电机学复习资料

第一章变压器

变压器的结构与分类变压器的空载运行\负载运行变压器的额定值与运行特性三相变压器自耦变压器与互感器怎样进行变压器检验?——变压器试验员变压器故障分析与处理?——维修电工一、变压器的结构与分类变压器的磁路绕组：一次绕组二次绕组单相变压器+–+–由高导磁硅钢片叠成厚0.35mm或0.5mm铁心变压器的电路一次绕组N1二次绕组N2铁心二、变压器的工作原理单相变压器+–+–一次绕组N1二次绕组N2铁心

一次、二次绕组互不相连,能量的传递靠磁耦合。

1、空载运行与电压变换(1)一次、二次侧主磁通感应电动势(2)一次、二次侧电压2.电流变换3.阻抗变换由图可知：

结论:变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的K2倍。

+–+–+–三、变压器的铭牌与运行特性

额定电压U1N、U2N

额定电流I1N、I2N额定容量SN

额定频率(fN)

温升

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的温度差,它取决于所用绝缘材料的等级。如油浸变压器中用的绝缘材料都是A级绝缘。国家规定线圈温升为65℃,考虑最高环境温度为40℃,则65℃+40℃=105℃,这就是变压器线圈的极限工作温度。

四、变压器的常见故障、原因与处理方法

故障现象

原因

处理方法

电源接通后

一次绕组断路或引出线脱焊

拆换修理一次绕组或焊牢引出线接头

无电压输出

二次绕组断路或引出线脱焊

拆换修理二次绕组或焊牢引出线接头

温升过高或冒烟

绕组匝间短路或一、二次绕组间短路

拆换绕组或修理短路部分

绕组匝间或层间绝缘老化

重新绝缘或更换导线重绕

铁心硅钢片间绝缘太差

拆下铁心，对硅钢片重薪涂绝缘漆

铁心叠厚不足加厚铁心或重做骨架、重绕绕组

负载过重

减轻负载

铁心硅钢片未插紧或未压紧

插紧铁心硅钢片或压紧铁心

运行中

铁心硅钢片不符合设计要求

更换质量较高的同规格硅钢片

噪声过大

负载过重或电源电压过高

减轻负载或降低电源电压

绕组短路

查找短路部位，进行修复第2章三相异步电动机1.定子一、三相异步电动机的构造第一节三相异步电动机的结构与工作原理2.转子3.气隙二、三相异步电动机的工作原理1.转动原理AXYCBZ定子三相绕组通入三相交流电方向:顺时针

切割转子导体右手定则感应电动势E20旋转磁场感应电流I2旋转磁场左手定则电磁力FF电磁转矩TnF2、旋转磁场的产生

tAXYCBZAXYCBZAXYCBZ

三相电流合成磁

场的分布情况合成磁场方向向下合成磁场旋转60°合成磁场旋转90°600o3.旋转磁场转速n0与极对数p的关系4.转差率

三、三相异步电动机铭牌1)电压例如：380/220V、Y/

是指线电压为380V时

采用Y联结;线电压为220V时采用

联结。

说明：一般规定，电动机的运行电压不能高于或低

于额定值的5%。因为在电动机满载或接近

满载情况下运行时，电压过高

或过低都会使

电动机的电流大于额定值,从而使电动机过热。

电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压值。

三相异步电动机的额定电压有380V,3000V,

及6000V等多种。

1.额定值2)电流例如：Y/

6.73/11.64A表示星形联结下电机的线电流为6.73A;三角形联结下线电流为11.64A。两种接法下相电流均为6.73A3)

功率与效率鼠笼电机

=72~93％电动机在额定运行时定子绕组的线电流值。额定功率是指电机在额定运行时轴上输出的机械功率P2,它不等于从电源吸取的电功率P1。

2.接法接线盒定子三相绕组的联接方法。通常V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y联结W1U1V1W2U2V2

联结第六节三相异步电动机的机械特性一、固有机械特性固有机械特性是指电动机在额定电压和额定频率下,按规定的接线,定、转子电路不外接阻抗时的机械特性。

sn0nNsNnmsm10TNTstTmTem1.四个特殊点：ABCD1）起动点A:2）最大转矩点B:3）额定运行点C4）同步运行点D在一定的电源电压和频率及转子电阻情况下,与电磁转矩的关系,即曲线称转子的转速为电动机的机械特性。二、人为机械特性1.U1变化对机械特性的影响snsm10TLUN0TstTmTemn10.8UN0.64Tst0.64Tm2.R2变化对机械

特性的影响TOR2

Tst

n

第八节三相异步电动机的起动

一、起动概述

起动问题:起动电流大，起动转矩小。

一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的4~7倍;电动机的起动转矩为额定转矩的(0.8~1.3)倍。

