《电机变压器设备安装与维护（第2版）》中职全套教学课件

电机变压器设备安装与维护（第二版）全套可编辑PPT课件

课题一单相变压器课题二三相变压器课题三特殊变压器课题四三相异步电动机课题五单相异步电动机课题六直流电动机绪论绪论3一、变压器概述变压器是转移电能而不改变其交流电源频率的静止的电能转换器，其分类如图所示。变压器具有效能高、电压调节灵活、电气隔离、可靠耐用、适应性强、损耗低等优点，主要应用在电力系统、电子设备、仪用变压器、新能源并网等领域。本书课题一、二、三将分别介绍单相变压器、三相变压器、特殊变压器的结构、工作原理和主要特性等知识，并在此基础上学习变压器的安装与维护技能。4变压器的分类二、电机概述电机是将电能转换成机械能，或将机械能转换成电能的能量转换器，包括电动机（将电能转换成机械能）和发电机（将非电能转换成电能）两大类，其中电动机的分类如图所示。电机具有高效节能、控制精准、环保无污染、结构简单、应用多样化等优点，主要应用在家用电器、工业制造、交通运输、医疗设备、可再生能源、航空航天和智能设备等领域。本书课题四、五、六将分别介绍三相异步电动机、单相异步电动机、直流电动机的结构、工作原理和主要特性等知识，并在此基础上学习电机的安装与维护技能。56

电动机的分类单相变压器课题一7任务1单相变压器的检测与制作任务2单相变压器的运行与检修8任务1

单相变压器的检测与制作9学习目标1.了解单相变压器的基本组成、分类、功能和应用。2.掌握单相变压器的工作原理。3.能使用仪表和工具对单相变压器进行检测。4.能使用绕线机等工具制作单相变压器。10工作任务由于长时间使用、绝缘老化等因素的影响，单相变压器的工作性能可能发生变化。为保证其正常运行，必须定期对单相变压器进行结构参数检测。如果出现绕组断路等故障，应将其拆卸并重新进行绕组制作、绝缘处理等，以恢复其正常性能。本任务是学习单相变压器的基本组成、工作原理、分类、功能和应用，并对单相变压器进行检测与制作。11如图所示为常用的单相变压器。其中，壳式变压器常用于单相交流电路中起隔离、电压变换、阻抗变换、相位变换作用或组成三相变压器；芯式变压器常作为大、中型变压器，用于高压的电力变压器；自耦变压器常用于实验室或工业上调节电压。12相关知识常用的单相变压器a）壳式变压器b）芯式变压器c）自耦变压器一、单相变压器的基本组成单相变压器由彼此绝缘的薄硅钢片叠成的闭合铁芯和绕在铁芯上的绕组两大部分组成，其中绕组是电路部分，铁芯是磁路部分。1.单相变压器的绕类绕组的材料常用绝缘铜线或铜箔，也可以用铝线或铝箔。按绕组所接电压的高低，绕组可分别命名为高压绕组和低压绕组。13按绕组绕制方式的不同，绕组可分为同芯绕组和交叠绕组两种类型，不同类型绕组的特点见下表。14不同类型绕组的特点2.单相变压器的铁类铁芯是磁路的通道，也是安放绕组的骨架。（1）铁芯材料的选用铁芯材料的质量直接影响变压器的性能。高磁导率、低损耗和合适的价格是选择铁芯材料时要考虑的关键因素。为提高铁芯导磁能力，增大变压器容量，减小体积，提高效率，铁芯常用硅钢片叠装而成，硅钢片可分为热轧和冷轧两类，不同种类硅钢片的性能特点见下表。1516316不同种类硅钢片的性能特点（2）铁芯的类型根据绕组放置位置的不同，铁芯可分为芯式和壳式两种类型，不同类型铁芯的特点见下表。17不同类型铁芯的特点（3）铁芯的装配工艺铁芯由铁芯柱与铁轭构成，铁芯柱是铁芯安装绕组的部分，铁轭是连接铁芯柱形成闭合磁路的部分，如图所示。18铁芯的组成铁芯柱与铁轭的装配工艺分为对接式和叠接式两种，见下表。19铁芯柱与铁轭的装配工艺大、中型变压器多采用高导磁、低损耗的冷轧硅钢片。冷轧硅钢片顺碾压方向导磁性好、损耗小，因此，冷轧硅钢片叠装时要求硅钢片在对接处按一定角度剪裁，以保证磁力线与碾压方向一致。目前铁芯加工时一般不打穿心孔，改用新的夹紧工艺，可以提高铁芯装配质量，减少铁耗。20二、单相变压器的工作原理如图所示为单相变压器的工作原理示意图，单相变压器的主要部件是铁芯和绕组，两个互相绝缘且匝数不同的绕组分别绕在闭合的铁芯上，两个绕组间只有磁的耦合而没有电的联系，其中一次绕组（曾称为原绕组、初级绕组）接交流电源，二次绕组（曾称为副绕组、次级绕组）接负载。21单相变压器的工作原理示意图三、单相变压器的分类、功能和应用1.单相变压器的分类单相变压器的种类很多，可按变比、变换参数、绕组数量、铁芯结构形式等不同分类方式进行分类，见下表。22单相变压器的分类2.单相变压器的功能和应用单相变压器的主要功能包括电压变换、电流变换和阻抗变换等，广泛应用于各类电气系统和电器产品中，其主要功能和应用实例见下表。23单相变压器的主要功能和应用实例24单相变压器的主要功能和应用实例任务2

单相变压器的运行与检修25学习目标1.掌握单相变压器绕组的极性及判定方法。2.掌握单相变压器的空载和负载运行特性。3.了解单相变压器的常见故障和处理方法。4.能采用试验法进行单相变压器绕组极性的判定。5.能通过单相变压器的空载、短路试验，分析其运行性能。6.能进行单相变压器常见故障的检测。26工作任务变压器在长期运行中，由于受到电磁振动、氧化作用、热老化、电击穿和外界因素等的作用，质量会下降甚至发生故障。本任务是学习单相变压器绕组的极性及判定方法、空载和负载运行特性、常见故障和处理方法，并采用试验法进行单相变压器绕组极性的判定，通过单相变压器的空载、短路试验分析其运行性能，进行单相变压器常见故障的检测。27一、单相变压器的极性1.变压器绕组的极性变压器绕组的极性是指变压器的一、二次绕组在同一磁通作用下所产生的感应电动势之间的相位关系，通常用同名端来标记。28相关知识由于单相变压器的一、二次绕组被同一主磁通

