电机与变压器(劳动和社会保障出版社).doc

第二单元 变压器绕组的极性测定与连接 课题一 单相变压器绕组的极性一、 极性的意义1.直流电源的特性直流电路中，电源有正、负两极，标以“+”号和“”号。“+”号为正极性，表示高电位端；“”号为负极性，表示低电位端。2.交流电源的极性正弦交流电源两端不存在恒定极性，但在任一瞬间仍存在瞬时极性。电位的高与低是相对的，极性也是相对的。3.单相变压器的极性一次侧、二次侧绕组感应电动势之间的相位关系，通常用同名端来标记。当变压器一个绕组的某一出线端为高电位时，则在另一个绕组中也有一个相对应的出线端为高电位，称为同极性端，另外两个相对应的低电位端也是同极性端。同名端的标记可用“*”或者“”来表示。例2-1 如一台单相变压器，一次侧和二次侧绕组在某一瞬间的电流如图，试判断并用符号标出同名端。4.绕组的连接的极性的重要性绕组的连接主要有以下几种形式。（1）绕组串联1）正向串联2）反相串联（2）绕组并联1）同极性并联分两种情况。与大小一样与大小不等，总电动势不为零，外部不接负载时产生一定环流。环流会产生损耗和发热，烧坏绕组。2）反极性并联这时两个绕组回路内部的环流将很大，甚至烧坏线圈，这种接法是不允许的，应绝对避免。变压器绕组之间连接时，极性判别至关重要。二、变压器绕组的极性判定1.直观法2.仪表测试法（1）直流法。测定步骤：步骤一，设定线端。步骤二，连接线路。步骤三，测定判断。（2）交流法。测定步骤：步骤一，设定线端。步骤二，连接线路。步骤三，测定判断。1）用交流电压表测量为110V。2）用交流电压表测量为124V。3）用交流电压表测量为12V。4）测量结果，则其出线端1与2,1与2是异名端，若测量结果，则其出线端1与2,1与2是同名端。例2-2 一台220V/24V的单相双绕组变压器，试测试极性。分析：变压器的变化K=220/24=9.17. =110V.=/K=110/9.17=12V如果测量结果=110-12=98V。则其出线端1与2,1与2是同名端。如果测量结果=110+12=122，则其出线端1与2,1与2是异名端。课题二 三相变压器绕组的连接及连接组别三相变压器按磁路系统可分为三相组合式变压器和三相芯式变压器。三相芯式变压器是三相共用一个铁心的变压器。三相芯式变压器绕组的连接1.三相绕组的首尾判别（1）直流法。判别步骤：步骤一，分相设定标记。步骤二，连接线路。步骤三，测量判别。1）如果在和尚刀开关SA的瞬间，两表同时向正向（右方）摆动，则接在直流电流表“+”端子上的线端是相尾1和1，接在表“-”端子上的线端是相首1和1。2）如果在合闸的瞬间，两表同时反向（左向）摆动，则接在表“+”端子上的线端是相首1和1，接在表“-”端子上的线端是相尾1和1。（2）交流法。判别步骤：步骤一，设定标记。步骤二，连接线路。步骤三，测量判别。当在1与1间外加电压后，如测得1与1间电压：1）如=0，则说明1与1都是首端，2）如=，则说明被连接的1是尾端。2.每相高低压绕组的极性测定每相高低压绕组的极性测定与测定测定单相变压器极性的方法完全相同。3.三相绕组的连接两种基本方法星形接法与三角形接法。（1）星形接法。以符号“YN”表示。（2）三角形接法。不管是三角形接法还是星形接法，如果一侧有一相首尾接反了，磁通就不对称，就会出现空载电流急剧增加，产生严重事故，这是不允许的。课题三 用交流法测定三相变压器绕组极性一、实训目的学习并掌握用交流法测定三相变压器绕组极性的方法。二、实训器材小型三相变压器一台、万用表一只，单相自耦变压器一台。三、试验线路及操作步骤1.试验线路2.操作步骤（1）测定一次侧三相绕组的首、尾。步骤一，首先用万用表电阻档测量12个出线端间通断情况及电阻大小，假设标记为1、1、1和1、1、1。步骤二，将1、1两点用导线相连，在1与1间接通电源施加低电压（约50%）。步骤三，用万用表交流电压档测量1，1间电压。