第一章直流電機(jī)

本章以直流電機(jī)為主要討論對(duì)象，分析直流電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)、電路、磁路、運(yùn)行

原理及換向等問(wèn)題，為電力拖動(dòng)系統(tǒng)提供元件的性能知識(shí)。

(1)旋轉(zhuǎn)電機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的機(jī)電裝置

(2)電動(dòng)機(jī)-一把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能

一.直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：

1.調(diào)速性能好2.啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大

二.直流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)：

1.制作工藝復(fù)雜2.生產(chǎn)成本較高3.維護(hù)較困難4.可靠性較

差

三.發(fā)展趨勢(shì)

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展

特別是大功率電力電子器件問(wèn)世，微電子技術(shù)以及控制技術(shù)發(fā)展

直流發(fā)電機(jī)有逐步被整流電源取代的趨勢(shì)

直流電動(dòng)機(jī)被交流電動(dòng)機(jī)取代的趨勢(shì)

第一節(jié)直流電機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)

*直流發(fā)電機(jī)的工作原理

*直流電動(dòng)機(jī)的工作原理

*電機(jī)的可逆運(yùn)行原理

一、直流電機(jī)的工作原理

1、電磁感應(yīng)定理

在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體將會(huì)感應(yīng)電勢(shì)，若磁場(chǎng)、導(dǎo)體和導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向三者互相

垂直(圖1-la),

符號(hào)物理量單位

B磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度Wb/m2

V導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度米/秒

1導(dǎo)體有效長(zhǎng)度m

e感應(yīng)電勢(shì)V|

V

圖1Tb

電勢(shì)的方向（圖ITa）用右手定則（圖1Tb）確定

2.電磁力定律

載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將會(huì)受到力的作用，若磁場(chǎng)與載流導(dǎo)體互相垂直（圖ITc）,

作用在導(dǎo)體上的電磁力大小為：f=B?1?i

符號(hào)物理量單位

I導(dǎo)體中的電流A

1導(dǎo)體有效長(zhǎng)度m

f電磁力N|

圖1-d力的方向用左手定則

（-）直流發(fā)電機(jī)的工作原理

1.直流發(fā)電機(jī)的原理模型

1）交變電勢(shì)產(chǎn)生

圖LLA直流發(fā)電機(jī)工作原理

電刷引出電勢(shì)元件感應(yīng)電勢(shì)

S1.1.B直流發(fā)電機(jī)工作原理

請(qǐng)看動(dòng)畫(huà)

2）直流電勢(shì)產(chǎn)生

請(qǐng)看動(dòng)畫(huà)

3）發(fā)電機(jī)工作原理

用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞使之逆時(shí)針?lè)较蚝闼俎D(zhuǎn)動(dòng)，線圈邊ab和cd分

別切割不同極性磁極下的磁力線，感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)

直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)，

靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時(shí)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì)

4）換向器（圖L1.3）和電刷配合（圖1.1.4）的換向作用

一扶向片；2-$3；3-她疑后；

4-套耳；

換向片換向器的切面圖

4

1-刷握2-銅絲善

3-壓緊彈簧4-電刷

圖L1.4電刷裝置

圖1.1.3換向器的構(gòu)造

因?yàn)殡娝通過(guò)換向片所引出的電動(dòng)勢(shì)

始終是切割N極磁力線的線圈邊中的電動(dòng)勢(shì)

所以電刷A始終有正極性，同樣道理，電刷B始終有負(fù)極性

所以電刷端能引出方向不變但大小變化的脈振電動(dòng)勢(shì)

5）結(jié)論

線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是一種交變電動(dòng)勢(shì)

而在電刷AB端的電動(dòng)勢(shì)卻是直流電動(dòng)勢(shì)

（二）直流電動(dòng)機(jī)的工作原理

1.直流電動(dòng)機(jī)的原理模型（圖1.1.5）

卻.1.5直流電動(dòng)機(jī)工作原理

要使電樞受到一個(gè)方向不變的電磁轉(zhuǎn)矩，關(guān)鍵在于：當(dāng)線圈邊在不同極性的磁

極下，如何將流過(guò)線圈中的電流方向及時(shí)地加以變換，

即進(jìn)行所謂“換向”。

為此必須增添一個(gè)叫做換向器的裝置，換向器配合電刷可保證每個(gè)極下線圈邊

中電流始終是一個(gè)方向，就可以使電動(dòng)機(jī)能連續(xù)的旋轉(zhuǎn),這就是直流電動(dòng)機(jī)的

工作原理

請(qǐng)看動(dòng)畫(huà)

（三）電機(jī)的可逆運(yùn)行原理

從上述基本電磁情況來(lái)看：一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行,也

可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行,這種原理在電機(jī)理論中稱為可逆原理

二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)電機(jī)結(jié)構(gòu)形式，必須有滿足電磁和機(jī)械兩方面要求的結(jié)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)電機(jī)必須具備靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)兩大部

電刷裝置機(jī)座主磁極端蓋

電樞繞組

圖1.1.6直流電機(jī)結(jié)構(gòu)

L直流電機(jī)靜止部分稱作定子

作用一產(chǎn)生磁場(chǎng)

由主磁極、換向極、機(jī)座和電刷裝置等組成

2.直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分稱作轉(zhuǎn)子（通常稱作電

樞）

圖LL7

圖LL7直流電機(jī)電樞照片

作用一產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

由電樞鐵心和電樞繞組、換向器、軸和風(fēng)扇等組成

1-><??1-M*?

>?**?

一也知，*??內(nèi)都.

7—0，長(zhǎng)，tk-Hiwa.

