項(xiàng)目一變壓器電機(jī)與電氣控制技術(shù)目錄CONTENTS認(rèn)識單相變壓器認(rèn)識三相變壓器任務(wù)一任務(wù)二學(xué)習(xí)目標(biāo)了解變壓器的作用及分類熟悉變壓器的銘牌數(shù)據(jù)掌握單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理掌握單相變壓器的運(yùn)行特性掌握小型單相變壓器的參數(shù)設(shè)計(jì)方法掌握三相變壓器的磁路結(jié)構(gòu)掌握三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)熟悉三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)和條件能制作小型單相變壓器能測定三相變壓器的繞組極性及聯(lián)結(jié)組標(biāo)號1認(rèn)識單相變壓器1.1.1變壓器的作用與分類1．變壓器的作用降壓

配電環(huán)節(jié)，為了保證人們的用電安全和滿足用電設(shè)備的電壓要求，需要用降壓變壓器將電網(wǎng)的電壓降為用電設(shè)備所需的電壓。升壓

在輸電環(huán)節(jié)，采用升壓變壓器來提高電能的電壓，可降低輸電線路對導(dǎo)線截面積的要求，減小輸電線路上的電壓降，從而減小輸電線路上的功率損耗。變壓器不只用于變壓，還可用于耦合電路、傳遞信號、匹配阻抗等1.1.1變壓器的作用與分類按用途分類2．變壓器的分類按用途分類電力變壓器升壓變壓器降壓變壓器配電變壓器特殊變壓器具有特殊用途的變壓器的統(tǒng)稱，如自耦變壓器、互感器（又稱儀用變壓器）、電焊變壓器、整流變壓器、礦用變壓器等。按電源相數(shù)分類單相變壓器三相變壓器多相變壓器……1.1.2變壓器的銘牌數(shù)據(jù)1．銘牌銘牌是指永久固定于電器上的標(biāo)牌，用于說明有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的額定數(shù)據(jù)和其他信息。1.1.2變壓器的銘牌數(shù)據(jù)2．產(chǎn)品型號變壓器的產(chǎn)品型號一般反映了其相數(shù)、冷卻方式、額定容量、系統(tǒng)標(biāo)稱電壓等內(nèi)容，具體可參閱JB/T3837—2016《變壓器類產(chǎn)品型號編制方法》。SF11–600/10表示該變壓器為三相表示冷卻方式為風(fēng)冷損耗水平代號額定容量為600kV·A系統(tǒng)標(biāo)稱電壓為10kV

額定容量變壓器視在功率的額定值，用表示，單位為V·A。額定電壓包括一次額定電壓和二次額定電壓。一次額定電壓是指變壓器在正常工作時(shí)一次繞組上的電源額定電壓，用表示；二次額定電壓是指變壓器在一次繞組上施加額定電壓時(shí)二次繞組上的空載電壓。額定電流額定電流是由額定容量和額定電壓計(jì)算出的電流。額定頻率額定頻率是指變壓器在設(shè)計(jì)時(shí)所依據(jù)的交流電源頻率，通常用表示。我國規(guī)定工業(yè)及民用交流電的額定頻率為50Hz1.1.2變壓器的銘牌數(shù)據(jù)額定數(shù)據(jù)是額定值與運(yùn)行條件的組合。變壓器的額定值是指變壓器在規(guī)定的使用環(huán)境和運(yùn)行條件下的主要技術(shù)數(shù)據(jù)限定值，它是選擇和使用變壓器的依據(jù)，其中常用的有額定容量、額定電壓、額定電流、額定頻率等。3．銘牌數(shù)據(jù)1.1.3單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理1）繞組繞組是變壓器的電路部分，一般用絕緣銅或鋁導(dǎo)線繞制而成，可由一個(gè)線圈組成，也可由多個(gè)線圈串聯(lián)組成。線圈的層間和匝間，線圈和鐵芯之間，以及不同線圈之間，都要進(jìn)行絕緣處理。

在變壓器工作時(shí)，繞組用于產(chǎn)生磁通和感應(yīng)電壓。其中，與電源連接的繞組稱為一次繞組，與負(fù)載連接的繞組稱為二次繞組。通常，一、二次繞組的匝數(shù)并不相等，匝數(shù)較多的繞組工作電壓較高，稱為高壓繞組；匝數(shù)較少的繞組工作電壓較低，稱為低壓繞組1.單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)變壓器主要由繞組和鐵芯兩部分組成。1.1.3單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理2）鐵芯鐵芯是變壓器的磁路部分，它由鐵芯柱和鐵軛兩部分組成。其中，鐵芯柱上套有繞組；鐵軛上不套繞組，用于連接鐵芯柱，以形成閉合磁路。為了減小鐵損，鐵芯通常由具有高磁導(dǎo)率的鐵磁性材料——硅鋼片疊裝而成。硅鋼片的厚度一般為0.35mm或0.5mm，每片硅鋼片的表面均涂有0.02～0.23mm厚的絕緣漆，以避免片與片之間短路。1.單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)按鐵芯和繞組組合方式的不同，單相變壓器可分為芯式和殼式兩類。1.1.3單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理（1）芯式變壓器鐵芯呈口字形，鐵芯柱分布在鐵芯兩側(cè)，鐵軛靠著繞組的頂面和底面，如圖（a）所示。這類變壓器結(jié)構(gòu)較簡單，散熱條件好，繞組的裝配和絕緣處理都比較方便，應(yīng)用較廣泛。1.單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)1.1.3單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理變壓器是利用電磁感應(yīng)原理來工作的。若在變壓器的一次繞組中通以交流電，一次繞組的磁通勢將產(chǎn)生交變磁通，并同時(shí)穿過一次繞組和二次繞組。由于變壓器一、二次繞組的匝數(shù)不同，因此二次側(cè)將產(chǎn)生電壓和電流與一次側(cè)不同的交流電。２．單相變壓器的工作原理變壓器工作原理1.1.3單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

單相變壓器的工作原理。２．單相變壓器的工作原理感應(yīng)電壓

和為一、二次繞組感應(yīng)電壓的大小之比為若忽略漏磁通和繞組電阻的影響，則1.1.4單相變壓器的運(yùn)行特性

單相變壓器在額定狀態(tài)下空載運(yùn)行時(shí)，其二次空載電壓為二次額定電壓；單相變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，由于其內(nèi)部存在電阻和電抗，其二次電壓將隨負(fù)載的變化而變化。當(dāng)變壓器的電源電壓為額定電壓，且負(fù)載的功率因數(shù)一定時(shí)，二次電壓與二次電流的變化曲線稱為變壓器的外特性曲線，如圖所示。1．單相變壓器的外特性

變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，和之間存在差值，這一差值與的比值稱為電壓調(diào)整率，用表示，即

一般情況下，當(dāng)變壓器帶額定負(fù)載且時(shí)，變壓器的電壓調(diào)整率約為5%。1.1.4單相變壓器的運(yùn)行特性1．單相變壓器的外特性說明適用范圍：變壓器從電源吸收的有功功率減去鐵損和兩側(cè)繞組的銅損后，可得到變壓器輸出的有功功率，即變壓器在負(fù)載上消耗的功率，因此有

與比值的百分?jǐn)?shù)稱為變壓器的效率，用表示，即變壓器帶額定負(fù)載運(yùn)行時(shí)，負(fù)載損耗，而在任意負(fù)載下有式中：——負(fù)載系數(shù)，。由于空載損耗，因此有1.1.4單相變壓器的運(yùn)行特性2．單相變壓器的效率特性變壓器的效率隨負(fù)載系數(shù)的變化而變化。由于，因此變壓器的效率隨負(fù)載電流（）的變化而變化。隨變化的曲線稱為變壓器的效率特性曲線，如圖所示。1.1.4單相變壓器的運(yùn)行特性2．單相變壓器的效率特性由圖可知，當(dāng)負(fù)載較小時(shí)，負(fù)載系數(shù)較小，變壓器的效率較低；隨負(fù)載的增大，負(fù)載系數(shù)增大，效率將明顯提高；當(dāng)負(fù)載過大時(shí)，效率隨負(fù)載系數(shù)的增大而降低。這是由于負(fù)載較小時(shí)，變壓器的輸出功率小，損耗占比較大，效率較低；隨著變壓器輸出功率的增大，損耗占比不斷減小，效率逐漸提高；當(dāng)負(fù)載過大時(shí)，由于銅損與負(fù)載電流的平方成正比，因此銅損占比不斷增大，效率隨之降低。在變壓器的效率特性中，效率有一個(gè)最大值，通常用表示。一般當(dāng)時(shí)，效率達(dá)到最大值。1.1.5小型單相變壓器的參數(shù)設(shè)計(jì)1．確定額定容量單相變壓器二次容量為二次側(cè)各繞組輸出視在功率的代數(shù)和，即由于變壓器在傳遞電能時(shí)存在銅損和鐵損，因此其一次容量比二次容量要大，即式中：——變壓器的效率，其值總小于1。單相變壓器的額定容量取一、二次容量的平均值，即

