《变压器与电机》中职全套教学课件

单相变压器项目101课程目录任务一单相变压器的构造及原理变压器类型·基本结构·工作原理绕组极性与同名端测定方法任务二单相变压器铭牌及主要参数铭牌参数解读·运行特性·损耗与效率空载短路实验·小型变压器设计制作技能训练同名端测定实验操作与评价电力变压器外形图02任务一单相变压器的构造及原理知识目标•掌握单相变压器的分类与基本结构组成•理解电磁感应原理与电压变换关系•掌握绕组同名端的概念与判别方法技能目标•能够正确识别变压器各组成部分•学会用直流法/交流法测定绕组同名端03变压器的类型变压器按用途、结构、相数等多种方式分类，不同类型适用于不同场景按用途分类•电力变压器：输配电系统升压、降压•特种变压器：电焊、电炉、整流等专用•仪用变压器：电压互感器、电流互感器•控制变压器：机床控制电路、照明电路按铁芯结构分类•芯式变压器：铁芯柱被绕组包围，结构简单•壳式变压器：铁芯包围绕组，机械强度高•芯式多用于大容量，壳式多用于小容量•单相芯式有两个铁芯柱，壳式有三个按相数分类•单相变压器：单相交变电系统，小容量•三相变压器：三相电力系统，大容量•多相变压器：六相、十二相等整流专用芯式结构示意按冷却方式分类•干式变压器：空气自然冷却，防火性能好•油浸式变压器：变压器油冷却绝缘，大容量•充气式变压器：SF6气体绝缘，特殊场合壳式结构示意04变压器的基本结构变压器由铁芯和绕组两大部分组成，铁芯是磁路，绕组是电路铁芯—变压器的磁路•铁芯柱：套装绕组的部分，构成磁路主通路•铁轭：连接铁芯柱，使磁路闭合•材料：0.35mm厚硅钢片叠成，表面涂绝缘漆•作用：构成闭合磁路，集中和传导磁通•叠片方式：交错叠装，减小接缝气隙绕组—变压器的电路•高压绕组：匝数多、导线细，接高压侧•低压绕组：匝数少、导线粗，接低压侧•同心式：高低压绕组同心套在铁芯柱上•交叠式：高低压绕组沿铁芯柱轴向交替排列同心式绕组结构交叠式绕组结构05单相变压器的工作原理利用电磁感应原理，通过改变原副绕组匝数比实现电压变换，频率不变电磁感应基本原理•原绕组接交流电源，产生交变磁通Φ•磁通同时穿过原、副绕组，产生感应电动势•副绕组接负载，向负载输出电能•铁芯集中磁通，提高电磁耦合效率感应电动势公式e=−N·ΔΦ/Δt（法拉第电磁感应定律）电压与匝数成正比•空载时：U₁/U₂≈E₁/E₂=N₁/N₂=k•k为变压器变比，等于原副绕组匝数比•k>1为降压变压器，k<1为升压变压器•变换电压的同时，频率保持不变单相变压器工作原理示意图06绕组极性与同名端同名端标记了同一磁通作用下两个绕组感应电动势的相位关系，是绕组正确连接的基础。①极性的含义直流极性：固定的正负极性，不随时间变化。交流瞬时极性：随时间交变，某一瞬时同为高电位。②同名端定义同一铁芯上的两个绕组，当电流同时从同名端流入时，产生的磁通方向相同（相助）。③标记方法常用星号*圆点•正负号+/-等符号标记。同号端即为同名端（同极性端）。绕组极性与同名端示意图07同名端的测定方法常用三种方法测定同名端，各有适用场景，需根据现场条件选择合适方法。观察法①原理根据绕组绕向，用楞次定律直接判断同名端。判断要点•两绕组同向绕制：首端与首端为同名端•两绕组反向绕制：首端与尾端为同名端特点：直观但需看到绕组结构直流法②原理原绕组接1.5V/3V直流电源，副绕组接直流毫伏表。判断要点•开关闭合瞬间，指针正偏：电源正极与表正极同名•指针反偏：电源正极与表负极为同名端特点：设备简单，实验室常用交流法③原理将两绕组各一端短接，原边加交流电压测量。判断要点•U3=U1-U2：短接端为同名端（顺向串联）•U3=U1+U2：短接端为异名端（反向串联）特点：准确可靠，工程常用08任务二单相变压器铭牌及主要参数读懂铭牌、掌握运行特性、学会实验方法与小型变压器制作。知识目标•理解铭牌各参数的含义•掌握变压器外特性与效率特性•熟悉空载、短路实验的原理技能目标•能正确识读变压器铭牌参数•能独立完成小型变压器绕制09变压器的铭牌参数核心要点：铭牌标注了变压器额定运行的关键数据，是安全、经济运行的重要依据重点解读•铭牌是变压器的"身份证"，标明额定运行条件下的各项技术参数。•额定容量SN为视在功率，单相时满足：SN≈U2N×I2N。•阻抗电压Uk反映内部阻抗大小，影响并联运行和短路电流。•温升限值保证绝缘寿命，A级绝缘绕组温升限值为65°C。💡提示：运行参数不得超额定值，否则缩短寿命。参数名称符号含义说明单位型号—标识变压器类型、结构与设计序号—额定容量SN额定条件下输出的视在功率kVA额定电压U1N2N原边/副边额定工作电压V/kV额定电流I1N2N原边/副边额定工作电流A额定频率fN变压器工作的电源频率Hz阻抗电压Uk短路压降百分比，反映阻抗大小%表1变压器铭牌主要参数一览表10变压器的外特性与电压调整率核心要点：输出电压随负载电流变化的规律称为外特性，电压调整率是衡量供电稳定性的重要指标一、外特性定义当原边电压U1和负载功率因数cosφ2一定时，副边端电压U2随负载电流I2变化的关系曲线，称为变压器的外特性。二、负载性质的影响感性负载：电压下降明显，漏阻抗压降增大阻性负载：电压下降较少，变化相对平缓容性负载：电压可能上升，电容电流有助磁作用三、电压调整率ΔU=(U2N−U2)/U2N×100%电力变压器电压调整率通常为变压器外特性曲线11变压器的损耗与效率核心要点：变压器损耗分为铁损（不变损耗）和铜损（可变损耗），运行效率通常在95%以上①铁损耗PFe不变损耗•磁畴摩擦生热•涡流引起焦耳热•与与负载电流无关②铜损耗PCu可变损耗•电阻产生的焦耳热I²R•引线损耗等，约占基本铜耗的5%~15%•与③效率η性能指标•效率=输出功率/输入功率×100%η=P•电力变压器效率可达•最高效率点：β（铁损=铜损时最高）效率特性曲线效率随负载系数变化的曲线，最高效率出现在铁损与铜损相等处12空载实验与短路实验空载实验测铁损和变比，短路实验测铜损和阻抗电压，是变压器参数测定的基本方法。空载实验No-loadTest低压侧加额定电压，高压侧开路测量空载电流I₀和空载损耗P₀P₀≈铁损（不变损耗），与负载无关可求变比k=U₁/U₂₀实验目的：测定铁损、变比和励磁参数短路实验Short-circuitTest高压侧加低电压，低压侧短接调电压使I₁=I₁N，测Uₖ和PₖPₖ≈铜损（可变损耗），随负载变化可求阻抗电压Uₖ%实验目的：测定铜损、阻抗电压和短路参数13小型变压器的设计与制作设计步骤DesignProcedure①输出容量→输入容量计算②铁芯截面选择（硅钢片型号）③匝数计算→线径选择→窗口核算核心每伏匝数公式：N₀=45/(B×S)制作工艺ManufacturingProcess绕线操作硅钢片叠装14任务小结与思考练习回顾核心知识点，通过思考与练习检验学习效果。