■一■此??1。-N或

r1甌HIM斯玷物用

(-)直流電機(jī)的靜止部分

1.主磁極圖1.1.9

圖LL9主磁極

1主極鐵心2勵(lì)磁宴組3機(jī)殼

主磁極是一種電磁鐵

用廠1.5毫米厚的鋼板沖片疊壓緊固而成的鐵心

2.換向極(又稱附加極或間極)換向極圖片圖1.1.10

摸:向根鐵心

換向極余組

圖1.1.10換向極

圖1.1.1主磁極和換向極示意圖

作用一改善換向

換向極裝在兩主磁極之間，也是由鐵心和繞組構(gòu)成

鐵心一般用整塊鋼或鋼板加工而成；換向極繞組與電樞繞組串聯(lián)

3.機(jī)座機(jī)座通常由鑄鐵或厚鐵板焊成

有兩個(gè)作用：1）固定主磁極、換向極和端蓋；2）作為磁路的?部分。

機(jī)座中有磁通經(jīng)過(guò)的部分稱為磁瓶

4.電刷裝置（圖1.1.12）

國(guó)1.1.12電制裝近

1—2—?jiǎng)偨鈇3—!i皿貨壓拔4--1KBS.5—

作用一把直流電壓、直流電流引入或引出

由電刷（圖L1.13）、刷握、刷桿座和銅絲辮組成

1—年14&2相

3修舁*4—但劃

圖1.1.13電劃委,

（二）直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分

1.電樞鐵心電樞鐵心裝配圖圖1.1.14

兩個(gè)用處：1）作為主磁路的主要部分;

2）嵌放電樞繞組

通常用0.5mm厚的硅鋼片沖片疊壓而成

2.電樞繞組元件及嵌放方法（圖1.1.16）

八3

\/

元件也

V

首嫡II來(lái)螭

繞組元件元件邊在槽內(nèi)的放置情況

圖1.1.16電樞繞組的元件及嵌放方法

直流電機(jī)的主要電路部分

用以通過(guò)電流和感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換

由許多按一定規(guī)律聯(lián)接的線圈組成

3.換向器

1一敏向片；2-ffis；

，一套目；6-SE

0—=30

換向片換角器的切面圖

圖1.1.3換向器的構(gòu)造

直流電機(jī)的重要部件

作用--將電刷上所通過(guò)的直流電流轉(zhuǎn)換為繞組內(nèi)的交變電流或?qū)⒗@組內(nèi)的

交變電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換為電刷端上的直流電動(dòng)勢(shì)

直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)

一、什么是額定值

電機(jī)制造廠按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)電機(jī)的一些電量或機(jī)械量所規(guī)定的數(shù)據(jù)

(pl-3)

二、額定工況

電機(jī)運(yùn)行時(shí)，有關(guān)電量和機(jī)械量都符合額定值的運(yùn)行情況

三、額定值

額定功率pN(W)

額定電壓UN(V)

額定電流IN(A)

額定轉(zhuǎn)速nN(rpm)

額定勵(lì)磁電壓UfN(V)

額定勵(lì)磁電流IfN(A)和勵(lì)磁方式等

四、直流電動(dòng)機(jī)的額定功率

軸上輸出機(jī)械功率，等于額定電壓和額定電流的乘積，再乘以電動(dòng)機(jī)的效

留

即：PN=UNINnN

五、直流發(fā)電機(jī)的額定功率

電機(jī)出線端輸出的電功率，等于額定電壓和額定電流的乘積

即：PN=UNIN

直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)

一、什么是額定值

電機(jī)制造廠按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)電機(jī)的一些電量或機(jī)械量所規(guī)定的數(shù)據(jù)

(pl-3)

二、額定工況

電機(jī)運(yùn)行時(shí)，有關(guān)電量和機(jī)械量都符合額定值的運(yùn)行情況

三、額定值

額定功率PN(W)

額定電壓UN(V)

額定電流IN(A)

額定轉(zhuǎn)速nN(rpm)

額定勵(lì)磁電壓UfN(V)

額定勵(lì)磁電流IfN(A)和勵(lì)磁方式等

四、直流電動(dòng)機(jī)的額定功率

軸上輸出機(jī)械功率，等于額定電壓和額定電流的乘積，再乘以電動(dòng)機(jī)的效

咨

即：PN=UNINnN

五、直流發(fā)電機(jī)的額定功率

電機(jī)出線端輸出的電功率，等于額定電壓和額定電流的乘積

即：PN=UNIN

直流電機(jī)的繞組

一、電樞繞組是直流電機(jī)的主要電路，是直流電機(jī)的一個(gè)重要部件

對(duì)電樞繞組的要求是:在能通過(guò)規(guī)定的電流和產(chǎn)生足夠的電動(dòng)勢(shì)前提

下；盡可能節(jié)省有色金屬和絕緣材料；并且要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠等

一、簡(jiǎn)單的繞

組

圖1.2.1

如果電樞上有四個(gè)線圈，換向器由八個(gè)換向片組成，（圖12.1）因?yàn)樯?/p>

述模型如作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，由于線圈互相不聯(lián)接，電流不能通過(guò)所有線圈，所以

產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不足，為此應(yīng)該將所有線圈互相聯(lián)接起

來(lái)

圖1-2.2

繞組中每個(gè)線圈的兩個(gè)端子各接到一個(gè)換向片上，它是繞組的一個(gè)單元,

稱為元件.為了使一個(gè)元件兩個(gè)有效邊中所感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小相等或

相差不多，使電動(dòng)勢(shì)是疊加的，那么元件的跨距應(yīng)等于或接近于一個(gè)極距。

為使線圈端接部分對(duì)稱，線圈可采用如下連接形式（1.2.2）。

二、繞組的基本形式

直流電機(jī)電樞繞組的基本形式：1）單疊繞組2）單波繞組

實(shí)際電機(jī)中，為使元件端接部分能平整地排列，-?般采用雙層繞組

（一）單疊繞組

1.單疊繞組聯(lián)接的特點(diǎn)