1.1.5小型單相變壓器的參數(shù)設(shè)計(jì)2．計(jì)算鐵芯柱的截面積單相變壓器鐵芯柱的截面積與其額定容量有關(guān)，通常根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即式中：——鐵芯柱的截面積，單位為；——截面積計(jì)算系數(shù)，其參考值如所示

S/（V·A）0～910～4950～499500～9991000以上21.75～21.4～21.2～1.411.1.5小型單相變壓器的參數(shù)設(shè)計(jì)3．計(jì)算繞組的匝數(shù)和導(dǎo)線的直徑1）繞組的匝數(shù)繞組的感應(yīng)電壓為因此感應(yīng)產(chǎn)生1V電壓的匝數(shù)為則一次繞組的匝數(shù)為二次繞組的匝數(shù)為其中，系數(shù)

1.05

表示二次繞組增加了

5%的匝數(shù)，以補(bǔ)償變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)線路上的電壓降。2）導(dǎo)線的直徑繞組中導(dǎo)線的截面積可由勵磁電流和電流密度來確定，即因此，導(dǎo)線的直徑為

1.1.5小型單相變壓器的參數(shù)設(shè)計(jì)4．計(jì)算鐵芯窗口的面積鐵芯窗口應(yīng)能放置得下繞組線圈，否則應(yīng)重新選擇導(dǎo)線或鐵芯的規(guī)格。因此，在計(jì)算鐵芯窗口的面積A時(shí)，應(yīng)先根據(jù)繞組導(dǎo)線直徑和每層繞組的匝數(shù)確定鐵芯窗口的高度h，然后根據(jù)繞組線圈的厚度確定鐵芯窗口的寬度c，則其中式中：h ——鐵芯窗口的高度，單位為mm；——每層繞組的匝數(shù)；——繞組導(dǎo)線直徑，單位為mm。根據(jù)繞組線圈的厚度確定鐵芯窗口的寬度，即式中：c——鐵芯窗口的寬度，單位為mm；——繞組框架的厚度，單位為mm；——一次繞組的厚度，單位為mm；——二次繞組的厚度，單位為mm繞組的厚度B為式中：m ——繞組導(dǎo)線的層數(shù)；——繞組層間絕緣層的厚度，單位為mm；——繞組外側(cè)絕緣層的厚度，單位為mm。2認(rèn)識三相變壓器1.2.1三相變壓器的磁路結(jié)構(gòu)三相變壓器可由3臺同容量單相變壓器的一、二次繞組按照一定的順序連接組成，此類變壓器稱為三相組式變壓器；也可將3臺同容量單相變壓器的鐵芯按一定方式合為一體構(gòu)成，此類變壓器稱為三相芯式變壓器。1．三相組式變壓器的磁路結(jié)構(gòu)三相組式變壓器的磁路結(jié)構(gòu)如圖所示。其中，各相磁路相互獨(dú)立，互不關(guān)聯(lián)，即各相主磁通都有獨(dú)立的磁路。當(dāng)外加三相對稱電壓時(shí)，三相主磁通對稱，三相空載電流也對稱。巨型變壓器為了便于制造和運(yùn)輸，多采用組式結(jié)構(gòu)。1.2.1三相變壓器的磁路結(jié)構(gòu)三相芯式變壓器是將3臺單相變壓器的鐵芯合在一起并經(jīng)演變而成的，其演變過程如下。（1）將3臺單相變壓器的同一側(cè)鐵芯柱貼合在一起，形成一個(gè)整體，如圖（a）所示。當(dāng)三相交流電流過各相繞組時(shí)，通過中間鐵芯柱的磁通是三相磁通之和。（2）除去中間鐵芯柱，如圖（b）所示。因?yàn)槿嚯妷簩ΨQ，所以。因此，可以將中間的鐵芯柱省去，這樣可以節(jié)省鐵芯材料。（3）將三相鐵芯柱排列在同一平面內(nèi)，演變成三相芯式變壓器實(shí)際形式的磁路結(jié)構(gòu)，如圖（c）所示。如此可使變壓器結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，并且可以減小變壓器的體積，節(jié)省鐵芯材料。2．三相芯式變壓器的磁路結(jié)構(gòu)（a）有中間鐵芯柱

（b）無中間鐵芯柱

（c）實(shí)際形式在三相變壓器的一、二次繞組中，某一瞬時(shí)同為高電位（或同為低電位）的出線端稱為同名端，一般用“·”標(biāo)注。如圖（a）所示，當(dāng)三相變壓器一、二次繞組的繞向相同時(shí)，其同名端均在首端；由于一、二次繞組中的感應(yīng)電壓與是由同一主磁通產(chǎn)生的，它們的瞬時(shí)方向相同，所以一、二次繞組感應(yīng)電壓與同相，相量和的箭頭方向相同。如圖（b）所示，當(dāng)三相變壓器一、二次繞組的繞向相反時(shí)，其同名端一個(gè)在首端，一個(gè)在尾端；在同一瞬時(shí)，若一次繞組感應(yīng)電壓的方向?yàn)閺牡剑瑒t二次繞組感應(yīng)電壓的方向是從到，即與反相，相量和的箭頭方向相反。1.2.2三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)1．三相變壓器繞組的極性（a）繞向相同時(shí)

（b）繞向相反時(shí)三相變壓器的一次（高壓）和二次（低壓）繞組，均有兩種聯(lián)結(jié)方式——Y聯(lián)結(jié)和△聯(lián)結(jié)。在連接3個(gè)高壓繞組和3個(gè)低壓繞組之前，需要判斷高、低壓繞組的極性，標(biāo)記首、末端。常見的三相變壓器首末端標(biāo)記如表所示。1.2.2三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)１．三相變壓器繞組的極性繞組名稱首端末端中性點(diǎn)高壓繞組U1V1W1U2V2W2N低壓繞組u1v1w1u2v2w2n三相變壓器的高、低壓繞組均可采用Y聯(lián)結(jié)和△聯(lián)結(jié)。1）Y聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)是將三相繞組的末端U2、V2、W2（或u2、v2、w2）連接在一起，構(gòu)成中性點(diǎn)，再將它們的首端U1、V1、W1（或u1、v1、w1）引出的聯(lián)結(jié)方式，如圖所示。若三相變壓器的一次（或二次）繞組采用Y聯(lián)結(jié)，則為三相變壓器通入三相交流電后，在任意時(shí)刻，各相電流在鐵芯中產(chǎn)生的磁通方向均一致，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的方向也一致。若有一相繞組首尾接反了，三相變壓器的空載電流會急劇增加，導(dǎo)致三相變壓器發(fā)熱，甚至?xí)斐墒鹿省?.2.2三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)２．三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方式2）△聯(lián)結(jié)△聯(lián)結(jié)是指將三相繞組的各相繞組首尾相接，構(gòu)成一個(gè)閉合的回路，再將三相繞組的首端U1、V1、W1（或u1、v1、w1）引出的聯(lián)結(jié)方式。根據(jù)首尾端連接順序的不同，△聯(lián)結(jié)有順序和逆序兩種接法。順序（順時(shí)針）△聯(lián)結(jié)是指三相繞組按照U1→U2V1→V2W1→W2V1的相序連接，如圖（a）所示；逆序（逆時(shí)針）△聯(lián)結(jié)是指三相繞組按照U1→U2W1→W2V1→V2U1的相序連接，如圖b）所示。無論采用哪種相序連接，若有一相繞組接反，都會產(chǎn)生不良后果。1.2.2三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)２．三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方式（a）順序△聯(lián)結(jié)

