1.81.61.41.21.00.80.60.40.2ababcc第17頁,共98頁，2024年2月25日，星期天按磁性物質(zhì)的磁性能，磁性材料分為三種類型：(1)軟磁材料具有較小的矯頑磁力，磁滯回線較窄。一般用來制造電機、電器及變壓器等的鐵心。常用的有鑄鐵、硅鋼、坡莫合金即鐵氧體等。(2)永磁材料具有較大的矯頑磁力，磁滯回線較寬。一般用來制造永久磁鐵。常用的有碳鋼及鐵鎳鋁鈷合金等。(3)矩磁材料具有較小的矯頑磁力和較大的剩磁，磁滯回線接近矩形，穩(wěn)定性良好。在計算機和控制系統(tǒng)中用作記憶元件、開關(guān)元件和邏輯元件。常用的有鎂錳鐵氧體等。第18頁,共98頁，2024年2月25日，星期天3.1.3磁路的概念一、磁路的概念在電機、變壓器及各種鐵磁元件中常用磁性材料做成一定形狀的鐵心。鐵心的磁導(dǎo)率比周圍空氣或其它物質(zhì)的磁導(dǎo)率高的多，磁通的絕大部分經(jīng)過鐵心形成閉合通路，磁通的閉合路徑稱為磁路。+–NIfNSS直流電機的磁路交流接觸器的磁路第19頁,共98頁，2024年2月25日，星期天二、磁路的歐姆定律磁路的歐姆定律是分析磁路的基本定律環(huán)形線圈如圖，其中媒質(zhì)是均勻的，磁導(dǎo)率為，試計算線圈內(nèi)部的磁通

。解：根據(jù)安培環(huán)路定律，有設(shè)磁路的平均長度為l，則有1.引例Sx

HxIN匝第20頁,共98頁，2024年2月25日，星期天式中：F=NI

為磁通勢，由其產(chǎn)生磁通；

Rm

稱為磁阻，表示磁路對磁通的阻礙作用；

l為磁路的平均長度；

S

為磁路的截面積。2.磁路的歐姆定律若某磁路的磁通為，磁通勢為F

，磁阻為Rm，則即有：此即磁路的歐姆定律。第21頁,共98頁，2024年2月25日，星期天3.磁路與電路的比較磁路磁通勢F磁通

磁阻電路電動勢E電流密度J電阻磁感應(yīng)強度B電流I

NI+_EIR第22頁,共98頁，2024年2月25日，星期天4.磁路分析的特點(1)在處理電路時不涉及電場問題，在處理磁路時離不開磁場的概念；(2)在處理電路時一般可以不考慮漏電流，在處理磁路時一般都要考慮漏磁通；(3)磁路歐姆定律和電路歐姆定律只是在形式上相似。由于

不是常數(shù)，其隨勵磁電流而變，磁路歐姆定律不能直接用來計算，只能用于定性分析；(4)在電路中，當(dāng)E=0時，I=0；但在磁路中，由于有剩磁，當(dāng)F=0時，

不為零；第23頁,共98頁，2024年2月25日，星期天三、磁路的分析計算主要任務(wù):預(yù)先選定磁性材料中的磁通

(或磁感應(yīng)強度)，按照所定的磁通、磁路各段的尺寸和材料,求產(chǎn)生預(yù)定的磁通所需要的磁通勢F=NI

，確定線圈匝數(shù)和勵磁電流。基本公式:設(shè)磁路由不同材料或不同長度和截面積的

n

段組成，則基本公式為：即第24頁,共98頁，2024年2月25日，星期天基本步驟:（由磁通

求磁通勢F=NI

）(1)求各段磁感應(yīng)強度Bi

各段磁路截面積不同，通過同一磁通

，故有：(2)求各段磁場強度

Hi

根據(jù)各段磁路材料的磁化曲線Bi=f(Hi),求B1，

B2

，……相對應(yīng)的H1，H2

，……。(3)計算各段磁路的磁壓降（Hi

li

）(4)根據(jù)下式求出磁通勢（NI

）第25頁,共98頁，2024年2月25日，星期天例1:一個具有閉合的均勻的鐵心線圈，其匝數(shù)為300，鐵心中的磁感應(yīng)強度為0.9T，磁路的平均長度為