元件兩個(gè)端子聯(lián)接于相鄰的兩個(gè)換向片上

元件跨距：yl

元件上層元件邊與下層元件邊之間空間距離（用槽數(shù)表示），

一般等于或約等于電機(jī)的極距

換向節(jié)距：yk

元件上層元件邊與下層元件邊所聯(lián)接的兩個(gè)換向片之間的距離(用槽

數(shù)表示)

單疊繞組元件的連接情況yk=l

力

r廠

圖1.2.3繞組元件在電樞上的連接情況

單疊繞組

圖1.2.3單疊繞組元件的連接

2.單疊繞組連接示例

一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的繞組數(shù)據(jù)為：極對(duì)數(shù)P=2,槽數(shù)Q為16,元件數(shù)S

等于換向片數(shù)K和槽數(shù)Q,即Q=S=K=16,

電機(jī)極距為:t=Q/2p=16/2*2=4

取元件跨距為跨四個(gè)槽，yi=4,

元件兩端子所聯(lián)換向片之間的距離yk=1

(1)單疊繞組元件聯(lián)接順序表

圖L2.4單黔組元件聯(lián)接順序表

表1-1單疊繞組元件聯(lián)接順序

表

⑵單疊繞組展開(kāi)

圖

圖1.2.5單疊繞組展開(kāi)圖

注意：電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，繞組元件、換向器與電機(jī)磁極、電刷有相對(duì)

運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)看動(dòng)畫(huà)

(3)瞬時(shí)繞組電路圖

圖L2.6電樞絡(luò)組瞬時(shí)電解圖

圖1.2.6瞬時(shí)繞組電路圖

請(qǐng)看動(dòng)畫(huà)

3.單疊繞組的電路特點(diǎn)

任一瞬時(shí)，處于同一磁極下的元件構(gòu)成一條支路，因此采用單疊繞組的

電機(jī)共有2P條支路。

（二）單波繞組

1.單波繞組元件的連接情況

圖L2.7繞組元件在電樞上的連接情況

單波繞組

圖1.2.7單波繞組元件的連接

連接特點(diǎn)：把相隔約兩個(gè)極距的元件依次串接.

換向節(jié)距：yk=(K±1)/P

2.單波繞組連接示例

一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的繞組數(shù)據(jù)為：極對(duì)數(shù)P=2,槽數(shù)Q為15,元件數(shù)S等

于換向片數(shù)K和槽數(shù)Q,即Q=S=K=15,

電機(jī)極距為：t=Q/2p=15/2*2

取元件跨距為跨四個(gè)槽，y1=4,

元件兩端子所聯(lián)換向片之間的距離yk=(K±1)/P=(15±1)/2=7

3.單波繞組元件聯(lián)接順序表

單波繞組元件連接順序圖

表「2

4.單波繞組展開(kāi)圖

圖1.2.9

5.瞬時(shí)繞組電路圖

單波舞且瞬時(shí)電路圖

圖1.2.10

6.單波繞組的電路特點(diǎn)

任一瞬時(shí)，處于同一極性磁極下的元件構(gòu)成一條支路，

因此采用單波繞組的電機(jī)共有2條支路。

（三）單疊繞組、單波繞組的共同特點(diǎn)

與被電刷短路元件（即換向元件）相鄰的兩元件電流方向相反。

當(dāng)電刷處于磁極中性線時(shí)，某一極性磁極下元件邊的電流方向一致

直流電機(jī)的勵(lì)磁方式及磁場(chǎng)

一、直流電機(jī)的勵(lì)磁方式

他勵(lì)電機(jī)結(jié)構(gòu)

（一）他勵(lì)直流電機(jī)

他勵(lì)式

1他勵(lì)直流電機(jī)電路原

理圖

（-）并勵(lì)直流電機(jī)

圖1.3.2并勵(lì)直流電機(jī)電路原

理圖

（三）串勵(lì)直流電機(jī)

圖1.3.串勵(lì)直流電機(jī)電路原

理圖

（四）復(fù)勵(lì)直流電機(jī)

復(fù)勵(lì)式

直流電機(jī)不同勵(lì)磁方式

圖1.3.4復(fù)勵(lì)直流電機(jī)電路原理圖

直流發(fā)電機(jī)的主要?jiǎng)?lì)磁方式是他勵(lì)式、并勵(lì)式和復(fù)勵(lì)式

二、直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)

1.直流電機(jī)的空載

電樞電流等于零或者很小，且可以不計(jì)其影響的一種運(yùn)行狀態(tài)

2.直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)由勵(lì)磁磁通勢(shì)單獨(dú)建立的磁場(chǎng)

以一臺(tái)四極直流電機(jī)空載時(shí)為例，由勵(lì)磁電流單獨(dú)建立的磁場(chǎng)分布如圖

圖1.3.5直流電機(jī)空載磁場(chǎng)