（b）逆序△聯(lián)結(jié)三相變壓器一、二次繞組不同聯(lián)結(jié)方式的組合，會形成不同的聯(lián)結(jié)組，并用不同聯(lián)結(jié)組標(biāo)號表示，如Yy、Yd、Ynd、Yyn、Dy、Dd等。1）Yy聯(lián)結(jié)組在Yy聯(lián)結(jié)組中，三相變壓器的一、二次繞組都采用Y聯(lián)結(jié)。若三相變壓器一、二次繞組的首端為同名端，則一、二次繞組對應(yīng)的相電壓之間的相位相同，線電壓之間的相位也相同。若將一次繞組線電壓指向12點(diǎn)鐘（即0點(diǎn)鐘）方向，則二次繞組線電壓也指向12點(diǎn)鐘方向。因此，這種聯(lián)結(jié)組稱為Yy0聯(lián)結(jié)組。在Yy聯(lián)結(jié)組中，若三相變壓器一、二次繞組的首端為異名端，則二次繞組線電壓與一次繞組線電壓方向相反，將指向6點(diǎn)鐘方向，這種聯(lián)結(jié)組稱為Yy6聯(lián)結(jié)組。1.2.2三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)３．三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號2）Yd聯(lián)結(jié)組在Yd聯(lián)結(jié)組中，三相變壓器的一次繞組采用Y聯(lián)結(jié)，二次繞組采用逆序△聯(lián)結(jié)。三相變壓器一、二次繞組的首端為同名端。若將一次繞組線電壓指向12點(diǎn)鐘方向，則二次繞組線電壓，其相位超前30°，指向時(shí)鐘11點(diǎn)鐘方向。因此，這種聯(lián)結(jié)組稱為Yd11聯(lián)結(jié)組。若在Yd11聯(lián)結(jié)組中將二次繞組的△聯(lián)結(jié)相序改變，變?yōu)轫樞颉髀?lián)結(jié)，則時(shí)鐘短針的相位將滯后30°，指向時(shí)鐘1點(diǎn)鐘方向，這種聯(lián)結(jié)組稱為Yd1聯(lián)結(jié)組。1.2.2三相變壓器繞組的聯(lián)結(jié)３．三相變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行是指將兩臺或多臺變壓器的一、二次繞組分別接到各自的公共母線上，共同對負(fù)載供電的運(yùn)行方式，其接線如圖所示。1.2.3三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行1.2.3三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行電力系統(tǒng)的負(fù)載是不斷變化的，建立變電所時(shí)可以適當(dāng)減少備用容量，當(dāng)用電量增加時(shí)再分批投入新的變壓器，從而減少投資。當(dāng)負(fù)載隨晝夜、季節(jié)的變化而波動時(shí)，可以根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整投入并聯(lián)運(yùn)行的變壓器臺數(shù)，以提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，減少不必要的損耗。當(dāng)某臺變壓器發(fā)生故障或需要檢修時(shí)，可將它從電力系統(tǒng)中切除，以便于檢修；同時(shí)，將備用變壓器投入電力系統(tǒng)，以避免中途停電。提高供電的可靠性提高運(yùn)行效率提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性１．三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)1）變比應(yīng)相等兩個(gè)繞組并聯(lián)時(shí)，必須電壓相等、極性相同（即變比相等），這樣才不會產(chǎn)生環(huán)流。如圖（a）所示，如果兩臺變比不相等（）的變壓器并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)兩臺變壓器的一次繞組均接電源時(shí)，其二次繞組的感應(yīng)電壓也不相等（不是相同的）。假設(shè)，則，兩繞組之間將產(chǎn)生環(huán)流，如圖（b）所示。1.2.3三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行２．三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件（a）接線

（b）環(huán)流產(chǎn)生1）變比應(yīng)相等環(huán)流稱為平衡電流，其大小與兩臺變壓器的短路阻抗和有關(guān)，即平衡電流的產(chǎn)生不利于變壓器的并聯(lián)運(yùn)行，由于變壓器的短路阻抗很小，因此即使很小的也能產(chǎn)生很大的平衡電流。當(dāng)變壓器空載運(yùn)行時(shí)，平衡電流會通過二次繞組，從而增加鐵損，占用變壓器的容量；變壓器帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)，平衡電流會使二次感應(yīng)電壓高的那臺變壓器的電流增大，另一臺變壓器的電流減小，從而影響設(shè)備的正常使用。為了限制平衡電流，通常規(guī)定：并聯(lián)運(yùn)行的變壓器，其變比誤差不能超過。變比誤差的計(jì)算公式為1.2.3三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行２．三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件2）各變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號應(yīng)相同兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，其聯(lián)結(jié)組標(biāo)號應(yīng)相同。由于聯(lián)結(jié)組標(biāo)號反映了一、二次繞組電壓的相位關(guān)系，若聯(lián)結(jié)組標(biāo)號不同，則二次電壓的相位也不同，此時(shí)即使二次繞組線電壓相同，變壓器并聯(lián)之后也會產(chǎn)生平衡電流。兩臺變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號不同，其二次繞組線電壓的相位差至少為30°，從而產(chǎn)生很大的電壓差。如圖所示，Yy0和Yd11兩臺變壓器并聯(lián)時(shí)，二次繞組線電壓之間的電壓差為，其中，此時(shí)的大小為由于變壓器的短路阻抗很小，如此大的電壓差所引起的平衡電流將是額定電流的很多倍，這就會導(dǎo)致變壓器繞組被燒毀。因此，不同聯(lián)結(jié)組標(biāo)號的變壓器絕對不允許并聯(lián)運(yùn)行。1.2.3三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行２．三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件3）變壓器的短路阻抗應(yīng)相等兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，其等效電路如圖所示。當(dāng)兩臺并聯(lián)的變壓器都正常運(yùn)行時(shí)，其二次輸出電壓應(yīng)相等，即則有可以看出，當(dāng)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，分配給負(fù)載的電流與變壓器的短路阻抗成反比。當(dāng)短路阻抗不相等時(shí)，短路阻抗小的變壓器承受的電流相對大些，可能會出現(xiàn)過載；短路阻抗大的變壓器輸出的電流就會較小，從而降低整個(gè)并聯(lián)變壓器系統(tǒng)的利用率。為了使負(fù)載分配合理（容量大，電流也大），應(yīng)該使兩臺變壓器的短路阻抗盡量相等。此外，當(dāng)兩臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，這兩臺變壓器的短路電壓也要相等。一般來講，容量大的變壓器，其短路阻抗也大，若使兩臺容量相差很大的變壓器并聯(lián)，則很難使其短路阻抗相等，從而使負(fù)載分配得不合理。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17468—2019《電力變壓器選用導(dǎo)則》規(guī)定，并聯(lián)運(yùn)行時(shí)各變壓器之間的容量之比應(yīng)為0.5～3，各變壓器的短路阻抗盡量控制在允許偏差范圍10%以內(nèi)。1.2.3三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行２．三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件文旌課堂THANKS,ALL項(xiàng)目二三相異步電動機(jī)電機(jī)與電氣控制技術(shù)目錄CONTENTS認(rèn)識三相異步電動機(jī)測試三相異步電動機(jī)的特性任務(wù)一任務(wù)二學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)掌握三相異步電動機(jī)的工作原理掌握三相異步電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù)的含義掌握三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理及功率轉(zhuǎn)換方法掌握三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性及運(yùn)行特性能拆裝三相異步電動機(jī)能測定三相異步電動機(jī)的運(yùn)行特性1認(rèn)識三相異步電動機(jī)任務(wù)引入?三相電機(jī)在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用?，包括工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)、建筑工程等。1．工業(yè)生產(chǎn)?：三相電機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)床、風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)等各種生產(chǎn)設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。2．交通運(yùn)輸?：三相電機(jī)應(yīng)用于汽車、火車、電動自行車等交通工具中，提供動力驅(qū)動?1。3．農(nóng)業(yè)?：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，三相電機(jī)用于驅(qū)動各種農(nóng)機(jī)，如拖拉機(jī)、收割機(jī)、灌溉泵、風(fēng)機(jī)、粉碎機(jī)等?。4．建筑工程?：在建筑工程中，三相電機(jī)用于起重機(jī)、混凝土攪拌機(jī)、水泵、通風(fēng)機(jī)等設(shè)備，提高工作效率?。2.1.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的分類（a）籠式三相異步電動機(jī)（b）繞線式三相異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分類籠式繞線式三相異步電動機(jī)按外殼防護(hù)方式分類開啟式防護(hù)式封閉式三相異步電動機(jī)按電動機(jī)尺寸分類大型中型小型2.1.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)的分類——籠式三相異步電動機(jī)籠式三相異步電動機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。其中，定子主要由機(jī)座、定子鐵芯、定子繞組和端蓋組成，轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組組成，如圖2-4所示。定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的空氣間隙，稱為氣隙。此外，籠式三相異步電動機(jī)中一般還需要一些輔助零部件，如軸承、風(fēng)扇、風(fēng)罩、接線盒等。圖2-4籠式三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2.1.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)機(jī)座一般由鑄鐵或鑄鋼澆鑄而成，主要起支撐作用，用于固定定子鐵芯和定子繞組，并在三相異步電動機(jī)運(yùn)行時(shí)承受由負(fù)載產(chǎn)生的反作用力；同時(shí)，也用于將三相異步電動機(jī)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去。1）機(jī)座定子鐵芯裝在機(jī)座里，是三相異步電動機(jī)主磁通磁路的一部分。它由0.35～0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，具有良好的導(dǎo)磁性能。硅鋼片表面涂有絕緣漆，能夠減少交變磁通通過鐵芯時(shí)產(chǎn)生的渦流損耗。定子鐵芯的內(nèi)圓上有均勻分布的槽，用以放置定子繞組。2）定子鐵芯1．定子2.1.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)有3個(gè)定子繞組嵌在定子鐵芯的槽里，當(dāng)為定子繞組通入三相對稱交流電流時(shí)，其周圍就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。定子繞組的線圈由絕緣銅導(dǎo)線或絕緣鋁導(dǎo)線繞制而成。其中，小型三相異步電動機(jī)的繞組一般采用漆包圓線，大中型三相異步電動機(jī)的繞組則用較大截面積的漆包扁銅線或絕緣包扁銅線。1．定子三相繞組的組成2.1.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