核心要点回顾KeyPointsReview1定义与结构变压器是利用电磁感应的静止电气设备，由铁芯和绕组组成。2工作原理与同名端电压与匝数成正比，同名端反映绕组感应电动势的相位关系。3铭牌参数与运行特性额定容量、电压、电流为核心参数，效率通常达95%以上。4实验与制作空载测铁损、短路测铜损，小型变压器可独立设计制作。思考练习Thinking&Practice15谢谢课后请完成同名端测定实验操作练习理论联系实际，在实操中巩固知识16三相变压器从结构认识到运行维护，系统掌握三相变压器核心知识与技能。教材第2章·三相变压器主讲：______CONTENTS课程目录本课程分为两大任务，涵盖结构、联结组、并联运行及维护。课程结构2大任务·2学时任务一认识三相变压器结构、冷却、保护装置、同名端判别·共7页任务二识读三相变压器铭牌与联结组铭牌参数、Y/△接法、联结组、并联运行·共5页总结课堂小结与思考练习核心要点回顾+课后思考题·共1页02任务一·认识三相变压器用途与整体结构核心要点三相变压器广泛用于电力系统输配电，油浸式变压器由器身和多个附件构成。1用途升压/降压输电，用于电力系统各电压等级电压等级范围：110kV~750kV2整体结构器身=铁芯+绕组油箱储油柜散热器压力释放阀安全气道油位计气体继电器图1-1三相变压器整体结构示意图03核心部件—铁芯与绕组铁芯是磁路、绕组是电路，二者构成变压器的"心脏"。铁芯材料与结构0.35mm硅钢片叠压而成采用冷轧晶粒取向硅钢截面形式小容量：正方形截面大容量：阶梯形截面核心作用构成磁路，导磁降低励磁损耗绕组材料扁铜线或扁铝线绕制外包绝缘纸/绝缘漆结构形式同心式：高低压同柱交叠式：上下交错排列核心作用构成电路，导电实现电压变换对比要点记忆口诀铁芯导磁绕组导电配合关系铁芯套在绕组内柱共同构成"器身"能量传递电→磁→电转换电磁感应原理04油箱、冷却与储油柜变压器油兼具绝缘与散热双重作用，冷却方式决定了变压器容量上限。冷却方式分类油浸自冷(ONAN)依靠油自然对流散热，中小容量常用油浸风冷(ONAF)加装风扇强制冷却，容量可提高30%~50%强迫油循环(OFAF/ODAF)油泵驱动油循环，大容量/超高压采用干式冷却(AN/AF)空气冷却，无变压器油，防火防爆场合适用：容量>10000kVA用风冷或强迫油循环储油柜（油枕）作用储油柜（油枕）油箱（变压器油+器身）油温升高油面上升油温降低油面下降呼吸器减小油与空气接触→减缓油老化05调压分接开关与绝缘套管分接开关通过改变匝数调节输出电压，绝缘套管保障高压引出线安全。分接开关：无励磁vs有载调压对比项无励磁调压有载调压调节条件必须断电停电后调节（停电检修时操作）带电运行中可调节调压范围±5%±15%结构特点结构简单分接头在绕组中部主辅触点+限流阻抗保证不间断供电应用场景中小型配电变压器电压波动小的场合大型电力变压器电压质量要求高的系统调压原理：改变高压绕组匝数→改变变比→调节低压侧输出电压绝缘套管瓷套（伞裙）导电杆接线端法兰油箱盖60kV以上：采用充油式套管110kV以上：多层绝缘+铝箔均压作用：引出线与油箱绝缘+固定支撑06三大保护装置：气体继电器·安全气道·压力释放阀三类保护装置共同保障变压器安全运行，压力释放阀已逐步取代安全气道气体继电器安装于油箱与储油柜之间，是变压器内部故障的主保护。动作分级：•上浮筒（轻瓦斯）→报警信号•下浮筒（重瓦斯）→跳闸断电故障判断：观察气体颜色可初步判断故障性质（黄/灰/黑色）安全气道（防爆管）又称防爆管，装于油箱顶盖，上端用玻璃膜片密封。工作原理：内部压力超过50kPa时，玻璃膜片被冲破，释放压力，防止油箱变形或爆裂。现状：结构简单但可靠性较低，现已逐步被压力释放阀取代。压力释放阀新型压力保护装置，动作迅速、复位准确，已广泛采用。动作压力53.9±4.9kPa关闭压力29.4kPa动作时间＜2毫秒特点：•动作后自动复位，可重复使用•密封性能好，安全可靠07绕组端子与首尾端命名高低压绕组端子用大小写字母区分，首端尾端对应线路端子与另一端高压侧绕组端子首端（线路端子）：大写字母A、B、C（或U、V、W）尾端（非线路端）：大写字母X、Y、Z分别对应A、B、C的另一端低压侧绕组端子首端（线路端子）：小写字母a、b、c（或u、v、w）尾端（非线路端）：小写字母x、y、z分别对应a、b、c的另一端★同名端（极性）概念•减极性：高压首端A与低压首端a为同名端——瞬时电位同时为正或同时为负•加极性：高压首端A与低压尾端x为同名端——电力变压器多采用减极性绝缘套管端子实物图08技能实操：直流法判别三相变压器首尾端干电池+万用表，通过合闸瞬间指针摆动方向判断同名端与首尾端1用万用表分相万用表置电阻档，找出三相绕组，分别标记1U1/1V1/1W1与1U2/1V2/1W22V相加电池，U相接表1V1接电池正极、1V2经开关接负极；1U1接万用表"+"、1U2接"−"3调换测量，判别W相将U相换成W相，用同样方法合闸瞬间判别W相的首尾端⚠判断规则（合闸瞬间）指针正向偏转：万用表"+"端为尾端（如1U2/1W2）指针反向偏转：万用表"+"端为首端（如1U1/1W1）直流法判别首尾端接线示意图09任务二识读三相变压器铭牌铭牌是变压器的"身份证"，记录了所有额定参数与联结组标号。三相电力变压器铭牌型号S7-500/10额定容量500kVA额定电压10/0.4kV额定电流28.87/721.7A联结组标号Y,yn0阻抗电压4%冷却方式油浸自冷ONAN额定频率50Hz相数：3相主要额定数据额定容量、额定电压、额定电流额定频率、阻抗电压这些是选型和运行的核心依据附加信息相数、联结组标号、接线示意图冷却方式、绝缘等级、温升限值三相变压器特有联结组标号—单相变压器没有此项反映高低压绕组相位关系，并联运行关键型号含义示例S7—500/10S=三相500=容量(kVA)10=高压侧电压(kV)数字7为设计序号，代表损耗等级10三相变压器的磁路系统三相芯式变压器各相磁路互相关联，节省铁芯材料，是应用最广泛的结构。三相组合式（组式）A相a相B相b相C相c相各相磁路独立、互不关联特点：•三台单相变压器组合•各相磁路完全独立•备用方便，运输灵活•占地面积大，造价高VS三相芯式（常用）A相a相B相b相C相c相三相磁通之和为零特点：•三相共用一个铁芯•各相磁路互相关联•省材料、体积小•经济性好，应用最广⚠重要注意铁芯必须一点接地，防止铁芯产生环流导致过热损耗图：三相芯式变压器磁路系统示意图11绕组连接方式：Y接与△接星形接法有中性点适合高压，三角形接法无中性点适合大电流。