1）主磁通中m同時(shí)與勵(lì)磁繞組和電樞繞組相交鏈

2）漏磁通①1。交鏈勵(lì)磁繞組本身，不和電樞繞組相交鏈

3）空載磁密分布

不計(jì)齒槽影響，直流電機(jī)空載時(shí)，其氣隙磁場(chǎng)(主磁場(chǎng))的磁密分布波形如圖

所示

圖1-23直流電機(jī)空載

磁密分布

4)磁化曲線

主磁通Om與勵(lì)磁磁通勢(shì)FfO或勵(lì)磁電流IfO的關(guān)系稱為電機(jī)的磁化

曲線

表明電機(jī)磁路的特性

電機(jī)的磁化曲線可以通過(guò)電機(jī)磁路計(jì)算去求得

(1)主磁通所經(jīng)過(guò)的磁回路

由主磁極鐵心、氣隙、電樞齒、電樞鐵心和磁輛等五部分組成

因?yàn)殍F磁材料的B—H曲線是非線性的，磁導(dǎo)率不是常數(shù)，

使得中m=f(FfO)的關(guān)系也是非線性的

(2)磁化曲線

電機(jī)磁化曲線的形狀和所采用的鐵磁材料的B-H曲線相似

0

f0（IfO）

圖1.3.6電機(jī)磁化曲線

三.直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的磁場(chǎng)和電樞反應(yīng)

1.負(fù)載時(shí)磁場(chǎng)

電機(jī)帶上負(fù)載以后，電樞繞組內(nèi)流過(guò)電流，還會(huì)形成磁通勢(shì)，該磁通稱

為電樞磁通勢(shì)。所以，負(fù)載時(shí)電機(jī)中氣隙磁場(chǎng)是由勵(lì)磁磁通勢(shì)和電樞磁通勢(shì)共

同建立。由此可知，在直流電機(jī)中，從空載到負(fù)載，其氣隙磁場(chǎng)是變化的

2.電樞反應(yīng)

1）電樞磁通勢(shì)對(duì)勵(lì)磁磁通勢(shì)所產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)的影響稱為電樞反應(yīng)

為畫(huà)圖簡(jiǎn)單起見(jiàn)，元件邊只畫(huà)一層，認(rèn)為電樞是光滑的，

并考慮某一極性下元件中流過(guò)電流同一方向，得電樞磁場(chǎng)分布，

圖1.3.7電樞磁勢(shì)產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布

可見(jiàn)磁極幾何中性線處電樞反應(yīng)磁勢(shì)最大。

2）單個(gè)電樞磁勢(shì)分布展開(kāi)圖

電樞反應(yīng)磁勢(shì)分布分析

單個(gè)繞組磁勢(shì)分布

圖1.3.8單個(gè)電樞元件產(chǎn)生的磁

場(chǎng)分布

3）多個(gè)電樞磁勢(shì)分布展開(kāi)圖

討論時(shí)考慮電刷處于幾何中性線時(shí)，得磁勢(shì)分布圖

電樞反應(yīng)磁勢(shì)分布分析

多個(gè)繞組磁勢(shì)分布

1.3.9三個(gè)電樞元件產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布

4）電樞反應(yīng)

再考慮主磁場(chǎng)的作用，可得考慮電樞反應(yīng)后氣隙磁場(chǎng)分布

直流電機(jī)遨場(chǎng)分布

圖1.3..10考慮電樞反應(yīng)后氣

隙磁場(chǎng)分布

由此可見(jiàn)：電樞反應(yīng)磁通勢(shì)軸線的位置總是與電刷軸線重合

當(dāng)電刷處于兒何中性線時(shí)，電樞反應(yīng)磁勢(shì)與磁極軸線互相垂直

5）電樞反應(yīng)使氣隙磁場(chǎng)發(fā)生了畸變

電樞磁場(chǎng)使主磁場(chǎng)一半削弱，另一半加強(qiáng)

并使電樞表面磁密等于零處離開(kāi)了幾何中性線。

6）電磁反應(yīng)呈去磁作用

*在磁路不飽和時(shí)

主磁場(chǎng)削弱的量與加強(qiáng)的量恰好相等。

*在磁路臨界飽和時(shí)

增磁會(huì)使半個(gè)極下飽和程度提高，鐵心磁組增大，

另外半個(gè)極下飽和程度減小，鐵心磁組減小

因磁路臨界飽和，從而使實(shí)際的合成磁場(chǎng)曲線要比不計(jì)飽和時(shí)略

低

增加的磁通數(shù)量就會(huì)小于磁通減少的數(shù)量

*結(jié)論

電樞反應(yīng)的另一個(gè)結(jié)果是電機(jī)負(fù)載情況下每極磁通有所下降

§1-4感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算

*元件平均電勢(shì)*支路電勢(shì)計(jì)算

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算

1.運(yùn)行時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終存在

電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)電樞元件中的電勢(shì)與電流方向（圖L4.1）

Q'電勢(shì)方向

電動(dòng)行發(fā)電機(jī)運(yùn)行

圖1.4.1

直流電機(jī)無(wú)論作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行還是作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，電樞繞組內(nèi)都感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)

勢(shì)，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是指一條支路的電動(dòng)勢(shì)

2.如何計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的

要計(jì)算支路電動(dòng)勢(shì)，可先求出每個(gè)元件電動(dòng)勢(shì)的平均值，然后乘上每條支

路串聯(lián)元件數(shù)，就可得出支路電動(dòng)勢(shì)

(-)元件平均電勢(shì)

圖1.4.2感應(yīng)電勢(shì)計(jì)算

一根導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可通過(guò)電磁感應(yīng)定律求得，其表達(dá)式為

e=Blv

式中B是一個(gè)主磁極下的平均氣隙磁通密度，

B與每極磁通中的關(guān)系為O=B1T

0

有此導(dǎo)出‘r<![endif]>

V=2pT-7-^-

線速度v可以表示為60<![endif]>

n

有上式聯(lián)立可得每根導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)為

每條支路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

NPN

<![endif]>

t小c_FN

式中，Cf=60^

<![endif]>

為電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，當(dāng)電機(jī)做好后僅與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)；N為電樞導(dǎo)體總數(shù)。

磁通中的單位為Wb,轉(zhuǎn)速的單位為r/min,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的單位為v。