大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果:原因:1.起动：n=0，s=1,接通电源。

起动时，n=0，转子导体切割磁力线速度很大，转子感应电势转子电流定子电流

设：电机每相阻抗为2.Y－

换接起动

降压起动时的电流为直接起动时的+－

起动U1U2V1V1W1W2

+－正常运行U1U2V1V2W1W2(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。

(b)Y－

起动Y－

换接起动适合于空载或轻载起动的场合Y-

换接起动应注意的问题

正常运行UlU1W2V2W1+＿U2V1UP

起动+＿Ul+＿U1W2V2W1U2V1第九节三相异步电动机的制动

一、能耗制动制动方法机械制动电气制动能耗制动反接制动发电反馈制动

在断开三相电源的同时，给电动机其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转距（制动转距)，使转子迅速停止转动。

nF转子T

n0=0实现:制动时，S1断开,电机脱离电网，同时S2闭合,在定子绕组中通入直流励磁电流。

直流励磁电流产生一个恒定的磁场,因惯性继续旋转的转子切割恒定磁场,导体中感应电动势和电流。感应电流与磁场作用产生的电磁转矩为制动性质,转速迅速下降,当转速为零时,感应电动势和电流为零,制动过程结束。

制动过程中,转子的动能转变为电能消耗在转子回路电阻上——能耗制动。

nF转子T

n0二、电源反接制动实现:停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。

由于旋转磁场与转子的相对转速(n1+n)

很高，故转子绕组中感生电流很大，致使定子绕组中的电流也很大，一般为电动机额定电流的10倍左右。因此反接制动适用于10KW以下小容量电动机的制动，并且对4KW

以上的电动机进行反接制动时，需在定子回路中串入限流电阻，以限制反接制动电流。

可得三相异步电动机调速方法:改变电机极对数

改变电源频率改变转差率第十节三相异步电动机的调速第十一节单相异步电动机单相异步电动机如果只有运行绕组,可以运行但不能自行起动。

电容分相单相异步电动机1.电容起动单相异步电动机电容的大小合适时,起动绕组的电流位差接近900电角度,这样可使起动时电机中的磁动势接于圆形.起动转矩较大。

三、单相异步电动机的调速与反转2.电动机绕组抽头调速工作绕组起动绕组中间绕组L型接法T型接法改变中间绕组与起动绕组及工作绕组的接线方法,从而改变电动机内部气隙磁场的大小,达到调速的目的

应用:三相异步电动机的运行维护与故障分析

为使三相异步电动机正常运行并延长其使用寿命,必须加强电动机的运行维护工作。

电动机在运行过程中,因某些原因会在机械部分或电气部分发生故障,造成电动机不能正常工作,严重时甚至会损坏电动机。因此,对其在运行中的故障进行分析,准确迅速地找出故障原因和故障点,并正确迅速地排除故障,显得尤为重要。

电动机在运行中,可通过耳、眼、鼻、手等感觉器官和借助于仪表、工具来监视电动机运行情况,并判断电动机运行是否正常。监视的内容有电动机的线路电流、温度和响声等,如果出现不正常现象应立即停机,找出故障并加以排除。

一、三相异步电动机的运行维护监视内容

检查方法与故障排除电动机运行温度检查电动机温升最简便的方法是用手心摸机壳来判断，如果机壳烫得使手缩回，便说明电动机已很过热。也可在机壳上滴几滴水试验，若水滴上后冒热气，温度在80。C以上；如听到咝咝声，机壳温度就更高了。测电动机绕组温度可用温度计法，将电动机吊环拆去，将酒精温度计球部用锡纸包好放人，最好同孔壁紧贴，在孔口用棉花或纱头堵严。这时测出的温度按经验它比绕组实际温度低15～20。C。线路电流当环境温度为标准值时，电动机定子电流可等于或低于铭牌上所规定的额定值。如果环境温度高于标准温度时，应考虑降低电动机电流使其低于额定电流，但允许短时过载。当环境温度低于标准温度时，可适当增加额定电流。如果电动机电流不符合规定，且超过很多时，应查明原因降低负载运行。此外，还要监视电动机定子三相电流是否平衡，三相中最大或最小的一相电流与其三相电流的平均值的偏差不得大于三相平均值的10％，当超过该值时，应查明原因并排除故障。电源电压电动机正常运行时电源电压波动应不超过士5％，若电压过高或过低，则应考虑降低电动机负载。而三相电压间不平衡值不得超过5％，若超出这一范围，应找出原因，设法调整供电系统负载，使三相负载电压力求平衡。电动机声音、气味和振动