测量结果为=0，则假设标记1、1、1、1正确；若=，则说明标记错误。应先切断电源，然后把V、W相中任一相的端点标记互换。步骤四，用同样的方法，将1、1两端用导线相连，测定U、V相首、尾，完成后切电源。（2）测定每相一次侧、二次侧绕组极性。步骤一，首先用万用表电阻档测量和判断出低压6个出线端，假设标记为2、2、2和2、2、2.步骤二，然后按图2-32接线，将1、2用导线相连，在W相的1和1之间施加低电压U。步骤三，用万用表交流电压档测量1、2间电压。四、三相芯式变压器绕组的连接组别1.连接组一次侧绕组三角形接法用D表示、星形接法用Y表示、有中线时用YN表示。如Y，d11表示高压边为星形接法，低压边为三角形接法，国家标准规定了5中常用的连接组。2.连接组别的判别方法（1）Y,y接法。步骤一，首先要在接线图中标出每个相线电压的方向，步骤二，画出二次侧绕组的线电压相量图，步骤三，画出时钟的中点。（2）Y,d接法。步骤一，和Y,y接法一样，画出一次侧线电压,步骤二，根据一次侧、二次侧线圈的同名端决定二次侧各相线电压的相量方向，画出二次侧三相对称相量图，步骤三，画出时钟图。课题四 电力变压器的铭牌参数一、电力变压器的铭牌1.型号和含义型号表示变压器的结构特点、额定容量和高压侧的电压等级等。2.额定电压（/）3.额定电流（/）4.额定容量（）5.额定功率（）6.升温（T）二、变压器参数的简单计算例3-3 有一台三相油浸式电力变压器，=500kvA，接法为Y，d11连接（高压为星形、低压为三角形接法），一次侧、二次侧额定电压=10000V、=400V。求：、和K的值。解：（1）变压器的变比：三、新型变压器简介1.环氧树脂干式变压器2.S9系列油浸式变压器3.S10系列变压器4.非晶合金铁心变压器（AMDT）5.密封式变压器（1）空气密封型。（2）充氮密封型。6.卷铁心变压器。第三单元 变压器并联运行、维护和检修课题一 三相变压器的并联运行一、三相变压器的并联运行的原因1.当负载随昼夜、季节而波动时，可根据需要将某些变压器断开（称为解列）或投入（称为并列）。2.当大功率用电器使用时，需要变压器增加容量来满足用电器的用电要求3.当某台变压器出现故障或需要检修时，可以由备用变压器并列运行。二、变压器并联运行的条件1.没有环流，（1）一次侧、二次侧的电压分别相等，即变比K相等。（2）连接组别应相同。2.运行时的负载分配要合理（1）短路阻抗（阻抗电压）要相等。为了使负载分配合理就应该使每台变压器的电流标么值一样，也就是要求它们的相等。三、并联运行接线 课题二 变压器的维护与检修一、变压器运行中的日常维护遵守“看、闻、嗅、摸、测”五字准则。检查项目如下：1. 检查变压器上层油温2. 检查储油柜的油色、油位3. 检查套管外部4. 检查变压器的响声5. 检查引线接头接触6. 检查压力释放器或安全气道及防爆膜7. 检查气体继电器8. 检查变压器铁心接地线和外壳接地线9. 检查变压器的外部表面10. 检查调压分接头位置指示二、特殊巡视检查项目1. 电力系统发生短路或变压器事故后的检查2. 大风、雷雨、冰雹后的检查3. 浓雾、小雨、下雪后的检查4. 气温骤变时的检查5. 过负荷运行时的检查6. 新投入或经大修的变压器投入运行后的检查（1）检查变压器声音的变化（2）检查油位和油温的变化（3）检查冷却器温度三、变压器的常见故障处理1.变压器短时过负载及处理原则2.变压器常见故障的种类、现象、产生原因及处理方法（见表3-1）第四单元 特殊用途的变压器课题一 自耦变压器一、自耦变压器原理1.原理与变压比2.绕组中公共部分的电流二、自耦变压器的特点1.自耦变压器的有点（1）可改变输出电压（2）用料省、效率高2.自耦变压器的缺点（1）高压侧（电源）的电气故障会波及低压侧（2）如果在自耦变压器的输入端把相线和零线接反，但这时输出“零线”已经为“高电位”，使用时要求自耦变压器接线正确，外壳必须接地。接自耦变压器电源前，一定要把手柄转到零位。