上式表明直流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電機(jī)結(jié)構(gòu)、氣隙磁通和電機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)。當(dāng)

電機(jī)制造好以后，與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)Ce不在變化，因此電樞電動(dòng)勢(shì)僅與氣

隙磁通和轉(zhuǎn)速有關(guān)，改變轉(zhuǎn)速和磁通均可改變電樞電動(dòng)勢(shì)的大小。

二、直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩

根據(jù)電磁力定律，當(dāng)電樞繞組中有電樞電流流過(guò)時(shí)，在磁場(chǎng)內(nèi)將受到電磁力

的作用，該力與電機(jī)電樞鐵心半徑之積為電磁轉(zhuǎn)矩。一根導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受電

磁力的大小可用下式計(jì)算，=&/L〈！[endif]>

式中i=--

2a〈！[endif]>為導(dǎo)體中流過(guò)的電流，la為電樞電流；

a為并聯(lián)支路對(duì)數(shù)。

每根導(dǎo)體的電磁轉(zhuǎn)矩為

Tc=-yJixr

<![endif]>

總的電磁轉(zhuǎn)矩為

Ten=Bav

PN&T

PN2入

式中，CT=E為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，僅與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)；D=丁為電樞鐵心

直徑。

電樞電流的單位為A,磁通單位為幃時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩的單位為

N,mo

從Ce與CT的表達(dá)式可以看出

CT=9.55Ce

由Tem=Cr中l(wèi)a可看出，制造好的直流電機(jī)其電磁轉(zhuǎn)矩僅與電樞電流和氣隙

磁通成正比。

直流電機(jī)的運(yùn)行原理

電動(dòng)勢(shì)平衡方程式

轉(zhuǎn)矩平衡方程式

功率平衡關(guān)系

直流電機(jī)的基本方程式

（-）電動(dòng)勢(shì)平衡方程式

并勵(lì)電動(dòng)機(jī)電樞回路與勵(lì)磁回路的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式如

u=c^n+Rj

ae0'dt

ua-uf-u

%

uj-+%

di

圖1.6.1電動(dòng)機(jī)電樞回路與勵(lì)

磁回路電路

rL

1R.cS

1l)卜4±(3

電動(dòng)運(yùn)行發(fā)電運(yùn)行

圖1.6.1電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)

作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行

U=U.=aC°①ne+aRaI=aE.+aRaL

U=Uf=RJ

作發(fā)電機(jī)運(yùn)行：

U=Uf=RfIf

Ea=Ua+RaIa

（二）轉(zhuǎn)矩平衡方程式

轉(zhuǎn)相平衡方程式

圖L6.2電機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系圖

得出電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩平衡方程式為

at

在發(fā)電機(jī)中，原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩為門(mén)，其轉(zhuǎn)矩平衡方程式則為

￡工+又+吸

得出發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩平衡方程式為

1會(huì)+"

（三）功率平衡關(guān)系

并勵(lì)電動(dòng)機(jī)

Pe=UI

=U(If+Ia)=UIf+(Iara+2AUb+Ea)Ia

=Peuf+Pcua+Pc+P，，m

P?=

=(T2+T0)Q

=P2+Po

=P2+PFe+Pmec

并勵(lì)發(fā)電機(jī)

P.=LQ

=(Tem+T0)Q

=Pem+Po

—Peg+PFe+Pmec

Pe?=EJa

=(U+Iara+2AUc)la

=Ula+Iu2ra+2I?AUr

=UI+UL+I02ra+2IaAUc

=Pz+Pcuf+Pcua+P.；

二.直流電動(dòng)機(jī)的工作特性

1.直流電動(dòng)機(jī)的工作特性(普遍的)

端電壓U=UN(額定電壓)

電樞回路中無(wú)外加電阻

勵(lì)磁電流I=%(額定勵(lì)磁電流)時(shí)

電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n、電磁轉(zhuǎn)矩Tem和效率n三者與輸出功率P2之間的

關(guān)系

2.并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作特性（特殊的）

1)轉(zhuǎn)速特性

當(dāng)U=U,I=If時(shí)，n=f(la)的關(guān)系曲線

n=(U/Ce)-(Rala/Ce<i>)

2)轉(zhuǎn)矩特性

當(dāng)U=U,L=Irx時(shí)，Tem=f(la)的關(guān)系曲線

Tem=CT6la

3)效率特性

當(dāng)U=UN,If=L、時(shí)，n=f(la)的關(guān)系曲線

(1)銅耗

電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，消耗在電阻內(nèi)的損耗；

其次是勵(lì)磁回路的銅耗Peuf=LR;還有電刷接觸損耗

(2)鐵耗

電動(dòng)機(jī)的主磁通在磁路的鐵磁材料中交變時(shí)所產(chǎn)生的損耗

(3)機(jī)械損耗

機(jī)械損耗包括軸承及電刷的摩擦損耗和通風(fēng)損耗

(4)附加損耗

附加損耗pA乂稱雜散損耗

附加損耗主要包括：

*(電樞鐵心上齒槽存在，使氣隙磁通大小脈振和左右搖擺在)鐵心中

引的鐵損耗；

*電樞反應(yīng)使磁場(chǎng)畸變引起的電樞鐵耗

*換向電流產(chǎn)生的銅耗等

因?yàn)殡y于精確計(jì)算

*對(duì)無(wú)補(bǔ)償繞組的直流電機(jī)，附加損耗按額定容量1%估算

*對(duì)有補(bǔ)償繞組的直流電機(jī)，附加損耗按額定容量0.5%估算

對(duì)于并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)

因?yàn)榇磐ɑ静蛔?，轉(zhuǎn)速基本不變，所以勵(lì)磁損耗、鐵耗和機(jī)械損耗

可以認(rèn)為不變.如果不計(jì)附加損耗，效率為：

P0

T]=-^100%=(1-------)*100%

可見(jiàn)效率曲線有一個(gè)最大值，令：

也=0

dia

then'.