Φ交联，当

Φ

变化时，在一、二次绕组中分别产生感应电动势

1U

和

2U，这两个感应电动势有一定的极性关间，当一次绕组上的某个引出线端电位为正时，同一时刻在二次绕组上也必有一个对应的引出线端电位为正，这两个同极性的引出线端称为同名端，而两个不是同极性的引出线端称为异名端。同名端的标记可用星号“∗”或点“•”来表示。29同名端取决于两个绕组的绕制方向和相对位置。如图a所示，一、二次绕组在同一铁芯柱上，两个绕组的绕制方向相同，则1号引出线端和3号引出线端为同名端，1号引出线端和4号引出线端为异名端。如图b所示，一、二次绕组在同一铁芯柱上，两个绕组的绕制方向相反，则1号引出线端和4号引出线端为同名端。注意，被同一个交变磁通所贯穿的绕组间才有同名端，没有被同一个交变磁通所贯穿的绕组之间不存在同名端的问题。30

单相变压器绕组的极性a）两个绕组的绕制方向相同b）两个绕组的绕制方向相反一、二次绕组的绕制方向可以相同，也可以相反；每一个绕组的两个引出线端中，任一引出线端既可以作为首端，也可以作为尾端。但不管怎样组合，一、二次绕组的相对极性只有两种情况，即两个绕组的首端不是同极性，就是反极性。如图a所示，将一、二次绕组的同名端标记为首端1U1和2U1，假定一次绕组中的感应电动势

1U和二次绕组中的感应电动势

2U

参考方向（即正方向）都是从首端指向尾端，此时感应电动势

1U

和

2U

应为同相位。如图所示，将一、二次绕组的异名端标记

为首端1U1和2U1，当感应电动势

1U

实际方向与参考方向一致时，则感应电动势

2U

实际方向与参考方向相反，即

1U

和

2U

应为反相位。3132一、二次绕组首端的极性a）两个绕组的首端为同极性b）两个绕组的首端为反极性单相变压器一、二次绕组上感应电动势

1U

与

2U

的相位关系不是同相位就是反相位，由此说明，单相变压器一、二次绕组的同名端和首、尾端标记决定了单相变压器一、二次绕组上电压的相位关系不是同相位就是反相位。332.变压器绕组的连接所有绕组均无公共部分的变压器称为独立绕组变压器，具有多个绕组的独立绕组变压器称为多绕组变压器。多绕组变压器多用于各种电子设备，输出多种电压。（1）绕组串联1）正向串联。将两个绕组的异名端相连的串联称为绕组正向串联，如图所示，此时绕组中的感应电动势为两个串联绕组中的感应电动势之和，即

。具有两个额定电压为110V的一次绕组的电源变压器，应采用绕组正向串联方式连接后，才可以接到220V交流电源上。

3435

绕组串联a）正向串联b）反向串联2）反向串联。将两个绕组的同名端相连的串联称为绕组反向串联，如图所示，此时绕组中的感应电动势为两个串联绕组中的感应电动势之差，即

。具有两个额定电压为110V的一次绕组的电源变压器，如果采用绕组反向串联方式连接后，接到220V交流电源上，由于绕组中的感应电动势为零，在电源电压作用下，将会有很大的电流流过一次绕组，导致变压器损坏。3637

绕组串联a）正向串联b）反向串联（2）绕组并联绕组并联时，将绕组的同名端相连的并联称为绕组同极性并联，将绕组的异名端相连的并联称为绕组反极性并联。如a图所示，绕组同极性并联时，如果两个并联绕组中的感应电动势相等，即，此时在并联绕组回路中不会产生内部环流，这是比较理想的状态。如果两个并联绕组中的感应电动势不相等，即，此时在并联绕组回路中会产生一定的环流，此环流将产生损耗和发热，对绕组的正常工作不利，严重时甚至会损坏绕组。3839绕组并联a）同极性并联b）反极性并联具有两个额定电压为110V的一次绕组的电源变压器，应采用绕组同极性并联方式连接后，才可以接到110V交流电源上。注意，此时必须将两个一次绕组并联后接到电源上，而不能只用一个一次绕组，否则该一次绕组中工作电流将变成额定电流的两倍而损坏变压器。如上b图所示，绕组反极性并联时，在并联绕组回路中会产生很大的环流，将会损坏绕组，这种接法是不允许的，应绝对避免。403.变压器绕组极性的判定方法变压器绕组极性的判定一般采用直观法和试验法。（1）直观法因为变压器绕组的极性是由绕组的绕制方向决定的，所以可以用右手螺旋定则判定它们的极性，从绕组的某一端通入直流电流，产生的磁通方向一致的端点即为同名端。（2）试验法对于已经制成的变压器，由于经过浸漆或其他工艺处理，从外观上无法观察内部绕组的绕制方向，此时可借助仪表来判定变压器绕组的极性。判定方法包括直流法和交流法两种。41二、单相变压器的运行根据二次绕组是否连接负载，变压器的运行可分为空载运行和负载运行。1.变压器的空载运行变压器的空载运行是指变压器一次绕组接额定电压、二次绕组开路的工作状态。实际变压器在运行中要考虑到各种损耗，分析起来比较复杂。为了分析简单、方便，把不计绕组的电阻、铁芯的损耗、磁路中的漏磁通和磁饱和影响的变压器称为理想变压器。理想变压器只是一个纯电感电路，在一些近似计算中常用理想变压器进行分析。42（1）理想单相变压器的空载运行如图所示为理想单相变压器的空载运行原理。当一次绕组接交流电压

u1

时，一次绕组中就会有交流电流i0

流过，并在铁芯中产生主磁通

Φ，主磁通

Φ

在一、二次绕组中分别产生感应电动势

e1

和

e2

。通常假设

i0

与

u1

的正方向一致，Φ

与

i0

的正方向符合右手螺旋定则，e1

的正方向与

i0

的流入方向相同（即从

“•”