星形（Y）接法N(中性点)AAXBBYCCZ中性线三尾端X、Y、Z连在一起形成中性点优点与适用场景有中性点，可引出中性线实现三相四线制相电压=线电压/√3，绕组绝缘要求低适合高压侧、大容量变压器线电流=相电流，绕组导线截面积较大三角形（△）接法ACZBAXCBY首尾依次相接形成闭合三角形优点与适用场景线电压=相电压，输出大容量电流线电流=√3×相电流，节省导线材料一相故障可V形运行，可靠性高无中性点，不能提供单相电源⚠安全警示任一相首尾接反→磁通不对称→空载电流急剧增大→造成严重事故接线前务必确认同名端与首尾端，严格按接线图操作12联结组标号：时钟表示法用时钟表示高低压线电压相位差，国家标准规定五种常用联结组。时钟法原理：一次线电压相量为长针指向12点，二次线电压相量为短针，短针指向几点，联结组标号就是几。Y/yn0三相四线制动力+照明混合供电Y/d11配电线路35kV以下/400V以上YN/d11超高压系统110kV以上中性点接地YN/y0高压中性点高压侧接地大电流接地Y/y0三相动力三相三线制电动机负载13/15三相变压器并联运行并联运行提高供电可靠性与运行效率，但必须严格满足三个条件。并联运行三大条件1变比相等各台变压器一、二次额定电压对应相等，误差≤±0.5%2联结组标号相同（硬性要求！）联结组不同→相位差≥30°→巨大环流→烧毁变压器3短路阻抗相等阻抗电压百分值相等，误差≤10%，容量比不宜超过3:1并联运行的优点提高供电可靠性一台故障停运，其余仍可供电提高运行效率根据负载调整投入台数检修不停电逐台检修，保证连续供电容量比：最大/最小≤3:114/15课堂小结与练习回顾两大任务核心要点，通过思考练习巩固知识与技能。任务一认识三相变压器结构组成铁芯、绕组、油箱、冷却装置、储油柜气体继电器、压力释放阀、绝缘套管保护装置气体继电器：上浮筒报警、下浮筒跳闸压力释放阀：动作压力53.9±4.9kPa同名端判别直流法：干电池+万用表，合闸瞬间判极性正摆→尾端；反摆→首端任务二铭牌与联结组Y/△接法特点Y接有中性点适合高压；△接无中性点适合大电流五种联结组Y/yn0、Y/d11、YN/d11、YN/y0、Y/y0并联运行三条件变比相等·联结组相同·短路阻抗相等课后思考①为什么高压输电需要用三相变压器？②星形接法有哪些优缺点？15/15谢谢课后请完成同名端测定实验操作练习理论联系实际，在实操中巩固知识16特殊变压器项目三·自耦变压器/电焊变压器/仪用互感器本项目学习三种典型特殊变压器的结构、原理与使用维护方法职业院校电气·机电专业教学课件项目三学习目录三个任务模块，知识目标+技能目标双轨推进01任务一：自耦变压器结构、原理、使用与维护02任务二：电焊变压器类型、原理、故障检修03任务三：仪用变压器电流/电压互感器、使用比较学习目标知识目标·掌握三种变压器工作原理·理解结构特点与性能关系·熟悉主要参数与使用规范技能目标·能正确使用自耦变压器·能识别电焊变压器类型·能判断常见故障并处理·能正确使用仪用互感器02任务一·自耦变压器结构与工作原理▎结构特点一次、二次侧共用一个绕组既有磁的联系，又有直接电的联系▎变比公式K=U₁/U₂≈N₁/N₂≥1▎公共绕组电流I=I₂−I₁当K接近1时，公共绕组电流很小可节省铜线，降低损耗，提高效率▎输出功率传递方式①电磁感应传递（感应功率）②电路直接传导（传导功率）★核心结论自耦变压器一二次侧共用一个绕组，既有磁的联系又有电的直接联系，这是它区别于普通双绕组变压器的本质特征。03自耦变压器的优缺点与分类核心要点：自耦变压器调压灵活、效率高，但无电气隔离，使用时需注意安全。优点①可改变输出电压，调压灵活通过滑动触头改变匝数比，实现连续无级调压②用料省、效率高、体积小公共绕组电流I=I₂−I₁，当变比K接近1时公共电流很小，可节省大量铜材和硅钢片；损耗相应减小，运行效率高于普通双绕组变压器缺点①无电气隔离，存在安全隐患一、二次侧有电的直接联系，高压侧绝缘损坏或故障时，高压会直接传导到低压侧，危及安全②相线零线接反，输出零线带高电位若电源相线与零线接反，输出端零线将带有高压电位，此时即使输出电压不高，人员触碰零线端也会发生触电事故，非常危险分类单相自耦变压器·三相自耦变压器适用变比范围K=1.2～2（变比过大时，省料优势明显减弱）04自耦变压器的使用与安全注意事项核心要点：自耦变压器不能作安全隔离变压器，使用时必须正确接线且外壳接地。使用与维护要点1中性点必须可靠接地防止高压侧单相接地故障引起低压侧过电压2一、二次侧都应加装避雷器防止雷电过电压侵入损坏绕组绝缘3注意限制短路电流短路阻抗较小，必要时应采取限制短路电流的措施4监视公用绕组电流，防止过负荷运行中监控公共绕组电流，避免超过允许值5严禁作为安全隔离变压器使用一、二次侧有电的直接联系，无法起到电气隔离作用6使用前调零位，外壳必须接地通电前将调压手柄转到零位，金属外壳妥善接地安全警示⚠严禁作为安全隔离变压器使用自耦变压器一、二次侧不仅有磁的联系，还有电的直接联系。当高压侧发生绝缘损坏或相线零线接反时，低压侧会带上高压电位，直接威胁人身安全。因此在检修带电设备时，严禁使用自耦变压器作为电源。05自耦变压器常见故障与处理方法核心要点：掌握常见故障的判断与处理，是设备维护的核心技能。常见故障与处理1引出线端头断裂外层端头断裂：可焊接新线引出；内层端头断裂：需拆除部分绕组重绕2绕组匝间/层间短路外层短路：局部修复，更换绝缘后重包；内部短路：拆除重绕全部绕组3铁芯噪声过大电磁噪声：更换硅钢片或减轻负荷；机械噪声：压紧铁芯螺栓，加固结构4线圈漏电受潮漏电：烘干处理，检测绝缘合格后再使用；绝缘老化：重新包绝缘并浸漆5输出侧电压下降依次排查：电源电压偏低/绕组短路/线圈漏电/负荷过载/触头接触不良检修基本原则▶先外后内，先易后难先检查外观、接线、电源，再查内部绕组、铁芯▶断电操作，确保安全检修前必须断电、放电，测绝缘电阻确认安全▶局部修复为主，减少拆解外层故障尽量局部修复，内部严重损坏再整体重绕▶修后检测，合格投运修复后必须检测绝缘电阻、直流电阻、空载试验▶记录存档，跟踪运行做好检修记录，加强巡视，跟踪设备运行状态06任务二电焊变压器—结构特点与外特性核心要点电焊变压器是特殊降压变压器，具有陡降外特性，满足焊接工艺要求。满足的基本条件①空载电压60～75V（≤85V），易于起弧②陡降外特性，额定输出约30V③短路电流不致过大，保护设备④焊接电流可在较大范围内调节结构特点铁芯气隙大，绕组分装在不同铁芯柱上，漏抗大且可调，以获得陡降外特性。电焊变压器实物与外特性曲线示意图07/15任务二电焊变压器的类型与工作原理通过改变漏抗实现电流调节，主要有可调电抗器式、动铁式、动圈式三类可调电抗器式工作原理变压器二次侧串联可调电抗器，通过改变电抗器气隙大小调节焊接电流。分类外加电抗器式串接可调电抗器，调节气隙改变电流共轭式（同体式）变压器与电抗器共铁芯动铁式工作原理利用可移动的中间铁芯，改变漏磁分路的大小，从而调节漏抗和焊接电流。