當(dāng)電動(dòng)機(jī)不變損耗等于隨電流平方而變的可變損耗時(shí)，電動(dòng)機(jī)效率達(dá)到最

大。

此結(jié)論對(duì)所有電機(jī)有普遍意義

*空載運(yùn)行*負(fù)載運(yùn)行

三.直流發(fā)電機(jī)的工作特性

井勵(lì)

圖1.6.5直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式

圖1.6.5常用他勵(lì),并勵(lì)和復(fù)勵(lì)發(fā)電

機(jī)的接線圖

直流發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，通常保持n=n..

(-)空載運(yùn)行

1.空載運(yùn)行

當(dāng)n=nN時(shí)，勵(lì)磁繞組端加上勵(lì)磁電壓U”調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流I?,使

發(fā)電機(jī)空載端電壓Uo=(1.1-1.3)U,然后再使I?逐步降到零，這樣

測(cè)得的空載端電壓Uo和勵(lì)磁電流I?關(guān)系，即為他勵(lì)發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)特

性曲線Uo=f(Iro)

圖1.6.6空載觸雌

圖1.6.6他勵(lì)發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)特性曲線

因?yàn)榭蛰d特性表明的是直流電機(jī)磁路特性

所以對(duì)于并勵(lì)和復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī)空載特性也以他勵(lì)方式測(cè)取

2.并勵(lì)和復(fù)勵(lì)直流發(fā)電機(jī)空載電壓的建立

1）空載電壓的建立

對(duì)于勵(lì)磁繞組的端電壓心和勵(lì)磁電流Ir

若從電機(jī)磁路關(guān)系上考慮要滿足空載特性，

即Uo=f（If0）

而從電路關(guān)系上觀察，必須遵循伏安特性，

即Uf=Tf*Ifo

由此可見(jiàn)，UO、IfO必須同時(shí)滿足（1-81）和（1-82）

所以U0和IfO之值就是表示上述兩種特性的曲線交點(diǎn):A的坐標(biāo)

并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)（圖1.6.7）

2）并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)自勵(lì)的三個(gè)條件

*電機(jī)必須有剩磁

*勵(lì)磁繞組并聯(lián)到電樞的極性必須正確

*勵(lì)磁回路中電阻小于"（稱為臨界值）

（-）負(fù)載運(yùn)行直流發(fā)電機(jī)的外特性（圖1.6.8）

圖1.6.8直流發(fā)電機(jī)的外特性

(1)負(fù)載增加，去磁性質(zhì)的電樞反應(yīng)引起氣隙合成磁通的減小

,從而使相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)下降

(2)此時(shí)電樞回路的電阻和電刷壓降RoL增大

以上兩個(gè)因素都促使發(fā)電機(jī)端電壓下降

并勵(lì)發(fā)電機(jī)外特性曲線斜率更大的原因

第二章直流電機(jī)的電力拖動(dòng)

本章分析拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式，對(duì)方程式中各參數(shù)的折算方法進(jìn)行分析研究,

并將介紹幾種典型生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性及它的直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速等。

§2-1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

一般情況下，電力拖動(dòng)裝置可分為電動(dòng)機(jī)、工作機(jī)構(gòu)、控制設(shè)備及電源等四個(gè)

組成部分)

圖2.1.1電力拖動(dòng)英線示意圖

圖2.1.1電力傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖

在許多情況下，電動(dòng)機(jī)與工作機(jī)構(gòu)之間有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)負(fù)載的力學(xué)問(wèn)題是我們要討論的主要問(wèn)題

運(yùn)動(dòng)方程式

1.直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程式

dv

F-Fz—m——

dt

F-拖動(dòng)力(N)；

Fz一阻力(N)；

m(dv/dt)一，慣性力。

2.旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的方程式為:

T-T=/四

zdt

圖2.1.2作線運(yùn)直動(dòng)的物體

T一電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩(N?m);

Tz一阻轉(zhuǎn)矩(或稱負(fù)載轉(zhuǎn)矩)(N?m);

J(dQ/dt)一慣性轉(zhuǎn)矩(或稱加速轉(zhuǎn)矩)。

圖2.1.3旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的物體

)

GD2

J=md

4g

3.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J表示

m與G一旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量(kg)與重量(N)；

P與D—慣性半徑與直徑(m)；

g=9.81m/s2一重力加速度。

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J的單位為kg?m2

實(shí)際計(jì)算中常將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方程式化為另一種形式

即將角速度。(rad/s)化成用每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n(r/min)表示的形式

這樣有

n

Q二

60

4.旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方程式的實(shí)用形式

GD2dn

375dt

GD2—稱為飛輪矩(N-m2)

5.不同形狀物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

不同形狀物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

物體形狀轉(zhuǎn)動(dòng)慣量回轉(zhuǎn)半徑插圖

質(zhì)點(diǎn)mRR(圖

a)

圓

柱mR/2sqrt(2)R/2

b)

圓

球2mR/5sqrt(10)R/5

C)

圓

錐3mR2/10sqrt(30)R/10

7d)

6.電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)

穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)當(dāng)T=TZ,dn/dt=O,n=常值，電動(dòng)機(jī)靜止或等速旋轉(zhuǎn)

加速狀態(tài)當(dāng)T>TZ,dn/dt>0

減速狀態(tài)當(dāng)T<TZ,dn/dt<0

二.運(yùn)動(dòng)方程式中轉(zhuǎn)矩的正負(fù)號(hào)分析

應(yīng)用運(yùn)動(dòng)方程式，通常以電動(dòng)機(jī)軸為研究對(duì)象

運(yùn)動(dòng)方程式寫(xiě)成下列一般形式

GD2dn

土T-仕?