端指向非标记端），e2的正方向与

e1同极性（即从“•”端指向非标记端）。由于二次绕组没接负载，因此，二次绕组中没有电流流过，但二次绕组有输出电压

u02

。4344理想单相变压器的空载运行原理1）空载电流

i0

。变压器空载运行时流过一次绕组的电流称为空载电流。理想变压器的空载电流主要产生铁芯中的励磁磁场，因此，空载电流也称为空载励磁电流。2）电压平衡方程。理想变压器不考虑绕组的电阻、铁芯的损耗和漏磁通影响，由基尔霍夫第二定律可知，一次绕组的电压平衡方程为：

u1=-e1

（1-3）式（1-3）说明一次绕组中的感应电动势与电源电压大小相等，即

U1=E1；且

e1

与

u1的相位相反，e1

也可以称为反电动势。二次绕组的电压平衡方程为：

u02=e2（1-4）式（1-4）说明二次绕组的输出电压与感应电动势大小相等，即

U02=E2；且

u02

与

e2的相位相同。453）感应电动势的大小。根据电磁感应定律，可推导出计算变压器、交流电动机等电磁设备绕组中感应电动势大小的基本公式为：

E=4.44fNΦm（1-5）式中E———感应电动势有效值，V；f———电源频率，Hz；N———绕组匝数；Φm———主磁通幅值，Wb。式（1-5）是交流磁路的基本关系式，它表示感应电动势的大小与电源频率

f、绕组匝数

N、铁芯中的主磁通幅值

Φm

成正比。46由式

U1=E1

可知，U1=E1=4.44fN1Φm，说明铁芯中主磁通幅值的大小取决于电源电压、频率和一次绕组匝数，而与磁路所用材料和尺寸无关。当电源电压不变时，变压器磁路主磁通的幅值不变。因此，在使用变压器时必须注意，电源电压

U1过高，电源频率

f过低，一次绕组匝数

N1

过少，都会引起主磁通幅值

Φm

过大，磁路饱和，使变压器中用来产生磁通的励磁电流（即空载电流）过大而损坏变压器。474）变比。一次绕组电动势与二次绕组电动势大小之比称为变比，用

k表示，即

。由

E1=4.44fN1

Φm

、E2=4.44fN2

Φm

可得：（1-6）式中N1———一次绕组匝数；

N2———二次绕组匝数。48（2）实际单相变压器的空载运行如图所示为实际单相变压器的空载运行原理。49实际单相变压器的空载运行原理（3）单相变压器的空载试验变压器在空载状态下进行的试验称为空载试验。1）利用空载试验可测出变压器的空载电流

I0

、空载损耗

P0，计算出变压器的变比

k、励磁阻抗

Zm（变压器空载运行时的等效阻抗）。一般来说，空载试验可以在变压器的任何侧进行。通常将额定频率的正弦交流电压加在低压侧，而高压侧开路，为了测出空载电流和空载损耗随电压变化的曲线，外加电压要求能在一定范围内进行调节。变压器空载运行时，铁芯中主磁通的大小由输入电压决定。50当变压器接额定电压时，铁芯中的主磁通达到变压器额定工作时的数值，铁芯中的功率损耗也达到变压器额定工作下的数值，因此，变压器空载运行时的输入功率可以认为全部是变压器的铁耗，铁耗约等于空载损耗。2）通过空载试验，可以检查铁芯材料、装配工艺的质量和绕组的匝数是否正确、匝间有无短路。如果空载损耗

P0和空载电流

I0

过大，则说明铁芯质量差，气隙太大。如果变比

k

太小或太大，则说明绕组的绝缘或匝数有问题。还可以通过示波器观察开路侧输出电压或空载电流I0的波形，如果不是正弦波，失真过大，则说明铁芯过于饱和。因此，通过空载试验，可以了解变压器的铁芯、绕组质量。512.变压器的负载运行变压器的负载运行是指变压器一次绕组接额定电压、二次绕组接负载的工作状态，主要分析变压器一、二次绕组间的电流关系。如图所示为单相变压器的负载运行原理。52单相变压器的负载运行原理当变压器一次绕组接交流电源、二次绕组接负载后，二次绕组中就会有电流

i2

流过，此时一次绕组中的电流立即从空载电流

i0

增加到

i1

。如果增大负载，则i2

增大，i1

也随之增大。也就是说，变压器二次绕组所消耗的电功率增大（或减小）时，一次绕组从电源所取得的电功率也随之增大（或减小）。说明变压器在传输电能时具有自动调节作用。而变压器一、二次绕组之间并没有电的联系，那么这种能量传输的自动调节作用只能通过磁场作为媒介，将一、二次绕组相互联系起来。53在变压器空载运行时，铁芯中的主磁通

Φ

仅由一次绕组空载电流

i0

产生，外加电压

u1与一次绕组的感应电动势

e1

处于相对平衡的状态。但当二次绕组中出现电流

i2

时，由于i2在铁芯中也产生磁通，由楞次定律可知，该磁通对主磁通

Φ存在阻碍作用，使铁芯中的主磁通

Φ

发生改变。而根据

U1≈E1=4.44fN1Φm，在电源电压不变时，主磁通幅值

Φm

要保持不变，因此，一次绕组中的电流将从

i0

增加到

i1，增加的电流所产生的磁通补偿

i2

产生的磁通对主磁通

Φ

起阻碍作用时所损耗的磁通。由此可见，变压器负载运行时，铁芯中的磁场由一、二次绕组中的电流共同产生。54（1）磁动势平衡方程电流流过线圈产生磁场，磁场大小由线圈匝数N

和电流I决定，线圈匝数

N

和电流

I的乘积

NI

称为磁动势。变压器空载运行时，铁芯中的主磁通

Φ

由磁动势

N1i0

产生；变压器负载运行时，铁芯中的主磁通

Φ由一次绕组磁动势

N1

i1

、二次绕组磁动势

N2i2

共同产生。而主磁通

Φ不变，因此，存在下面的磁动势平衡方程：

N1

i1+N2

i2=N1

i0

(1-7)55由上式可得：在额定负载时，励磁电流很小，i0

可以忽略不计，则上式可以近似为：式

(1-9)

中的负号表明

i1

与

i2

的相位相反，其大小关系为：由此可得变压器变比为：56（2）阻抗变换作用变压器的一次绕组接交流电源时，对电源来说，变压器就相当于一个负载，其输入阻抗可用输入电压、输入电流来计算，即变压器的输入阻抗为

Z1=U1/

I1；而变压器的二次绕组接负载，变压器的输出电压、输出电流与负载阻抗之间存在关系

Z2=U2

/

I2=ZL

。如图所示，可以看出，经过变压器把

Z2

接到电源上和不经变压器直接把

Z2

接到电源上，两者是完全不一样的，变压器在这里起到改变阻抗的作用，把

Z2

变成

Z1

可以在

u1

的电压下工作。5758变压器的阻抗变换作用a）有变压器时b）无变压器时当忽略漏阻抗（漏阻抗是指变压器一、二次绕组之间的漏磁通在绕组中产生感应电动势时所出现的阻抗）、不考虑相位、只计大小时，在变压器空载和负载运行分析中，已得到公式，而变压器一、二次绕组的阻抗分别为，因此，可以得到阻抗变换公式为：（1-12）上式说明负载经过变压器的阻抗变换作用，其阻抗值扩大到原来的

k2

倍。如果已知负载阻抗

Z2，要把它变成阻抗

Z1，只需接一个变压器，该变压器的变比

。59（3）外特性变压器的一次绕组输入额定电压和二次绕组负载功率因数一定时，二次绕组输出电压与输出电流的关系称为变压器的外特性，也称为输出特性，通常用曲线表示，如图所示。当负载为容性时，外特性曲线是上翘的；当负载为感性时，外特性曲线是下降的。也就是说，容性电流有助磁作用，使输出电压