三相異步電動機(jī)的3個(gè)定子繞組相互獨(dú)立，各為一相，結(jié)構(gòu)完全相同，它們的分布如圖（a）所示，這3個(gè)定子繞組一共有6個(gè)出線端，即U1、U2、V1、V2、W1、W2，出線端均位于接線盒內(nèi)。定子繞組有星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)兩種聯(lián)結(jié)方式，分別用Y和△表示，如圖（b）和（c）所示。3）定子繞組端蓋由鑄鐵或鑄鋼澆鑄而成，主要起防護(hù)作用。4）端蓋1．定子（b）Y聯(lián)結(jié)（c）△聯(lián)結(jié)2.1.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子鐵芯一般由0.35～0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，是三相異步電動機(jī)主磁通磁路的一部分，在其外圓上有均勻分布的槽，用以放置轉(zhuǎn)子繞組。1）轉(zhuǎn)子鐵芯2.轉(zhuǎn)子小型三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯直接套壓在轉(zhuǎn)軸上。大中型三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵芯需要先套壓在轉(zhuǎn)子支架上，然后再套裝在轉(zhuǎn)軸上。2.1.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（1）籠式三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組?；\式三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組有銅排繞組和鑄鋁繞組兩種形式。銅排繞組適用于大型籠式三相異步電動機(jī)，是在轉(zhuǎn)子鐵芯的每個(gè)槽中放置沒有進(jìn)行絕緣處理的銅條，在銅條的兩端用端環(huán)把銅條連接起來，形成一個(gè)籠子的形狀，如圖（a）所示。鑄鋁繞組適用于中小型籠式三相異步電動機(jī)，其轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條和端環(huán)扇葉是用鋁液一次性澆鑄而成的，如圖（b）所示。2）轉(zhuǎn)子繞組2．轉(zhuǎn)子（a）銅排繞組

（b）鑄鋁繞組2.1.1三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（2）繞線式三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組。繞線式三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組一般采用Y聯(lián)結(jié)。三相轉(zhuǎn)子繞組嵌放在轉(zhuǎn)子鐵芯的槽內(nèi)，引出線分別接在轉(zhuǎn)軸的3個(gè)滑環(huán)上，并通過電刷引出，與外部電路的變阻器相連（變阻器也采用Y聯(lián)結(jié)）。繞線式三相異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，但其啟動性能較好，且可通過調(diào)節(jié)變阻器的電阻來改變轉(zhuǎn)速，具有良好的運(yùn)行性能，因此適用于需要較大啟動轉(zhuǎn)矩的場合。2）轉(zhuǎn)子繞組2.轉(zhuǎn)子2.1.2三相異步電動機(jī)的工作原理三相異步電動機(jī)的定子繞組是三相對稱繞組，如果在定子繞組中通入三相對稱交流電流，則會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，旋轉(zhuǎn)磁場和感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。1．旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生當(dāng)三相異步電動機(jī)的定子繞組采用Y聯(lián)結(jié)并接入三相交流電源后，繞組、、中將有電角度分別相差120°的三相對稱電流、、通過，如圖（a）所示，其相序?yàn)閁—V—W，波形如圖（b）所示。為了方便討論，設(shè)定交流電流在正半周時(shí)，電流從定子繞組的首端流入、末端流出；在負(fù)半周時(shí)，電流從定子繞組的末端流入、首端流出。（a）三相繞組的聯(lián)結(jié)方式

（b）三相交流電流的波形

為零，繞組中無電流；為負(fù)，電流從端流入、端流出；為正，電流從端流入、端流出。此時(shí)三相繞組產(chǎn)生的合磁場如圖所示。為正，和為負(fù)，可采用同樣的方法分析得出合磁場，如圖所示。可見，此時(shí)的合磁場已較時(shí)的合磁場沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了90°。為正，電流從端流入、端流出；為負(fù)，電流從端流入、端流出；為零，繞組中無電流。此時(shí)三相繞組產(chǎn)生的合磁場如圖所示，它已較時(shí)的合磁場沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)了60°。繼續(xù)按上述方法分析，可得、時(shí)合磁場的情況，如圖（d）、（e）所示。2.1.2三相異步電動機(jī)的工作原理1.旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生結(jié)論：在向定子的三相對稱繞組中通入三相對稱交流電流后，定子中將會產(chǎn)生一個(gè)以轉(zhuǎn)軸為中心的旋轉(zhuǎn)磁場。2.1.2三相異步電動機(jī)的工作原理旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向由通入定子繞組的三相交流電流的相序決定，并與三相交流電流的相序保持一致。若改變定子繞組中任意兩相繞組的通電順序，則旋轉(zhuǎn)磁場將會反轉(zhuǎn)。改變?nèi)喈惒诫妱訖C(jī)的轉(zhuǎn)向只需要改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向。旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)的速度稱為轉(zhuǎn)速，又稱同步轉(zhuǎn)速，符號為，單位為r/min。定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場為兩極磁場，即磁極對數(shù)，三相交流電流變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場也轉(zhuǎn)動一周。當(dāng)時(shí)，三相交流電流變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動半周。經(jīng)實(shí)踐證明，旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速是由三相交流電流的頻率和定子繞組的磁極對數(shù)p共同決定的，其表達(dá)式為

旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速與交流電流的頻率成正比，與磁極對數(shù)p成反比。我國規(guī)定工業(yè)及民用交流電的額定頻率為50Hz，因此對于不同的磁極對數(shù)p，旋轉(zhuǎn)磁場都有與之對應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速，如表所示。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速2.旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速p123456/（）3000150010007506005002.1.2三相異步電動機(jī)的工作原理在定子的三相繞組、、中通入三相交流電流，將產(chǎn)生沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)、同步轉(zhuǎn)速為的旋轉(zhuǎn)磁場，如圖所示。3.轉(zhuǎn)動原理當(dāng)定子繞組開始通電時(shí)，轉(zhuǎn)子是靜止的，旋轉(zhuǎn)磁場是運(yùn)動的，兩者之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，轉(zhuǎn)子繞組將切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁感線并產(chǎn)生感應(yīng)電壓。由于轉(zhuǎn)子繞組自成閉合回路，因此轉(zhuǎn)子繞組中便產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。通過左手定則可以判定，轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下將順著旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動。2.1.2三相異步電動機(jī)的工作原理3.轉(zhuǎn)動原理雖然三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速。若兩者相等，則轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場之間就不存在相對運(yùn)動，轉(zhuǎn)子繞組就不會切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就不會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n必須小于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，兩者不同步，異步電動機(jī)中的“異步”也由此而來。旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差稱為轉(zhuǎn)速差，用表示，即，轉(zhuǎn)速差與旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即2.1.3三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1.產(chǎn)品型號為了適應(yīng)不同用途和不同工作環(huán)境的需要，三相異步電動機(jī)可分為多種，并用不同的產(chǎn)品代號表示（如Y、YZ、YB等）。此外，三相異步電動機(jī)的產(chǎn)品型號中還包含了表示機(jī)座中心高、機(jī)座長度、磁極數(shù)等信息。例如，某三相異步電動機(jī)的產(chǎn)品型號為Y100L-2，其含義如圖所示。2.1.3三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)2.主要技術(shù)數(shù)據(jù)為了適應(yīng)不同用途和不同工作環(huán)境的需要，三相異步電動機(jī)可分為多種，并用不同的產(chǎn)品代號表示（如Y、YZ、YB等）。此外，三相異步電動機(jī)的產(chǎn)品型號中還包含了表示機(jī)座中心高、機(jī)座長度、磁極數(shù)等信息。例如，某三相異步電動機(jī)的產(chǎn)品型號為Y100L-2，其含義如圖所示。2.1.3三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)