调节方式粗调：改变绕组接法微调：移动中间动铁芯动铁芯移出→漏抗小→电流大动铁芯移入→漏抗大→电流小动圈式工作原理壳式铁芯，气隙固定，移动二次绕组改变间距，调节漏抗实现电流调节。特点无活动铁芯，电弧稳定绕组越近→耦合越紧→漏抗越小→电流越大下一页详细讲解结构粗调+微调，调节范围广08/15任务二动圈式电焊变压器结构与调节动圈式电焊变压器结构示意图核心要点通过移动二次绕组改变一二次绕组距离，实现焊接电流的平滑调节。结构特点壳式铁芯，气隙固定；一次绕组固定在下部，二次绕组可上下移动。调节原理绕组距离越近→耦合越紧→漏抗越小→焊接电流越大绕组距离越远→耦合越松→漏抗越大→焊接电流越小调节方式微调：手轮转动螺杆，二次绕组上下移动粗调：绕组串/并联切换，扩大调节范围✓优点无活动铁芯，电弧稳定✗缺点绕组近时调节弱，铁芯高，硅钢片用量大09/15电焊变压器常见故障与检修实训常见故障类型•变压器过载运行•绕组匝间/层间短路•接线螺栓松动接触不良•电流调节机构失灵•动铁芯位置不稳•空载电压偏低•电抗器绝缘损坏•铁芯涡流损耗过大检修实训内容实训项目：交流弧焊机拆卸与检测实训步骤：①熟悉设备外观与铭牌标识②拆卸设备顶盖③拆卸前罩，观察内部结构④操作电流调节机构⑤测量绕组直流电阻⑥测量绕组绝缘电阻⑦重新安装并调试运行实训核心：掌握结构·故障判断·规范操作10任务三仪用变压器—概述与分类仪用互感器的作用•量值变换：将高电压、大电流转换为标准低值（100V、5A/1A）•电气隔离：隔离高压，保障人员与设备安全•标准化：扩大仪表量程，便于仪表标准化生产与使用主要应用领域•电力系统电压、电流、功率测量•继电保护与自动控制电路仪用互感器的分类电压互感器（PT）•功能：高电压→低电压•额定二次输出：100V•接线方式：并联于被测电路电流互感器（CT）•功能：大电流→小电流•额定二次输出：5A或1A•接线方式：串联于被测电路11电流互感器（CT）—结构、原理与使用结构与工作原理•结构：一次绕组1～几匝、导线粗，串入被测电路；二次绕组匝数多，接电流表•变比公式：K=I₁/I₂=N₂/N₁•运行状态：二次近似短路状态使用注意事项①二次侧严禁开路，严禁接熔断器②铁芯和二次绕组一端必须可靠接地③同名端极性不能接错④二次负载阻抗要小，准确度比仪表高两级12电压互感器（PT）—结构、原理与使用💡核心要点：电压互感器近似空载运行，二次侧严禁短路，额定输出100V。图：电压互感器种类实物图结构与工作原理结构特点一次匝数多，并联接入高压电路；二次匝数少，并联接电压表工作原理变比K=U₁/U₂=N₁/N₂；二次近似开路（空载）状态型号含义J+相数+绝缘+特征+设计序号（例：JDG-0.5）使用注意事项1二次侧严禁短路，须装熔断器保护2铁芯和二次绕组一端可靠接地3极性不能接错，三相注意连接方式4负载不宜过大，准确度比仪表高两级13/15电流互感器vs电压互感器—对比总结💡记忆口诀：CT串入电路、二次严禁开路；PT并入电路、二次严禁短路。对比项目⚡电流互感器（CT）🔌电压互感器（PT）接线方式一次绕组串联接入被测电路一次绕组并联接入被测电路二次状态近似短路运行近似开路（空载）运行额定二次值5A（或1A）100V禁忌事项⚠二次侧严禁开路不能接熔断器⚠二次侧严禁短路须装熔断器保护接地要求铁芯和二次绕组一端可靠接地铁芯和二次绕组一端可靠接地准确度互感器准确度比仪表高两级互感器准确度比仪表高两级14/15项目三小结与思考三种特殊变压器各有特点，掌握原理、使用与维护是核心职业能力自自耦变压器•共用绕组，有磁有电的联系•调压方便，效率高，省材料⚠注意防触电，不能作隔离用焊电焊变压器•陡降外特性，满足焊接要求•大漏抗可调，电流调节灵活🔧三种类型：电抗式/动铁式/动圈式仪仪用互感器•CT串入、PT并入，各司其职•一短二开是关键（CT短/PT开）🛡接地安全要牢记思考💭课后思考题1自耦变压器为什么不能做安全隔离变压器？2动圈式电焊变压器如何调节焊接电流？3电流互感器二次侧为什么严禁开路？15/15谢谢课后请完成同名端测定实验操作练习理论联系实际，在实操中巩固知识16项目四交流电动机·任务一单相交流异步电动机知识目标了解电机结构、工作原理、技术参数与运行方式技能目标认识典型电机，掌握故障分析与检修基本方法01课程目录项目四·任务一本任务分为知识与技能两大模块，共五个学习要点一单相交流异步电动机的结构定子、转子、端盖与轴承等主要部件二单相交流异步电动机的工作原理脉振磁场与旋转磁场、同步转速公式三产品型号与技术参数型号含义、铭牌参数与绝缘等级四单相交流异步电动机的运行方式电阻启动、电容运行、电容启动、罩极式等五基本技能：认知与故障检修电机认知、绝缘检测、绕组判别与故障分析模块划分知识模块一、结构二、工作原理三、型号与参数四、运行方式技能模块五、认知与故障检修•典型电机识别•绝缘与绕组检测02任务导入——电动机分类与应用任务一·认识单相电机单相交流异步电动机由220V单相电源供电，应用广泛，功率从几瓦到几千瓦电动机分类电动机直流电动机交流电动机异步电动机同步电动机单相异步电机三相异步电机单相异步电机定义由220V单相交流电源供电的异步电动机应用领域生产应用微型水泵、磨浆机、脱粒机切割机、小型机床医疗器械设备功率范围：几瓦~几千瓦生活应用电风扇、洗衣机、电冰箱空调、吹风机、吸尘器抽油烟机、排风扇家用电器中最常见的电机类型03一、单相交流异步电动机的结构电机主要由定子、转子、端盖和轴承三大部分组成定子（静止部分）定子铁芯+绕组（主绕组/副绕组，空间相差90°电角度）转子（转动部分）鼠笼结构：铁芯上铸入铝条，两端由铝端环闭合端盖前后端盖，容纳轴承、支撑转子、保护绕组轴承滚动轴承/滑动轴承（轴瓦、含油轴承）其他部件机座、启动电容器、外壳、铭牌04定子与转子的详细结构定子含两套空间相差90°的绕组，转子为鼠笼铸铝结构定子铁芯由硅钢片叠压而成，构成电机磁路的一部分硅钢片表面有绝缘层，减少涡流损耗主绕组（工作绕组）高强度聚酯漆包线绕制，产生主磁场运行时长期通电，占绕组总匝数的大部分副绕组（启动绕组）改善启动和运行性能，与主绕组空间差90°线径较细，匝数较少，部分形式启动后断开鼠笼式转子铁芯上铸入铝条，两端铝端环闭合，形如鼠笼结构简单、运行可靠，是单相电机的主流形式定子结构转子结构05二、单相交流异步电动机的工作原理单相绕组产生脉振磁场不能启动；两相绕组通相位差90°电流产生旋转磁场①单相绕组→脉振磁场单相绕组通交流电，产生脉振磁场（空间位置不变，大小随时间变化）脉振磁场不能使转子产生启动转矩，电机无法自行启动②两相绕组→旋转磁场两相绕组（空间差90°电角度）通两相交流电（相位差90°）合成磁场在空间旋转，形