十点要点分析.doc

一、 变压器的作用及工作原理：1、变压器的作用：变压器是一种通过电磁感应作用将一定数值的交流电转换成同频率的另一数值交流电的静止电器。2、工作原理：单相变压器由一个闭合的铁心和套在其上的两个绕组构成。这两个绕组彼此绝缘，同心套在一个铁心柱上，但是为了分析问题的方便，我们将这两个绕组画在铁心柱两侧上，其中，与电源连接的绕组称为原绕组，也称为一次绕组或原边；与负载连接的绕组称为副绕组，也称为二次绕组或副边。我们在表示原绕组电磁量的符号右下角加标号“1”，在表示副绕组电磁量的符号右下角加标号“2”，以便于区别。例如，, 分别表示原绕组的电压、感应电动势、电流相量； , ， , 分别表示副绕组的电压、感应电动势、电流相量。 将原绕组的两个出线端与单相交流电源连接，原绕组中便流过交流电流，该电流在铁心中生成与电源频率相同的交变磁通，此交变磁通同时链过原、副绕组。据电磁感应原理，原、副绕组中将分别感应出交变电动势。将副绕组的两个出线端与负载连接，负载就有交流电流通过。对应某一瞬时，单相变压器中各物理量的方向标示于图1-1。 图1- 1 单相变压器工作原理图设 , 分别为原绕组的电压、感应电动势瞬时值， 分别为副绕组的电压、感应电动势瞬时值，, 分别为原绕组、副绕组的匝数，F 为铁心中同时链过原、副绕组的磁通。如果单相变压器副绕组的两个出线端不与负载连接并忽略数值很小的原绕组电阻、电抗，可以得出下面的瞬时值方程式 其中，依据电磁感应定律有 将该式代入上式，得 有由此可见，通过选用不同于原绕组匝数N1的副绕组匝数N 2，便可使副绕组的电压u2不等于原绕组的电压u1，k称为变压器的变压比，其大小是由变压器的结构参数N1, N2所决定的。 综上所述，变压器以原、副绕组能同时链过铁心中同一变化磁通的特有结构，利用电磁感应原理，将原绕组吸收电源的电能传送给副绕组所连接的负载实现能量的传送，使匝数不同的原、副绕组中感应出大小不等的电动势实现电压等级变换，这就是变压器的基本工作原理。二、三相变压器的连接组别的定义及1连接组根据不同的需要，一次侧、二次侧有各种不同接法，形成了不同的连接组别，也反映出不同的一次侧、二次侧的线电压之间的相位关系。国际上规定，标志三相变压器高、低压绕组线电动势的相位关系用时钟表示法。即规定高压侧线电动势为长针，永远指向12点位置；低压侧线电动势为短针，它指向几点钟，就是连接组别的标号。如Y，d11表示高压边为星形接法，低压边为三角形接法，一次侧线电压落后二次侧线电压相位30。三、 电流互感器工作原理及注意事项：1、 工作原理： 电流互感器结构上与普通双绕组变压器相似，也有铁心和一次侧、二次侧绕组，但它的一次侧绕组匝数很少，只有一匝到几匝，导线都很粗，串联在被测的电路中，流过被测电流，被测电流的大小由用户负载决定，电流互感器的二次侧绕组匝数较多，它与电流表或功率表的电流线圈串联成为闭合电路，由于这些线圈的阻抗都很小，所以二次侧近似于短路状态。由于二次侧近似于短路，所以互感器的一次侧的电压也几乎为零，因为主磁通正比于一次侧输入电压，总磁势为零。2电流互感器使用中应注意的事项： (1)运行中二次侧不得开路，否则会产生高压，危及仪表和人身安全，因此二次侧不能接熔断器；运行中如要拆下电流表，必须先将二次侧短路才行。 (2)电流互感器的铁心和二次侧绕组一端要可靠接地，以免在绝缘破坏时带电而危及仪表和人身安全。 (3)电流互感器的一次侧、二次侧绕组有“+”“”或“。”的同名端标记，二次侧接功率表或电能表的电流线圈时，极性不能接错。 (4)电流互感器二次侧负载阻抗大小会影响测量的准确度，负载阻抗的值应小于互感器要求的阻抗值，使互感器尽量工作在“短路状态”。并且所用互感器的准确度等级应比所接的仪表准确度高两级，以保证测量准确度。例如，一般板式仪表为15级，可配用05级电流互感器。四、电压互感器工作原理及注意事项 1工作原理 电压互感器的原理和普通降压变压器是完全一样的，不同的是它的变压比更准确；电压互感器的一次侧接有高电压，而二次侧接有电压表或其他仪表(如功率表、电能表等)的电压线圈。因为这些负载的阻抗都很大，电压互感器近似运行在二次侧开路的空载状态， U2为二次侧电压表上的读数，只要乘变比K就是一次侧的高压电压值。 2、电压互感器使用中的注意事项：（1）二次侧不能短路，否则会烧坏绕组。为此，二次侧要装熔断器(2) 铁心和二次侧绕组的一端要可靠接地，以防绝缘破坏时，铁心和绕组带高电压。