375dt

圖2.1.4

圖2.1.4旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的轉(zhuǎn)矩

對(duì)公式中T與Tz前帶有的正負(fù)符號(hào)，作如下規(guī)定：

預(yù)先規(guī)定某一旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎较?，則

1.轉(zhuǎn)矩T方向如果與所規(guī)定的旋轉(zhuǎn)正方向相同

T前取正號(hào)，相反時(shí)取負(fù)號(hào)；

2.阻轉(zhuǎn)矩Tz方向如果與所規(guī)定的旋轉(zhuǎn)正方向相同時(shí)

Tz前取負(fù)號(hào)，相反時(shí)取正號(hào)

3.加速轉(zhuǎn)矩(GD7375)(dn/dt)的大小及正負(fù)符號(hào)

由轉(zhuǎn)矩T及阻轉(zhuǎn)矩Tz的代數(shù)和來(lái)決定

工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩、飛輪矩的折算

實(shí)際拖動(dòng)系統(tǒng)的軸常是不止一根，這種系統(tǒng)顯然比一根軸的系統(tǒng)要復(fù)雜，計(jì)

算起來(lái)也較為困難。

圖2.L5電力推動(dòng)系解矩和慣量的折算

圖2.1.5多軸系統(tǒng)到單軸的簡(jiǎn)化

如要全面研究這個(gè)系統(tǒng)的問(wèn)題，必須

對(duì)每根軸列出其相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)方程式；

列出各軸間互相聯(lián)系的方程式；

最后把這些方程式聯(lián)系起來(lái)，全面地研究系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。

問(wèn)題！

這種方法研究這個(gè)系統(tǒng)太復(fù)雜。

對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)而言，通常把電動(dòng)機(jī)軸作為研究對(duì)象即可

解決途徑：

把實(shí)際的拖動(dòng)系統(tǒng)等效為單軸系統(tǒng)

等效原則：

等效折算的原則是保持兩個(gè)系統(tǒng)傳送的功率及儲(chǔ)存的動(dòng)能相同

一.工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩Tz'的折算

JdQ[GD：,n)

圖2.1.5電力推動(dòng)系解矩和圈量的折舞

圖2.1.5多軸系統(tǒng)到單軸的簡(jiǎn)

用電動(dòng)機(jī)軸上的阻轉(zhuǎn)矩Tz來(lái)反映工作機(jī)構(gòu)軸上實(shí)際轉(zhuǎn)矩Tz'的工作

折算的原則：

系統(tǒng)的傳送功率不變，

若不考慮中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗。

有如下關(guān)系：

TLQ=/'Qz

Ti=TJ/jj

轉(zhuǎn)速比，j=G/Qz=n/nz解決問(wèn)題的思路：

將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JI、J2、J3...

及工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jz折算到電動(dòng)機(jī)軸上，

用電動(dòng)機(jī)軸上一個(gè)等效的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J

來(lái)反映整個(gè)拖動(dòng)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速不同的各軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

折算原則：

折算必須以實(shí)際系統(tǒng)與等效系統(tǒng)儲(chǔ)存動(dòng)能相等為原則

得下列關(guān)系:

2222

-JQ=-Jd^+ij1Q1+ij2Q2+...+ijzQJ

22222

考慮到GD=4gJ,Q=2Jin/60,得

=G6?+GA?.(%y+GD」.(%yJ+GD：.(%]?

生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性

在運(yùn)動(dòng)方程式中，阻轉(zhuǎn)矩(或稱負(fù)載轉(zhuǎn)矩)Tz與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系Tz=f(n),即

為生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性,分為三大類

一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)是負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz與轉(zhuǎn)速n無(wú)關(guān),

即當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz保持常值。

又可分為：1.反抗性

圖2.1.6摩擦負(fù)載轉(zhuǎn)

矩

反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性的特點(diǎn)是，恒值轉(zhuǎn)矩Tz總是反對(duì)運(yùn)動(dòng)方向。

如金屬的壓延、機(jī)床的平移機(jī)構(gòu)等

2.位能性

圖2.L7位能轉(zhuǎn)矩

圖2.1.7位能性

負(fù)載轉(zhuǎn)矩

位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性的特點(diǎn)是

轉(zhuǎn)矩Tz具有固定的方向，不隨轉(zhuǎn)速方向改變而改變

如起重類型負(fù)載中的重物。

二.通風(fēng)機(jī)負(fù)載

通風(fēng)機(jī)負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速大小有關(guān)，基本上與轉(zhuǎn)速的平方成正比，即Tz=

2

風(fēng)機(jī)負(fù)載

圖2.1.8風(fēng)機(jī)類負(fù)載

此類負(fù)載有通風(fēng)機(jī)、水泵、油泵等。

三.恒功率負(fù)載

車床在粗加工時(shí)，切削量大，切削阻力大，開(kāi)低速;

精加工時(shí)，切削量小，切削力小，開(kāi)高速。

負(fù)載轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)速成正比，即

恒功率切削

圖2.1.9恒

功率負(fù)載

負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tz與n的特性曲線呈現(xiàn)恒功率的性質(zhì)。

四.實(shí)際負(fù)載特性

實(shí)際生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性是以上兒種典型特性的綜合。

1.實(shí)際通風(fēng)機(jī)負(fù)載

T2=Ta+Kri

通風(fēng)機(jī)機(jī)床平移

實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性

2.1.10實(shí)際通風(fēng)機(jī)負(fù)載

第三章變壓器

本章以普通雙繞組電力變壓器為主要研究對(duì)象。

在闡明變壓器的工作原理之后，介紹變壓器的分類及主要結(jié)構(gòu)，著重?cái)?/p>

述單相變壓器的基本原理及運(yùn)行特性，并針對(duì)三相變壓器特點(diǎn)對(duì)有關(guān)問(wèn)題加以

探討。

§3-1變壓器的工作原理分類及結(jié)構(gòu)