3.自耦变压器输出功率靠电磁感应传递的能量占总能量的（1-1/K）,而从电路直接输送的能量占1/K。课题二 仪用变压器一、电流互感器1.结构和工作原理为电流互感器的额定电流比。2.电流互感器的选用选用电流互感器可根据测量准确度、电压、电流要求选择，电流表量程为5A（或1A），一次侧的额定电流在525000A之间。确定等级有0.2,0.5,1.0,3和10五级。电流互感器的结构形式有干式、浇注绝缘式、油浸式等多种。电流互感器的型号格式为：（图略）例如，LFC-10/0.5-300表示为一次侧电压等级为10KV的贯穿复匝（即多匝）式瓷绝缘的电流互感器，被测电流额定值为300A，准确度等级为0.5级。二、电压互感器1.结构和工作原理式中为二次侧电压表上的读数，只要乘以变比K就是一次侧的高压电压值。2.电压互感器的选用电压互感器二次侧额定电压都规定为100V，一次侧额定电压为电力系统规定的电压等级。电压互感器的种类有干式、浇注绝缘式、油浸式等多种。例如，JDG-0.5型表示为单相干式电压互感器，额定电压为500V。三、电流互感器和电压互感器的比较（表格略）课题三 电焊变压器交流弧焊机由于结构简单、成本低、制造容易和维护方便而得到广泛应用。它实质上是一个特殊性能的降压变压器。工艺要求：1.二次侧空载电压应为6075V，以保证容易起弧。2.具有陡降的外特性。3.短路电流不能太大。4.为了适应不同的加工材料、工件大小和焊条，焊接电流应能在一定范围内调节。一、可调电抗器的电焊变压器二、磁分路动铁式电焊变压器三、动圈式电焊变压器第五单元 电动机的基础知识电动机是把电能转换成机械能的设备。课题一 电动机的种类和用途一、按防护型式分电动机的种类、特点和用途（见表5-1）二、按电能种类分电动机的主要种类、性能和用途（见表5-2）课题二 异步电动机的结构一、定子部分定子的组成及各部分作用（表5-3）二、转子部分电动机的转子主要由转子铁心与转子绕组组成。（见表5-4）三、其他部分电动机其他部分包括端盖、轴承和轴承盖以及风扇和风罩等。电动机其他部分的结构和组成（见表5-5）。课题三 三相异步电动机的拆装一、电动机拆卸工具的认识三相异步电动机拆卸常用工具（见表5-6）二、小型三相异步电动机的拆装1.拆装前准备工作（1）必须断开电源，并标好电源线在接线盒的相序标记。（2）检查拆卸电动机的专用工具是否齐全。（3）做好相应的标记和必要的数据记录。2.三相异步电动机的拆卸（1） 拆卸皮带轮或联轴器。（2） 拆风罩。（3） 拆风扇。（4） 拆前端盖和后端盖螺钉。（5） 拆卸后端盖。（6） 拆卸前端盖。（7） 取后端盖（8） 拆电动机轴承。三、小型三相异步电动机的安装流程三相异步电动机的组装顺序与拆卸相反1. 在转轴上装上轴承、后端盖。2. 安装转子。3. 安装后端盖。4. 安装前端盖。5. 安装风扇和风罩。6. 安装皮带轮或联轴器。四、三相异步电动机的拆装操作注意事项1. 拆装带轮或轴承时，要正确使用拉具。2. 电动机解体前，要做好记号，以便组装。3. 端盖螺钉的松动与紧固必须按对角线上下左右依次旋转。4. 不能用锤子直接敲打电动机的任何部位。5. 抽出转子或安装转子时动作要小心，一边送一边接。6. 电动机装配后，要检查转子转动是否灵活，有无卡阻现象。课题四 异步电动机的工作原理一、旋转磁场的产生 称为同步转速我国交流电源的频率等于50Hz。常见同步转速（见表5-7）二、异步电动机转动特点及转差率1. 三相异步电动机的转速n同步转速，并且二转速相差不大。2. 建立三相异步电动机电磁转矩的电流由电磁感应产生，旋转磁场与电动机转子之间没有转速差就没有感应电流。3. 旋转磁场的转动方向即电动机的转动方向。4. 转速差。例5-1，某台三相异步电动机的额定转速=720r/min,试求该电动机的磁极对数和额定转差率；另一台4极三相异步电动机的额度转差率=0.05，试求该电动机的额定转速。