成旋转磁场，驱动转子转动③鼠笼转子获得电磁转矩旋转磁场切割鼠笼导条→感应电动势和电流→在磁场中受力→产生转矩④同步转速公式n₁=60f₁/pn₁—同步转速(r/min)f₁—电源频率(Hz)p—磁极对数两相绕组旋转磁场示意图图2两相绕组通两相交流电产生旋转磁场06单相电机启动的两个必要条件核心要点：自行启动需两相空间相差90°绕组+通以90°相位差的两相交流电①条件一：空间相差90°的两相绕组定子上装有两套绕组：•工作绕组（主绕组）•启动绕组（副绕组）两套绕组在空间上相差90°电角度②条件二：90°相位差的两相电流两相绕组中通以正弦交流电，电流在时间相位上相差90°电角度→产生旋转磁场→驱动鼠笼转子转动补充说明•启动后断开启动绕组，电机仍可继续运行（脉动磁场可分解为两个反向旋转磁场）•常用分相方式：电阻分相/电容分相/罩极启动07三、产品型号的含义核心要点：产品型号由系列代号、设计代号、机座代号、特征代号和特殊环境代号组成型号示例：CO₂8022CO₂系列代号+设计代号80机座代号2铁芯长度2极数含义解读：单相电容启动电机，第二次设计中心高80mm，2号铁芯，2极系列代号对照表系列代号名称特点说明YU电阻启动异步电动机启动绕组电阻大，启动转矩中等YC电容启动异步电动机启动转矩大，启动后切除启动绕组YY电容运行异步电动机电容长期工作，运行性能好，应用最广YL电容启动运行异步电动机双电容，启动和运行性能均好YJ罩极式异步电动机结构简单，性能较差，小功率场合08四、技术参数与铭牌核心要点：铭牌标注额定电压、频率、转速、功率、电流、温升、效率、绝缘等级等关键参数V额定电压电动机正常工作时的定子绕组线电压12V/24V/36V42V/220VHz额定频率电动机定子电源的标准频率我国：50Hz部分国家：60HzP额定功率额定运行时轴上输出的机械功率0.4W～750W等系列规格n额定转速额定负载下电动机的转子转速单位：r/min（转/分钟）T额定温升绕组温度与环境温度的允许差值E级绝缘≤75℃（环境温度40℃）E绝缘等级所用绝缘材料的耐热等级家用电器多为E级最高允许温度120℃09五、运行方式分类单相异步电机分为电阻启动、电容运行、电容启动、电容启动运行、罩极式五种基本形式1单相电阻启动异步电动机分相式·电阻分相启动2单相电容运行异步电动机分相式·电容长期工作3单相电容启动异步电动机分相式·启动后切除4单相电容启动和运行异步电动机分相式·双电容结构5单相罩极式异步电动机罩极启动·结构最简10/16电容运行与电容启动电机原理电容运行电机启动绕组串电容长期工作；电容启动电机启动后离心开关切除启动绕组电容运行电机•启动绕组串联电容器C，长期参与运行•结构简单、运行性能好，应用最广泛•应用：电风扇、冰箱、洗衣机、空调•对应系列代号：YY型电容启动电机•启动绕组串电容+离心开关S•转速达额定80%时S断开，切除启动绕组•特点：启动转矩大，启动电流也大•应用：冰箱压缩机等满载启动机械图：电容运行电机原理示意图11/16罩极式异步电动机罩极式电机通过短路铜环产生移动磁场，结构简单但性能较差●结构特点凸极式定子铁芯，极面1/4~1/3处套有铜制短路环（罩极）●工作原理短路环感应电流阻碍磁通变化→磁场从未罩部分向被罩部分移动优点结构简单·制造方便·成本低·噪声小·维护方便缺点启动性能和运行性能较差，效率和功率因数低应用场合台式电风扇·仪用电风扇·电唱机等小功率空载启动场合图：罩极式电机结构示意图12/16基本技能——典型电机认知与检测会用兆欧表测绝缘电阻，用万用表判别绕组三端①绝缘电阻测量使用兆欧表测量绕组对铁芯、对外壳的绝缘电阻合格值应不低于2MΩ②绕组三端判别用万用表电阻档测量三端两两之间的电阻值最大阻值两端之外的端子即为公共端C③电阻值关系RMS>RCS>RCMRMS=RCS+RCM④常见故障判断•阻值为无穷大→绕组断路•阻值比正常值小得多→绕组匝间短路绕组三端判别示意图13常见故障现象与原因分析故障分电气和机械两大类，可通过五法初步诊断电气故障•绕组断路、绕组接地故障•绕组匝间短路、绝缘不良•启动电容损坏、容量不足•转子断条（鼠笼铸铝断裂）机械故障•轴承损坏、轴承磨损严重•润滑不良、润滑油干涸•转轴配合不好、轴弯曲•安装不当、风叶损坏故障诊断五法看看转速、看表针观察转速是否正常，电流表、电压表指示情况听听声音、听异响辨别运转声音是否正常，有无摩擦声、撞击声摸摸温升、摸振动用手感知外壳温度，判断是否过热闻闻气味、辨焦味有无绝缘漆焦糊味、绝缘烧毁的气味问问情况、问过程向操作者了解故障发生的经过和现象14典型故障现象对照表根据故障现象快速定位原因，提高检修效率故障现象可能原因通电不能启动电源无电/绕组断路/离心开关接触不良/启动电容损坏轴承抱死/负载过重/接线错误/匝间严重短路启动缓慢离心开关失灵/副绕组断路或接触不良启动电容容量不足/电源电压偏低启动后很快发热冒烟主绕组匝间短路/离心开关分不开，副绕组长期通电主副绕组接反/电源电压过高或过低/负载过重噪声太大绕组短路/离心开关异响/轴承磨损或缺油定转子气隙不均/机内有杂物/风叶松动碰擦轴承过热轴承损坏/轴承与轴配合过松或过紧/润滑脂过多或过少皮带过紧/端盖装配不正/轴向窜动过大15课堂小结思考与练习掌握单相交流异步电动机的结构、原理、运行方式及常见故障检修方法●核心知识点①结构组成：定子、转子、端盖、轴承等②工作原理：脉振磁场与旋转磁场③同步转速公式：n₁=60f₁/p④五种运行方式：电阻启动、电容运行、电容启动、电容启动运行、罩极式●核心技能点①绝缘电阻测量（兆欧表，≥2MΩ）②绕组三端判别（万用表测电阻法）③常见故障分析与检修（五法诊断）?思考题思考题1单相交流异步电动机为什么不能自行启动？如何解决？（提示：脉振磁场vs旋转磁场）思考题2如何用万用表判别单相交流异步电动机的三个接线端？（提示：R_MS>R_CS>R_CM）16谢谢课后请完成同名端测定实验操作练习理论联系实际，在实操中巩固知识16PROJECT05项目五三相交流异步电动机的控制核心目标掌握三相交流异步电动机的各类控制电路原理与安装技能4项知识目标正反转·星三角顺序控制·调速与制动2项技能目标点动安装长动安装5+3模块架构5大知识模块3大技能模块ElectricalControlCONTENTS课程目录项目五整体知识架构与学习路径01三相交流异步电动机正反转控制相序调换原理·互锁保护·双重联锁电路P03-P0402三相交流异步电动机星三角控制降压启动原理·Y-△切换·时间继电器控制P0503三相交流异步电动机顺序控制主电路/控制电路顺序·手动/自动延时控制P0604三相交流异步电动机的调速变频调速·变极调速·变转差率调速P07-P0805三相交流异步电动机的制动电磁抱闸机械制动·能耗/反接/电容电气制动P09-P10★基本技能实训点动安装·正反向点动·长动安装P11-P1502CH1·正反转控制一、三相交流异步电动机正反转控制★核心结论调换任意两相电源相序实现正反转，必须设置互锁防止相间短路①正反转原理调换U、W两相的接线，电源相序由U-V-W变为U-W-V，磁场方向反转。