（3）二次侧绕组接功率表或电能表的电压线圈时，极性不能接错。三相电压互感器和三相变压器一样要注意连接法，接错会造成严重后果。(4)电压互感器的准确度与二次侧的负载大小有关，负载越大，即接的仪表越多，误差越大。五、三相异步电动机工作原理及机械特性：1、工作原理：（1）、旋转磁场的产生：旋转磁场：极性和大小不变且以一定转速旋转的磁场。旋转磁场的产生：对称三相绕组流过对称三相电流，产生圆形旋转磁通势和旋转磁场。三相对称绕组：三套数据相同，空间（沿定子内圆）互差电角度的绕组组成三相对称绕组，图4-1为最简单的三相对称绕组。 三相对称电流：（1）瞬时表达式： （2）电流变化曲线 （图4-2）旋转磁场：规定电流为正时，从首端出，分析几个特定瞬间：（2）、三相异步电动机的转动原理（a）、转子感生电流的产生（b）、转子电磁力矩的产生旋转磁场以同步转速n0顺时针旋转，相当于磁场不动，转子逆时针切割磁力线，产生感应电流，用右手定则判定，转子半部分的感应电流流入纸面。有电流的转子在磁场中受到电磁力的作用，用左手定则判定，上半部分所受磁场力向右，下半部分所受磁场力向左，如下图所示。这两个力对转子转轴形成电磁转矩，使转子沿旋转磁场的方向以转速n旋转。六、单相电容运行异步电动机：单相电容运行异步电动机的定子铁心上嵌放两套绕组，绕组的结构基本相同，空间位置上互差900电角度，如下图所示。工作绕组LZ接近纯电感负载，其电流ILZ相位落后电压近900电角度；启动绕组LF上串接电容器，合理选择电容值，使串联支路电流ILF超前ILZ约为900，绕组上电压、电流相量如上图所示。通过电容器使两个支路电流的相位不同，所以也称为电容分相。流过两绕组的电流ILZ、ILF波形如下图所示，向空间位置上互差900电角度的两相定子绕组通入相位上互差900的电流，也会产生旋转磁场，从电流相位超前的绕组转向电流相位落后的绕组如下图所示，所以单相异步电动机的旋转磁场产生条件为：（1）空间上有两个相差900电角度的绕组；（2）通入两绕组的电流在相位上相差900，两绕组产生的磁动势相等。笼型转子在该旋转磁场作用下获得启动转矩而使电动机旋转，转子的转速总是小于旋转磁场的转速，所以称为单相异步电动机。单相电容运行电动机结构简单，使用维护方便，堵转电流小，有较高的效率和功率因数；但启动转矩较小，多用于电风扇、吸尘器等。例如洗衣机上的电动机。七、单相罩极式单相异步电动机罩极式异步电动机旋转磁场的产生与上述电动机不同，先来了解一下凸极式罩极电动机的结构，如图6 一12 所示。电动机定子铁心通常由厚0.5mm的硅钢片叠压而成，每个磁极极面的l / 3 处开有小槽，在极柱上套上铜制的短路环，就好像把这部分磁极罩起来一样，所以称罩极式电动机。励磁绕组套在整个磁极上，必须正确连接，以使其上下刚好产生一对磁极。如果是四极电动机，则磁极极性应按N 、S 、N 、S 的顺序排列当励磁绕组内通人单相交流电时，磁场变化如下：凸极式定子铁芯转子定子绕组短路环 图73 凸极式分相罩极电动机的结构（1）当电流由零开始增大时，则电流产生的磁通也随之增大，但在被铜环罩住的一部分磁极中，根据楞次定律，变化的磁通将在铜环中产生感应电动势和电流，并阻止磁通的增加，从而使被罩磁极中的磁通较疏，未罩磁极部分磁通较密，如下图a 所示。（2）当电流达到最大值时，电流的变化率近似为零，电流产生的磁通虽然最大，但基本不变。这时铜环中基本没有感应电流产生，铜环对整个磁极的磁场无影响，因而整个磁极中的磁通均匀分布，如下图b 所示。（3）当电流由最大值下降时，则电流产生的磁通也随之下降，铜环中又有感应电流产生，以阻止被罩磁极部分中磁通的减小，因而被罩部分磁通较密，未罩部分磁通较疏，如下图b 所示。a)电流增加时 b)电流近于不变时 c)电流减少时图7 4 罩极电动机中磁场分布从以上分析可以看出，罩极电动机磁极的磁通分布在空间上是移动的，由未罩部分向被罩部分移动，好似旋转磁场一样，从而使笼型结构的转子获得启动转矩，并且也决定了电动机的转向是由未罩部分向被罩部分旋转：其转向是由定子的内部结构决定的，改变电源接线不能改变电动机的转向。罩极电动机的主要优点是结构简单、制造方便、成本低、运行时噪声小、维护方便。按磁极形式的不同，可分为凸极式和隐极式两种，其中凸极式结构较为常见：罩极电动机的主要缺点是启动性能及运行性能较差，效率和功率因数都较低方向不能改变主要用于小功率空载启动的场合，如计算机后面的散热风扇、各种仪表风扇、电唱机等。