解：（1） =0.04（2）=1500r/min=1500（1-0.05）=1425r/min三、三相异步电动机主要参数及相互关系1.三相异步电动机的主要参数（1） 电磁转矩T。 （2） 额定功率。（3） 转子每相绕组电流: （4） 转子每相的功率因数： （5） 效率： 2.三相异步电动机功率平衡方程式3.三相异步电动机的机械特性 关于异步电动机机械特性的几个结论：（1） 在稳定运行区内，负载变化时电动机转速变化很小，属于硬机械特性。（2） 异步电动机有较大的过载能力。（3） 电源电压发生变化时，电动机转矩变化较大，转速略有变化。（4） 加大转子电路的电阻可以增大电动机的起动转矩。（5） 除风机型负载外，一般负载不能在非稳定运行区工作。（6） 电动机空载运行时=0.例5-2，某三相异步电动机的铭牌数据如下：=380V, =15A, =7.5KW, =0.83，=960r/min。求：（1）额定状态电动机的输入功率和效率；（2）电动机的额定输出转矩。解：（1） (2) 例5-3，笼型三相异步电动机额定功率=30KW，额定转速=950r/min，过载系数=2.2。求：（1）电动机的额定转矩和最大转矩。（2）当电网电压降为额定电压的90%时的最大转矩。解：（1） （2）课题五 电动机的铭牌和型号三相异步电动机的铭牌（见表5-9）.一、型号（Y112M-2）二、额定值1.额定功率（=4KW）2.额定电压（=380V）3.额定电流（=8.2A）4.额定频率（=50Hz）5.额定转速（=2800r/min）三、绝缘等级（B级）耐热能力可分为A、E、B、F、H五个等级，见表5-10。四、工作制1.连续（S1）2.短时(S2)3.周期断续(S3)五、定子绕组接法（）六、防护等级（IP44）第六单元 三相异步电动机的运行课题一 三相异步电动机的启动启动时电流一般为额定电流的47倍。1.大启动电流会在线路上产生很大的电压降2.经常需要启动的电动机，容易造成绕组发热，绝缘老化。一、笼型异步电动机的直接启动1.电动机直接启动的条件（1） 容量在7.5KW以下的三相异步电动机。（2） 电动机在启动瞬间造成电网电压波动小于10%，（3） 满足下列经验公式:2.电动机直接启动的优点电动机直接启动的优点是启动设备简单，可靠，成本低，启动时间短。二、笼型异步电动机的降压启动故降压启动只适用于空载或轻载启动。三、绕线转子电动机的启动1.两种启动方法的接线与特点及适用范围（见表6-2）2.转子串电阻的运行特性（1）运行特性曲线（2）关于运行特性的说明1) 全部电阻都串入转子电路中时，转子回路的总电阻等于转子回路的总阻抗。2) 启动过程中逐级切除启动电阻。课题二 三相异步电动机的调速（1） 改变定子绕组磁极对数p变极调速。（2） 改变电动机的转差率S变转子电阻，或改变定子绕组上的电压。（3） 改变供给电动机电源的频率f变频调速。一、变极、变转差率、变频调速1.变极、变转差率、变频调速性能比较（见表6-3）2.变转差率和变频调速特性曲线变转差率调速特性曲线如图6-2所示，变频调速特性曲线如图6-3所示。二、利用电磁太调速电动机调速二、转差离合器的工作原理三、转差离合器调速特点1. 机械特性曲线很软2. 电磁调速异步电动机效率很低3. 改变异步电动机的转动方向就可以改变输出轴的转动方向4. 转差离合器调速范围广课题三 三相异步电动机的反转与制动一、三相异步电动机的反转二、三相异步电动机的制动1.机械制动 （1）电磁抱闸结构2.电气制动（1）反接制动。（2）耗能制动1) 能耗制动原理。2) 能耗制动特点。能耗制动优点是制动力较强，能耗少，制动较平稳。3) 再生发电制动。课题四 三相异步电动机的启动、反转和制动试验一、三相异步电动机的启动1.直接启动2.Y-降压启动二、三相异步电动机的反转和制动1. 三相异步电动机的反转2. 三相异步电动机的能耗制动课题五 三相绕线式异步电动机的调速步骤一，按图6-22接线，并确认无误。