1）額定電流三相異步電動機(jī)的額定電流是指在電動機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)下，流入定子繞組的線電流，符號為，單位為A。當(dāng)三相異步電動機(jī)以超過額定電流過載運(yùn)行時(shí)，電動機(jī)會過熱甚至燒毀。若銘牌上標(biāo)有兩個(gè)電流，則表示定子繞組在兩種不同接法時(shí)的額定電流。2）額定電壓三相異步電動機(jī)的額定電壓是指在電動機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)下，定子繞組上的線電壓，符號為UN，單位為V。三相異步電動機(jī)要求所接電源電壓的變動不應(yīng)超過額定電壓的5%。因?yàn)槿綦妷哼^低，則電動機(jī)難以正常啟動；若電壓過高，則電動機(jī)容易燒毀若銘牌上標(biāo)有兩個(gè)電壓，則表示定子繞組在兩種不同接法時(shí)的額定電壓。3）額定功率三相異步電動機(jī)的額定功率是指在電動機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率，符號為，單位為kW。三相異步電動機(jī)的額定功率為式中：——在三相異步電動機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)下的效率； ——在三相異步電動機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)下的功率因數(shù)4）額定轉(zhuǎn)速三相異步電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是指在電動機(jī)額定運(yùn)行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，符號為，單位為r/min。2.主要技術(shù)數(shù)據(jù)2.1.3三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)3.接線說明三相異步電動機(jī)的銘牌上標(biāo)有該三相異步電動機(jī)接線方式的圖和文字說明。若銘牌上標(biāo)有兩個(gè)電壓，如380V/220V，接法為Y/△，則表明當(dāng)電源線電壓為380V時(shí)應(yīng)采用Y聯(lián)結(jié)，當(dāng)電源線電壓為220V時(shí)應(yīng)采用△聯(lián)結(jié)。2測試三相異步電動機(jī)的特性2.2.1三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理三相異步電動機(jī)的定子繞組在通入三相對稱交流電流后會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。通常認(rèn)為，旋轉(zhuǎn)磁場也按正弦規(guī)律變化，其同步轉(zhuǎn)速為，而定子繞組是靜止不動的。因此，定子繞組切割磁感線所產(chǎn)生感應(yīng)電壓的頻率與電源頻率相同，也為。定子繞組的感應(yīng)電壓為式中：——定子繞組感應(yīng)電壓的有效值，單位為V；——定子繞組的繞組系數(shù)；——定子每相繞組的匝數(shù)；——定子繞組感應(yīng)電壓的頻率，單位為Hz；——旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通的最大值，單位為Wb。式中的感應(yīng)電壓公式與三相變壓器繞組的感應(yīng)電壓公式相比，多了一個(gè)繞組系數(shù)，這是由于三相異步電動機(jī)的繞組是分布式繞組，且多為短距繞組，各線圈的感應(yīng)電壓之間存在相位差，整個(gè)繞組的感應(yīng)電壓為各線圈感應(yīng)電壓的相量和，其有效值小于各線圈電壓有效值的代數(shù)和，因此需要乘上一個(gè)繞組系數(shù)。由于定子繞組自身的阻抗電壓降比電源電壓要小得多，因此可以近似認(rèn)為電源電壓與定子繞組的感應(yīng)電壓相等，即1.定子繞組的感應(yīng)電壓2.2.1三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，轉(zhuǎn)子繞組切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電壓。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向一致，設(shè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n，旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速為，則轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場的相對轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電壓的頻率為

轉(zhuǎn)差率為

因此有

2.轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電壓2.2.1三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理可知，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的頻率與轉(zhuǎn)差率成正比。在啟動瞬間，即轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動（）時(shí)，，。隨后，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下開始轉(zhuǎn)動，當(dāng)達(dá)到同步轉(zhuǎn)速（）時(shí)，，0，轉(zhuǎn)子繞組停止切割磁感線，無法產(chǎn)生感應(yīng)電壓。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電壓的大小為式中：——轉(zhuǎn)子繞組的繞組系數(shù)；——轉(zhuǎn)子每相繞組的匝數(shù)。當(dāng)轉(zhuǎn)子不動（，）時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電壓最大，用表示，，為定值。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增加，轉(zhuǎn)差率s減小，也逐漸減小。2.轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電壓2.2.1三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理與三相變壓器相同，三相異步電動機(jī)中的磁通可分為主磁通和漏磁通兩部分。在定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場中，絕大部分磁通通過氣隙進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯，這部分磁通稱為三相異步電動機(jī)的主磁通。主磁通同時(shí)被定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組切割，分別在定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓和。還有極少一部分磁通不進(jìn)入定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯，只被定子繞組或轉(zhuǎn)子繞組切割，這兩部分磁通分別稱為定子漏磁通和轉(zhuǎn)子漏磁通。定子漏磁通和轉(zhuǎn)子漏磁通合稱為三相異步電動機(jī)的漏磁通。漏磁通同樣可以產(chǎn)生感應(yīng)電壓和，引起定子漏電抗和轉(zhuǎn)子漏電抗，形成電壓降。定子漏磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電壓大小為式中：——定子電流，單位為A；——定子漏電抗，單位為Ω。3.漏電抗和阻抗2.2.1三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理

式中：——轉(zhuǎn)子電流，單位為A；——轉(zhuǎn)子漏電抗，單位為Ω。的大小與轉(zhuǎn)子漏電感有關(guān)，即可知，當(dāng)轉(zhuǎn)子不動，即時(shí)，轉(zhuǎn)子漏電抗最大，為；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)，轉(zhuǎn)子漏電抗為，則式中：——轉(zhuǎn)子每相繞組的阻抗，單位為Ω；——轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻，單位為Ω?？芍?，轉(zhuǎn)子繞組的阻抗在啟動瞬間最大，并隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增大（即s的減?。┒鴾p小。3.漏電抗和阻抗2.2.1三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理1）轉(zhuǎn)子每相繞組的電流轉(zhuǎn)子繞組在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電壓，對轉(zhuǎn)子電阻和漏電抗作用并產(chǎn)生感應(yīng)電流，其大小為

由于為定值，且對于某一三相異步電動機(jī)而言，其轉(zhuǎn)子電阻和最大漏電抗基本上是不變的，因此，轉(zhuǎn)子每相繞組電流的大小與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，其關(guān)系曲線如圖所示。4.轉(zhuǎn)子電流和功率因數(shù)2.2.1三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理1）轉(zhuǎn)子每相繞組的電流當(dāng)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子不再切割磁感線，轉(zhuǎn)子繞組中沒有電流，。當(dāng)s開始增大時(shí)，初始由于s很小，，因此可以忽略，則，即與s幾乎成正比。當(dāng)s增大到一定數(shù)值時(shí)，的影響不能忽略，此時(shí)的增長速度變慢。當(dāng)時(shí)，達(dá)到最大值。4.轉(zhuǎn)子電流和功率因數(shù)2.2.1三相異步電動機(jī)的運(yùn)行原理2）轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)子漏電抗使轉(zhuǎn)子電流滯后于感應(yīng)電壓一個(gè)電角度，轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)為

