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电机与拖动基础
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《电机与拖动基础》全套课件,电机与拖动基础,电机,拖动,基础,全套,课件
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重点：掌握交流电机的基本分析方法 变压器的基本平衡方程式 变压器的等效电路 简化电路的相量图 变压器的电路系统 仪用互感器和自耦变压器的应用 旋转变压器及应用 变压器：将一个等级的电压、电流 的交流电另一个等级的 电压、 电流。 用途：1.电能的输送，分配 2.控制系统中作整流、控制设备等 变压器的用途 变压器：是一种静止的电机，它利用电磁感应变压器：是一种静止的电机，它利用电磁感应原理将一种电压、电流的交流电能转换成同频原理将一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的电能。换句话说，率的另一种电压、电流的电能。换句话说，变变压器就是实现电能在不同等级之间进行转换。压器就是实现电能在不同等级之间进行转换。 发电 升压 降压 用户 第一节 变压器的工作原理 和结构 重点: 1.复习交流量的几种表示方法 2.掌握变压器的工作原理 3.掌握铭牌数据各个物理量的意义 一、变压器的工作原理 1.主要部件： 铁心，绕组（两个）匝数不同 互相绝缘器身 简单的单相变压器简单的单相变压器：在两个线：在两个线圈没有电的直接联系，只有磁圈没有电的直接联系，只有磁的耦合。的耦合。 原绕组原绕组：也称一次绕或初级绕：也称一次绕或初级绕组。是变压器的两个线圈中接组。是变压器的两个线圈中接交流电源的线圈，其匝数为交流电源的线圈，其匝数为N1 副绕组副绕组：也称二次绕组或次级：也称二次绕组或次级绕组。是变压器接到用电设备绕组。是变压器接到用电设备上的线圈，其匝数为上的线圈，其匝数为N2 交变磁通同时与原、副绕组交链，在原、副绕组内产生交变磁通同时与原、副绕组交链，在原、副绕组内产生感应电动势。感应电动势。 忽略漏抗后 dtdNedtdNe2211dtdNeudtdNeu222111kNNEEUU2121212.变压器的工作原理： 一次绕组加U1I1 （交变磁通）E1 E2 二、变压器的基本结构 主要部件：铁心、绕组、绝缘套管、油 箱 及附件。 （一）铁心和绕组 1.铁心磁路，机械骨架 由心柱，铁轭组成 材料：0.35 0.5mm互相绝缘的硅钢叠成 目的：减少铁心磁滞和涡流损耗 2.绕组电路 材料：纸包或纱包绝缘扁线或圆线， 小型变压器用漆包线。 一般低压绕组在里，高压绕组在外，便于绝缘 三、变压器的铭牌数据 1.额定容量SN：视在功率 VA,kVA,MVA 输出能力的保证值， 即最大输出能力。 变压器的输出功率由负载决定变压器的输出功率由负载决定! 由于变压器的效率很高，通常一、二次侧的额定由于变压器的效率很高，通常一、二次侧的额定容量设计成相等容量设计成相等 （一）变压器的额定数据 正常工作状态所作的使用规定，是正确使用变压器的依据 2211NNNNNIUIUS221133NNNNNIUIUS单相容量： 三相容量： 2.额定电压 UN1/UN2： 变压器空载时，在额定分接时， 各绕组电压的保证值， 三相变压器：线电压线电压。 3.额定电流 IN1/IN2： 在额定负载时，允许绕组长期通过的电流。 三相变压器：线线电流电流 单相变压器电流：单相变压器电流： 三相变压器电流：三相变压器电流： 4.额定频率 fN 标准频率50Hz 除额定值外，变压器的相数相数、绕组连接方式绕组连接方式及联结组别联结组别、短路电压短路电压、运行方式运行方式和冷却方式冷却方式等均标注在铭牌上。额定状态是电机的理想工作状态，具有优良的性能，可长期工作。 NNNNNNUSIUSI2211;NNNNNNUSIUSI22113;3（二）电力变压器的型号 SL7100/10 S三相 L铝线 7设计序号 100容量100kVA 10高压绕组电压10kV 主要系列： SJL1三相油浸铝线 SL7三相铝线低损耗 S7 、S9三相铜线 第二节 单相变压器空载运行 重点： 1.掌握变压器空载运行的平衡方程式 2.掌握等效电路和相量图 空载： 一次绕组接电源 二次绕组开路 一、变压器的空载运行原理 变压器原绕组接到额定电压变压器原绕组接到额定电压、额定频率的额定频率的电源上电源上，副绕组开路副绕组开路 101 0uiN i11e 1e2e0 1i r二、电压、电动势和磁通的关系 一次绕组：一次侧电源的负载，用电惯例。 