U2

上升；而感性电流有去磁作用，使输出电压

U2下降。这也说明了二次绕组负载功率因数对变压器的外特性影响很大，其实质是去磁和助磁作用不同所致。6061变压器的外特性曲线因此，在变压器输入电压

U1

不变时，影响外特性的因素是漏阻抗和二次绕组负载功率因数

cosφ2

。为了使各种不同容量和电压的变压器的外特性可以进行比较，在上图中坐标都用相对值

U2

/U2N

、I2/I2N

表示，这种相对值称为标么值。标么值=实际值

/

基值，基值通常取额定值。62（4）电压调整率变压器的二次绕组输出电压随负载变化而变化的程度称为变压器的电压调整率，用ΔU

表示。通常负载都是感性的，因此，变压器输出电压

U2

随输出电流

I2的增大而略有下降，下降的程度与漏阻抗和二次绕组负载功率因数

cosφ2

有关，通常可以表示为：

（1-13）

63式中U2N———变压器二次绕组额定输出电压（即二次绕组空载电压

U02）；U2———变压器二次绕组额定电流时的输出电压。变压器的电压调整率表示二次绕组输出电压的稳定性，是变压器的主要性能指标之一。增大二次绕组负载功率因数cosφ2，可以提高二次绕组输出电压的稳定性。64（5）损耗和效率变压器在传输能量的过程中会产生能量损耗，其损耗主要包括铁耗和铜耗两部分。1）铁耗

PFe

。变压器的铁耗包括磁滞损耗和涡流损耗，它取决于铁芯中磁通密度的大小、磁通交变的频率和硅钢片的质量。铁耗的大小与输入电压大小有关，而与负载大小基本无关。在铁芯材料和频率一定的情况下，只要输入电压

U1

不变，主磁通幅值

Φm

就不会变，铁耗

PFe（PFe∝Φ2m）为常数，可看成不变的损耗。65变压器空载运行时的能量损耗以铁耗为主，一般情况下也可以认为变压器的铁耗等于空载损耗，与输出电流的大小和性质无关，即：PFe≈P0（1-14）式中PFe———铁耗；P0———空载损耗。662）铜耗

PCu

。变压器的铜耗是电流在一、二次绕组直流电阻上的损耗。变压器铜耗的大小与输出电流的平方成正比，随输出电流的变化而变化，因此，铜耗为可变损耗。输出电流I2

与输出电流额定值

I2N

的比值称为负载系数，用β表示，即，则铜耗计算公式可写为：

PCu=β2

PCuN（1-15）式中PCuN———额定负载下的铜耗。因此，只要知道输出电流

I2

的大小，就可以用上式计算出此时的铜耗。额定电流时的铜耗近似等于短路损耗PK，即PCuN≈PK，则上式可表示为：

PCu=β2PCuN=β2

PK（1-16）673）效率

η。变压器的效率是输出的有功功率

P2

与输入的有功功率

P1

之比，用百分值表示为：由能量守恒定律可得P1=P2+PFe+PCu,因此,上式可写成:如果忽略负载运行时输出电压的变化,则输出功率为:P2=U2N

I2cosφ2=βU2NI2Ncosφ2=βSNcosφ2

(1-19)式中SN———变压器的额定容量

(视在功率)

。应用上述一系列假定后，得到实用公式(

单相、三相均可用):68在二次绕组负载功率因数cosφ2

为一定值时，变压器的效率

η随输出电流

I2

变化而变化的规律称为变压器的效率特性。如图所示为变压器的效率特性曲线，可以看出，当输出电流I2（或负载系数

β）从零开始增大时，效率很快升高到最大值，然后又逐渐下降。69

变压器的效率特性曲线用数学分析可以证明，当铜耗与铁耗相等（PCu=PFe）时，变压器的效率最高，即效率最高的条件是

β2m

PCuN=PFe，则变压器效率最高时的负载系数为：（1-21）βm

一般为0.6左右，当然，在负载系数

β

不变时，二次绕组负载功率因数cosφ2

越大，效率也越高。70（6）单相变压器的短路试验变压器在短路状态下进行的试验称为短路试验。利用短路试验可以测出变压器的短路电流

IK

、短路电压

UK

和短路损耗

PK，计算出变压器的短路阻抗

ZK

。短路损耗

PK

可用于计算变压器的铜耗。短路电压

UK

和短路阻抗

ZK

反映一次绕组在额定电流时的内部压降和内部阻抗，可用于分析变压器的运行性能。UK

和ZK

越小，反映变压器的内部压降和内部阻抗越小，电压调整率就越小，电压越稳定。但从限制短路时的短路电流来看，UK

和

ZK

大些好，ZK

大则短路电流

IK

就小，对变压器和设备的危害就小。71三、单相变压器的常见故障和处理方法单相变压器在运行过程中，可能会出现多种不同的故障现象，主要表现为接通电源后二次侧无输出电压、温升过高导致绕组冒烟、空载电流偏大、运行中有响声、铁芯和底板带电、线包击穿打火等，应根据出现的故障现象判断故障发生的原因，并按照合理的处理方法进行故障排除。单相变压器的常见故障和处理方法见下表。7273

单相变压器的常见故障和处理方法74

单相变压器的常见故障和处理方法75

单相变压器的常见故障和处理方法76

单相变压器的常见故障和处理方法三相变压器课题二77任务1三相电力变压器的认知任务2三相电力变压器的安装与维护78任务1

三相电力变压器的认知79学习目标1.了解电力变压器的功能和应用。2.能正确认知三相电力变压器的结构。3.能正确认知三相电力变压器的主要参数。80工作任务三相电力变压器在电力系统、工农业生产等领域占据着极其重要的地位，它能够实现电能传输、电压变换和电网互联，优化电力系统运行，并为工农业生产设备提供稳定可靠的动力，保障特殊设备运行，为工业自动化系统设备提供合适的电源。目前三相电力变压器正朝着节能化、智能化、大容量、高电压的方向发展。本任务是学习电力变压器的功能和应用，认知三相电力变压器的结构和主要参数。81一、电力变压器的功能和应用目前，我们使用的电能大多是由各类发电站