②电路组成主电路：QS/FU1/KM1/KM2/FR/M控制电路：FU2/SB0/SB1/SB2/联锁触点⚠互锁必要性若两个接触器KM1、KM2同时通电，会造成电源相间短路，烧毁设备！图5-2常见正反转控制原理图03按钮、接触器双重联锁正反转控制图5-3双重联锁正反转控制原理图核心结论双重联锁（按钮+接触器）实现安全可靠的正反转切换，有效防止相间短路按钮联锁（机械互锁）SB1、SB2的常闭触点先断开对方支路，按下正转时反转支路先断接触器联锁（电气互锁）KM1、KM2辅助常闭触点互串对方线圈，确保两接触器不同时得电正转控制过程按下SB1→KM1得电自锁→主触点闭合→电机正转运行反转控制过程按下SB2→先断KM1→KM2得电→电机切换为反转停止控制按下停止按钮SB3，整个控制电路失电，电机立即停止运转04/16二、星三角降压启动控制核心结论星形启动降低启动电流至1/3，延时后切换为三角形全压运行启动问题直接启动电流为额定电流的4~7倍，会造成电网电压大幅下降星形接法（Y启动）三相绕组末端共接，每相绕组电压降至1/√3，启动电流减小至1/3三角形接法（△运行）绕组首尾相连，每相绕组承受额定线电压，电机全压正常运行时间继电器自动控制KT延时继电器自动完成Y→△切换，无需人工干预，切换平稳适用条件7.5kW以上电机、负载对启动转矩无严格要求、正常运行时为△接法图5-6时间继电器星三角控制电路05/16三、三相交流异步电动机顺序控制核心结论：多台电机按先后顺序启停，满足生产工艺的连锁要求按控制电路位置分类主电路顺序控制KM2主回路串接在KM1主触点之后，M1启动后M2才能得电控制电路顺序控制KM2线圈回路串接KM1常开辅助触点，利用电气联锁实现顺序按启动方式分类手动顺序控制人工分别按下SB1、SB2启动M1、M2，操作简单直观自动延时顺序控制时间继电器KT延时自动启动M2，实现无人值守自动运行图5-7主电路顺序启动控制原理图06/16四、三相交流异步电动机的调速（上）三种调速方法：变频调速、变极调速、变转差率调速转速公式：n∝f/p×(1-s)f—电源频率p—磁极对数s—转差率①变频调速变频器改变电源频率，无级调速，性能最优，应用最广泛②变极调速改变定子绕组接线改变磁极对数，有级调速，适用于鼠笼式电机变频器组成整流器+逆变器50Hz工频交流→直流→频率可调的交流输出图5-10变频调速原理示意图07/16四、三相交流异步电动机的调速（下）图5-13变转差率调速控制电路原理图变转差率调速通过转子串电阻实现，适用于绕线式电机变极调速电路KM1低速（△接法）/KM2+KM3高速（YY接法）按钮互锁+接触器互锁，保证安全切换变转差率调速转子串入三级启动电阻R1/R2/R3切换过程：KT1/KT2/KT3延时依次切除电阻特点：调速平滑、启动转矩大适用：绕线式异步电动机08/16五、三相交流异步电动机的制动—机械制动电磁抱闸利用机械摩擦力使电机迅速停转，断电制动更安全电磁抱闸结构制动电磁铁：铁芯/衔铁/线圈闸瓦制动器：闸轮/闸瓦/弹簧工作原理通电线圈得电吸合衔铁→闸瓦松开闸轮→电机自由运转断电线圈失电衔铁释放→弹簧抱紧闸轮→迅速制动停转电路组成KM接触器控制电机抱闸线圈YB同步得断电特点与应用制动可靠、定位准确适用于起重设备等图5-15电磁抱闸制动控制电路原理图09/16电气制动的三种方法核心要点：能耗制动平稳、反接制动迅速、电容制动简单①能耗制动切断交流电源后，定子绕组通入直流电，产生静止磁场。转子感应电流与静止磁场相互作用产生制动力矩。平稳准确②反接制动调换两相电源相序，产生反向旋转磁场和制动力矩。需速度继电器KS控制，转速接近零时切断电源。迅速冲击大③电容制动电机断电后接入电容器，利用转子剩磁产生感应电流，与电容回路作用产生制动力矩。简单经济三种制动方法对比对比项目能耗制动反接制动电容制动制动强度中等最强较弱平稳性最好较差较好适用场合要求平稳、要求快速、小容量电机准确停车不频繁制动简单设备图5-16能耗制动电路原理图10/16技能一：三相交流异步电动机的点动安装核心要点：按下按钮电机转动，松开按钮电机停止，是最基本的控制方式①电路组成主电路：断路器QF、熔断器FU1、接触器KM主触点、电动机M控制电路：熔断器FU2、点动按钮SB、接触器KM线圈②工作原理启动：按下SB→KM线圈得电→KM主触点闭合→电机M启动运转停止：松开SB→KM线圈失电→KM主触点断开→电机M停止③应用场合机床刀架快速移动、横梁移动、机床对刀操作等短时工作场景④元器件清单电动机|断路器|熔断器|交流接触器|控制按钮|端子排|导线点动控制电路原理图图5-20点动控制电路原理图11/16点动控制电路安装工艺核心要点：按规范安装布线，先检查后通电，确保安全可靠点动控制电路接线图图5-21点动控制电路接线图①安装工艺要求功能组合：同功能元器件集中布置，便于操作维护强弱电分离：高低压回路分开布线，减少电磁干扰间距合理：元器件间留有足够散热和维修空间②布线原则以接触器为中心，由里向外，由高到低，先控制后主电路走线槽或行线槽布线，线号清晰，便于检修和更换③明配线要求平直整齐、横平竖直、转弯处成90°直角不压绝缘层、不露铜过长、接线端子压接牢固④元器件检查万用表检查触点通断|线圈电压等级核对|灭弧罩完好检查|机械部件灵活度检查12/16技能二：正、反向点动控制电路核心要点KEYMESSAGE两个接触器分别控制正反转，必须设置互锁保护1正向点动控制按下SB1→KM1线圈得电→主触点闭合→电动机正向运转松开SB1→KM1失电释放→电机停止（点动特性）2反向点动控制按下SB2→KM2线圈得电→调换U、W相→电动机反向运转松开SB2→KM2失电释放→电机停止3三重保护机制过载保护：FR热继电器，电机过载时自动切断控制电路短路保护：FU熔断器；欠压失压保护：接触器自身特性!