如电动机超载运行时间太长，电动机绕组绝缘将会损坏，严重时能嗅到绝缘漆的焦糊味，这时应立即停机，检查原因并加以排除。轴承运行情况

电动机轴承运行是否正常，可用螺钉旋具接触轴承盖听有无杂音，若有杂音应及时处理。另外，还需监视轴承中滑润油是否不足或过多。除平时加强电动机监视外，还应做好定期维护工作。定期维修分小修与大修，小修一般是属于检查和维护，对电动机不作大的拆卸；大修则要拆开电动机进行清理、检查和修理。一般小修每年进行2.3次，大修则进行一次，

二、三相异步电动机运行常见故障分析1.电动机的单相运行

故障原因：有电源线一相折断；刀闸或起动设备触头烧蚀、松动、接触不良或一相熔断器熔丝熔断；电动机本身一相绕组断路等。后果：这时额定输出功率约为原来的一半，如果电动机仍带上原来较大负载，电动机转速下降，而且电动机定子电流大大超出其额定电流，使电动机绕组发热而烧坏。现象：若电动机在起动时发生单相运行，电动机将起动不起来，并伴有明显的电磁嗡嗡声。

3.电动机定子绕组接地故障原因：电动机绕组或引出线的带电部分与铁心或机壳相接，造成了绕组接地故障。后果：如果三相绕组只有一点碰机壳，而电动机外壳又未接地，机壳就有了和该点相同电位，这时电动机仍可继续运行，但人体却有触电的危险。

如果一相绕组导线有一点碰到了铁心和机壳，但机壳是接地的，这样就会造成该点接地短路(因供电变压器的绕组中性点通常是接地的)，同时会使该相绕组的部分线匝被短接，其有效匝数减少，将使该相电流增大。接地点愈靠近绕组的引出线端，情况就愈严重，甚至会使绕组烧坏。

如果电动机的绕组有两相同时接地，除上述情况外，还会造成相间短路，这时故障的严重程度随绕组的接地点而异，但总会造成电动机的不正常运行，使绕组过热甚至烧坏。

2.电动机的V接线运行分析：对于△联结的三相绕组在绕组内部发生一相断线，则其余两相绕组成为V形联结如图所示。这时三相电路中有一相电流最大，另两相线电流基本相等。若保证绕组中相电流不超过额定电流，则电动机绕组在V接法运行时，其额定输出功率约为原来的67％；如果仍带原来的额定负载，转速明显下降，且定子电流超过额定电流，电动机温升明显增高，运行时间一长，电动机绕组烧坏，此时还会伴有振动。

现象:由于绕组V联结，两相绕组中电流不同相，电动机在起动时能自行起动，但起动转矩小，起动慢，当负载转矩较大时，也可能起动不起来。起动电流三相不平衡，有一相为正常值，另两相基本相等。

4.定子绕组匝间或相间短路故障原因：由于绕组线匝的绝缘损坏，使不该接通的两导线直接相碰造成的。后果：

如果是同一相绕组的匝间短路，由于短路线圈的阻抗减小，会形成较大的电流，使短路线匝的温度迅速升高，甚至冒烟烧毁。短路的线匝越多，情况就越严重。

如果是两相绕组的相邻线匝发生短路，即造成了绕组的相间短路，这种故障对电动机的影响和前面所述两相绕组同时碰壳情况相同。

单相异步电动机的常见故障及处理现象故障原因无法启动1．通电即断熔丝，电动机可能有短路。

2．电源电压过低，造成启动转矩太小而无法启动。

3．电动机定子绕组断路。

4．电容器损坏或断开。

5．转子卡住或过载，转子负载应能用手平滑转动。启动转矩很小

电容器容量减小。

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，造成电动机气隙磁场不强。

3．运行电容器容量变化。

4．电动机负载过重。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。电机故障判断及维修电动机运行或故障时，可通过看、听、闻、摸四种方法来及时预防和排除故障，保证电动机的安全运行。一、看

观察电动机运行过程中有无异常，其主要表现为以下几种情况。1.定子绕组短路时，可能会看到电动机冒烟。

2.电动机严重过载或缺相运行时，转速会变慢且有较沉重的"嗡嗡"声。3.电动机正常运行，但突然停止时，会看到接线松脱处冒火花；保险丝熔断或某部件被卡住等现象。4.若电动机剧烈振动，则可能是传动装置被卡住或电动机固定不良、底脚螺栓松动等。5.若电动机内接触点和连接处有变色、烧痕和烟迹等，则说明可能有局部过热、导体连接处接触不良或绕组烧毁等。二、听电动机正常运行时应发出均匀且较轻的"嗡嗡"声，无杂音和特别的声音。若发出噪声太大，包括电磁噪声、轴承杂音、通风噪声、机械摩擦声等，均可能是故障先兆或故障现象。1.对于电磁噪声，如果电动机发出忽高忽低且沉重的声音，则原因可能有以下几种。