发出的三相交流电能，发电站一般建在能源产地，如江边、海边或远离城市的地区，因此，它发出的电能在向用户输送的过程中，通常需要用到很长的输电线路。根据

可知，在输送功率

P和负载功率因数cosφ一定时，输电线路上的电压U

越高，则输电线路中的电流越小。这样不仅可以减小输电线的截面积，节约导线材料，还可以减小输电线路的功率损耗。因此，目前世界各国在电能的输送与分配方面都朝着建设高电压、大功率的电力系统方向发展，以便集中输送、统一调度与分配电能。我国高压输电的电压等级包括35kV、110kV、220kV、330kV、500kV和750kV等多种。82相关知识电力系统中的关键设备就是电力变压器。由于发电机本身结构和所用绝缘材料的限制，发电机不可能直接发出上述的高压电能，因此，在输电时必须通过升压变电所（站），利用电力变压器将电压升高。高压电能输送到用电地区后，为了保证用电安全和符合用电设备的电压等级要求，必须通过各级降压变电所（站），利用电力变压器将电压降低，其过程见下表。8384

电力变压器的应用二、电力变压器的主要参数1.产品型号产品型号用来表示变压器的类型和特点，其组成如图所示。85产品型号的组成86产品型号各组成部分的含义及符号产品型号各组成部分的含义及符号见下表

。87产品型号各组成部分的含义及符号2.额定电压（U1N

/U2N）一次绕组的额定电压

U1N

是指变压器额定运行时，一次绕组所加的电压。二次绕组的额定电压

U2N

是指变压器空载运行状态下，一次绕组接额定电压时，二次绕组的空载电压。变压器额定电压的大小取决于绝缘材料的介电常数和允许温升。对于三相变压器，额定电压是指线电压，单位为V或kV。3.额定电流（I1N

/I2N）额定电流是变压器绕组允许长期连续通过的工作电流，是指在某环境温度、某种冷却条件下允许的满载电流。当环境温度、冷却条件改变时，额定电流也应随之变化。884.额定容量（SN）额定容量是指变压器的视在功率，表示变压器在额定条件下的最大输出功率，单位是V·A或kV·A。变压器额定容量的大小是由二次绕组额定电压

U2N

和二次绕组额定电流I2N

决定的，还受到环境温度、冷却条件的影响。

单相变压器额定容量：SN=U2NI2N。三相变压器额定容量：。5.额定频率（fN）我国规定额定频率为50Hz。有些国家规定额定频率为60Hz。896.温升（T）温升是变压器在额定工作条件下，内部绕组允许的最高温度与环境温度的差，它取决于所用绝缘材料的等级。7.冷却方式

电力变压器的铁芯和绕组在运行中，虽然效率可高达99%，但是仍有部分损耗的电能转化成热能，使变压器铁芯和绕组的温度升高。温度越高，绝缘老化越快。当绝缘老化到一定程度时，由于振动和电动力的作用，绝缘容易破损，变压器易发生电气击穿而出现故障。运行温度直接影响变压器的容量、安全和使用寿命，因此，必须对运行中的变压器铁芯和绕组进行有效冷却。我国生产的多种系同，可分成油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环风冷式和强迫油循环水冷式等冷却方式，见下表。9091

电力变压器的冷却方式92

电力变压器的冷却方式任务2

三相电力变压器的安装与维护93学习目标1.掌握三相变压器的工作原理及其绕组的联结组别。2.了解三相电力变压器的常见故障和处理方法。3.了解三相电力变压器的维护内容。4.能正确进行三相变压器绕组极性的判定和联结组别的判别。5.能正确进行三相电力变压器常见故障的检测与维护。94工作任务三相电力变压器作为电力系统中实现电能高效传输与电压转换的核心设备，其安装质量和维护水平直接影响电网运行的可靠性和经济性。为确保三相电力变压器安全运行，既要做好维护工作，将故障消灭在萌芽状态，又要具备故障检测与处理能力，发生故障后，能够迅速判断故障原因和性质，正确排除故障，防止故障扩大。本任务是学习三相变压器的工作原理及其绕组的联结组别、三相电力变压器的常见故障和处理方法，对三相变压器绕组的极性和联结组别进行判别，并对三相电力变压器进行故障检测与维护。95一、三相变压器的工作原理三相变压器的工作原理主要基于电磁感应。按磁路系统的不同，三相变压器可分为三相组合式变压器和三相芯式变压器。三相组合式变压器由三台单相变压器按一定连接方式组合而成，其特点是各相磁路独立而互不相关，如图所示。96相关知识三相组合式变压器的磁路系统三相芯式变压器是三相共用一个铁芯的变压器，其特点是各相磁路互相关联，如图a所示。其铁芯外侧有三个铁芯柱，分别套各相一次绕组和二次绕组，中间的铁芯柱作为磁轭，供三相磁通

共同通过。在三相电压平衡时，磁路是对称的，总磁通，因此，不需要中间的磁轭供总磁通

通过，可以省去中间的铁芯柱，大量节省铁芯的材料，如图b所示。在实际的应用中，通常把三相铁芯柱布置在同一平面上，如图c所示，由于中间铁芯柱磁路短一些，因此三相磁路不平衡，导致三相空载电流也略有不平衡，但空载电流很小，影响不大。9798三相芯式变压器的磁路系统a）四柱对称铁芯b）三柱对称铁芯c）同一平面三柱非严格对称铁芯99三相变压器绕组的联结类别二、三相变压器绕组的联结组别1.三相变压器绕组的联结类别将三个高压绕组或三个低压绕组连成三相绕组有两种基本接法——星形联结和三角形联结，见下表。不管是采用三角形联结还是采用星形联结，如果三相绕组中的一相绕组首、尾端接反，就会造成三相磁通不对称，破坏三相磁通的相位平衡，即总磁通

，如图所示，磁通就不能从铁芯中返回，而要从空气和油箱中绕走，使磁阻大大增加，引起空载电流急剧增加，产生严重事故，这是不允许的。如图

给出了三相磁通不对称时的磁路和磁通相量图。100101三相磁通不对称时的磁路和磁通相量图（一次绕组一相接反）2.三相变压器绕组常用的联结组别三相变压器的一、二次绕组根据不同的需要可以分别采用三角形联结或星形联结两种接法。其中，一次绕组三角形联结用D表示，星形联结用Y表示，有中性线的星形联结用YN表示；二次绕组则分别用d、y和yn表示。三相变压器一、二次绕组不同的接法形成了不同的联结组别，也反映出不同的一、二次绕组的线电压之间的相位关系。为表示这种相位关系，国际上采用时钟表示法的联结组标号予以区分，即把一次绕组线电压相量作为钟表长指针，永远指向