电压的正方向与电流的正方向一致 磁通与励磁电流之间符合右手螺旋定则。 e与 之间符合右手螺旋定则。 二次绕组：二次侧负载的电源，发电惯例。 电流的正方向与e2的正方向一致，输出电压u2与电流同向。 e与 之间符合右手螺旋定则。 （一）忽略漏磁通和绕组电阻时各电磁量及相互关系 （一）磁通 变压器空载时 如果外加电压是正弦波，则e1和磁通也按正弦变化： （磁通连接一二次侧的电路，以磁通为参考进行分析 ） 11ue 110 1|eei r sinmt 设： tmsin)90sin(2cos01111tEtNdtdNem)90sin(2cos02222tEtNdtdNem)90sin(2cos0111111tEtNdtdNemmmmNfNfNE11111144.4222mmNfNE212244.42mmNfNE11111144.42mNfjE11144. 4mNfjE21244.42012121UUEENNk2201EUccUm即当mNfjEU11144. 4（二）考虑漏磁通和一次绕组电阻时各电磁量及相互关系 漏磁通在一次绕组产生的感应电动势 101101011122XI jLfI jEINL111111144. 422NfjNfjE一次侧电压平衡方程式 一次绕组漏阻抗 10110101111ZIEXI jRIERIEEU111jxRZ很小很小100ZII212121UUEENNk说明： 三相变压器的变比为相电压相电压之比。 三、空载电流和空载损耗 1.空载电流 I2=0 I1=I0 İ0= İFe+ İu Iu励磁分量，与m同相位，超前1900 IFe有功分量，产生铁心损耗，超前İu900 IuIFe I0=（310）%IN1 由于铁磁材料的非线性，电源电压正弦波感应电动势正弦波磁通正弦波励磁电流尖顶波 2.空载损耗 p0=I02R1+pFe =pcu1+pFe pcu1pFe p0pFe i0 i0 i0 只考虑饱和时的励磁电流 t 1）当不考虑铁心损耗时，励磁当不考虑铁心损耗时，励磁电流是纯磁化电流电流是纯磁化电流 当磁通按正弦规律变化时，励磁当磁通按正弦规律变化时，励磁电流为尖顶波电流为尖顶波。 i0 i0 i0 考虑磁滞回线时的励磁电流 i0 励磁电流可分解为两个分量：励磁电流可分解为两个分量： （1）与）与 同相的磁化电流同相的磁化电流 （2）导前）导前 900有功分量有功分量IFe I 四、空载运行时的相量图 和等效电路 （一）相量图 以为参考相量， İ0与1相位角0900， cos0=0.10.2 （二）等效电路 1 R1 X1 İ0 1 Rm Xm )()(0110010101mmmmjXRIjXRIZIZIUZIE表示将第三节 单相变压器负载运行 重点： 1.变压器负载时的平衡方程式 2.掌握绕组的折算方法 3.掌握等效电路 4.掌握相量图的画法 5.掌握变压器等效电路参数的测定方法 一、变压器的磁通势平衡关系 负载：一次绕组加正弦交流电压，二次绕组接负载。 ZLI20I2N22 不再单独由I1产生，而是由I1和I2共同产生。 U1=C=C 2121011221120INNIIIININII由于磁通的联系，二次电流的变化必然引起一次电流的变化。 磁通势平衡方程式 İ1N1+İ2N2=İ0N1 或 )()(2021201021kIIINNIIFFF即变压器负载运行时， I1由励磁分量I0和负载分量-I2/k组成。 kIINNI22121二、变压器的基本方程式 1111111XI jILjEE2222222XI jILjEE111111111ZIEXI JRIEU222222222ZIEXI JRIEUmZEI10kEE21LZIU22012211INININ三、绕组的折算 N1N2一、二次绕组只有磁的联系，无电的联系用单纯的电路代替实际变压器 绕组折算：原则：F2=F2 N2N1电磁关系不变，即2不变 1.二次侧电动势和电压的折算 2222KEEKUU21211244. 444. 4NfENfE22kEE 2.二次电流的折算 原则：折算前后磁通势不变， kIINNINNININI2212222222223.二次阻抗的折算： 原则：折算前后p，q，P2均保持不变 222222222222 2)(RkRIIRRIRI22222222 2XkXXIXILLLLZkZZIZI2222 2 四、变压器的等效电路和相量图 （一）等效电路 折算后的基本方程式 1.