45cm，試求：(1)鐵心材料為鑄鐵時線圈中的電流;(2)鐵心材料為硅鋼片時線圈中的電流。解：（1）查鑄鐵材料的磁化曲線，當(dāng)B=0.9T時，(2)查硅鋼片材料的磁化曲線，當(dāng)B=0.9T時，磁場強度H=9000A/m，則磁場強度

H=260A/m，則結(jié)論：如果要得到相等的磁感應(yīng)強度，采用磁導(dǎo)率高的鐵心材料，可以降低線圈電流，減少用銅量。第26頁,共98頁，2024年2月25日，星期天如線圈中通有同樣大小的電流0.39A，則鐵心中的磁場強度是相等的，都是260A/m。查磁化曲線可得，在例1(1)，(2)兩種情況下，如線圈中通有同樣大小的電流0.39A，要得到相同的磁通

，鑄鐵材料鐵心的截面積和硅鋼片材料鐵心的截面積，哪一個比較?。俊痉治觥?/p>

B硅鋼是B鑄鐵的17倍。因

=BS，如要得到相同的磁通

，則鑄鐵鐵心的截面積必須是硅鋼片鐵心的截面積的17倍。B鑄鐵=0.05T、B硅鋼=0.9T,結(jié)論：如果線圈中通有同樣大小的勵磁電流，要得到相等的磁通，采用磁導(dǎo)率高的鐵心材料，可使鐵心的用鐵量大為降低。第27頁,共98頁，2024年2月25日，星期天查鑄鋼的磁化曲線，

B=0.9T時，磁場強度H1=500A/m例2:

有一環(huán)形鐵心線圈，其內(nèi)徑為10cm，外徑為

5cm，鐵心材料為鑄鋼。磁路中含有一空氣隙，其長度等于0.2cm。設(shè)線圈中通有1A的電流，如要得到0.9T的磁感應(yīng)強度，試求線圈匝數(shù)。解:空氣隙的磁場強度鑄鋼鐵心的磁場強度，鐵心的平均長度磁路的平均總長度為第28頁,共98頁，2024年2月25日，星期天對各段有總磁通勢為線圈匝數(shù)為

磁路中含有空氣隙時，由于其磁阻較大，磁通勢幾乎都降在空氣隙上面。結(jié)論：當(dāng)磁路中含有空氣隙時，由于其磁阻較大，要得到相等的磁感應(yīng)強度，必須增大勵磁電流（設(shè)線圈匝數(shù)一定）。第29頁,共98頁，2024年2月25日，星期天3.2

交流鐵心線圈電路3.2.1電磁關(guān)系

–+e–+e

+–uNi（磁通勢）主磁通

：通過鐵心閉合的磁通。漏磁通

：經(jīng)過空氣或其它非導(dǎo)磁媒質(zhì)閉合的磁通。線圈鐵心

i，鐵心線圈的漏磁電感

與i不是線性關(guān)系。第30頁,共98頁，2024年2月25日，星期天電壓電流關(guān)系根據(jù)KVL:

+––+–+ee

uNi式中：R是線圈導(dǎo)線的電阻L

是漏磁電感

當(dāng)u是正弦電壓時，其它各電壓、電流、電動勢可視作正弦量，則電壓、電流關(guān)系的相量式為：第31頁,共98頁，2024年2月25日，星期天設(shè)主磁通則有效值

由于線圈電阻

R

和感抗X

（或漏磁通

）較小，其電壓降也較小，與主磁電動勢E相比可忽略，故有式中：Bm是鐵心中磁感應(yīng)強度的最大值，單位[T]；

S是鐵心截面積，單位[m2]。第32頁,共98頁，2024年2月25日，星期天3.2.2功率損耗交流鐵心線圈的功率損耗主要有銅損和鐵損兩種。1.銅損（

Pcu）在交流鐵心線圈中,線圈電阻R上的功率損耗稱銅損，用

Pcu表示。

Pcu=RI2式中：R是線圈的電阻；I是線圈中電流的有效值。2.鐵損（

PFe）在交流鐵心線圈中，處于交變磁通下的鐵心內(nèi)的功率損耗稱鐵損，用

PFe

表示。鐵損由磁滯和渦流產(chǎn)生。

+–ui第33頁,共98頁，2024年2月25日，星期天（1）磁滯損耗（

Ph）由磁滯所產(chǎn)生的能量損耗稱為磁滯損耗（

Ph）。磁滯損耗的大?。簡挝惑w積內(nèi)的磁滯損耗正比與磁滯回線的面積和磁場交變的頻率f。OHB

磁滯損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。

減少磁滯損耗的措施：選用磁滯回線狹小的磁性材料制作鐵心。變壓器和電機中使用的硅鋼等材料的磁滯損耗較低。設(shè)計時應(yīng)適當(dāng)選擇值以減小鐵心飽和程度。第34頁,共98頁，2024年2月25日，星期天(2)渦流損耗（