“12”

点钟的位置，相应的二次绕组线电压相量作为短指针，它指向几点钟，就记为联结组别的标号。102联结组标号很多，为了便于制造和使用，国家标准规定了5种常用的联结组别，见下表。103常用联结组别及其应用104常用联结组别及其应用105常用联结组别及其应用三、三相电力变压器的常见故障和处理方法三相电力变压器的常见故障很多，其故障原因可分为两类：一是电网、负载的变化导致变压器不能正常工作，如变压器超负荷运行、电网过电压、电源品质差等；二是变压器内部元件发生故障，降低了变压器的工作性能，导致变压器不能正常工作。106三相电力变压器的常见故障和处理方法见下表。107三相电力变压器的常见故障和处理方法108三相电力变压器的常见故障和处理方法109三相电力变压器的常见故障和处理方法四、三相电力变压器的维护内容1.三相电力变压器的日常维护内容值班运维人员应定期对三相电力变压器及附属设备进行全面检查，每天至少检查一次，检查过程中要遵守“看、闻、嗅、摸、测”五字准则，仔细检查。三相电力变压器的日常维护内容见下表。110111三相电力变压器的日常维护内容2.三相电力变压器的特殊巡视检查内容当电力系统发生短路故障或天气突然发生变化时，值班运维人员应对三相电力变压器及附属设备进行重点检查。三相电力变压器的特殊巡视检查内容见下表。112三相电力变压器的特殊巡视检查内容113三相电力变压器的特殊巡视检查内容特殊变压器课题三114任务1仪用变压器的检测与使用任务2自耦变压器的检测与使用115任务1

仪用变压器的检测与使用116学习目标1.掌握电流互感器和电压互感器的结构和原理。2.了解电流互感器和电压互感器的参数和选用方法。3.能对电流互感器和电压互感器进行检测。4.能绘制电流互感器使用电路图，并连接电路。5.能绘制电压互感器使用电路图，并连接电路。117工作任务在高电压、大电流的电力系统中，为了测量高压线路的电压和电流，需要借助仪用变压器（或称互感器）。仪用变压器是一种为测量仪器、仪表、继电器和其他类似电器供电的变压器。利用仪用变压器，可以将测量仪表与高电压或大电流回路隔离，保证工作人员和测量仪表的安全，还可以减小测量损耗和误差，扩大测量仪表的量程，实现仪表的标准化。本任务是学习仪用变压器的作用、结构、原理、参数和选用方法，进行电流互感器和电压互感器的检测与使用。118一、电流互感器电流互感器（CT）是在正常使用条件下，其二次电流与一次电流实际成正比、且在联结方法正确时其相位差接近于零的互感器。电流互感器可用于扩大交流电流表的量程，或扩大功率表、电能表中电流线圈的量程。119相关知识1.电流互感器的结构和原理电流互感器在结构上与普通双绕组变压器相似，包含铁芯和一次绕组、二次绕组。其一次绕组匝数很少，只有一匝到几匝，导线很粗，通常串联在被测电路中，流过被测大电流。其二次绕组匝数很多，与电流表或功率表、电能表的电流线圈串联形成闭合电路。由于电流表或电流线圈的阻抗很小，所以电流互感器工作时，二次侧近似于短路状态。电流互感器的实物图、电路示意图和图形符号如图所示。120121

电流互感器的实物图、电路图和图形符号a）实物图b）电路示意图c）图形符号电流互感器接入电路前，应先正确判断其极性。极性是指在某一瞬间，一次绕组和二次绕组同时达到高电位的对应端，称为同极性端或同名端，在电路图中常用

“•”或

“∗”表示。通常在电流互感器的外壳上标有L1、L2和K1、K2，其中，L1、L2表示一次绕组，K1、K2表示二次绕组，而且L1和K1、L2和K2为同名端。122由于电流互感器工作时近似于变压器短路运行，如果忽略励磁电流，则一、二次电流大小关系为：（3-1）式中I1

、I2———电流互感器一、二次电流的大小，A；N1

、N2———电流互感器一、二次绕组的匝数；kr———电流互感器的额定变比。由此可知，一次侧被测大电流的数值等于二次侧所接电流表的读数乘以电流互感器的额定变比

kr。1232.电流互感器的参数和选用方法（1）电流互感器的参数电流互感器的型号格式如下：1241）第一位字母：L表示电流互感器。2）第二位字母：D表示贯穿单匝式，F表示贯穿复匝式，M表示母线式，Q表示绕组式，C表示瓷箱式。3）第三位字母：Z表示浇注绝缘式，C表示瓷绝缘式，W表示户外式，K表示塑料外壳式。4）第四位字母：D表示差动保护，J表示接地保护或加大容量。5）第五位数字：表示设计序号。6）第六位数字：表示额定一次电压（kV）。7）第七位数字：表示额定准确级。8）第八位数字：表示额定一次电流（A）。125（2）电流互感器的选用方法选择电流互感器时，应从额定一次电压、额定一次电流、额定变比、额定容量和额定准确级等方面考虑，尽量选择额定一次电流相符的，如果没有相符的，也可以选择额定一次电流稍大一些的。1）电流互感器额定二次电流通常设计为5A或1A，所接电流表的量程为5A或1A，而额定一次电流通常为10~25000A，因此，应根据实际需要，选择合适的额定变比。2）电流互感器的额定容量包括5V·A、10V·A、15V·A、20V·A等。3）电流互感器的额定准确级分为0.1、0.2、0.5、1.0、3.0和5.0六级。4）电流互感器的额定一次电压包括0.5kV、10kV、15kV、35kV等，低电压测量均选用0.5kV。126根据结构形式的不同，电流互感器包括干式、浇注绝缘式、油浸式等多种类型，如图所示。127电流互感器的种类a）干式b）浇注绝缘式c）油浸式二、电压互感器电压互感器（VT）是在正常使用条件下其二次电压与一次电压实际成正比、且在联结方法正确时其相位差接近于零的互感器。电压互感器常用于扩大交流电压表的量程，或扩大功率表、电能表中电压线圈的量程。1.电压互感器的结构和原理电压互感器实际上就是普通降压变压器，而且它的变比更准确。其一次绕组匝数很多，通常并联在被测高压线路中。其二次绕组匝数很少，连接电压表或功率表、电能表的电压线圈。由于电压表或电压线圈的阻抗很大，所以电压互感器工作时，二次侧近似于开路状态。电压互感器的实物图、电路示意图和图形符号如图所示。128129