互锁安全检查严禁KM1和KM2同时通电，否则造成电源相间短路事故验证：同时按下SB1和SB2，两个接触器均应不得吸合图5-22正、反向点动控制电路原理图13/16技能三：三相交流异步电动机的长动安装核心要点KEYMESSAGE自锁触点实现持续运行，停止按钮控制停机1长动（自锁）原理KM常开辅助触点与启动按钮SB1并联，构成自锁回路松开SB1后，线圈仍通过自锁触点保持得电—这是长动与点动的本质区别2电路组成主电路与点动相同；控制电路增加停止按钮SB2和KM自锁触点3启动过程按下SB1→KM线圈得电→主触点闭合+自锁触点闭合→电机持续运转4停止过程按下SB2（常闭）→KM线圈失电→主触点断开+自锁断开→电机停转配套元器件：电动机Y-112M-4/4kW/△接法含断路器、熔断器、接触器、热继电器、按钮开关、端子排等全套元件图5-24长动控制电路14/16通电检查与试运行⚡核心原则：先常规检查再通电测试，严格按安全规程操作，确保人身与设备安全1常规检查•对照原理图逐相检查线号，确保接线正确无误•检查各端子接线是否牢固，排除虚接、松动现象•断电状态下用万用表通断档初步测量各回路2主电路检查•测量U-V、U-W、V-W三相之间的电阻•断电状态下三相之间应为断路状态（∞）•按下接触器手动测试按钮，电阻应接近电机绕组阻值3辅助电路检查•按下启动按钮，测量接触器线圈电阻（正常约几百Ω）•检查互锁触点：正转接通时反转支路应断开•停止按钮常闭触点应保持导通，按下时断开4通电试运行•空载实验：先不接电机，验证控制回路动作顺序•互锁检查：正反转切换时不应出现瞬间短路•带负荷试运行：点动确认转向→长动运行观察!异常情况处理（安全红线）运行中出现以下异常必须立即断电停机检查：⚠剧烈振动⚠异常噪声⚠触点燃弧⚠电机嗡嗡响不启动⚠冒烟/异味停机后逐项排查原因，排除故障后方可再次通电；严禁带故障强行运行，防止事故扩大。15/16项目小结与思考系统掌握五种控制电路原理，熟练掌握点动、长动安装技能📚知识要点①正反转控制—调换相序+互锁保护②星三角启动—星形降压、三角形运行③顺序控制—多电机按工艺要求启停④调速控制—变频/变极/变转差率⑤制动控制—机械制动+三种电气制动🔧技能要点①点动控制电路安装与调试②正反向点动控制电路安装③长动控制（自锁）电路安装核心能力：识图→布线→检查→通电安全规范：先检查后通电，空载再带载💡思考题1.正反转控制电路为什么必须设置互锁？双重联锁有什么优点？2.星三角降压启动的原理是什么？适用于哪些场合？3.点动与长动控制的关键区别是什么？自锁触点起什么作用？16/16谢谢课后请完成同名端测定实验操作练习理论联系实际，在实操中巩固知识16项目六直流电动机课程目录任务一直流电动机的工作原理任务二直流电动机的调速原理任务三同步电动机的工作原理及启动任务四直流电动机的结构与拆装任务五直流电动机的常见故障与检修任务六同步电动机的拆装学习目标▎知识目标掌握直流电动机的工作原理与机械特性理解调速方法的本质区别与适用场景了解同步电动机的工作原理与启动方式▎技能目标能正确拆装直流电动机并识别各部件能进行运转测试与常见故障诊断掌握定期维护的基本操作方法02/16任务一·直流电动机的工作原理图6-1直流电动机工作原理示意图核心结论外加电压→载流导体受力→电磁转矩→持续旋转①外加电压形成电流直流电源通过电刷加在电枢绕组两端，使线圈中产生持续的电流。②载流导体在磁场中受力根据左手定则，N极和S极下的导体分别受到相反方向的电磁力，形成电磁转矩。③换向器保证转矩方向不变线圈转过半周后，换向片自动改变电流方向，使转矩方向始终一致，电动机持续旋转。03/16换向器与电刷的作用核心结论换向器将电刷间直流电转换为线圈内交流电，确保电磁转矩方向恒定，电动机持续旋转。1电刷与换向器的滑动接触电刷固定不动，通过弹簧压力压在换向器表面，实现静止电路与旋转电枢之间的电流传导。2保证导体受力方向不变正电刷A始终连接N极下的导体，负电刷始终连接S极下的导体，使转矩方向保持恒定。3内交外直的电流特性电枢线圈内部电流是交变的，而电刷外部电路的电流方向恒定，实现直流/交流转换。图6-2换向器实物图04直流电动机的机械特性机械特性方程式（转速公式）n=U/(CₑΦ)−RT/(CₑCTΦ²)参数含义U电枢电压外加于电枢两端的直流电压R电枢电阻电枢绕组的总电阻值Φ主磁通励磁绕组产生的每极磁通量Ce电动势常数由电机结构决定的常数CT转矩常数由电机结构决定的常数T电磁转矩电机电枢产生的电磁转矩💡三种调速方法对应公式中的三个可调参数改变电枢电压U→调压调速改变电枢回路电阻R→串阻调速改变主磁通Φ→弱磁调速下一页将详细对比三种调速方法的特点与适用场景05三种调速方法对比（基于机械特性方程分析）方法一电枢回路串电阻调速调节参数：电枢回路总电阻R优点：设备简单初期投资少，控制电路简单易行缺点：平滑性差有级调速，转速调节不够平滑连续缺点：损耗大电阻发热耗能，运行效率低特性：恒转矩调速时允许输出转矩保持不变适用：小容量、低速短时运行方法二改变电枢电压调速调节参数：电枢电压U优点：无级调速电压连续可调，转速平滑过渡优点：调速范围广可实现从低速到高速的宽范围调速优点：稳定性好机械特性硬度不变，转速降小缺点：设备复杂需要专用直流电源，初投资较高适用：要求高精度调速的场合方法三改变励磁磁通调速调节参数：主磁通Φ（弱磁升速）特性：恒功率调速时允许输出功率保持不变优点：控制方便励磁电流小，调节功率损耗低缺点：调速范围有限只能从额定转速往上调，范围窄缺点：高速换向困难转速过高时换向火花增大适用：恒功率负载，配合调压使用06同步电动机的工作原理一、基本工作原理定子通入三相交流电，产生旋转磁场；转子通入直流电，形成固定磁极；异名磁极相互吸引，转子跟随旋转磁场同步旋转。二、功率角θ转子磁极轴线落后于定子旋转磁场轴线一个θ角（功率角）。负载增大时θ角增大，转速保持恒定不变。三、主要特点•转速恒定，与电源频率严格同步•需要双电源：交流定子+直流励磁07失步现象与启动方法一、失步现象当负载过大超过最大电磁转矩时，转子与定子旋转磁场之间的磁感线"拉断"，平均电磁转矩为零，电机转速急剧下降直至停转，称为失步。二、启动方法同步电机本身无启动转矩，需借助外力或其他方法启动：•辅助电动机法：用小电机拖动启动•调频启动法：变频调速平滑启动•异步启动法：最常用，加装启动绕组三、异步启动过程启动绕组产生异步转矩→异步启动→近同步速投直流励磁→牵入同步异步启动电路示意图08直流电动机定子结构定子结构示意图01主磁极产生主磁场，由铁芯和励磁绕组组成02换向磁极减小换向火花，绕组与电枢串联03机座机械支撑，同时也是磁路的一部分04电刷装置传导电流，由石墨加铜粉压制而成09直流电动机转子（电枢）结构图6-8转子（电枢）实物图转子五大组成部件电枢铁芯硅钢片叠装而成，槽内嵌放电枢绕组，减少涡流损耗电枢绕组绝缘铜线绕制，嵌入铁芯槽内，产生感应电动势和电磁转矩换向器由多个换向片组成，实现直流电与线圈内交流电的相互转换转轴传递转矩，支撑转子旋转风扇强迫通风，加速散热冷却10直流电动机拆装工艺拆卸步骤（六步法）1拆卸电源线断开电源，标记接线端子位置，确保安全2取出电刷抬起电刷压簧，抽出电刷，标记刷握编号3拆卸轴承盖先拆外轴承盖，再拆内轴承盖，做好标记4拆卸端盖对角拧松端盖螺栓，标记端盖与机座对位线5抽出电枢小心平稳抽出，防止碰