步骤二，先将开关S1S4全部断开，接通开关S。步骤三，等电动机转速稳定后，一次闭合开关S1S4。注意事项：遇异常情况时，迅速断开电源开关，处理故障后在继续试验。第七单元 单相异步电动机单相异步电动机是利用单相电源供电的一种小容量交流电动机，容量一般在1000W之内。课题一 单相异步电动机的原理、结构及分类一、单相异步电动机的原理二、单相异步电动机的结构及分类1.罩极式电动机2.分相式电动机（1）电阻启动单相异步电动机特点见表7-1.（2）电容运行（电容）异步电动机特点见表7-2.（3）单相电容启动异步电动机特点见表7-3.三、单相异步电动机的启动开关1.电磁启动继电器2.离心开关3.PTC元件课题三 单相异步电动机的运行一、单相异步电动机的反转1.改变接线2.改变电容器的连接二、单相异步电动机的调速一般有串电抗器调速、绕组内部抽头调速和品闸管调速，其电路、原理特点见表7-6.课题四 单相异步电动机的常见故障及处理一、无法启动1. 通电即断熔丝，电动机可能有短路。2. 电源电压过低。3. 电动机定子绕组断路。4. 电容器损坏或断开。5. 离心开关触头闭合不上。6. 转子卡住或过载。二、启动转矩很小，或启动迟缓且转向不定1. 离心开关触头接触不良。2. 电容器容量减小。三、电动机转速低于正常转速1. 电源电压偏低。2. 绕组个别匝间短路。3. 开心开关触头无法断开4. 运行电容器容量变化。5. 电动机负载过大。四、电动机过热1. 工作绕组或电容运行电动机的启动绕组个别匝间短路或接地。2. 电容启动电动机的工作绕组与启动绕组相互接错。3. 电容启动电动机开心开关触头无法断开，使启动绕组长期运行而发热。4. 轴承发热，润滑油中的基础油脂挥发。五、电动机转动时噪声大或振动大1. 绕组短路或接地。2. 轴承损坏或缺少润滑油。3. 定子与转子空隙中有杂物。4. 电动机的风扇风叶变形、不平衡。5. 电动机固定不良或负载不平衡。课题五 小功率三相电动机改为单相电动机运行一、三相绕组星形接法二、三相绕组三角形接法C=(24003600)I/U =1.6U例7-3，Y-802-2小型三相异步电动机的额定功率为1.1KW，定子绕组额定电流为2.5A，现要将它改为单相运行，求：应串接的运行电容的电容值及耐压。解：C=(8001600)I/U=(8001600)=9.118.2F =1.6U=1.6220=352V电容器的耐压实际取值交流400V，电容量实际取值12F.第八单元 直流电动机直流电动机具有以下优点：（1） 调速特性好，调速方便、平滑，调速范围广。（2） 启动、制动和过载转矩大。（3） 易于控制，能实现频繁快速启、制动以及正反转。课题一 直流电动机的原理、构造、分类及铭牌一、基本工作原理F=Bl二、直流电动机的构造1.直流电动机的定子（静止部分）（1） 主磁极。（2） 换向磁极。（3） 机座。（4） 电刷装置。2.直流电动机的电枢（1）电磁铁心。（2）电枢绕组。（3）换向器。（4）转轴。（5）风扇。3.直流电动机的气隙三、直流电动机的分类1.按励磁方式分类。他励和自励两类。自励的励磁方式包括并励、串励、复励等，复励又有积复励和差复励之分。3.按电枢直径分类4.按防护方式分类四、直流电动机的铭牌1. 电动机型号2. 额定功率（）3. 额定电压（）4. 额定电流（）5. 额定转速（）6. 励磁方式7. 额定励磁电压（）、额定励磁电流（）8. 定额9. 额定温升10. 绝缘等级课题二 直流电动机的基本性能分析一、电磁转矩 例8-1，某4极直流电动机，单波绕组，电枢的导体总数为N=186根，每极磁通为6.9810-2Wb，电枢电流Ia=331A。求电磁转矩。解：4极电机p=2,单波绕组a=1,则电磁转矩为： 二、电枢电动势 例8-2，已知某直流发电机2p=4,单波绕组，电枢绕组总导体数为N=648，电动机转速为n=1450r/min, =0.0051Wb。求发出的电动势；如果保持不变，转速减为n