*變壓器一靜止電磁裝置*理想變壓器

變壓器的工作原理

變壓器--利用電磁感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能或傳輸

信號(hào)的一種電器

外型器身

圖3.1.1S9系列10kV級(jí)電力變壓器

,用于各企事業(yè)單位、變電所等場(chǎng)所

電力系統(tǒng)中生產(chǎn)，輸送，分配和使用電能的中的重要裝置

電力變壓器（照3.1.1）

也是電力拖動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中

電能傳遞或作為信號(hào)傳輸?shù)闹匾?/p>

1.變壓器一一靜止的電磁裝置

變壓器可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能

電壓器的主要部件是一個(gè)鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。

圖3.1.2變壓器原理圖

與電源相連的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組

與負(fù)載相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組

一次繞組的二次繞組的

電壓相量U1電壓相量U2

電流相量II電流相量12

電動(dòng)勢(shì)相量E1電動(dòng)勢(shì)相量E2

匝數(shù)N1匝數(shù)N2

同時(shí)交鏈一次，二次繞組的磁通量的相量為6m,該磁通量稱為主磁通

請(qǐng)注意圖3.1.2各物理量的參考方向確定。

2.理想變壓器

不計(jì)一次、二次繞組的電阻和鐵耗,

其間耦合系數(shù)K=1的變壓器稱之為理想變壓器

描述理想變壓器的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式為

ei（t）=-Nid6/dt

e2（t）=-N2d巾/dt

若一次、二次繞組的電壓、電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值均按正弦規(guī)律變化,

則有

UJU^EJE2=NJN2

不計(jì)鐵心損失，根據(jù)能量守恒原理可得

=U2I2

由此得出一次、二次繞組電壓和電流有效值的關(guān)系

UJU2=I2/IX

<![endif]>

令K=N1/N2,稱為匝比（亦稱電壓比），則

UJU2=k

/J2=1/k

二.變壓器的分類

1.變壓器按用途一般分為電力變壓器和特種變壓器兩大類

電力變壓器可分為:

升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器等

照3.1.3三相變壓器

特種變壓器可分為：

整流變壓器、電爐變壓器、高壓試驗(yàn)變壓器、控制變壓器等

照3.1.4

2.變壓器按相數(shù)可分為單相和三相變壓器

圖3.1.5三相變壓器外觀

示意圖

三.變壓器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

1.鐵心

鐵心是變壓器中主要的磁路部分。通常由含硅量較高，厚度為0.35或

0.5mm,

表面涂有絕緣漆的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝而成

鐵心分為鐵心柱和鐵輛倆部分，鐵心柱套有繞組；鐵軟閉合磁路之用

鐵心結(jié)構(gòu)的基本形式有心式和殼式兩種

H.V.WindingL.V.Winding

圖3.1.6心式變壓器結(jié)構(gòu)示

意圖

照3.1.7三相整流

變壓器

2.繞組

繞組是變壓器的電路部分,

它是用紙包的絕緣扁線或圓線繞成

I-低壓繞組2-高壓繞細(xì)

圖3.1.8交疊式繞組

3.其他結(jié)構(gòu)部件

以典型的油侵式電力變壓器為例，其他結(jié)構(gòu)部件有:

油箱、儲(chǔ)油柜、散熱器、高壓絕緣管套以及繼電保護(hù)裝置等外形如下

圖

圖3.1.9

4.變壓器的額定值（表2-1）

圖3.1.10油侵式

電力變壓器

(1).額定容量SN

變壓器視在功率的慣用數(shù)值，以VA,KVA,MVA表示

(2).額定電壓.

變壓器各繞組在空載額定分接下端子間電壓的保證值，

對(duì)于三相變壓器額定電壓系指線電壓，以V或KV表示

(3).額定電流L

變壓器的額定容量除以各繞組的額定電壓所計(jì)算出來(lái)的線電流值，以A表

單相變壓器的一次、二次繞組的額定電流為

lift=SJU1N

I2N=SJU2N

三相變壓器的-一次、二次繞組的額定電流為

LN=SN/sqrt(3)

I2N=SN/sqrt(3)%

(4).額定頻率

我國(guó)工業(yè)用電頻率為50HZ

3-2單相變壓器的空載運(yùn)行

*感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與主磁通*空載電流*漏磁通與漏電抗

什么是空載運(yùn)行？

變壓器一次繞組加上交流電壓，二次繞組開(kāi)路的運(yùn)行情況

空載時(shí)的物理情況

圖3.2.1單相變壓器空載運(yùn)行時(shí)的各物理量

1.空載磁場(chǎng)

空載電流i°產(chǎn)生一個(gè)交變磁通勢(shì)ioN1,并建立交變磁場(chǎng)

主磁通6m通過(guò)鐵心閉合的磁通量(占絕大部分)

漏磁通616通過(guò)油和空氣閉合的磁通量(占少量)，

2.主磁通感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

主磁通在一次繞組和二次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：

ei(t)=-N1d

?2(t)=-N2d/dt

3.感生漏電動(dòng)勢(shì)

交鏈一次繞組的漏磁通在一次繞組中感生漏電動(dòng)勢(shì)

eis(t)=-N?d巾"/dt

列出一次、二次繞組的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式

Ui=iori+(-ei6)+(-e,)=iori+Nd⑦"dt+Nd