伤换向器和绕组6取下轴承外盖拆卸轴承挡圈，取下轴承，分类存放零件装配要点与注意事项按拆卸反序进行装配顺序与拆卸顺序相反，参照拆卸时的标记逐一归位，确保每个零件安装到正确位置标记对位端盖与机座的对位标记必须对齐电刷、刷握编号与拆卸时保持一致对角均匀拧紧螺栓端盖螺栓按对角线顺序分次均匀拧紧防止端盖偏斜导致轴承卡滞或气隙不均装配后测试灵活性用手转动转轴，应运转灵活、无卡滞、无擦碰如有卡滞需找出原因，严禁强行通电💡核心原则：拆前做标记，装时对标记，全程保安全11运转测试与检查项目轴承检查⚙检查要点•运转轻快，无杂音•无明显振动和卡滞•轴承温度稳定上升滑动轴承最高温度≤80℃温升限度🌡按绝缘等级分类•E级绝缘：≤75℃•B级绝缘：≤80℃•F级绝缘：≤100℃•H级绝缘：≤125℃环境温度基准+40℃标准环境振动值〰转速与振动限值•3000r/min：≤0.05mm•1500r/min：≤0.085mm•1000r/min：≤0.10mm•750r/min及以下：≤0.12mm规律转速越低，允许振动越大火花等级⚡火花分级标准•1级：无火花（正常）•1¼级：微弱点状火花•1½级：较明显火花•2级：较大火花•3级：强烈火花（危险）正常运行火花等级不超过1½级四项指标全部合格后，电动机方可投入正常运行12常见故障诊断与维修任务五·直流电动机常见故障与检修故障现象与原因分析处理方法电刷下火花过大现象：火花超过1.5级，换向器表面有烧蚀痕迹原因：电刷接触不良、刷握松动、换向器不洁、过载运行、云母片突出、电刷中性位置偏移处理要点清洁或研磨换向器表面，调整电刷压力至合适值更换同型号电刷并研磨接触面，校正中性位置检查并降低负载，修刮突出的云母片电动机不能启动现象：通电后无反应或转速极低，无法带载原因：电源断路、保险丝熔断、过载堵转、励磁回路断路、电刷与换向器接触不良处理要点检查电源电压及保险丝，测量电枢回路通断检查励磁绕组及调速器，减轻负载后重试打磨电刷接触面，调整刷握弹簧压力电枢冒烟现象：电枢绕组发热冒烟，有焦糊味，温升超标原因：长时间过载、绕组匝间短路、频繁启动、换向不良产生环火、散热风道堵塞处理要点立即断电停机，测量绕组绝缘电阻找出短路点修复或重绕故障绕组，清理通风散热通道降低运行负载，减少启动次数，改善换向转速不正常现象：转速过高或过低，运行中波动不稳原因：励磁电流异常、电源电压波动、负载突变处理要点检查励磁回路及调速装置，稳定电源电压检查轴承润滑，排查机械负载波动原因排查原则：先断电检查→由简到繁→先外后内→先机械后电气13定期维护三大要点任务五·直流电动机日常保养与检修1换向器维护表面光洁度保持换向器表面光滑，保护褐色氧化铜膜（改善换向）轻微烧蚀处理用400号水砂纸研磨，禁止用金刚砂纸以防铜屑嵌入严重损伤处理烧蚀严重或失圆时需车削，车削后下刻云母片0.5~1mm日常清洁定期用压缩空气吹扫，清除碳粉及灰尘堆积2电刷维护型号一致更换电刷必须使用同一型号，避免因材质差异导致换向恶化接触面要求电刷与换向器接触面应达到80%以上，贴合良好磨合规范新电刷需在25%~50%负载下磨合运行不少于12小时压力与磨损定期检查弹簧压力，磨损超过1/3时及时更换3中性线调整感应法（最常用）励磁绕组通低压直流，毫伏表接相邻两组电刷判定标准通断瞬间毫伏表读数为零即为电刷中性位置感应法接线示意图14同步电动机拆装要点任务六·永磁式同步电动机的拆装实训永磁式同步电动机外观拆卸三步观察法1拆后端盖及转子旋出端盖螺钉，轻轻撬出端盖，抽出永磁转子2观察转子结构辨认永磁磁极、转轴、轴承，注意磁极极性标记3观察定子结构查看定子铁芯与绕组接线端子装配六大注意事项■清洁：零件清洗干净，无铁屑灰尘■施力：用铜棒或橡皮锤敲击，禁猛砸■修配：尽量少修配，保持原装配精度■平衡：转子动平衡，运转无明显振动■同轴：保证定子与转子同轴度■环境：装配环境清洁，避免异物进入通电前必查转轴灵活无卡滞→通电听声音查振动→异常立即断电15项目小结与思考练习ProjectSummary&ThinkingExercises核心知识点回顾•直流电动机工作原理：电磁力驱动，换向器保证转矩方向恒定•三种调速方法：电枢电阻法、电枢电压法、励磁磁通法•同步电动机：定子旋转磁场吸引导磁转子，转速恒定•失步与启动：负载过大导致失步，常用异步启动法•结构与拆装：定子四大部件、转子五大部件，标记对位•故障与维护：火花、启动故障、温升检查，定期维护三要点思考与练习1.换向器在直流电动机中起什么作用？为什么没有它电机无法持续旋转？2.比较三种调速方法的优缺点和适用场景。3.同步电动机为什么不能自启动？异步启动法的原理是什么？16谢谢课后请完成同名端测定实验操作练习理论联系实际，在实操中巩固知识16项目七特种电动机与发电机的认识知识目标掌握5种特种电机的工作原理技能目标掌握5种电机的结构与拆装能力项目导入·学习目标与内容概览核心观点特种电机是自动控制系统的关键元件，功率小、精度高、动作快。1知识目标理解步进、测速、永磁、直线、超声波5种电机工作原理2技能目标掌握5种特种电机的结构认识与规范拆装能力3学习内容工作原理模块+结构拆装模块，理论实践双结合五种特种电机学习内容一览步进电机电脉冲→角位移，精确定位控制结构：定子磁极+转子齿+三相绕组测速发电机转速信号→电压信号，速度反馈结构：杯型转子+内外定子+两相绕组永磁电机永磁励磁+电子换向，高效可靠结构：本体+位置传感器+驱动电路直线电机直接直线运动，无中间传动装置结构：扁平型/圆筒型/弧型/圆盘型超声波电机压电效应+摩擦传动，低速大转矩结构：定子振动体+转子移动体02CH02·特种电机工作原理步进电动机的工作原理核心原理步进电机将电脉冲信号转换为角位移，每输入一个脉冲，转子转过一个固定角度。1三大分类反应式（VR）·永磁式（PM）·混合式（HB）2三相反应式结构6个定子磁极+4齿转子+三相对称绕组3基本运行原理A→B→C依次通电，转子逆时针一步步转动三相单三拍通电顺序示意A第1拍B第2拍C第3拍循环步进电动机实物图03步进电动机的运行方式与步距角核心观点三种运行方式决定步距角大小，转速与脉冲频率严格成正比01运行方式：单三拍/双三拍/单双六拍•单三拍：A→B→C→A，每次一相通电，步距角大•双三拍：AB→BC→CA→AB，每次两相通电，转矩大•单双六拍：A→AB→B→BC→C→CA→A，步距角减半02步距角公式θS=360°/(ZR·N)ZR：转子齿数N：运行拍数03转速公式与特点n=60f/(ZR·N)转速与脉冲频率f成正比，与电压、负载无关，抗干扰能力强步进电动机结构示意图04测速发电机的工作原理核心观点测速发电机将转速信号转换为电压信号输出电压与转速精确成正比01分类：直流测速发电机/交流测速发电机•直流测速发电机：输出直流电压，结构