电工与电子基础第五~六章-变压器与交流电动机课件.ppt
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- 电工 电子 基础 第五 变压器 交流电动机 课件
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1、技工学校机械类通用教材电工与电子基础(第 5 版)(含习题集)第五章变压器与交流电动机第六章电力拖动的基本知识第五章变压器与交流电动机第一节变压器第二节三相笼型异步电动机第三节单相异步电动机第一节变压器一、用途与种类二、工作原理图5-1最简单的变压器a)基本原理b)图形符号1.改变交流电压例5-1一台降压变压器的一次绕组接在380V的电压上,二次电压为38V。若一次绕组绕有1140匝时,试求二次绕组的匝数?第一节变压器解已知,38,匝其中,N1/U1,N2/U2 称为一、二次绕组的匝伏比(即变压器一、二次绕组的匝数与电压之比),同一台变压器一、二次绕组的匝伏比是相等的。如果已知一台变压器匝伏比
2、,则绕组的匝数等于该绕组的电压数值乘以匝伏比,绕组的电压就等于该绕组的匝数除以匝伏比。例5-2某一单相照明变压器,一次电压为220V,二次侧有两组绕组,已知:,6,匝。试求:、。解已知,匝第一节变压器2.改变交流电流例5-3有一台电力变压器,一次电压,二次电压,若二次电流为150,试求变压器一次电流为多大?解已知,150,根据式(5-3)可得3.变换交流阻抗第一节变压器第一节变压器图5-2变压器的阻抗变换例5-4一台输出变压器二次侧接有的扬声器,一次侧输入信号源的内阻是512。当输出最大功率时,试求变压器的匝数比。解已知,根据式(5-4)得三、损耗与效率第一节变压器例5-5某低压变压器的一次电
3、压,二次电压,在接有电阻性负载时,实际测得二次电流,若变压器的效率为,试求一、二次的功率和损耗以及一次电流。解二次功率为第一节变压器四、基本结构1.铁心图5-3心式与壳式变压器a)心式变压器b)壳式变压器1铁心2绕组第一节变压器图5-4相邻两层硅钢片的配列情况2.绕组(1)同心式绕组如图5-6a所示,变压器的一、二次绕组呈同心圆筒状,套在铁心上,低压绕组放在里层并靠近铁心,高压绕组套在外层,高、低压绕组之间和绕组与铁心之间都必须有一定的绝缘间隙,并以绝缘纸筒隔开。第一节变压器图5-5形铁心第一节变压器图5-6变压器的绕组结构a)同心式绕组b)交叠式绕组1低压绕组2高压绕组3铁心第一节变压器(2
4、)交叠式绕组如图5-6b所示,变压器的高、低压绕组是交替套在铁心上的,这种绕组的绝缘处理较为复杂,但是机械强度较高,漏阻抗小,引线方便,一般用于低电压、大电流变压器。3.相关附件图5-7油浸式电力变压器的外形1温度计2吸湿器3储油柜4油位计5安全气道6气体继电器7高压套管8低压套管9分接开关10油箱11铁心12绕组13放油阀门第一节变压器五、常用变压器1.单相变压器2.自耦变压器图5-8单相变压器的简单应用第一节变压器图5-9单相自耦变压器a)工作原理b)外形c)接线图第一节变压器图5-10三相自耦变压器3.互感器(1)电压互感器电压互感器的外形和应用如图5-11所示。第一节变压器图5-11电
5、压互感器a)外形b)应用1)二次侧不允许短路,因为互感器本身的短路阻抗很小,第一节变压器二次侧一旦短路,电流剧增,会使绕组烧毁。2)为确保工作人员的人身安全,二次绕组的一端连同铁心应可靠接地。(2)电流互感器电流互感器的外形和应用如图5-12所示。图5-12电流互感器a)外形b)应用第一节变压器1)电流互感器工作时,二次侧切不可开路,在换接线路或仪表时,必须先用开关将二次侧短接。2)二次绕组的一端连同铁心也应可靠接地。(3)钳形电流表它是电流互感器的另一种形式,它的二次绕组与一配套电流表接通,并套在可以开、合的铁心上,测量时先张开铁心,将待测电流的一根导线放入钳口的中心,然后将铁心闭合,这样载