电压互感器的实物图、电路图和图形符号a）实物图b）电路示意图c）图形符号2.电压互感器的参数和选用方法（1）电压互感器的参数电压互感器的型号格式如下：1301）第一位字母：J表示电压互感器。2）第二位字母：D表示单相，S表示三相，C表示串级式。3）第三位字母：J表示油浸式，G表示干式，Z表示浇注绝缘式。4）第四位字母：J表示接地保护。5）第五位数字：表示设计序号。6）第六位数字：表示额定一次电压（kV）。131（2）电压互感器的选用方法选择电压互感器时，应从以下两方面考虑：一是额定一次电压应与被测电压相符；二是二次侧负载电流总和不得超过额定二次电流（通常为5A或1A），使其尽量接近空载运行状态。1）电压互感器额定二次电压通常设计为100V，额定一次电压为电力系统规定的电压等级，这样便于二次侧所接的电压表或其他仪表的电压线圈统一标准化。2）电压互感器的准确度由变比误差和相位误差来衡量，为了提高准确度，要求减少空载电流，降低磁路饱和程度，使用高质冷轧硅钢片。电压互感器的额定准确级分为0.1、0.2、0.5、1.0和3.0五级。132根据结构形式的不同，电压互感器包括干式、浇注绝缘式、油浸式等多种类型，如图所示。133电压互感器的种类a）干式b）浇注绝缘式c）油浸式任务2

自耦变压器的检测与使用134学习目标1.了解自耦变压器的结构、工作原理和特点。2.能检测自耦变压器的直流电阻和绝缘电阻。3.能绘制三相自耦变压器减压控制电路图，并连接电路。135工作任务自耦变压器是一种特殊类型的变压器，其一次绕组和二次绕组共用部分绕组，通过抽头实现电压调节，具有结构紧凑、效率高、成本低等特点，广泛应用于电动机减压启动、实验室调压、电力稳压等场合。通过规范化的检测与操作，可充分发挥自耦变压器高效、经济的优势，同时规避其电气隔离性差、短路风险较高等缺点，确保其在工业和电力系统中的安全稳定应用。本任务是学习自耦变压器的结构、工作原理和特点，进行自耦变压器的检测与使用。136一、自耦变压器的结构普通双绕组变压器的一次绕组、二次绕组是分开绕制的，虽然都安装在一个铁芯上，但相互之间是绝缘的，只有磁的耦合，没有电的直接联系，通过电磁感应传递能量。如果将普通变压器的一次绕组和二次绕组串联组合到一起，构成只有一个绕组的变压器，就是自耦变压器（TM）。与普通变压器不同，自耦变压器的低压绕组是高压绕组的一部分，即一次绕组、二次绕组共用一个绕组，因此，自耦变压器一次绕组、二次绕组之间既有磁的耦合，又有电的联系。137相关知识自耦变压器按相数不同可分为单相自耦变压器和三相自耦变压器，见下表。138自耦变压器的类型二、自耦变压器的工作原理单相自耦变压器原理图如图所示。139

单相自耦变压器原理图1.变压原理当自耦变压器一次绕组接交流电源时，在铁芯中产生交变磁通，若忽略漏磁通和绕组电阻的影响，在一次绕组产生的感应电动势为：E1=4.44fN1

Φm≈U1（3-3）在二次绕组产生的感应电动势为：E2=4.44fN2

Φm≈U2（3-4）因此，自耦变压器的变比为：（3-5）式中N1———一次绕组1U1与1U2之间的匝数；N2———二次绕组2U1与2U2之间的匝数。140通常自耦变压器一次绕组的匝数大于二次绕组的匝数，因此变比

k>1，自耦变压器起降压作用。如果需要使用自耦变压器升压时，可以将交流电源加在二次绕组上，则在一次绕组上就会产生一个比电源电压更高的输出电压。1412.变流原理当自耦变压器二次绕组空载运行时，二次绕组的电流为零，一次绕组的电流为

i0；当自耦变压器二次绕组接上负载后，二次绕组的电流为

i2，一次绕组的电流由空载电流

i0

增大到

i1

。由磁动势平衡方程可知，因为电源电压

U1

不变，主磁通

Φ

也不变，所以空载运行时的磁动势和负载运行时的磁动势是相等的，即

i1（N1-N2）+iN2=i0

N1（3-6）142三、自耦变压器的特点1.自耦变压器的优点（1）可调节输出电压大小将自耦变压器绕组的中间抽头做成滑动触头，可以接触绕组中的任意位置，则可以构成自耦调压器，即可使输出电压任意改变而实现调压功能。（2）用料省、效率高除了通过绕组间电磁感应传递的功率，自耦变压器的功率还有一部分是由电路相连直接传导的，后者是普通双绕组变压器所没有的，因此，自耦变压器较普通双绕组变压器用料省、效率高。1432.自耦变压器的缺点（1）因为自耦变压器一次绕组、二次绕组是相通的，两者之间有电的直接联系，高压侧的电气故障会波及低压侧，如果高压绕组绝缘损坏，高电压可直接进入低压侧，这是很不安全的，所以低压侧应有防止过电压的保护措施。（2）如果自耦变压器高压侧输入端的相线和中性线接反，虽然低压侧输出电压大小不变，仍可正常工作，但此时低压侧输出端的两个端子都已成为高电位，远远超过安全电压，若操作者不小心触及，就会发生触电事故，这是非常危险的，如图所示。因此，自耦变压器不能用作安全隔离变压器，而且使用时要求自耦变压器接线正确，外壳必须接地。自耦变压器接电源之前，一定要把旋转手柄转到零位。144145自耦变压器的接法a）正确接线b）错误接线三相异步电动机课题四146任务1三相异步电动机的拆装与检测任务2三相异步电动机的安装与调试任务3三相异步电动机的检修与维护147任务1

三相异步电动机的拆装与检测148学习目标1.掌握三相异步电动机的结构和工作原理。2.掌握三相异步电动机定子绕组的接线方法。3.能使用常用拆装工具进行三相异步电动机的拆卸与装配。4.能进行三相异步电动机装配后的检测。149工作任务在对三相异步电动机进行维修、定期维护和改造升级时，可能需要对其进行拆装，如果拆卸方法不正确，有可能损坏三相异步电动机的零部件，不但使维修维护质量难以得到保证，而且给三相异步电动机正常运行留下隐患。本任务是学习三相异步电动机的结构、工作原理和定子绕组的接线方法，进行三相异步电动机的拆卸、装配与检测。150一、三相异步电动机的结构三相异步电动机的种类很多，但各类三相异步电动机的结构是基本相同的。三相异步电动机主要由定子和转子两大部分组成，在定子和转子之间存在一定的气隙，此外还有端盖、轴承、接线盒、吊环、风扇和风罩等附件，如图所示。151相关知识152三相异步电动机的主要结构1.定子部分定子是三相异步电动机的静止部分，主要用来产生旋转磁场，将电能转化为磁能。三相异步电动机的定子主要由机座、定子铁芯、定子绕组等组成。定子各组成部分的特点和用途见下表。153154定子各组成部分的特点和用途2.转子部分转子是三相异步电动机的旋转部分，主要用来将旋转磁场的磁能转化为转子导体上的电动势能并最终转化为机械能。三相异步电动机的转子主要由转轴、转子铁芯、转子绕组等组成。转子各组成部分的特点和用途见下表。155