Pe）渦流損耗:由渦流所產(chǎn)生的功率損耗。

渦流：交變磁通在鐵心內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，稱為渦流。渦流在垂直于磁通的平面內(nèi)環(huán)流。渦流損耗轉(zhuǎn)化為熱能，引起鐵心發(fā)熱。減少渦流損耗措施：提高鐵心的電阻率。鐵心用彼此絕緣的鋼片疊成，把渦流限制在較小的截面內(nèi)。

鐵心線圈交流電路的有功功率為：第35頁,共98頁，2024年2月25日，星期天先將實際鐵心線圈的線圈電阻R、漏磁感抗X

分出，得到用理想鐵心線圈表示的電路；

+––+uiRX

++––uRu

實際鐵心線圈電路理想鐵心線圈電路線圈電阻漏磁感抗

+––+–+ee

ui三、等效電路用一個不含鐵心的交流電路來等效替代鐵心線圈交流電路。等效條件：在同樣電壓作用下，功率、電流及各量之間的相位關(guān)系保持不變。第36頁,共98頁，2024年2月25日，星期天理想鐵心線圈的等效電路理想鐵心線圈有能量的損耗和儲放，可用具有電阻R0和感抗X0串聯(lián)的電路等效。+––+uiRX

++––uRu

X0

R0

式中：

PFe為鐵損，QFe為鐵心儲放能量的無功功率。故有：

+––+–+ee

u理想鐵心線圈的等效電路理想鐵心線圈有能量的損耗和儲放，可用具有電阻R0和感抗X0串聯(lián)的電路等效。其中：電阻R0是和鐵心能量損耗(鐵損)相應(yīng)的等效電阻，感抗X0是和鐵心能量儲放相應(yīng)的等效感抗。其參數(shù)為：等效電路第37頁,共98頁，2024年2月25日，星期天例1:

有一交流鐵心線圈，電源電壓U=220V電路中電流I=4A，功率表讀數(shù)P=100W，頻率f=50Hz，漏磁通和線圈電阻上的電壓降可忽略不計，試求:(1)鐵心線圈的功率因數(shù)；（2）鐵心線圈的等效電阻和感抗。解:(1)(2)鐵心線圈的等效阻抗模為等效電阻為等效感抗為第38頁,共98頁，2024年2月25日，星期天例2:

要繞制一個鐵心線圈，已知電源電壓U=220V，頻率f=50Hz，今量得鐵心截面為30.2cm2,鐵心由硅鋼片疊成，設(shè)疊片間隙系數(shù)為0.91(一般取0.9~0.93)。（1）如取

Bm=1.2T，問線圈匝數(shù)應(yīng)為多少?(2)如磁路平均長度為60cm,問勵磁電流應(yīng)多大?鐵心的有效面積為(1)線圈匝數(shù)為(2)查磁化曲線圖，Bｍ=1.2T時,Ｈｍ=700Ａ／ｍ，則解:第39頁,共98頁，2024年2月25日，星期天3.3

變壓器的原理和應(yīng)用一、概述變壓器是一種常見的電氣設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子線路中應(yīng)用廣泛。變電壓：電力系統(tǒng)

變阻抗：電子線路中的阻抗匹配變電流：電流互感器

變壓器的主要功能有：在能量傳輸過程中，當(dāng)輸送功率P=UIcos

及負(fù)載功率因數(shù)cos

一定時：電能損耗小節(jié)省金屬材料（經(jīng)濟）3.3.1變壓器空載運行U

I

P=I2RlI

S第40頁,共98頁，2024年2月25日，星期天電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實現(xiàn)節(jié)能并保證用電安全。具體如下：