可知，轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)的大小也與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)。當(dāng)時(shí)，，三相異步電動機(jī)正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)很大；隨著S的增大，增大很快，減??；當(dāng)時(shí)，由于，此時(shí)很小，三相異步電動機(jī)啟動時(shí)轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)很小。4.轉(zhuǎn)子電流和功率因數(shù)三相異步電動機(jī)在運(yùn)行時(shí)的輸入功率為從電源得到的電功率，輸出功率為機(jī)械功率，這意味著三相異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)了電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，而在這個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過程中必然存在著損耗，因此總是小于。三相異步電動機(jī)從電網(wǎng)得到的電功率大小為三相異步電動機(jī)在運(yùn)行時(shí)的功率損耗與三相變壓器大致相同，具體如下。（1）轉(zhuǎn)子部分存在銅損和鐵損。由于轉(zhuǎn)子電流的頻率很低，因此轉(zhuǎn)子部分的鐵損可以忽略不計(jì)。（2）定子部分存在銅損和鐵損。由于可以忽略不計(jì)，因此可視為三相異步電動機(jī)總的鐵損；從輸入功率中減去和這兩項(xiàng)便是傳到轉(zhuǎn)子中的電磁功率，即。（3）通風(fēng)、軸承摩擦等機(jī)械損耗。從傳到轉(zhuǎn)子的電磁功率中減去轉(zhuǎn)子銅損和機(jī)械損耗，就是三相異步電動機(jī)的輸出功率。綜上所述，三相異步電動機(jī)的功率平衡方程為式中：——三相異步電動機(jī)的功率損耗，單位為W。2.2.2三相異步電動機(jī)的功率轉(zhuǎn)換1.三相異步電動機(jī)的功率三相異步電動機(jī)的效率為輸出功率與輸入功率之比，通常用百分?jǐn)?shù)表示，即2.2.2三相異步電動機(jī)的功率轉(zhuǎn)換2.三相異步電動機(jī)的效率3.三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是指轉(zhuǎn)子電流在受旋轉(zhuǎn)磁場作用時(shí)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩，用表示。根據(jù)力學(xué)相關(guān)知識可知：旋轉(zhuǎn)體的機(jī)械功率P等于作用在旋轉(zhuǎn)體上的轉(zhuǎn)矩T與旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動的角速度的乘積，即，可得三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩平衡方程，為即式中：——三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，，單位為N·m；——三相異步電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，，單位為N·m；——三相異步電動機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩，，單位為N·m三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性方程為

式中：——定子繞組的電阻，單位為Ω；——轉(zhuǎn)子繞組的電阻折算值，單位為Ω；——定子繞組的電抗，單位為Ω； ——轉(zhuǎn)子繞組的電抗折算值，單位為Ω。2.2.3三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性1.機(jī)械特性方程當(dāng)、不變，三相異步電動機(jī)的、、、為常量時(shí)，s是的參數(shù)，因此三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性方程又稱三相異步電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式。將機(jī)械特性方程中的對s求導(dǎo)，并令導(dǎo)數(shù)為零，可求得最大電磁轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率，分別為

（1）當(dāng)電源的頻率及三相異步電動機(jī)的參數(shù)不變時(shí)，最大電磁轉(zhuǎn)矩與定子繞組電壓的平方成正比。（2）最大電磁轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率都與定子繞組的電阻、電抗，以及轉(zhuǎn)子繞組的電抗有關(guān)。（3）最大電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電路的電阻無關(guān)，而臨界轉(zhuǎn)差率則與轉(zhuǎn)子繞組的電阻折算值成正比，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電路的電阻，可在相應(yīng)的轉(zhuǎn)差率下得到最大電磁轉(zhuǎn)矩。2.2.3三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性1.機(jī)械特性方程三相異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性是指在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定方式接線，當(dāng)定子、轉(zhuǎn)子外接電阻為零時(shí)，與s的關(guān)系，其曲線即曲線。當(dāng)、時(shí)，三相異步電動機(jī)的曲線如圖所示。2.2.3三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性2.固有特性1）理想空載點(diǎn)D在理想空載情況下，三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，對應(yīng)圖中的點(diǎn)D，此時(shí)，。2）啟動點(diǎn)A三相異步電動機(jī)剛接入電網(wǎng)尚未開始轉(zhuǎn)動的瞬間，作用在轉(zhuǎn)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩稱為三相異步電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩（又稱堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩），對應(yīng)圖中的點(diǎn)A，此時(shí)，，。只有當(dāng)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，三相異步電動機(jī)才能啟動。啟動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱為三相異步電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，用表示，即。表示啟動轉(zhuǎn)矩的相對大小，是三相異步電動機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)，對于一般的籠式三相異步電動機(jī)，約為0.8～1.8。2.2.3三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性2.固有特性3）臨界運(yùn)行點(diǎn)B在臨界運(yùn)行點(diǎn)B處，一般三相異步電動機(jī)的為0.1～0.2，此時(shí)三相異步電動機(jī)產(chǎn)生最大電磁轉(zhuǎn)矩。在實(shí)際運(yùn)行中，免不了發(fā)生波動。如果大于波動時(shí)的峰值，則三相異步電動機(jī)能夠帶動負(fù)載；否則不能帶動負(fù)載。與之比稱為過載能力，它也是三相異步電動機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)，一般。4）額定運(yùn)行點(diǎn)C當(dāng)三相異步電動機(jī)工作在額定運(yùn)行點(diǎn)C時(shí)，，，，。為了使三相異步電動機(jī)能夠承受短時(shí)間過載而不停轉(zhuǎn)，三相異步電動機(jī)必須具有一定的過載能力，因此額定運(yùn)行點(diǎn)C不宜靠近臨界運(yùn)行點(diǎn)B，一般取。2.2.3三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性2.固有特性5）穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)三相異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性曲線被分成性質(zhì)不同的兩個(gè)區(qū)域，即AB段和BD段。（1）在AB段，s較大，且，因此，固有機(jī)械特性曲線近似為雙曲線，且隨著s的減小而增大。（2）在BD段，s很小，因此，固有機(jī)械特性曲線近似為直線，且隨著s的減小而減小。當(dāng)三相異步電動機(jī)啟動時(shí)，沿曲線AB段變化。隨著轉(zhuǎn)速的增大，AB段中的一直增大，因此轉(zhuǎn)子一直加速，使三相異步電動機(jī)很快越過AB段而進(jìn)入BD段。在BD段，電磁轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的增大而減小。當(dāng)轉(zhuǎn)速增大到某一定值時(shí)，，此時(shí)轉(zhuǎn)速不再增大，三相異步電動機(jī)就穩(wěn)定運(yùn)行在BD段。因此，AB段稱為非穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)，BD段稱為穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)，即三相異步電動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域?yàn)?。在BD段，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)，三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化不大，這種機(jī)械特性稱為硬機(jī)械特性。三相異步電動機(jī)的這種硬機(jī)械特性十分適合普通金屬切削機(jī)床。2.2.3三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性2.固有特性三相異步電動機(jī)的人為機(jī)械特性是指人為地改變電源參數(shù)或電動機(jī)參數(shù)而得到的機(jī)械特性。1）降低定子繞組電壓時(shí)的人為機(jī)械特性當(dāng)定子繞組電壓減小時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與成比例減小，理想空載點(diǎn)不變，不變，與都隨的減小而減小，如圖所示。2）轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻時(shí)的人為機(jī)械特性轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻的方法適用于繞線式三相異步電動機(jī)。當(dāng)轉(zhuǎn)子電路串入三相對稱電阻時(shí)，理想空載點(diǎn)不變，與轉(zhuǎn)子電路的電阻成正比變化，與轉(zhuǎn)子電路的電阻無關(guān)（不變化）。2.2.3三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性3.人為機(jī)械特性2.2.4三相異步電動機(jī)的運(yùn)行特性當(dāng)三相異步電動機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流，定子電流幾乎全部作為勵磁電流，即；隨著負(fù)載的增大，三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸減小，轉(zhuǎn)子電流逐漸增大，為保持磁通勢平衡，定子電流相應(yīng)增大，即隨著的增大而增大。當(dāng)增大時(shí)，三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)動的角速度變化很小，而空載轉(zhuǎn)矩可認(rèn)為近似不變，因此電磁轉(zhuǎn)矩與輸出功率成比例關(guān)系，其曲線近似為一條直線。1.定子電流特性2.電磁轉(zhuǎn)矩特性2.2.4三相異步電動機(jī)的運(yùn)行特性當(dāng)三相異步電動機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速，此時(shí)轉(zhuǎn)差率很小。隨著的增大，三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸減小，但由于三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率一般較小，因此轉(zhuǎn)速特性曲線是一條略微下降的曲線。當(dāng)三相異步電動機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，大部分定子電流作為主磁通的勵磁電流，此時(shí)三相異步電動機(jī)的功率因數(shù)很小，為0.1～0.2。隨著輸出功率的增大，定子電流中的有功分量逐漸增大，逐漸增大。在額定負(fù)載附近，達(dá)到最大值。如果輸出功率繼續(xù)增大，定子繞組中的銅損將快速增加，定子漏電抗和定子電流中的無功分量也將迅速增大，功率因數(shù)將隨之減小3.轉(zhuǎn)速特性4.功率因數(shù)特性2.2.4三相異步電動機(jī)的運(yùn)行特性三相異步電動機(jī)的損耗可分為不變損耗和可變損耗兩部分。三相異步電動機(jī)從空載運(yùn)行變?yōu)樨?fù)載運(yùn)行時(shí)，主磁通和轉(zhuǎn)速變化較小，鐵損和機(jī)械損耗近似不變，這部分損耗稱為不變損耗；定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組的銅損和附加損耗隨負(fù)載的增大而增大，這部分損耗稱為可變損耗。在空載或輕載運(yùn)行時(shí)，三相異步電動機(jī)的可變損耗較小，不變損耗為主要成分，此時(shí)輸出功率較小，故運(yùn)行效率很低；隨著負(fù)載的增大，輸出功率逐漸增大，運(yùn)行效率也隨之增高；當(dāng)不變損耗等于可變損耗時(shí)，效率達(dá)到最大值；如果負(fù)載繼續(xù)增大，銅損將快速增大，從而使效率逐漸降低。實(shí)踐證明，當(dāng)負(fù)載功率為額定功率的70%～80%時(shí)，三相異步電動機(jī)的效率最高。因此，在選用三相異步電動機(jī)時(shí)，應(yīng)使其額定功率稍大于負(fù)載實(shí)際所需的功率。5.效率特性文旌課堂THANKS,ALL項(xiàng)目三直流電機(jī)電機(jī)與電氣控制技術(shù)目錄CONTENTS認(rèn)識直流電機(jī)測試直流電機(jī)的特性任務(wù)一任務(wù)二學(xué)習(xí)目標(biāo)了解直流電機(jī)的分類掌握直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理掌握直流電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)的含義了解直流電機(jī)的磁場及電樞反應(yīng)掌握直流電機(jī)電樞電壓、電磁轉(zhuǎn)矩及電磁功率的基本公式能拆裝直流電動機(jī)能測定他勵直流電動機(jī)的運(yùn)行特性1認(rèn)識直流電機(jī)3.1.1直流電機(jī)的分類按有無勵磁和勵磁方式的不同分類他勵直流電機(jī)串勵直流電機(jī)并勵直流電機(jī)直流電機(jī)在運(yùn)行時(shí)需要為勵磁繞組供給勵磁電流，勵磁電流的供給方式稱為勵磁方式.。直流電機(jī)的勵磁方式可分為他勵和自勵兩大類，其中自勵又可分為并勵、串勵和復(fù)勵三種。其中，為勵磁電流，為電樞電流。復(fù)勵直流電機(jī)無須勵磁的永磁直流電機(jī)（a）他勵