（1)定子与转子间气隙不均匀，此时声音忽高忽低且高低音间隔时间不变，这是轴承磨损从而使定子与转子不同心所致。

（2)三相电流不平衡。这是三相绕组存在误接地、短路或接触不良等原因，若声音很沉闷则说明电动机严重过载或缺相运行。

（3)铁芯松动。电动机在运行中因振动而使铁芯固定螺栓松动造成铁芯硅钢片松动，发出噪声。2.对于轴承杂音，应在电动机运行中经常监听。监听方法是：将螺丝刀一端顶住轴承安装部位，另一端贴近耳朵，便可听到轴承运转声。若轴承运转正常，其声音为连续而细小的"沙沙"声，不会有忽高忽低的变化及金属摩擦声。若出现以下几种声音则为不正常现象。（1)轴承运转时有"吱吱"声，这是金属摩擦声，一般为轴承缺油所致，应拆开轴承加注适量润滑脂。

（2)若出现"唧哩"声，这是滚珠转动时发出的声音，一般为润滑脂干涸或缺油引起，可加注适量油脂。

（3)若出现"喀喀"声或"嘎吱"声，则为轴承内滚珠不规则运动而产生的声音，这是轴承内滚珠损坏或电动机长期不用，润滑脂干涸所致。3.若传动机构和被传动机构发出连续而非忽高忽低的声音，可分以下几种情况处理。（1)周期性"啪啪"声，为皮带接头不平滑引起。（2)周期性"咚咚"声，为联轴器或皮带轮与轴间松动以及键或键槽磨损引起。

（3)不均匀的碰撞声，为风叶碰撞风扇罩引起。三、闻通过闻电动机的气味也能判断及预防故障。若发现有特殊的油漆味，说明电动机内部温度过高；若发现有很重的糊味或焦臭味，则可能是绝缘层被击穿或绕组已烧毁。四、摸摸电动机一些部位的温度也可判断故障原因。为确保安全，用手摸时应用手背去碰触电动机外壳、轴承周围部分，若发现温度异常，其原因可能有以下几种。1.通风不良。如风扇脱落、通风道堵塞等。

2.过载。致使电流过大而使定子绕组过热。3.定子绕组匝间短路或三相电流不平衡。

4.频繁启动或制动。

5.若轴承周围温度过高，则可能是轴承损坏或缺油所致。

一、直流电动机的基本方程规定各物理量的参考方向如图,电动机的回路电压方程如下:3.3他励直流电动机的机械特性（一)磁动势平衡方程二、机械特性的表达式

直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、励磁电流、电枢回路电阻为恒值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电动机的转速与电磁转矩之间的关系：由电机的电路原理图可得机械特性的表达式:称为理想空载转速。实际空载转速复习要点第5章常用低压电器学习目标 掌握各种常用低压电器的名称、用途、规格、基本结构、工作原理、图形符号与文字符号。接触器、继电器、低压断路器、主令电器触头系统：主触头、辅助触头

常开触头（动合触头)

常闭触头（动断触头)电磁系统：动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧

灭弧系统：灭弧罩及灭弧栅片灭弧

接触器1.结构

交流接触器

交流接触器结构图主触头常闭辅助触头常开辅助触头静铁心动铁心吸引线圈灭弧装置2.工作原理

线圈加额定电压，衔铁吸合，常闭触头断开，常开触头闭合;线圈电压消失，触头恢复常态。为防止铁心振动，需加短路环。

了解电气控制系统中电气原理图、电器布置图及安装接线图的画法。掌握电动机运行中的常用的基本控制环节:点动、长动、正反转。自锁、互锁、顺锁、保护环节。

学习目标:第6章继电器－接触器控制基本环节组成电气控制线路的基本电路一个完整的控制电路包括了电源电路、主电路、控制电路和辅助电路四部分。辅助电路又可分为信号电路、照明电路和保护电路等。1.电源电路：按规定绘成水平线与电源保护和电源开关组成。

2.主电路：该电路的通电状态决定了电机的状态。

3.控制回路：该电路的通电状态决定了线圈的状态。

4.辅助电路：起照明、信号显示、报警等作用。

控制过程接触器控制的直接起动控制电路1．电动机单向连续运行直接起动控制电路主电路控制电路起动按钮停止按钮自锁触点通过自身动合辅助触点保证线圈继续通电的电路称为自锁电路,起自锁作用的动合辅助触点称为自锁触点

电路具有的保护环节短路保护。主电路和控制电路分别由熔断器FU1和FU2实现短路保护。过载保护。由热继电器FR实现对电动机的过载保护。失压保护电动机正常运转时，电源可能停电，当恢复供电时，如果电动机自行起动，很容易造成设备和人身事故。采用带自锁的控制线路后，断电时由于自锁触点已经打开，当恢复供电时，电动机不能自行起动，从而避免了事故的发生。欠压和失压保护作用是按钮、接触器控制连续运行的控制线路的一个重要特点欠压保护