6、流导线便成为电流互感器的二次绕组,经过变换后,可从钳形电流表直接读出被测电流的大小。图5-13钳形电流表第一节变压器4.三相变压器图5-14三相变压器示意图第一节变压器六、型号和额定值1.型号p140.tif表5-1电力变压器型号的符号及意义第一节变压器表5-1电力变压器型号的符号及意义第一节变压器2.额定值(1)额定电压、一次额定电压是指考虑到变压器所用绝缘材料的绝缘等级和允许发热等条件而规定的电压值;二次额定电压是变压器空载时,一次侧加上额定电压后,二次侧两端的电压值。(2)额定电流、是根据额定容量和额定电压计算出来的线电流。(3)额定容量在铭牌所规定的额定工作状态下变压器输出的视在功率。
7、(4)温升是指变压器在额定运行时允许超出周围环境温度(+40)的数值,它取决于变压器所用绝缘材料的等级。表5-2绝缘等级及其工作温度第二节三相笼型异步电动机一、基本结构图5-15三相笼型异步电动机的组成1端盖2定子3转子4风扇5定子绕组6接线盒1.定子第二节三相笼型异步电动机图5-16未装绕组的定子与定子硅钢冲片(1)定子铁心它是电动机的磁路部分,一般用.mm厚、表面涂绝缘漆或有氧化膜的硅钢片叠压而成,第二节三相笼型异步电动机以减少交变磁通引起的涡流损耗;在定子硅钢片的内圆上冲制有均匀分布的槽口,用以嵌放对称的三相定子绕组。(2)定子绕组它是异步电动机的电路部分,由三相对称绕组组成。(3)机座
8、通常用铸铁或铸钢制成,其作用是固定定子铁心和定子绕组的,并以前后两个端盖支撑转子轴,它的外表面铸有散热肋,以增加散热面积,提高散热效果。2.转子(1)转子铁心它是把相互绝缘的硅钢片压装在转子轴上的圆柱体,在硅钢片外圆上冲有均匀的沟槽,如图5-18所示,供嵌转子绕组用的,称为导线槽。第二节三相笼型异步电动机图5-17三相定子绕组联结a)定子绕组作星形()联结b)定子绕组作三角形()联结(2)转子绕组它是指在转子导线槽内嵌放铜条或铝条,第二节三相笼型异步电动机并在两端用金属环(也叫做短路环)焊接成笼型,如图5-19a所示。图5-18转子的硅钢片第二节三相笼型异步电动机图5-19笼型转子a)用铜条做
9、绕组的笼型转子b)铸铝的笼型转子(3)转子轴它的作用是支撑转子铁心和转子绕组,并传递电动机的机械转矩,同时又保证定子与转子间有一定的均匀气隙。二、工作原理第二节三相笼型异步电动机图5-20笼型异步电动机工作原理演示实验第二节三相笼型异步电动机图5-21笼型转子在旋转磁场中的受力情况1.2极定子绕组的旋转磁场第二节三相笼型异步电动机图5-22三相两极绕组排列图第二节三相笼型异步电动机图5-23三相正弦交流电流的波形1)当t时,i,U相绕组内没有电流;i是负值,V相绕组的电流是由V2端流进,V1端流出;i是正值,W相绕组的电流是由W1端流进,W2端流出。第二节三相笼型异步电动机图5-242极旋转磁
10、场2)当t/2时,即经过1/4周期的时间以后,i由零值变为正最大值,电流自U1端流进,U2端流出;第二节三相笼型异步电动机i为负值,电流自V2端流进,由V1端流出;i已变为负值,它自W2端流进,由W1端流出。3)当t=时,三相电流的合成磁场就转过了180,如图5-24c所示。4)当t=3/2时,合成磁场转到270,如图5-24d所示。5)当t=2时,合成磁场已从t=0按顺时针方向旋转了360,即旋转了一圈,如图5-24e所示。图5-254极星形联结的定子绕组第二节三相笼型异步电动机图5-264极旋转磁场表5-3电动机磁极数与旋转磁场转速之间的关系第二节三相笼型异步电动机2.旋转磁场对转子的作用
11、图5-27楞次圆盘第二节三相笼型异步电动机图5-28异步电动机的工作原理三、转差率第二节三相笼型异步电动机例5-6已知某异步电动机的磁极对数p=4,转差率s,电源频率fHz,试求该电动机的转速。解因n=(1-s)n而nf/p四、机械特性和额定转矩图5-29异步电动机的机械特性第二节三相笼型异步电动机1.机械特性2.额定转矩例5-7已知两台三相异步电动机的额定功率均为55kW,电源频率为50Hz,其中第一台电动机的磁极数为2,额定转速为2960r/min;第二台电动机的磁极数为8,额定转速为720r/min。试求它们的转差率及额定转矩。第二节三相笼型异步电动机由此可见,输出功率相同的电动机,磁极