（b）并勵

（c）串勵

（d）復(fù)勵3.1.1直流電機(jī)的分類他勵直流電機(jī)勵磁電流是由獨(dú)立的直流電源供給的，大小僅取決于勵磁電源的電壓和勵磁電路的電阻，與電樞端電壓無關(guān)。并勵直流電機(jī)串勵直流電機(jī)復(fù)勵直流電機(jī)永磁直流電機(jī)由永磁鐵提供固定磁通，無須外部勵磁電源。由于沒有勵磁繞組，因此其尺寸相對較小，效率較高磁極上有兩個(gè)勵磁繞組，一個(gè)與電樞繞組并聯(lián)，另一個(gè)與電樞繞組串聯(lián)。如果兩個(gè)勵磁繞組產(chǎn)生磁通的方向相同，則稱其為積復(fù)勵直流電機(jī)；如果兩個(gè)勵磁繞組產(chǎn)生的磁通方向相反的，則稱其為差復(fù)勵直流電機(jī)。勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)。為了減小電壓降及銅損，串勵直流電機(jī)的勵磁繞組通常用截面積較大的導(dǎo)線繞成，且匝數(shù)較少勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)。勵磁電流不僅與勵磁電路的電阻有關(guān)，還受電樞端電壓的影響。勵磁繞組通常用較細(xì)的導(dǎo)線繞成，且匝數(shù)較多。3.1.2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理直流發(fā)電機(jī)與直流電動機(jī)在結(jié)構(gòu)上大致相同，均由定子（靜止部分）和轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動部分）兩大部分組成。定子主要用于產(chǎn)生磁場和作為直流電機(jī)的機(jī)械支撐，它包括主磁極、換向極、機(jī)座、電刷裝置等。轉(zhuǎn)子包括電樞鐵芯、電樞繞組、換向器等，其主要作用是傳遞電磁轉(zhuǎn)矩。1.直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.1.2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理1）定子（1）主磁極。主磁極又稱主極，用于產(chǎn)生主磁通。除永磁直流電機(jī)的主磁極采用永磁鐵外，其他直流電機(jī)的主磁極都采用電磁鐵。主磁極包括主磁極鐵芯和套在主磁極鐵芯上的勵磁繞組，如圖所示。主磁極鐵芯靠近電樞的一端稱為極靴（又稱極掌）。為了減少電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)極靴表面的渦流損耗，主磁極鐵芯一般用

1～5

mm厚的低碳鋼板沖片疊壓而成。勵磁繞組是用圓截面或矩形截面的絕緣導(dǎo)線繞制而成的集中式繞組，與主磁極鐵芯相互絕緣。一般用螺栓將整個(gè)主磁極固定在機(jī)座上。當(dāng)直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，在勵磁繞組中通以直流電，主磁極將產(chǎn)生勵磁磁通勢，從而產(chǎn)生主磁通。主磁極總是成對出現(xiàn)的，相鄰磁極的極性按N極和S極交替排列。1.直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.1.2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理1）定子（2）換向極換向極又稱附加極或間極，位于相鄰兩個(gè)主磁極之間，由換向極鐵芯和套在上面的換向繞組構(gòu)成，如圖所示。一般用螺桿將換向極固定在機(jī)座上。換向極的作用是改善直流電機(jī)的換向性能。大功率直流電機(jī)和對換向要求高的中小功率直流電機(jī)，其換向極鐵芯用相互絕緣的薄鋼片疊成；其他中小功率直流電機(jī)的換向極鐵芯則用整鋼制成。換向繞組要與電樞繞組串聯(lián)，因此通過的電流較大，一般用截面積較大的矩形導(dǎo)線繞成，且匝數(shù)較少。1.直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.1.2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理1）定子（3）機(jī)座。直流電機(jī)的機(jī)座有兩個(gè)作用：①固定主磁極、換向極和端蓋，并借助底腳來固定整個(gè)直流電機(jī)；②作為直流電機(jī)磁路的一部分。因此，機(jī)座都由導(dǎo)磁性能較好的材料制成，通常采用鑄鋼件或用鋼板卷焊而成。機(jī)座中有磁通經(jīng)過的部分稱為磁軛。（4）電刷裝置。電刷裝置的作用是通過電刷與換向器的滑動接觸，把電樞繞組中的電壓、電流引到外電路，或者把外電路的電壓、電流引入電樞繞組。電刷裝置由電刷、刷握、刷桿、刷桿座、壓力彈簧等組成，如圖所示。電刷的數(shù)量一般與主磁極的數(shù)量相同。1.直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.1.2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理2）轉(zhuǎn)子（1）電樞鐵芯。電樞鐵芯有兩個(gè)作用：①作為直流電機(jī)磁路的一部分；②用來嵌放電樞繞組。電樞鐵芯和主磁場之間的相對運(yùn)動會產(chǎn)生鐵損，為了減少鐵損，電樞鐵芯一般用厚0.5mm、涂有絕緣漆的硅鋼沖片疊壓而成，每片沖片上都有用于嵌放電樞繞組的槽，有的還有軸向通風(fēng)孔。電樞鐵芯沖片和裝配好的電樞鐵芯如圖所示。1.直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.1.2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理2）轉(zhuǎn)子（2）電樞繞組。電樞繞組的作用是通過電流和產(chǎn)生感應(yīng)電壓，使直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)換，它是直流電機(jī)的主要電路部分。電樞繞組是由帶有絕緣層、截面為圓形或矩形的導(dǎo)線先繞制成線圈，再按一定的規(guī)律連接而成的，它一般嵌放在電樞鐵芯的槽內(nèi)，并與換向器連接。（3）換向器。換向器的作用是實(shí)現(xiàn)電樞中交變電壓、交變電流與電刷中直流電壓、直流電流的轉(zhuǎn)換，從而保證所有導(dǎo)體上產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩或感應(yīng)電壓方向一致。目前，小型直流電機(jī)多采用塑料換向器，如圖