發(fā)電廠10.5kV輸電線220kV升壓儀器36V降壓…實驗室380/220V降壓變電站

10kV降壓降壓第41頁,共98頁，2024年2月25日，星期天變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的磁路繞組：一次繞組二次繞組單相變壓器+–+–由高導(dǎo)磁硅鋼片疊成厚0.35mm或0.5mm鐵心變壓器的電路一次繞組N1二次繞組N2鐵心第42頁,共98頁，2024年2月25日，星期天變壓器的結(jié)構(gòu)第43頁,共98頁，2024年2月25日，星期天變壓器的分類電壓互感器電流互感器按用途分電力變壓器(輸配電用)儀用變壓器整流變壓器按相數(shù)分三相變壓器單相變壓器按制造方式殼式心式變壓器符號第44頁,共98頁，2024年2月25日，星期天二、變壓器的工作原理單相變壓器+–+–一次繞組N1二次繞組N2鐵心一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。第45頁,共98頁，2024年2月25日，星期天(1)空載運行情況1.電磁關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)開路。+–+–+–+–+–

1

i0(i0N1)

1空載時，鐵心中主磁通

是由一次繞組磁通勢產(chǎn)生的。第46頁,共98頁，2024年2月25日，星期天(2)帶負(fù)載運行情況1.電磁關(guān)系一次側(cè)接交流電源，二次側(cè)接負(fù)載。+–+–+–

1

1i1(i1N1)i1i2(i2N2)

2有載時，鐵心中主磁通

是由一次、二次繞組磁通勢共同產(chǎn)生的合成磁通。

2i2+–e2+–e2+–u2

Z

第47頁,共98頁，2024年2月25日，星期天2.電壓變換（設(shè)加正弦交流電壓）有效值:同理：主磁通按正弦規(guī)律變化，設(shè)為則(1)一次、二次側(cè)主磁通感應(yīng)電動勢第48頁,共98頁，2024年2月25日，星期天根據(jù)KVL：變壓器一次側(cè)等效電路如圖由于電阻

R1和感抗X1(或漏磁通)較小,其兩端的電壓也較小,與主磁電動勢E1比較可忽略不計，則–––+++(2)一次、二次側(cè)電壓式中R1為一次側(cè)繞組的電阻;

X1=

L1為一次側(cè)繞組的感抗(漏磁感抗，由漏磁產(chǎn)生)。第49頁,共98頁，2024年2月25日，星期天（匝比）K為變比對二次側(cè)，根據(jù)KVL：結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。式中R2為二次繞組的電阻;

X2=

L2為二次繞組的感抗；為二次繞組的端電壓。變壓器空載時:+–u2+–+–+–

i1i2+–e2+–e2式中U20為變壓器空載電壓。故有第50頁,共98頁，2024年2月25日，星期天三相電壓的變換ABCXYZabczyx1)三相變壓器的結(jié)構(gòu)高壓繞組：A-XB-YC-ZX、Y、Z：尾端A、B、C：首端低壓繞組：a-xb-yc-za、b、c：首端x、y、z：尾端2)三相變壓器的聯(lián)結(jié)方式聯(lián)結(jié)方式：高壓繞組接法低壓繞組接法三相配電變壓器動力供電系統(tǒng)（井下照明）高壓、超高壓供電系統(tǒng)常用接法:第51頁,共98頁，2024年2月25日，星期天（1）三相變壓器Y/Y0聯(lián)結(jié)線電壓之比：ACBbca+–+–+–+–第52頁,共98頁，2024年2月25日，星期天（2）三相變壓器Y0/

聯(lián)結(jié)線電壓之比：ACBabc+–+–+–第53頁,共98頁，2024年2月25日，星期天3.電流變換(一次、二次側(cè)電流關(guān)系)有載運行可見，鐵心中主磁通的最大值

m在變壓器空載和有載時近似保持不變。即有不論變壓器空載還是有載，一次繞組上的阻抗壓降均可忽略，故有由上式，若U1、f不變，則

m基本不變，近于常數(shù)。空載：有載：+–|Z|+–+–+–第54頁,共98頁，2024年2月25日，星期天一般情況下：I0(2~3)%I1N很小可忽略。或結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比?；颍?.提供產(chǎn)生

m的磁勢2.提供用于補償作用

的磁勢磁勢平衡式：空載磁勢有載磁勢第55頁,共98頁，2024年2月25日，星期天4.阻抗變換由圖可知：結(jié)論：變壓器一次側(cè)的等效阻抗模，為二次側(cè)所帶負(fù)載的阻抗模的K2倍。+–+–+–第56頁,共98頁，2024年2月25日，星期天(1)