“T”形等效电路 2202122221111021LmZIUZIEEZIEUZIEUIII1 İ1 1 İ2 İ0 2 R1 X1 Rm Xm R2 X 2 ZL 2.“ ”型等效电路 很小，忽略不计 1001ZIIINRm Xm R1 X 1 R2 X 2 ZL 1 İ1 İ0 İ2 3.简化等效电路 21001RRRIIIshN忽略21XXXsh1 İ1=-İ2 ZL Rsh Xsh （二）变压器负载时的相量图 1.感性负载 2.容性负载 3.简化等效电路相量图 由简化等效电路得： 21IIshshshZIUUXI jRIUXXI jRRIUZIZIU122112211211222111)()()()()(2U （1）以 为参考量相量 12II22U（2）感性负载 滞后 角 11IRIsh平行（3） 01190IXI jsh超前（4） -2 -2 1Rsh j 1Xsh 1 2 1 五、等效电路参数测定及标么值 mmmXRZk.计算 1.空载实验 （1）实验目的：测量 10202.NNUpIU（2）实验方法 高压侧开路 低压侧接电源 U20 V W A V N1 N2 高压侧 （一）等效电路参数的测定 3.参数计算： 20221021IUZUUNNkNm说明：1.三相变压器需用每一相的值计算。 2 所计算的参数是低压侧的参数，要折算到高压侧需乘k2 222200/mmmmRZxIpR2.短路实验 （1）实验目的：测量 shshshpIU.计算 shshshZXR.（2）方法：低压侧短路 高压侧加电压 高压侧 低压侧 N1 N2 A W V （3）参数计算： U1很低， Zm很大， I0可忽略不计。 222121shshshNshKshshNshshshshRZXIpIpRIUIUZsh İk=İN1 11/2sh R1 X1 R2 X 2 2221212RIRIpRIpcushshsh2275750000750002285 .23475:shCshCshshshXRZTTTTRR铝线铜线温度折算（二）标么值(标幺值) 标么值= NAAA *表达方式基值实际值22*211*122*211*1NNNNIIIIIIUUUUUU2222222222*2*2*21111111111*1*1*1/NNNNNNNNNNZZIUIUIIUUIUZZZIUIUIIUUIUZ标么值的特点 不论容量大小，便于比较 可直观表示变压器的运行情况 用标么值无须折算。 10. 005. 0*0shUI*2122222222*2/ZZZKIKUZKIUZZNNNNN半载5 . 0*1I*1111111*/:shNshNNshNshNNshshNshshZZZIUZUZIUZIUUU例第四节 变压器的运行特性 运行特性：外特性和效率特性 重点；1.掌握变压器的电压调整率 2.掌握不同负载情况下的外特性 3.掌握效率特性 一、电压调整率和外特性 （一）电压调整率 %100%1212220NNNUUUUUUU-2 - İ 2 İ1Rsh jİ1Xsh 1 2 1 %100sincos%100sincos121211112121NshNshNNNshshUXIRIIIUXIRI%100)sincos(2*2*shshXR负载系数2211NNIIII（二）外特性 U1=UN1 cos2=C U2=f(I2) (1)纯阻性负载 cos2=1 sin 2=0 U2=UN2(1-U%) U较小，外特性下垂少。 U2 I2 IN2 UN2 0 cos2=1 (2)感性负载 0sin0cos22较大，外特性下垂多U时当|sin|cos|22shshXR(3)容性负载 0sin0cos22，特性上翘0U22220|sin|cos|NshshUUUXR，U2 I2 IN2 UN2 0 cos2=0.8 cos(-2)=0.8 二、损耗与效率、效率特性 变压器的损耗 shshNNshcucucucupIRIIIRIpppRIp2*2212121212122122*2222222222222coscoscoscosNNNNNSIIUIIIUIUP不变损耗FempRIp2002.变压器的效率及效率特性 pPpPpPPP211121shNshcuFecuFepIpSIpIpppPpp2*202*22*202cos11当cos2一定时，随I2*变化 效率特性 max0*202*2*220)(shshppIppIdIdIf或令 max 0 I2, IN2 m
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