所示。1.直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.1.2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理1）直流發(fā)電機(jī)的工作原理直流發(fā)電機(jī)的簡化模型如圖所示。其中，N、S為固定不動的定子磁極，矩形abcd為固定在可旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)磁圓柱體上的轉(zhuǎn)子線圈，轉(zhuǎn)子線圈的首端a、末端d與兩個(gè)相互絕緣并可隨轉(zhuǎn)子線圈一同轉(zhuǎn)動的換向器連接。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接是通過與換向器緊密接觸且固定不動的電刷來實(shí)現(xiàn)的。2.直流電機(jī)的工作原理當(dāng)有原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)子以一定的轉(zhuǎn)速逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，在轉(zhuǎn)子線圈abcd中，兩條有效邊（ab、cd）所對應(yīng)的導(dǎo)體中將產(chǎn)生感應(yīng)電壓，大小應(yīng)為

式中：u——導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，單位為V；——導(dǎo)體所在處的磁通密度，單位為Wb/；l——導(dǎo)體ab或cd的有效長度，單位為m；v——導(dǎo)體ab或cd與Bx間的相對線速度，單位為m/s。導(dǎo)體中感應(yīng)電壓的方向可用右手定則來判定。3.1.2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理當(dāng)轉(zhuǎn)子線圈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)體ab在N極一側(cè)，感應(yīng)電壓的方向?yàn)橛蒪指向a；導(dǎo)體cd在S極一側(cè)，感應(yīng)電壓的方向?yàn)橛蒬指向c。在此狀態(tài)下，電刷A的極性為正，電刷B的極性為負(fù)。當(dāng)轉(zhuǎn)子線圈旋轉(zhuǎn)180°時(shí)，導(dǎo)體ab在S極一側(cè)，感應(yīng)電壓的方向?yàn)橛蒩指向b；導(dǎo)體cd在N極一側(cè)，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的方向?yàn)橛蒫指向d。此時(shí)，雖然導(dǎo)體中感應(yīng)電壓的方向已改變，但由于原來與電刷A接觸的換向器已經(jīng)與電刷B接觸，而原來與電刷B接觸的換向器則改為與電刷A接觸，因此電刷A的極性仍為正，電刷B的極性仍為負(fù)。導(dǎo)體ab和cd中感應(yīng)電壓的方向是交變的，而與電刷A接觸的導(dǎo)體總是位于N極一側(cè)，與電刷B接觸的導(dǎo)體總是位于S極一側(cè)。因此，電刷A的極性總為正，而電刷B的極性總為負(fù)，在電刷兩端可獲得直流電壓。2.直流電機(jī)的工作原理3.1.2直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理2）直流電動機(jī)的工作原理直流電動機(jī)的簡化模型如圖所示。將電刷A、B接到直流電源上，電刷A接電源的正極，電刷B接電源的負(fù)極，此時(shí)在轉(zhuǎn)子線圈中將有電流流過。2.直流電機(jī)的工作原理設(shè)轉(zhuǎn)子線圈的ab邊位于N極一側(cè)，轉(zhuǎn)子線圈的cd邊位于S極一側(cè)，則導(dǎo)體每邊所受到的電磁力為式中：f——電磁力，單位為N；——導(dǎo)體中流過的電流，單位為A。電磁力的方向可根據(jù)左手定則來判定。電磁力與轉(zhuǎn)子半徑的乘積即電磁轉(zhuǎn)矩。在圖中，電磁轉(zhuǎn)矩的方向?yàn)槟鏁r(shí)針。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)子線圈將按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。3.1.3直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)直流電機(jī)的銘牌如圖所示。它提供了直流電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的額定數(shù)據(jù)和其他相關(guān)內(nèi)容，以便于用戶能正確使用直流電機(jī)。1.銘牌3.1.3直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)2.型號3.1.3直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1額定功率

直流電機(jī)的額定功率是指直流電機(jī)長期以額定狀態(tài)運(yùn)行所允許的輸出功率，單位為kW。對于直流發(fā)電機(jī)，其額定功率是指其輸出的電功率；對于直流電動機(jī)，其額定功率是指轉(zhuǎn)軸輸出的機(jī)械功率。2額定電壓直流電機(jī)的額定電壓是指直流電機(jī)以額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)出線端的電壓，單位為V或kV。對于直流發(fā)電機(jī)，其額定電壓是指其以額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)輸出的端電壓；對于直流電動機(jī)，額定電壓是指其以額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)的電源電壓。3額定電流直流電機(jī)的額定電流是指直流電機(jī)以額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)的電流，單位為A。對于直流發(fā)電機(jī)，其額定電流是指以額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)供給額定負(fù)載的電流；對于直流電動機(jī)，其額定電流是指以額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)從電源輸入的電流。4額定轉(zhuǎn)速直流電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是指電壓、電流和輸出功率均為額定值時(shí)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度，單位為r/min。5勵磁方式直流電機(jī)的勵磁方式是指勵磁繞組和電樞繞組的接線關(guān)系，直流電機(jī)常用的勵磁方式有他勵、并勵、串勵、復(fù)勵等。6額定勵磁電壓直流電機(jī)的額定勵磁電壓是指直流電機(jī)以額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)加在勵磁繞組兩端的額定電壓，單位為V。3.銘牌數(shù)據(jù)7額定勵磁電流直流電機(jī)的額定勵磁電流是指直流電機(jī)以額定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)所需要的勵磁電流，單位為A。2測試直流電機(jī)的特性3.2.1直流電機(jī)的磁場及電樞反應(yīng)直流電機(jī)的磁場是由主磁極產(chǎn)生的勵磁磁場（主磁場），電樞電流產(chǎn)生的電樞磁場，以及換向繞組、補(bǔ)償繞組產(chǎn)生的磁場合成的。它對直流電機(jī)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和電磁轉(zhuǎn)矩有直接影響，直流電機(jī)的運(yùn)行特性在很大程度上也取決于磁場特性。當(dāng)直流電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，其電樞電流等于或近似等于零，因而可以認(rèn)為其空載磁場僅僅是由勵磁電流在通過勵磁繞組時(shí)產(chǎn)生的勵磁磁通勢建立的。如圖所示為直流電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的磁場分布。1.直流電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的磁場3.2.1直流電機(jī)的磁場及電樞反應(yīng)1.直流電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的磁場當(dāng)向直流電機(jī)的勵磁繞組中通入直流電流時(shí)，主磁極產(chǎn)生磁場，磁場間隔均勻地分布在定子內(nèi)的圓周上，此時(shí)只有勵磁磁通勢單獨(dú)建立的空載磁場。每對磁極下的磁通所經(jīng)過的路徑不同。絕大部分磁通首先從主磁極的N極出來，經(jīng)過氣隙進(jìn)入電樞齒、電樞磁軛，到達(dá)電樞鐵芯另一側(cè)的電樞齒；然后穿過氣隙，進(jìn)入主磁極的S極；最后通過定子磁軛回到N極，形成閉合回路。這部分磁通同時(shí)被勵磁繞組和電樞繞組切割，是直流電機(jī)進(jìn)行電磁感應(yīng)和能量轉(zhuǎn)換所必需的，稱為主磁通。此外，還有一小部分磁通從N極出來后并不進(jìn)入電樞，而是經(jīng)過氣隙直接進(jìn)入相鄰的磁極或定子磁軛，形成閉合回路。這部分磁通稱為漏磁通，一般。漏磁通不僅不對直流電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換工作起作用，還會增加主磁極磁路的飽和程度，增加直流電機(jī)的損耗，使其效率降低。如圖所示為主磁場在直流電機(jī)中的分布情況。按照圖中所示的勵磁電流方向，可用右手螺旋定則來判定主磁場的方向。電樞表面磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的地方位于物理中性線上，它與磁極的幾何中性線重合。3.2.1直流電機(jī)的磁場及電樞反應(yīng)2.直流電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)的磁場如圖所示為直流電動機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)的電樞磁場。它的方向可根據(jù)電樞電流用右手螺旋定則來判斷。從圖中可知，不論電樞如何轉(zhuǎn)動，電樞電流的方向總是以電刷為界限來劃分的。在電刷兩邊，N極下導(dǎo)體的電流方向與S極下導(dǎo)體的電流方向始終相反，只要電刷固定不動，電樞兩邊的電流方向就不變，電樞磁場的方向也不變，即電樞磁場是靜止不動的。3.2.1直流電機(jī)的磁場及電樞反應(yīng)3.直流電機(jī)的電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)是指電樞繞組電流所產(chǎn)生的磁通勢，以及由該電流所