變壓器的匝數(shù)比應(yīng)為：信號源R0RL+–R0+–+–解:例1:

如圖，交流信號源的電動勢E=120V，內(nèi)阻R0=800

，負(fù)載為揚聲器，其等效電阻為RL=8

。要求:（1）當(dāng)RL折算到原邊的等效電阻時，求變壓器的匝數(shù)比和信號源輸出的功率；（2）當(dāng)將負(fù)載直接與信號源聯(lián)接時,信號源輸出多大功率？第57頁,共98頁，2024年2月25日，星期天信號源的輸出功率：電子線路中，常利用阻抗匹配實現(xiàn)最大輸出功率。結(jié)論：接入變壓器以后，輸出功率大大提高。原因：滿足了最大功率輸出的條件：（2）將負(fù)載直接接到信號源上時，輸出功率為：第58頁,共98頁，2024年2月25日，星期天例2:

有一機床照明變壓器,50VA,U1=380V,U2=36V，其繞組已燒毀，要拆去重繞。今測得其鐵心截面積為22mm

41mm（如圖）。鐵心材料是0.35mm厚的硅鋼片。試計算一次、二次繞組匝數(shù)及導(dǎo)線線徑。22mm厚41mm解:鐵心的有效截面積為式中0.9為鐵心疊片間隙系數(shù)．對0.35mm的硅鋼片，可取Bm=1.1T一次繞組匝數(shù)為第59頁,共98頁，2024年2月25日，星期天二次繞組匝數(shù)為（設(shè)U20=1.05U2）二次繞組電流為一次繞組電流為導(dǎo)線直徑計算公式式中，J是電流密度，一般取J

＝2.5A/mm2。第60頁,共98頁，2024年2月25日，星期天二次繞組線徑為一次繞組線徑為第61頁,共98頁，2024年2月25日，星期天1）變壓器的型號5.變壓器的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)SJL1000/10

變壓器額定容量(KVA)

鋁線圈

冷卻方式J:油浸自冷式F:風(fēng)冷式相數(shù)S:三相D:單相

高壓繞組的額定電壓(KV)

第62頁,共98頁，2024年2月25日，星期天2）額定值

額定電壓U1N、U2N

變壓器二次側(cè)開路（空載）時，一次、二次側(cè)繞組允許的電壓值單相：U1N，一次側(cè)電壓，

U2N，二次側(cè)空載時的電壓三相：U1N、U2N，一次、二次側(cè)的線電壓

額定電流I1N、I2N

變壓器滿載運行時，一次、二次側(cè)繞組允許的電流值。單相：一次、二次側(cè)繞組允許的電流值三相：一次、二次側(cè)繞組線電流第63頁,共98頁，2024年2月25日，星期天

額定容量

SN

傳送功率的最大能力。單相：三相：容量SN

輸出功率P2

一次側(cè)輸入功率P1

輸出功率P2注意：變壓器幾個功率的關(guān)系（單相）效率容量：一次側(cè)輸入功率：輸出功率：變壓器運行時的功率取決于負(fù)載的性質(zhì)2)額定值第64頁,共98頁，2024年2月25日，星期天使用時，改變滑動端的位置，便可得到不同的輸出電壓。實驗室中用的調(diào)壓器就是根據(jù)此原理制作的。注意：一次、二次側(cè)千萬不能對調(diào)使用，以防變壓器損壞。因為N變小時，磁通增大，電流會迅速增加。3.3.5

特殊變壓器1.自耦變壓器ABP+–+–第65頁,共98頁，2024年2月25日，星期天二次側(cè)不能短路，以防產(chǎn)生過流；2.鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時，在二次側(cè)出現(xiàn)高壓。使用注意事項：電壓表被測電壓=電壓表讀數(shù)

N1/N22.電壓互感器實現(xiàn)用低量程的電壓表測量高電壓VR

N1（匝數(shù)多）保險絲

N2（匝數(shù)少）~u（被測電壓）第66頁,共98頁，2024年2月25日，星期天電流表被測電流=電流表讀數(shù)

N2/N1二次側(cè)不能開路，以防產(chǎn)生高電壓；2.鐵心、低壓繞組的一端接地，以防在絕緣損壞時，在二次側(cè)出現(xiàn)過壓。使用注意事項：3.電流互感器實現(xiàn)用低量程的電流表測量大電流（被測電流）N1（匝數(shù)少）N2（匝數(shù)多）ARi1i2第67頁,共98頁，2024年2月25日，星期天電動機的分類：鼠籠式異步交流電動機授課內(nèi)容：