12、数越多,则转速越低,但转矩越大;反之,磁极数越少,转速越高,转矩越小。第二节三相笼型异步电动机3.过载能力五、起动、调速和反转1.起动1)使线路电压降增大,引起电网电压波动,不但使电动机本身的起动转矩减小(甚至不能起动),而且还影响到其他电气设备的正常运行。2)使电动机绕组发热(起动时间越长,发热越严重),容易造成绝缘老化,缩短电机使用寿命。2.调速(1)改变电源频率f调速这种调速方法称为变频调速。(2)改变磁极对数p调速采用这种方法进行调速时,只能成对的改变磁极数,所以这种方法是有级调速。第二节三相笼型异步电动机图5-30变极调速示意图(3)改变转差率的调速这种调速方法仅适用于绕线转子异步电
13、动机。第二节三相笼型异步电动机3.反转六、铭牌表格1.型号第二节三相笼型异步电动机p151.tif2.额定值(1)额定功率指电动机在额定情况下运行时,轴上输出的机械功率,单位是kW。(2)额定电压指电动机额定运行时,外加于定子绕组上的线电压,单位是V。第二节三相笼型异步电动机(3)额定电流指电动机在额定电压下,轴上有额定功率输出时,定子绕组中的线电流,单位为A。(4)额定频率f我国规定工业用电的频率是50Hz,国内用的异步电动机的额定频率为50Hz。(5)额定转速n指电动机在额定电压、额定频率下,轴端输出额定功率时,转子的转速,单位为r/min。(6)额定功率因数(cos)指电动机在额定负载时
14、,定子的功率因数。第三节单相异步电动机一、结构和工作原理1.结构图5-31单相异步电动机的组成1电容器2端盖3定子4转子第三节单相异步电动机2.工作原理图5-32单相定子绕组脉动磁场第三节单相异步电动机图5-33电容起动式单相异步电动机的工作原理二、分类第三节单相异步电动机图5-34两绕组中的电流与旋转磁场1.电容起动式单相异步电动机2.电容式单相异步电动机第三节单相异步电动机图5-35电容式单相异步电动机1.变压器的用途有哪些?第三节单相异步电动机2.一台单相变压器,若一次电压为220V,二次电压为36V,二次绕组为324匝,试求一次绕组的匝数?3.一台单相变压器的一次电压,电压比n,试求二
15、次电压为多大?当二次电流时,一次电流为多大?4.一台理想变压器,一次电压,二次电压,如果二次侧接有一台25kW、220V的电阻炉,问变压器一、二次电流各是多少?图5-36第三节单相异步电动机5.在图5-36所示的电路中,变压器的匝伏比是5匝/V。6.已知某交流信号源的电动势,内阻r,负载电阻。7.有一低压变压器的一次电压,二次电压,在接有电阻性负载时,实际测得二次电流。8.什么叫自耦变压器?它有什么特点?9.三相笼型异步电动机是由哪几部分组成的?各起什么作用?10.何谓旋转磁场?三相异步电动机的旋转磁场是怎样形成的?如果三相电源一根相线断开,问旋转磁场能否继续形成?这时候是什么性质的磁场?11
16、.旋转磁场的方向由什么来决定的?怎样改变旋转磁场的旋转方向?12.三相异步电动机转子的转向为什么和旋转磁场的方向一致?第三节单相异步电动机13.怎样改变三相异步电动机的旋转方向?14.为什么交流异步电动机的转速总是低于同步转速?15.旋转磁场的转速、磁极对数和电源频率之间有什么关系?16.何谓交流异步电动机的转差率?异步电动机的转差率一般是多少?17.一台三相笼型异步电动机,额定功率为40kW,额定转速为1450r/min,试求它的额定转矩。18.单相异步电动机为什么不能自行起动?一般采用什么方法来起动?19.怎样改变电容电动机的旋转方向?20.试述电容起动电动机和电容电动机的异同之处。第六章
17、电力拖动的基本知识第一节低 压 电 器第二节电气控制电路原理图基本知识第三节三相笼型异步电动机的全压起动第四节三相笼型异步电动机的减压起动第五节三相笼型异步电动机的制动第六节生产机械的行程控制第七节两台电动机的联锁控制第八节典型机床的电气控制与检修实验三相笼型异步电动机的全压起动控制电路第一节低 压 电 器一、低压开关1.刀开关图6-1刀开关的图形及文字符号第一节低 压 电 器(1)开启式负荷开关HK系列开启式负荷开关是由刀开关和熔断器组合而成的一种电器,瓷底板上装有进线座、静触头、熔丝、出线座及动触头,上面覆有胶盖用来遮盖分闸时产生的电弧,防止电弧烧伤人手,其结构如图6-2所示。(2)封闭式