八、直流电动机的工作原理：直流电动机是根据通电导体在磁场内受力而运动的原理制成的。在直流电机模型中，电刷两端加上直流电压，线圈abcd内便有电流通过，导体ab在N极下，电流方向从a流向b，导体cd在S极下，电流方向从c流向d，通电导体ab和cd将受到电磁力的作用，用左手定则可以判断电磁力的方向，如右图所示。电磁力和转子半径的乘积即为电磁转矩，其方向也为逆时针方向，如果电磁转矩能克服电枢轴上的制动转矩，电动机就能转动起来。电枢转动以后，导体ab和cd在磁极下交换位置，由于换向器的作用，使与它们相连的电刷也同时改变，这样进入N极下的导体的电流方向总是流入的，进入S极下的导体的电流方向总是流出的，从而保证了电动机产生的电磁力矩始终不变，电枢沿着逆时针方向一直转动下去。由此可以归纳出直流电动机的工作原理：直流电动机在外加电压的作用下，在导体中形成电流，截流异体导体在磁场中将受电磁力的作用，由于换向器的换向作用，导体进入异性磁极时，导体中的电流方向也相应改变，从而保证了电磁转矩的方向不变，使直流电动机能连续旋转，把直流电能转换成机械能输出。九、电磁调速电动机电磁调速异步电动机又称为滑差电动机，其特点是在异步电动机轴上装有一个电磁转差离合器，控制电磁转差离合器励磁绕组中的电流，就可调节离合器的输出转速。它有组合式(国产型号JZTZ)和整体式(国产型号JZTT)两大类。1、滑差电动机由异步电动机、转差离合器和控制装置（测速发电机）三部分组成。1）、三相交流笼型异步电动机作为原动机拖动电磁转差离合器电枢一起旋转。功率为0。6100KW2）、电磁转差离合器电磁转差离合器。实质上也是一台电机，借磁场作用将主动轴的转矩传递到从动轴，即输出轴。离合器有两个旋转部分，一个是电枢，另一个是磁极，因此电磁转差离合器由电枢、爪形磁极等部分组成，如图1-3所示。转差离合器由主动部分和从动部分组成。 、主动部分电枢(外转子) 转差离合器的主动部分是电枢(外转子)，它与异步电动机的转轴硬连接并一起旋转。为圆筒形钢体，具有导磁、导电的作用，直接装在异步电动机的输出轴上，作为主动外转子，其转速与异步电动机同步。在电枢上铸有或装有风叶、散热筋，起散热作用。、从动部分磁极(内转子) 由励磁绕组、磁极、滑环和输出轴等组成。磁极(内转子)结构上有凸极式、爪式、感应式三种形式。磁极为一对相互交叉的爪极，通过非磁性材料将两个爪极焊接成为一个整体装在输出轴上。磁极与电枢之间形成气隙，两者之间无机械硬連接，如上图所示。磁极上装有励磁绕组，通过集电环由直流电源供电，对线圈励磁。电枢作为主动转子与三相异步电动机转子硬連接以恒速旋转，磁极作为从动转子在电枢与静止导磁部分之间旋转，并输出转矩，帶动生产机械运转。电磁转差离合器是一个传递转矩的装置，它把原动机（异步电动机）发出的转矩通过电磁作用传递到负载上。传递的转矩和转速与电磁转差离合器励磁电流的大小有关。励磁绕组不通电时，从动部分不会转动，相当于离合器分离。直流励磁电流越大，输出的转矩也越大。2、工作原理：电磁调速电动机的无极调速主要是通过电磁转差离合器来实现的。其工作原理是：当磁极上的励磁线圈通入直流电流后，沿磁极圆周交替产生N、S极，磁力线通过爪极气隙电枢气隙爪极形成闭合回路，在原动机起动后，离合器的电枢就随电动机在磁场中以转速n1旋转，于是电枢与磁极便有相对运动。根据电磁感应定律可知，电枢切割磁场将产生电动势。由于电枢由整体铸钢做成，就会产生涡流。涡流与磁场互相作用产生电磁力，形成电磁转矩，使磁极带动输出轴随电枢同方向转动。电磁转差离合器的磁极的转速n2取决于励磁电流的大小，其转速n2必定小于电枢的转速n1，即有一定的转差率，若沒有（n1n2）这个转差，电枢中就不能产生涡流，也就沒有电磁转矩了，则电枢与磁极就没有相对运动。若改变励磁电流，即改变磁通，电磁转差离合器在一定负载下的转差率也随之改变，从而改变了输出軸的转速，实现了速度调节，因此改变励磁电流的大小，就可以达到调速的目的。十、同步发电机的原理下图所示是具有两个磁极的凸极式同步发电机，它的定子和三相异步电动机一样对称地安放着三相绕组。转子则是由磁极铁心和套在磁极上的励磁绕组构成，励磁绕组中加入直流电流后，就会在气隙中产生一个恒定的主极磁场。若用原动机拖动发电机转子以同步转速旋转，主磁极产生的恒定主极磁场随着转子的转动形成一个旋转磁场，在定