转子各组成部分的特点和用途156

转子各组成部分的特点和用途3.附件部分三相异步电动机的附件部分包括端盖、轴承和轴承盖、风扇和风罩、接线盒、吊环等，见下表。157三相异步电动机的附件部分158三相异步电动机的附件部分二、三相异步电动机的工作原理在三相异步电动机定子铁芯中嵌放着对称三相定子绕组，如果在定子绕组中通入对称三相交流电流，就会在电动机的气隙中建立旋转磁场。旋转磁场是三相异步电动机工作的基本条件之一。1.旋转磁场的产生（1）旋转磁场的产生条件三相异步电动机的定子绕组通入对称三相交流电流后，产生旋转磁场必须具备两个条件：1）三相定子绕组必须对称，即每相定子绕组在定子铁芯空间上互差120°

电角度。159

如图所示为三相异步电动机定子绕组在定子铁芯空间上的分布示意图。图中将定子绕组简化成三个集中绕组U1U2、V1V2和W1W2，其中U1、V1和W1为绕组首端，U2、V2和W2为绕组尾端。160三相异步电动机定子绕组在定子铁芯空间上的分布示意图2）通入对称三相定子绕组的三相交流电流也必须对称，即

iU

、iV

、iW

三相电流大小和频率相同、相位互差120°。对称三相交流电流

iU

、iV

、iW

的波形如图所示。161

对称三相交流电流

iU

、iV

、iW

的波形（2）旋转磁场的产生过程对称三相交流电流产生旋转磁场的过程如下：假设三相异步电动机定子绕组接成星形联结，定子绕组的首端接对称三相交流电源，每相定子绕组分别通入对称三相交流电流

iU

、iV

、iW，其参考方向由首端流向尾端，如图所示。设各相电流的表达式为：

iU=Imsinωt（4-1）

iV=Imsin（ωt-120°）（4-2）

iW=Imsin（ωt+120°）（4-3）162163星形联结的定子绕组通入对称三相交流电流如图可以看出，在不同时刻，对称三相交流电流iU

、iV

、iW

的正负各不同，说明流过每相定子绕组的电流实际方向不同。当电流为正值时，说明定子绕组中电流实际方向与参考方向相同，即电流由绕组的首端流进、从尾端流出（规定

表示从纸面流进，表示从纸面流出）；当电流为负值时，说明定子绕组中电流实际方向与参考方向相反，即电流由绕组的尾端流进、从首端流出。在某一瞬间，将每相定子绕组中电流所产生的磁场相叠加，便可以得到对称三相交流电流的合成磁场。164165

对称三相交流电流

iU

、iV

、iW

的波形下表中分析了对称三相交流电流在一个周期内五个瞬间所产生的合成磁场的情况。交流电流变化一周，三相合成磁场的磁极在空间顺时针旋转了一周。当对称三相交流电流持续变化时，合成磁场的磁极不断地连续旋转，就形成了旋转磁场。166对称三相交流电流在一个周期内五个瞬间所产生的合成磁场的分析167对称三相交流电流在一个周期内五个瞬间所产生的合成磁场的分析（3）同步转速三相异步电动机旋转磁场的转速称为同步转速。同步转速的大小取决于旋转磁场的磁极对数和交流电源的频率。旋转磁场的磁极对数与定子绕组中线圈的连接规律有关，不同的连接规律可得到不同磁极对数的旋转磁场。由上表可以看出，当三相异步电动机定子绕组按下图所示分布时，对称三相交流电流产生的合成磁场为两极旋转磁场，即磁极对数

p=1。当交流电流变化一个周期时，旋转磁场正好转过一周。如果对称三相交流电流的频率是

f1，即电流每秒钟变化

f1

个周期，则旋转磁场每秒钟在空间旋转

f1

周。这样，磁极对数

p=1时，一分钟内旋转磁场的转速为

n1=60f1

。168169三相异步电动机定子绕组在定子铁芯空间上的分布示意图如果将三相定子绕组按下图所示分布，三相定子绕组及其电流参考方向如图所示，则

ωt=90°时定子绕组中电流和磁力线分布情况如图所示，可以看出它是一个4极旋转磁场，即磁极对数

p=2。运用同样的分析方法，可以得出，当交流电流变化一个周期时，旋转磁场只转过半周。170三相异步电动机（4极）旋转磁场的形成（ωt=90°）a）产生4极旋转磁场时三相定子绕组分布示意图b）三相定子绕组及其电流参考方向如果对称三相交流电流的频率为

f1，磁极对数p=2，则旋转磁场的转速为：（4-4）由此类推，当旋转磁场具有p对磁极时，旋转磁场的转速为：（4-5）式中n1———旋转磁场的转速，又称为同步转速，r/min；f1———三相交流电源的频率，Hz；p———旋转磁场的磁极对数，磁极数为2p。171对于工频交流电来说，f1=50Hz，则不同的磁极对数对应有一个同步转速，常见的同步转速见下表。172常见的同步转速（4）旋转磁场的旋转方向由图可以看出，三相异步电动机U相、V相、W相绕组分别接到三相交流电源的U相、V相、W相相线上，流入对称三相交流电流

iU

、iV

、iW。在一个周期内，三相交流电流达到最大值的顺序称为相序。173星形联结的定子绕组通入对称三相交流电流由下图可知，U相定子绕组中电流

iU

最先达到最大值，其次是V相定子绕组中电流

iV，最后是W相定子绕组中电流

iW，此时的相序为U—V—W。如果将三相异步电动机所接三根电源线中任意两根对调，则相序会发生变化。174

对称三相交流电流

iU

、iV

、iW

的波形2.工作原理当三相异步电动机的三相定子绕组通入对称三相交流电流后，在电动机的气隙中产生一个旋转磁场。当旋转磁场在空间不断旋转，而转子静止不动时，嵌放在转子铁芯槽中的转子绕