基本結(jié)構(gòu)、工作原理、機械特性、控制方法

電動機交流電動機直流電動機三相電動機單相電動機同步電動機異步電動機他勵、并勵電動機串勵、復(fù)勵電動機交流電動機第68頁,共98頁，2024年2月25日，星期天

單相異步電動機主要應(yīng)用于電動工具、洗衣機、電冰箱、空調(diào)、電風(fēng)扇等小功率電器中。單相異步電動機的定子中放置單相繞組,轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式。定子繞組中通入單相交流電后,形成脈動磁場，若不采取措施，將無法獲得所需的起動轉(zhuǎn)矩。定子定子繞組轉(zhuǎn)子AA'

NS一、單相異步電動機的工作原理3.5

單相異步電動機第69頁,共98頁，2024年2月25日，星期天

定子繞組產(chǎn)生的脈動磁場

，可用正、反兩個旋轉(zhuǎn)磁場合成來等效。即

+

-

m=

+

-=t

O第70頁,共98頁，2024年2月25日，星期天脈動磁場的分解④⑥⑧⑧

③⑦⑦⑨⑨⑥⑤②①

+

-

①

-

+

+

-

②③④⑤

第71頁,共98頁，2024年2月25日，星期天正反向旋轉(zhuǎn)磁場的合成轉(zhuǎn)矩特性合成轉(zhuǎn)矩(正向)起動轉(zhuǎn)矩為零(反向)正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)反第72頁,共98頁，2024年2月25日，星期天

....F鼠籠式轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及電流

當(dāng)定子繞組產(chǎn)生的合成磁場增加時，根據(jù)右手螺旋定則和左手定則，可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)條左、右受力大小相等方向相反，所以沒有起動轉(zhuǎn)矩。AA'第73頁,共98頁，2024年2月25日，星期天為了獲得所需的起動轉(zhuǎn)矩，單相異步電動機的定子進行了特殊設(shè)計。常用的單相異步電動機有電容分相式異步電動機和罩極式異步電動機。他們都采用鼠籠式轉(zhuǎn)子，但定子結(jié)構(gòu)不同。二、電容分相式異步電動機

電容分相式異步電動機的定子中放置有兩個繞組，一個是工作繞組A–A'，另一個是起動繞組B–B',兩個繞組在空間相隔90o。起動時，B–B'繞組經(jīng)電容接電源，兩個繞組的電流相位相差近90o，即可獲得所需的旋轉(zhuǎn)磁場。第74頁,共98頁，2024年2月25日，星期天電容分相式異步電動機iAS??ABB'???A

~iB設(shè)兩相電流為兩相電流正弦波形如圖所示。工作繞組iBiAO起動繞組第75頁,共98頁，2024年2月25日，星期天ABB'A'ABB'A'ABB'A'兩相旋轉(zhuǎn)磁場動畫450900iBiAO第76頁,共98頁，2024年2月25日，星期天S???ABB'???iAiBA

12~實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的電路改變電容C的串聯(lián)位置，可使單相異步電動機反轉(zhuǎn)。將開關(guān)S合在位置1，電容C與B繞組串聯(lián)，電流iB較iA超前近90

；當(dāng)將S切換到位置2，電容C與A繞組串聯(lián)，電流iA

較iB

超前近90

。這樣就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，從而實現(xiàn)電動機的反轉(zhuǎn)。電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來后，利用離心力將開關(guān)S斷開(S是離心開關(guān))，使起動繞組B–B′斷電。M~第77頁,共98頁，2024年2月25日，星期天

三相異步電動機在運行過程中，若其中一相與電源斷開，就成為單相電動機運行。此時電動機仍將繼續(xù)轉(zhuǎn)動。若此時還帶動額定負(fù)載，則勢必超過額定電流，時間一長，會使電動機燒壞。這種情況往往不易察覺，在使用電動機時必須注意。如果三相異步電動機在起動前就斷了一線，則不能起動，此時只能聽到嗡嗡聲，這時電流很大，時間長了，也會使電動機燒壞。三、三相異步電動機的單相運行第78頁,共98頁，2024年2月25日，星期天