18、负荷开关常用的HH系列封闭式负荷开关的结构如图示。图6-2HK系列开启式负荷开关的结构1出线座2熔丝3动触头4静触头5进线座6瓷座7胶盖第一节低 压 电 器图6-3封闭式负荷开关的结构1触刀2夹座3熔断器4速断弹簧5转轴6手柄第一节低 压 电 器图6-4组合开关的图形和文字符号a)同时通断型b)交叉通断型2.组合开关第一节低 压 电 器图6-5HZ1025/3型三极组合开关a)外形b)接通位置c)分断位置二、熔断器第一节低 压 电 器1.插入式熔断器图6-6熔断器的图形和文字符号第一节低 压 电 器图6-7RC1A系列插入式熔断器的结构1瓷盖2熔丝3动触头4静触头5瓷底2.螺旋式熔断器第一节低
19、 压 电 器图6-8RL1系列螺旋式熔断器的结构1瓷帽2熔体3瓷套4上接线端5熔座6下接线端第一节低 压 电 器三、按钮图6-9按钮a)LA19系列按钮b)按钮结构及符号c)LA10系列按钮四、接触器第一节低 压 电 器图6-10交流接触器a)图形及文字符号b)外形及主要结构1主触头2触头压力弹簧片3灭弧罩4辅助动断触头5辅助动合触头6动铁心7缓冲弹簧8静铁心9短路环10线圈11反作用弹簧第一节低 压 电 器(1)电磁系统由线圈、动铁心(又称为衔铁)和静铁心组成。(2)触头系统包括三对主触头和四对辅助触头,主触头起接通和分断主电路的作用,允许通过较大电流,产品型号最后的数字表示主触头允许通过的
20、最大电流,如CJ2040,表示这种交流接触器的主触头允许通过交流电的最大电流是40A;辅助触头只允许通过小电流,它们可以完成电路的各种控制要求,如自锁、互锁(或称为联锁)等。(3)灭弧室交流接触器的灭弧室又叫做灭弧罩,目前大多用陶瓷材料制成,它的作用是迅速熄灭触头分断时产生的电弧。(4)其他部分包括传动机构、反作用弹簧、缓冲弹簧、触头压力弹簧片、接线柱等。五、中间继电器第一节低 压 电 器图6-11JZ7型中间继电器a)图形及文字符号b)外形及结构1静铁心2短路环3动铁心4动合触头5动断触头6变位弹簧7线圈8反作用弹簧第一节低 压 电 器六、热继电器图6-12热继电器a)图形及文字符号b)外形
21、c)结构1.热继电器的外形与结构第一节低 压 电 器(1)热元件它是热继电器的主要部分,由双金属片及围绕在双金属片外面的电阻丝组成;双金属片是由两种热膨胀系数不同的金属片制成的,使用时将热元件直接串联在主电路中。(2)触头一般情况下,动合触头串联在报警电路中,动断触头串联在控制电路中。(3)动作机构由导板、补偿双金属片、推杆、杠杆及复位弹簧等组成。(4)复位按钮复位按钮是继电器动作后进行手动复位的按钮。(5)整定电流装置整定电流装置是通过旋钮和偏心轮来调节整定电流值的。2.热继电器的工作原理第一节低 压 电 器图6-13热继电器的工作原理1导板2双金属片3热元件4复位弹簧5补偿双金属片6推杆7
22、偏心轮8旋钮9弹簧10复位按钮11轴12杠杆13动断触头14动合触头15可旋动螺杆第一节低 压 电 器(1)手动复位当推杆6推动杠杆12绕轴转动时,在复位弹簧9的拉力作用下,使杠杆12上的动触头和动合触头14闭合,此时,杠杆12超过NM轴线;在这种情况下,即使双金属片冷却复原,动断触头也无法再闭合,因此,必须按下复位按钮10,使杠杆12向左转过NM轴线后,在复位弹簧9的作用下使动断触头重新闭合,这就是手动复位。(2)自动复位如要自动复位,可旋动螺杆15,使它向左移动并超过NM轴线,当热继电器因电动机过载动作后,经过一段时间双金属片2冷却复原,在复位弹簧4的作用下,补偿双金属片5连同推杆6复位,
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