解：電動機電磁轉(zhuǎn)矩T

U12，當(dāng)電源電壓下降低時，電磁轉(zhuǎn)矩減小，使轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率增加，轉(zhuǎn)子電流和定子電流都會增大。穩(wěn)定時電磁轉(zhuǎn)矩等于機械負(fù)載轉(zhuǎn)矩，但轉(zhuǎn)矩降低了，定、轉(zhuǎn)子電流卻增大了。過程如下：使T=TC。

例：三相異步電動機在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下運行時，如電源電壓降低，電動機的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速有無變化？第79頁,共98頁，2024年2月25日，星期天3.6

直流電動機直流電動機雖然比三相交流異步電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修也不便，但由于它的調(diào)速性能較好和起動轉(zhuǎn)矩較大，因此，對調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機械或者需要較大起動轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機械往往采用直流電動機驅(qū)動。直流電機的優(yōu)點：

(1)調(diào)速性能好,調(diào)速范圍廣,易于平滑調(diào)節(jié)。

(2)起動、制動轉(zhuǎn)矩大,易于快速起動、停車。

(3)易于控制。應(yīng)用:

(1)軋鋼機、電氣機車、中大型龍門刨床、礦山豎井提升機以及起重設(shè)備等調(diào)速范圍大的大型設(shè)備。

(2)用蓄電池做電源的地方，如汽車、拖拉機等第80頁,共98頁，2024年2月25日，星期天3.6.1

直流電動機的構(gòu)造極掌極心勵磁繞組機座轉(zhuǎn)子直流電動機的磁極和磁路直流電機由定子(磁極)、轉(zhuǎn)子(電樞)和機座等部分構(gòu)成。SN++++N+++++S+++第81頁,共98頁，2024年2月25日，星期天2.轉(zhuǎn)子(電樞)

由鐵心、繞組（線圈）、換向器組成。1.磁極永磁式:

由永久磁鐵做成。勵磁式:

磁極上繞線圈，線圈中通過直流電，形成電磁鐵。勵磁:

磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱為勵磁。電樞鐵心：由硅鋼片疊裝而成。電樞繞組：單個繞組元件組成。用來在電機中產(chǎn)生磁場。第82頁,共98頁，2024年2月25日，星期天1.他勵電動機勵磁繞組和電樞繞組分別由兩個直流電源供電。二、直流電機的分類直流電機按照勵磁方式可分為他勵電動機、并勵電動機、串勵電動機和復(fù)勵電動機2.并勵電動機勵磁繞組和電樞繞組并聯(lián)，由一個直流電源供電。UUfIaM+_+_If他勵I(lǐng)aUM+_If+_IE并勵第83頁,共98頁，2024年2月25日，星期天4.復(fù)勵電動機勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。3.串勵電動機勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。串勵UIa+_IfM復(fù)勵U+_IMIa第84頁,共98頁，2024年2月25日，星期天三直流電機的基本工作原理第85頁,共98頁，2024年2月25日，星期天IU–+SbNacd直流電從兩電刷之間通入電樞繞組，電樞電流方向如圖所示。由于換向片和電源固定聯(lián)接，無論線圈怎樣轉(zhuǎn)動，總是S極有效邊的電流方向向里,N極有效邊的電流方向向外。電動機電樞繞組通電后中受力(左手定則)按順時針方向旋轉(zhuǎn)。U–+U–+電刷換向片U–+IFFTn換向器作用：將外部直流電轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的直流電，以保持轉(zhuǎn)矩方向不變。第86頁,共98頁，2024年2月25日，星期天U–+EETnSbNdFFacII換向片電刷線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由右手定則，感應(yīng)電動勢的方向與電流的方向相反。KE:

與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)n:

電動機轉(zhuǎn)速

：磁通1.電樞感應(yīng)電動勢

E=KEn第87頁,共98頁，2024年2月25日，星期天U–+EETnSbNdFFacII換向片電刷由圖可知，電樞感應(yīng)電動勢E與電樞電流或外加電壓方向總是相反，所以稱反電勢。式中：U—外加電壓

Ra

—繞組電阻2.電樞回路電壓平衡式–RaIaE+–+UM第88頁,共98頁，2024年2月25日，星期天KT:與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)

:

線圈所處位置的磁通Ia：電樞繞組中的電流3.電磁轉(zhuǎn)矩單位:

(韋伯)，Ia

(安)，T(牛頓?米)直流電動機電樞繞組中的電流(電樞電流